醫(yī)學影像設備學第3章-診斷X線機

醫(yī)學影像設備學第3章-診斷X線機第一頁，共71頁。重點難點X線機的基本結構和各部分作用X線機的用途與分類機械裝置與輔助裝置的結構及作用F78-Ⅲ型X線機的電路構成程控X線機的主要構成高頻X線機的主要構成電視系統(tǒng)的結構第二頁，共71頁。第一節(jié)概述第三頁，共71頁。目錄第四頁，共71頁。第一節(jié)概述一、組成

電源

X線

診斷用X線機由主機和外圍設備組成。主機也稱為X線發(fā)生裝置，由X線管裝置、高壓發(fā)生裝置、控制裝置等構成。其主要任務是：產生X線并控制X線的“質”、“量”和“曝光時間”?？刂蒲b置高壓發(fā)生裝置X線管裝

置機械裝置與輔助裝置第五頁，共71頁。第一節(jié)概述二、發(fā)展歷程第六頁，共71頁。第一節(jié)概述三、分類第七頁，共71頁。第一節(jié)概述四、胃腸X線機

主要用于胃腸道的透視和點片攝影，亦可兼作其他部位的透視和攝影，如胸透、胸部攝影及特殊造影等。（一）透視

X線透視：利用人體各組織對X線具有不同的吸收作用而實現(xiàn)的一種檢查方法。

診視床：主要用于透視和點片攝影過程中承載受檢者。分為一般診視床、雙支點診視床、遙控床和搖籃床。第八頁，共71頁。第一節(jié)概述一般診視床雙支點滑塊式診視床第九頁，共71頁。第一節(jié)概述遙控床床下X線管式遙控床床下X線管式遙控床第十頁，共71頁。第一節(jié)概述搖籃床第十一頁，共71頁。第一節(jié)概述四、胃腸X線機（二）點片攝影醫(yī)生對透視檢查過程中發(fā)現(xiàn)的病灶及其周圍組織所進行的攝影，用于適時記錄有診斷價值的圖像。點片架：透視和點片攝影時用于承載膠片的機械裝置。點片架的結構：由主框架、X線檢測器安裝框、儲片區(qū)、送片系統(tǒng)、控制盒

、濾線器、遮線器、壓迫器、防咳板和防護裙等組成。點片架的分類：根據(jù)暗盒的不同，分為有暗盒式和無暗盒式。第十二頁，共71頁。第一節(jié)概述有暗盒式點片架第十三頁，共71頁。第一節(jié)概述無暗盒式傳盒機構傳片示意圖第十四頁，共71頁。第一節(jié)概述五、攝影X線機概念1.攝影X線機：利用X線檢測器（膠片、IP板、平板探測器）檢測穿過人體被檢部位后的X線，以獲得被檢部位永久性影像的設備。攝影X線機具有一般攝影、濾線器攝影、立位攝影、體層攝影等功能。2.一般攝影：X線通過受檢者后直接到達X線探測器而獲得影像的方法，多用于較薄的部位或診斷要求不高的攝影；3.濾線器攝影：X線通過受檢者后先經過濾線器，將散射線“過濾”掉，然后再照射到X線探測器以獲得影像的方法。第十五頁，共71頁。第一節(jié)概述五、攝影X線機附屬裝置X線管支持裝置：用于在X線攝影時把X線管組件夾持固定在一定位置，使X線管以一定距離和角度對攝影接受介質（膠片、IP暗盒，平板檢測器等）進行曝光，并保證攝影時X線管處于穩(wěn)定狀態(tài)。分落地式、懸吊式和C形臂式。遮線器：稱為縮光器，安裝在X線管管套的窗口位置，用來遮去不必要的原發(fā)射線，控制X線照射野的大小和形狀，減少受檢者受照劑量和提高圖像清晰度。濾線器：用于濾除散射線，提高照片對比度，其主要組件是濾線柵。

