医学影像设备

医学影像设备

X线产生条件(Radiation Conditions)

1.要有一个电子源，能根据需要，随时提供足够数量的电子，这个电子源称为阴极（cathode）；

2.要有一个能经受高速电子撞击而产生Ｘ线的靶，即阳极（anode）；

3.要有高速电子流。两个方面，其一是高压电场，使电子获得动能；其二是有高真空环境，使电子在运动中不受气体分子的阻挡和电离放电而降低能量，同时也能保护灯丝不致因氧化而被烧毁。

X线的作用(Functions of X-ray)

1.物理作用

穿透作用（X线的能量很大，波长很短，穿透力很强，故能穿透物质的原子间隙，但其穿透程度与物质的性质、结构有关）

荧光作用（某些物质受到Ｘ线照射时会产生荧光，如磷、铂氰化钡、硫化锌镉等）

电离作用（具有足够能量的X线光子照射物质时，使核外电子脱离原子轨道）

X线的质和量(Quality&Quantity)

1.物理方面

在一定时间内，通过与射线方向垂直的单位面积的辐射能量，叫做X射线的量；

X射线穿透物质的本领或者说这些光子的能量就表示X射线的质（或硬度）。

2.诊断方面

以X线管的管电流与X射线照射时间的乘积来表示X射线的量－毫安秒（mAs）；

以X线管的峰值管电压（KVp）来表示X射线的质。

半价层(Half-thickness)

半价层是使一束X线的强度减弱到其初始值一半时所需要的标准物质的厚度。通常也用半价层来表示X线的质，表示X线穿透能力。

诊断用X线通常用铝作为表示半价层的物质，半价层愈大表示X线的质愈硬。

X线球管

1.固定阳极X线球管（Stationary Anode X-ray Tube ）

•

•电子动能99％转换为热能，灯丝及靶面采用钨：熔点

高（3370℃）、机械强度高、寿命长、延展性好。

•二次电子：高速电子轰击靶面，少量电子反射回来形

成二次电子，能量为原来的90％左右。

危害：1.降低真空度

2.影响成像质量

3.造成灯丝损害

•集射罩：1.使电子集中

2.防止二次电子

有效焦点的大小与X线球管的管电流强度(管电流)和电压(管电压)有关。在管电流一定的条件下，管电压越高，电子间排斥力相对电场力的作用变小，所以有效焦点尺寸略有减小；在管电压一定的条件下，尤其在低压时，管电流增大，电子间的排斥力增大，有效焦点尺寸将明显增加，这种现象称为焦点增涨。

要提高阳极功率及散热，就要增大实际焦点面积：

1.增加阴极灯丝的长度L；

2.增大阳极倾角θ。

增大实际焦点面积又影响了清晰度。

因此提高阳极功率与保证图像清晰成为矛盾。

2.旋转阳极X线球管（Rotating Anode X-ray Tube）

高压整流器(High V oltage Rectifier)

定义：将高压变压器次级输出的交流电压整流为脉动直流电压的电子器件。早期使用高压真空二极管，目前采用半导体整流器。

高压真空二极管结构

阴极：通过加热发射电子

阳极：接受电子，传导管电流

玻璃管：维持高真空环境

半导体（硅silicon）高压整流器

寿命长，机械强度高，无须灯丝加热，体积小。内部由许多单晶硅二极管串联而成，外壳用

环氧树脂(epoxy resin)封装。

高压整流电路

(High V oltage Rectification Circuits)

一、半波自整流(self-rectification)

球管直接与高压发生器次级输出端相接，正半周产生

X线，负半周截止，球管本身就起整流作用。

•优缺点：当阳极过热，负半周存在反向电流；

球管易损坏；

效率低下；

电路简单，组合机头中常用。

半波自整流电路及波形图

单相全波桥式整流

(single-Phase fullwave rectification)

•采用半导体高压整流器。

•优点：球管效率高，容许负载大；

单相全波桥式整流波形图

三相全波桥式整流

(three-Phase fullwave rectification) •优点：

功率更大、效率更高；

管电压脉动量小；

缩短曝光最短时限；

•缺点：电路复杂，造价高；

三相十二波桥式整流波形图

三相电路比较单相电路的优越性

1.三相电路产生软辐射线少，皮肤剂量相应减少；

2.对于同样的KV和mA,三相电路能产生更多X线；

3.同样曝光量，三相电路可缩短曝光时间；

4.三相电路热负荷更均匀，可延长球管寿命。

倍压整流

优点：体积小；管电压脉动量小；辐射效率高。

缺点：球管负担重。

倍压整流，可以把较低的交流电压，用耐压较低的整流二极管和电容器，“整”出一个较高的直流电压。倍压整流电路一般按输出电压是输入电压的多少倍，分为二倍压、三倍压与多倍

压整流电路。二倍压整流电路由变压器B、两个整流二极管D1、D2及两个电容器C1、C2组成。

经过D1 对C1充电

负半周：二极管D2导通，D1截止，电流

经过D2对C2充电

X线电视系统（X－TV System）

定义：利用影像增强器将不可见的X线转换为亮度很高的可见

光影像，再通过摄像机转换为电信号，经放大处理后用电缆

输送到显示器，显示出人体各部位的组织结构的系统。

优点：

•透视剂量低改善医生工作环境为科学和教研打好基础

•

影像增强器结构

影像增强器工作原理

X线在输入屏上成荧光影像，输入屏内侧的光电阴极按荧光的强弱产生光电子（光电效应），形成电子影像。光电子束高速飞向阳极，在聚焦电极作用下于输出屏前方形成了缩小的电子倒像，其电子束射到输出荧光屏上，形成了荧光影像，亮度增加1000～10000倍。

影像增强器参数(Parameters)

视野（field of view）

在指定的电极电压下，用于影像增强器轴线平行的X线照射

时在输出屏上显示的最大输入影像尺寸。

由于球管发出的是点射线，故有效视野比标称视野小。

输出图像直径（output image diameter）

在指定的电极电压下，有效输出视野在输出屏上映出的

影像直径。15、20、30mm

图像分辨率（image resolution factor）