影像设备知识点一

诊断用x线机的架构框图

固定阳极x线管

X线管｛

X线管装置｛旋转阳极x线管

防电击、防散射管套及温度限制器

高压变压器

X线管灯丝变压器

高压硅堆

主机高压发生装置高压交换闸

高压电缆

充放电高压发生装置：电容、电阻等

电源开关

电源电压调节器及电压表

管电压调节器及管电压表

控制装置管电流调节器及管电流表8

曝光控制及指示器

容量保护装置及指示器

透视放射量限制器

荧光屏式诊视床

X-TV式诊视床

诊视床遥控床

特殊诊视床｛

摇篮床

普通摄影床

间接摄影床

外围设备机械装置摄影床体层摄影床

特殊摄影床

立柱式支持装置

支持装置悬吊式支持装置

C行臂式支持装置

X线电影机

XˉTV

影像装置点片照相机

X录像机

荧光屏、IP、FPD

激光照相机、X线胶片自动洗片机

配套装置立体观片灯、各种专用滤线器、

固定器、压迫器、高压注射器

固定阳极X线球管的结构。

固定阳极X线管是X线管中最简单的一种. 由阴极、固定阳极、真空玻璃管、管套构成。

一、阳极主要作用是阻挡高速电子产生X线,同时将曝光产生的热量传导出去以及吸收二次电子和散射线.

阳极的结构:

1.阳极头由阳极体和靶面组成.采用钨靶面和无氧铜的阳极体直接焊接以利于散热, 只有1%的能量转化成X线能.

2.阳极帽由含钨粉的无氧铜制成,固定于阳极头上.在阴极和X线出口方向分别有圆口,作为电子和X线的通道.

3.玻璃圈由膨胀合金圈和玻璃喇叭封焊而成.作用是匹配阳极与玻壳的热膨胀系数

4.阳极柄由无氧铜制成,于阳极头相连,外部浸于变压器油之中,而传导热.

二、阴极的作用是发射电子,并使其聚焦,从而使阳极靶面上形成有形状的电子流.结构包括:

1.灯丝由绕成小螺丝状的钨丝制成.

灯丝加热与灯丝寿命关系:灯丝电流比额定增加5%,灯丝寿命将缩短一半.所以只能通过缩短加热时间来延长寿命.

2.聚焦罩阴极头又称聚焦罩. 作用是对灯丝发射电子进行聚焦.同时可吸收二次电子,保护灯丝和玻璃壳.为使阴极电子成束行飞向阳极,聚焦罩一般呈圆弧直槽或阶梯直槽.

3.阴极套

4.玻璃芯柱

三、玻璃壳用于固定支撑阴,阳两极并保持管内真空,通常用高熔点,绝缘系数大,膨胀系数小的钼组硬质玻璃制成.在玻璃壳和阳极,阴极体间镶有合金作为过渡体.

四、管套是X线管的一种特殊容器,现代X线管套均为防电击,防散射,油浸式.

整个管套内部充满变压器油,作为绝缘和冷却。

旋转阳极X线管的的结构。

1、较好的解决了提高功率和缩小焦点的矛盾.

2高速电子轰击阳极产生的热量被均匀分配到旋转圆环面上,提高X线功率.

3、旋转阳极X线管的最大优点是瞬时负载功率大,焦点小.功率多为20-50KW,高者为150KW,焦点多在1-2mm,微焦点在0.05-0.3mm。旋转阳极X线管也由阳极,阴极和玻璃壳三部分组成.阳极结构和固定阳极X线管明显不同.由靶面、转子、转轴和轴承等组成。

靶盘和靶面

靶盘为直径70-150mm的单凸状圆盘,中心固定于转轴,转轴另一端与转子相连.

靶面现在均采用铼钨合金做靶面,钼或石墨做靶基,制成复合靶.靶角在6°~17.5°,这种结构的靶面热容量大,可达到50KW,焦点在1*1mm.

转子(rotor)

由无氧铜制成,位于X线管玻璃壳内,而定子(stator )线圈位于玻璃壳外部.转速最高可达8500r/min(f=50HZ).

转速越高,单位时间承受高速电子轰击的靶盘面积就越大,X线的功率就越大.

转子的制动使转子迅速越过临界转速(5000-7000),提高X线管的寿命.