第十六頁，共71頁。第一節(jié)概述天地軌式雙地軌式落地式：立柱是落地式X線管頭支持裝置的主體，為方筒形、鋼板結構，且頂端設有滑輪。又分地軌式、攝影平床一體化式。攝影平床一體化式（一）X線管支持裝置第十七頁，共71頁。第一節(jié)概述懸吊式：由固定縱向天軌、移動橫軌（滑車架）、滑車、伸縮架、橫臂、控制盒和X線管組件等組成，天軌被固定在天花板上或專用過梁上，移動橫軌帶著伸縮吊架，可在固定天軌上做縱向和水平運動，伸縮吊架本身的豎向伸縮，為保證X線管組件位置角度確定后的穩(wěn)定性，上述所有運動均有鎖止機構固定。第十八頁，共71頁。第一節(jié)概述C形臂式：一端裝X線管頭和遮線器，另一端裝影像轉換和記錄裝置。第十九頁，共71頁。第一節(jié)概述(二)遮線器1.原理利用可調空隙的鉛板，遮去由窗口射出的不必要的原發(fā)射線，從而控制了X線束的大小，改變實際使用的X線照射野。2.基本結構遮線器根據(jù)其結構形式不同可分為不同類型，如遮線板、遮線筒、活動遮線器、多層遮線器以及可變圓形照射野遮線器等。第二十頁，共71頁。第一節(jié)概述（二）遮線器（1）遮線板：遮線板是在管套窗口附加一塊開有一定尺寸的方或圓形口的鉛板，鉛板開口中心以X線中心線為中心。（2）遮線筒：由鐵板制成圓柱形、圓錐形或方錐形，內壁附有鉛板。（3）活動遮線器：由可調間距、正交排列、連續(xù)安置，且能開閉的兩組鉛板組成。（4）多層遮線器：由幾組遮線板組成的遮線器，同一方向的多對遮線板工作時同步活動，只是它們到焦點的距離不同，活動幅度也不同。（5）可變圓形照射野遮線器：具有類似照相機光圈的虹膜結構，但都是鉛質葉片，能有效吸收不必要的原發(fā)射線。第二十一頁，共71頁。第一節(jié)概述（三）濾線器1.濾線柵也稱濾線柵板或濾線板，按結構特點分為聚焦柵、平行柵和交叉柵。2.聚焦濾線柵結構：外觀為一厚4～8mm的平板，其內部結構為許多薄鉛條向焦排列。相鄰兩鉛條間用易被X線穿透的物質填充定位，并黏合到一起。填充物可以是木、紙或鋁片等。上下再用薄鋁板封裝而成。3.聚焦濾線柵規(guī)格：濾線柵的規(guī)格主要有焦距（F0)、柵比（R)和柵密度（N）。第二十二頁，共71頁。第一節(jié)概述1）焦距：也稱半徑，即焦點到濾線柵中心的垂直距離。2）柵比：即鉛條高度與相鄰鉛條間隙之比，R=b/a。3）柵密度：即每厘米寬度范圍內所排列鉛條的數(shù)目或單位距離內的鉛條數(shù)。思考：柵比柵密度對吸收散射線的影響？濾線柵的結構3.聚焦濾線柵規(guī)格第二十三頁，共71頁。第一節(jié)概述五、攝影X線機

（四）濾線器攝影床：使用活動濾線器攝影時，受檢者肢體不能置于濾線柵板上。實用的方式是將濾線器安裝在專用檢查床下方。（1）臥式濾線器攝影床

：有固定床面和活動床面兩種。（2）立位濾線器攝影架：有些部位攝影需要受檢者取立位，又需要使用濾線器，如胸部攝影。（3）對置支架

：對置支架能兼用于垂直位和水平位濾線器攝影，可以方便的在兩種位置間轉換。第二十四頁，共71頁。第一節(jié)概述五、攝影X線機

（五）縱向體層攝影裝置：體層攝影使用了運動產生模糊這一基本原理，使指定層在曝光中與X線管、接受介質保持相對靜止關系，能得到其清晰影像。指定層外組織與X線管、接受介質有相對運動，影像被模糊。體層攝影工作原理示意圖第二十五頁，共71頁。第一節(jié)概述六、其他專用X線機（自學）（一）牙科X線機（二）口腔全景攝影X線機（三）乳腺攝影X線機（四）床邊X線機（五）手術用X線機（六）放射治療模擬定位機第二十六頁，共71頁。第一節(jié)概述七、成像輔助裝置（一）發(fā)展歷史：按成像技術可劃分為視頻多幅照相（MulitVideoCamera）、濕式激光打?。╓etLaserPrinting）和干式打印（DryPrinting）技術。（二）干式激光打印機：1.主要特點：數(shù)字化、圖像放大（或縮?。┘夹g、自動窗口技術、多幅照相、始終保持標準的圖像密度。2.結構：由控制板、片盒、供片滾動軸、激光成像組件、熱鼓顯像組件、機殼等組成3.工作原理第二十七頁，共71頁。第一節(jié)概述干式激光打印機結構、工作流程與工作原理第二十八頁，共71頁。第一節(jié)概述激光相機性能參數(shù)(1)打印速度：決定打印機工作能力大小，高速打印意味著大吞吐量。(2)首次打印時間：打印機從待機狀態(tài)到打印第一張膠片完成時間。(3)打印像素直徑：指打印輸出圖像的單像素大小，代表圖像打印的精度，打印的像素直徑越小，打印的圖像精度越高。第二十九頁，共71頁。(4)打印分辨率：指打印機在每英寸長度范圍內能打印的點數(shù)，即每英寸長度范圍內的像素個數(shù)，用DPI（Dotsperinch)表示。DPI值越大，說明圖像精度越細。(5)打印灰階度：指單個像素在黑白影像上的色調深淺的等級，代表了輸出圖像像素點由最暗到最亮之間不同亮度的層次級別。中間層級越多，所能夠呈現(xiàn)的畫面效果也就越細膩第三十頁，共71頁。第二節(jié)工頻X線機一、常規(guī)X線機二、程控X線機第三十一頁，共71頁。第二節(jié)工頻X線機一、常規(guī)X線機（一）單相全波整流X線機F78-Ⅲ型X線機電路構成第三十二頁，共71頁。第二節(jié)工頻X線機二、程控X線機FSK302-1A型程控X線機的電路框圖第三十三頁，共71頁。小結1.X線機基本結構和各部分能作用2.發(fā)展歷程3.分類4.胃腸X線機5.攝影X線機6.其他專用X線機7.成像輔助裝置8.工頻X線機9.程控X線機第三十四頁，共71頁。第三節(jié)高頻X線機第三十五頁，共71頁。第三節(jié)高頻X線機一、概述（一）主要特點1.中高頻X線機的定義2.主要特點可提高X線質量

可增加輸出劑量

可進行實時控制

可減小體積重量

可實現(xiàn)短時曝光可向智能化發(fā)展

第三十六頁，共71頁。工頻電源整流電路主逆變高壓發(fā)生器

X線管燈絲逆變主逆變觸發(fā)燈絲逆變觸發(fā)服務開關計算機陽極啟動鍵盤、顯示曝光控制自動曝光自動亮度第三節(jié)高頻X線機第三十七頁，共71頁。（二）工作原理1.電源逆變的過程2.計算機控制的KV閉環(huán)控制過程3.計算機控制的MA閉環(huán)控制過程第三節(jié)高頻X線機第三十八頁，共71頁。二、直流逆變電源（一）直流電源小型中頻機可直接用蓄電池供電

220V單相交流電源整流后變?yōu)橹绷麟娫?/p>

15kW以下的中頻機一般使用220V單相交流電源，經整

流后轉換成直流電源。

15kW以上的中頻機多采用380V三相交流電源,經三相橋

式整流、濾波后轉換成直流電源。（二）橋式逆變第三節(jié)高頻X線機第三十九頁，共71頁。逆變過程：時間t1：K1、K2閉合，K3、K4

斷開，電流為i1，Z上電壓為E；時間t2：K1、K2斷開，K3、K4斷開，電流為0，Z上電壓為0；時間t3：K3、K4閉合，K1、K2斷開，電流為i2，Z上電壓為-E；時間t4：K3、K4斷開，K1、K2斷開，電流為0，Z上電壓為0；逆變負載波形：第三節(jié)高頻X線機第四十頁，共71頁。第四十一頁，共71頁。第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第四十二頁，共71頁。（一）概述（二）影像增強器（三）電視基礎（四）CCD攝像機（五）自動亮度控制（六）醫(yī)用顯示器

第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第四十三頁，共71頁。一、概述（一）構成1．I.I

它是將X線影像轉換為熒光影像的器件。2．攝像頭是將熒光影像轉換為視頻電信號的裝置。3．電視控制器它對電視圖像信號進行控制、處理。4．監(jiān)視器它是影像顯示器件。其主要作用是進行電光