轴承及其润滑轴承由耐热合金钢制成,润滑剂采用固体润滑剂二硫化钼、银、铅等。

X线管的焦点

在X 线成像系统中,对X线质量影响最大的因素之一就是X线焦点.

---实际焦点灯丝发射的电子经聚焦后,直接在靶面上瞬间的轰击面积称为实际焦点.目前诊断用X线管灯丝均绕成螺丝状,聚焦后在靶面成细长方形,故称线焦点.

实际焦点的大小取决与聚焦罩的形状,深度和宽度.实际焦点越大,X线管的容量就越大. 曝光时间

就可以减少.实际焦点的密度分布因电场而不同,多呈单峰,双峰,多峰.

---有效焦点实际焦点在X线照射方向的投影称为有效焦点.如果垂直于X线管长轴方向,则称为标称焦点.标称焦点是X线特征参数中标注的焦点值.标称值是一无量纲的值.

有效焦点与实际焦点的关系:有效焦点=实际焦点* sinθ

在有效焦点一定的条件下，

---有效焦点与成像质量有效焦点的尺寸越小,图像清晰度就越高.

所以要减小实际焦点,但是X线的功率会随之降低,需要增加曝光时间,反而会引起运动伪影,降低清晰度.所以固定阳极上使用双焦点来折中这种矛盾.

---焦点的方向性越靠近阳极,有效焦点的尺寸越小,越靠近阴极,有效焦点尺寸越大.并且有效焦点的形状会失真.使用中应该使X中心线对准影像中心

---焦点的增涨当管电流增加使电子数量增多,由于电子间的排斥,会使焦点增大.此现象就称为焦点增涨.管电流对它的影响作用大于管电压.

高压发生器

结构:高压变压器

特点：次级输出电压高，30~150KV；最高输出容量可等于设计容量的3~5倍；次级中心点接地构造：初次级之间绝缘，屏蔽接地

铁心为磁通提供通路，多采用硅钢片制成，现代诊断用机多采用C型。

初级绕组电压低，层间绝缘强度要求低瞬间电流大，线径较粗

次级绕组电压高，层间绝缘强度要求高，电流小，线径较细

次级中心接地由于采用两个次级绕组通相串联接地中心电压为零，可以降低次级的绝缘要求。

灯丝变压器

降压变压器，变压比大，提供灯丝加热电压。

初级匝数多，线径细；次级匝数少，线径粗：初次级之间绝缘要求高。

次级绕组与阴极相连，次级电位很高，次级电流很大。

高压交换闸/高压插座

作用:产生直流高压;提供灯丝加热电压;切换管电压与灯比加热电压

变压器油

作用：绝缘、散热

主要特点:绝缘强度高（用击穿电压表示）2、导热系数高3、化学性能稳定4、粘度低5、凝固点低（标号为凝固点温度）6、颜色浅，透明无悬浮物

高压电缆

X线机多用非同轴高压电缆连接高压发生器和X线管

高压整流器

概念：是一种将高压变压器次级输出的交流高压变为脉动直流高压的电子元件。自整流方式、电子管整流、半导体（高压硅堆）整流

电源电路和高压控制电路的结构.