變換。5．自動亮度控制裝置它是使監(jiān)視器圖像亮度穩(wěn)定的自

動控制裝置。第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第四十四頁，共71頁。第四十五頁，共71頁。（二）基本工作原理穿過病人的透射X線（X線圖像）照射到I.I的輸入屏上，獲得亮度較弱的熒光影像，再經I.I增強后在輸出屏上獲得一個尺寸縮小的、亮度比輸入屏上的亮度強數(shù)千倍，乃至上萬倍的熒光影像。輸出屏上的熒光影像經光學系統(tǒng)傳輸和校正后，被攝像管攝取，從攝像管輸出的視頻電流信號經預放器放大、控制器進行圖像信號控制、處理和放大后獲得全電視信號，輸送到監(jiān)視器，在監(jiān)視器熒光屏上顯示X線透視圖像。第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第四十六頁，共71頁。X-TV工作原理示意圖第四十七頁，共71頁。二、影像增強器（一）結構與工作原理（二）增強管的主要技術參數(shù)第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第四十八頁，共71頁。（一）結構與工作原理1.結構輸入窗閃爍體光電陰極電極輸出熒光屏輸出窗管殼第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第四十九頁，共71頁。2.工作原理X線穿過人體被檢部位后，由于被檢部位各組織的密度、厚度不同，對X線的吸收程度亦不一樣，因而形成一個強度受密度、厚度調制的X線圖像。輸入屏將X線圖像轉換成亮度很低的熒光圖像，該熒光圖像使光電陰極激發(fā)出光電子，獲得光電子數(shù)目多少不同的光電子圖像。光電子在陽極和陰極之間直流高壓的加速及柵極聚焦電位的聚焦下，高速轟擊到輸出屏上，在輸出屏上可獲得縮小了幾十分之一的、亮度比普通熒光屏強數(shù)千倍乃至上萬倍的熒光圖像。第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第五十頁，共71頁。（二）增強管的主要技術參數(shù)1.轉換系數(shù)

是衡量X線增強管轉變效率高低的一個物理量。它的定義為輸出屏亮度和輸入屏接受的X線劑量率之比。2.分辨率

是衡量增強管分解圖像細節(jié)能力的物理量。以每厘米能區(qū)分的線對數(shù)來表示分辨率的大小，單位為LP/cm。分辨率的測量可用專門的線對卡。每厘米可分辨的線對數(shù)越多，分辨率就越高，輸出的圖像就越清楚。3.對比度

是體現(xiàn)增強管輸出圖像反差強弱的物理量。通常情況下，對比度越高，增強管輸出圖像所包含的層次就越多。第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第五十一頁，共71頁。三、電視基礎（一）攝像與顯像基礎（二）掃描原理第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第五十二頁，共71頁。（一）攝像與顯像基礎1.人眼的視覺特性（1）視覺惰性（2）相對視敏函數(shù)（3）視覺范圍（4）對比度（5）分辨率第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第五十三頁，共71頁。2.圖像的攝取與顯像（1）圖像的構成：一幅圖像由很多灰度不同的點構成。這種構成圖像的點稱為像素。（2）攝像與顯像原理1）同時制攝像與顯像：同時制信號傳輸時，攝像屏像素組a[Xn、Ym]與顯像屏像素組b[Xn、Ym]共有n×m個通道同時傳輸信息。2）分時制攝像與顯像：K1和K2是同步聯(lián)動電子開關，在分時制信號傳輸時，攝像屏像素組a[Xn、Ym]與顯像屏像素組b[Xn、Ym]同一時刻只有一個通道傳輸信息，一幅圖像的信息是分時逐點依次傳輸?shù)?。逐點依次產生圖像信號的過程或將圖像信號逐點依次轉換為圖像的過程稱為掃描。掃描的作用是把圖像變換成圖像信號（電壓信號或電流信號），或將圖像信號轉變?yōu)閳D像。第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第五十四頁，共71頁。同時制傳送第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)分時制傳送第五十五頁，共71頁。（二）掃描原理l.掃描掃描是光電信號或電光信號的轉換，是把一幅圖像分解或組合的過程。在攝像機上，掃描是把一幅圖像分解成按像素橫向排列的一條條掃描線，在監(jiān)視器（終端）上，掃描是把按像素橫向排列的一條條掃描線組合成圖像。圖像分解的掃描是一個光電信號轉換的過程。在這個過程中，將圖像不同亮度的像素（按一定規(guī)律排列）轉換成電信號，即圖像信號。第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第五十六頁，共71頁。（二）掃描原理2.掃描方式掃描方式可分為逐行掃描和隔行掃描。這兩種方式在閉路電視中均有使用。（1）逐行掃描：一行緊跟一行的掃描方式稱為逐行掃描（2）隔行掃描：是將一幀圖像分成兩場掃描，第一場僅掃描光柵的奇數(shù)行，第二場僅掃描光柵的偶數(shù)行3.掃描的同步掃描的同步是指攝像端與顯像端的掃描點幾何位置應一一對應。掃描的同步在電視中具有重要的意義。若掃描不同步，圖像就無法正確重顯。第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第五十七頁，共71頁。第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)逐行掃描軌跡隔行掃描軌跡第五十八頁，共71頁。四、CCD攝像機（一）結構CCD攝像器件由光電轉換、電荷存儲、電荷轉移及信號輸出等部分構成。（二）工作原理1.光電轉換和儲存