X线曝光过程：

①设定曝光参数（KV、mA、S）

②控制台指令（管电压控制）

③电源供电（高压、加热，其他）

④X线管预热（加热，阳极启动）

⑤曝光（阳极延时，限时，保护）

⑥曝光结束（阳极制动）

X射线机的主机系统的10 大电路：

1: 电源电路

2: 高压初级电路

3：高压次级电路

4：管电流测量电路

5: X线管灯丝加热电路

6：延时电路

7：限时电路

8：旋转阳极启动电路

9：X射线管安全保护电路

10：控制电路

一、电源电路

分类：简单的电源电路（适用中小X线机）

自动电源电压调整电路（适用大型X线机）

X线机总电源，电流较大，线径较粗

主要元件：

1、电源接触器

2、电源保险丝

3、自耦变压器

4、电源电压补偿调节装置

5、指示仪表

二、高压发生电路

高压初级电路1、管电压调节电路→控制X线的质2、管电压控制电路→控制X线的产生与截止3、管电压预示与补偿电路→使KV值更准确、稳定

高压次级电路：管电流测量电路

高压整流电路1、单相全波整流2、三相全波整流3、倍压整流

三、高压次级电路

（1）单相全波整流次级电路通过四个高压硅堆构成整流桥，使得整个周期均有X线得产生。

（2）三相全波整流次级电路通过三相电源的周期性供电，保证X线管两端再电压脉动率很低的情况下持续产生X线

（3）倍压整流次级电路通过在正负周期均对电容器充电，达到电压加倍整流。

四、X线管灯丝加热电路

一）、电路基本组成

1．稳压电源；

2．可连续调节的电阻器供透视管电流调节；

3．摄影管电流调节电阻；

4．空间电荷补偿器；

二）、调节过程

灯丝加热电压↑→灯丝温度↑→热电子数量↑→管电流↑→单位时间X线量↑

稳压器→稳定管电流

空间电荷补偿使X线的质和量能分开调节

曝光时间<0.5s时，普通mA表由于惯性的作用不能正确显示管电流

mAs表指示值与电流和通电时间的乘积成正比

二》控制电路

1、限时电路

2、自动曝光控制电路

3、旋转阳极启动、延时与保护电路

4、X线管安全保护电路

1）、限时电路

①控制X线曝光时间的长短，控制照射量。

②电子限时电路利用电容器和电阻的RC充放电过程。充电的快慢与RC乘积有关。

③晶闸管限时电路通过触发脉冲型号调节曝光。曝光时间取决与电阻群Rx。

2）、自动曝光控制电路

自动曝光控时是实现二钮制控制的重要电路,根据需要选择KV值,mAs由自动曝光限时器与自动降落负载来决定(最大限度利用X线管功率)

——光电管自动曝光控时电路

光电效应（光电倍增管、电容器、密度调节）

——电离室自动曝光控时电路

电离效应（电离室、多视野）

3）、旋转阳极启动、延时与保护电路

旋转阳极的启动（高压快速起动，低压维持运转,启动时间2秒以内）

旋转阳极的延时保护电路从阳极开始旋转到曝光这段时间的控制。

4）、X线管安全保护电路

保证X线管安全、延长X管寿命

①X线管容量保护电路（KV 、MA、S）

②过电压保护电路

③过电流保护电路

④冷高压保护电路

降落负载式瞬时负载保护电路

中高频X线机的结构特点

采用直流逆变技术使高压发生器的工作电源频率提高到中频（400Hz~20KHz）或高频（20Hz~100KHz).

主要优点：

1)病人的皮肤剂量低←高压输出波纹系数小，单色性好

2)成像质量高←物质对单能X线的吸收遵守指数规律

3)输出剂量大←mAS相同时，工频机的X线输出量为中、高频机的60%

4)实时控制←KV/mA检测信号→直流逆变器输出脉冲的频率/宽度→KV/mA，控制精确、重复性好

5)高压发生器体积小、重量轻←NS=E/4.44fB

6)可实现超短时曝光←高压波形上升沿越陡，有效最短曝光时间越短（1ms）

7)便于智能化←计算机控制管理→调节、控制、数据处理自动化

1>直流逆变电源（中、高频电源）

?直流电源:蓄电池、单相整流、三相整流

?直流逆变：将直流电压变换为中、高频交流电

单端逆变、半桥逆变、桥式逆变（电子开关、负载阻抗和触发电路）

?逆变控制

X线电视系统的结构。

1）高亮度2）X射线辐射剂量低3）提高影像清晰度4）便于实时观察诊断5）便于传递、存储和图像的信息处理6）便于实现遥控、遥测，是观察者完全避免X射线辐射7）便于动态记录和观察

一、构成

X-TV由X线影像增强器（image intensifier,I.I)和X线闭路电视两部分组成。X-TV只是X线机的一个成像部件，其工作受X线机的控制。X-TV透视式X线机的构成如图10-1所示。