常見的光電轉換器件有MOS電容器型和光敏二極管型兩大類2.電荷轉移

由于CCD是由一系列MOS電容或光敏二極管經緊密排列而構成的器件，而且都做在同一襯底上，襯底材料為P型或N型硅。3.信號輸出CCD攝像器件以電荷耦合方式工作，而所需要的視頻信號是電壓（或電流）。輸出部分的任務就是在保證輸出信號信噪比及帶寬的情況下將信號電荷變換為信號電壓（或電流）。第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第五十九頁，共71頁。四、CCD攝像機（三）性能參數(shù)1.光譜響應2.分辨率3.暗電流4.靈敏度5.動態(tài)范圍（四）高清晰CCD攝像機的發(fā)展第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第六十頁，共71頁。五、自動亮度控制（一）必要性由于病人被檢部位的變化，被檢部位的厚度、密度亦相應發(fā)生變化，使I.I輸出屏上的熒光影像亮度差異很大，最終導致監(jiān)視器顯示的圖像亮度不穩(wěn)定，不利于圖像觀察，影響診斷效果。（二）種類1．視頻信號取樣①取整個視窗的亮度平均值；②取視窗中心一定范圍的亮度平均值；2．光電倍增管取樣已被淘汰第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第六十一頁，共71頁。第六十二頁，共71頁。（三）方法1．自動kV控制2．自動mA控制3．自動kV、自動mA雙重控制4．自動光闌控制

第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第六十三頁，共71頁。六、醫(yī)用顯示器（一）分類1.按結構分類醫(yī)用顯示器從結構上劃分，主要有CRT顯示器、LCD和醫(yī)用影像投影儀三種。2.按外觀分類

按外觀分類可分為直畫面的“豎屏”顯示器，橫畫面4∶3的“橫屏”顯示器和橫畫面16∶9的“寬屏”顯示器三種。3.按掃描線數(shù)分類

可分為1K（一幅圖像的掃描線數(shù)為1000行）、1.5K、2K等三種顯示器。4.按像素數(shù)分類

可分為1MP、2MP、3MP、5MP等四種顯示器。5.按輸出接口及顯示器數(shù)量分類

可分為單頭單屏、雙頭雙屏、四頭四屏、八頭八屏（用于會診讀片）?！邦^”表示顯卡的視頻接頭。6.按用途分類

可劃分為診斷級、瀏覽級、教學級等三種顯示器。第四節(jié)醫(yī)用X線電視系統(tǒng)第六十四頁，共71頁。（二）主要技術參數(shù)1.亮度

人眼進行圖像分辨的主要參數(shù)為：物體與背景的亮度差及人眼辨別細節(jié)的能力（即視覺靈敏度）。2.清晰度

可用有效電視線數(shù)來衡量。3.分辨率

包括密度分辨率及空間分辨率。4.灰階

又稱為灰度等級，電視圖像中，從最亮到最暗，可以分辨的亮暗層次的多少稱為灰