1．I.I 它是将X线影像转换为荧光影像的器件，主要由X线影像增强管（简称为增强管），输出屏物镜和小高压电源等构成。

2．摄像机头摄像机头简称为摄像头，是将荧光影像转换为视频电信号的装置，由光学镜头、电

视摄像管和摄像电路等构成。

3．电视控制器它对电视图像信号进行控制、处理。它由视频信号处理、同步机、电源等构成。

4．监视器它是影像显示器件。其主要作用是进行电光变换。其实质是电视信号接收机，它由显像管、视频放大器、偏转电路等构成。

5．自动亮度控制装置它是使监视器图像亮度稳定的自动控制装置。通过它可调整X线的质或量，以保证对病人不同部位透视时，监视器图像亮度稳定、最佳。

X-TV 工作中，几个转换和传输过程：

1：X线图像→可见光影像2：可见光影像→（经光学系统）可见光影像

3：可见光影像→电信号4：电信号→电视图像

影像增强管的结构和工作原理。

决定X-TV的性能

组成：增强管、壳体、电源

增强管

输入窗：X线入射窗口

闪烁晶体：将X线转换成荧光（碘化铯）

光电阴极：产生光电子

电极：加速、聚焦

输出荧光屏：电子图像转换成荧光图像

输出窗：影像输出

管壳：高真空环境,金属管壳。

增强管工作原理

1：X线—人体-- 输入屏–荧光影像-

2：光电阴极—产生不同数量的光电子

3：光电子—阳极—聚焦电极—输出屏—缩小增强的光电子—荧光影像

I.I的亮度增益

1：面积缩小增益

2：能量增益

I.I的亮度增益=面积缩小增益X 能量增益

使用注意事项

?避免强光照射输入屏

?避免强X线及强光照射输出屏

?远离磁场

胃肠X线机

透视荧光屏式透视：隔室透视，荧光屏朝向暗室。

X-TV透视：由I.I和闭路电视系统组成。明室操作。

点片摄影用于实时抓拍病灶。是透视的记录手段。

诊视床

?一般诊视床1,由床体、点片架和点片装置组成;2、具备床身立卧（90°-- －30°）；床体移动；3、点片装置的移动。

?双支点滑块式诊视床

?遥控床床下X线管式－暗盒式；点片架床上X线管式－无暗盒式点片架

?摇篮床－可以实现床身在垂直、水平、负角度的回转。

－病人固定不动，自动化程度高

摄影X线机

普通摄影装置一般摄影（四肢）滤线器摄影（头、体部）

特殊摄影装置（乳腺、口腔）

Ｘ线管头支持装置

立柱式（天地轨、双地轨）；天轨悬吊式；Ｃ形臂

滤线器

●X线管产生的原发X线，穿过人体组织后，部份X线能量被衰减，并改变方向，向四周散射，称作

散射线，或二次射线。仍然能使胶片感光，在交胶片产生灰雾，影响照片质量。管电压越高二次射

线越多，对影像的影响就越大，这就需要消除。滤线器就是专门为此设计。

●滤线栅：由许多极薄的铅皮和纸条间隔排列，粘合挤压而成的平板。

①平行滤线器：铅条、纸条是平行排列。

②聚焦式滤线器：中心线两侧的铅条分别向中心倾斜一定的角度，将铅皮斜面延长会聚成一条线,该线的中点叫滤线栅的焦点。焦点与滤线栅中心垂直距离叫焦距

●滤线器：技术参数焦距f－滤线器的方向性；栅比R－吸收散射线；栅密度

固定滤线器、活动滤线器（电动式、弹簧减幅振动式）

特殊摄影装置

胸片架－要求长焦距，高栅比的滤线器

直线体层摄影装置－X线源与胶片的相对运动，得到体层图像。

心血管造影X线机：用于心脏和血管的造影检查。

要求：注药速度快;容量大，输出平稳;曝光时间短，曝光间隔时间短（快速摄影）

外围设备：高压注射器;导管床;影像记录装置（电影摄像机、电视摄像机）

X线设备机房的要求

1、电源电压、频率、内阻（功率）符合机器要求，波动小

2、温度18~22℃；

3、湿度40~60%；

4、防尘

5、X线屏蔽

6、空间较大

成像辅助装置

1、高压注射器

2、影像阅读器

3、自动洗片机：

处理速度：3min\90s\45s

冲洗容量：小型（60张/小时）、中型（130张/小时）、大型（300 张/小时）、超大型（500张/小时）

冲洗结构：压力室式和U型槽式

基本结构：自动输送系统(控制洗片速度、顺序、各程序的运行时间);温度控制系统(保证显影、定影、

干燥的温度在预定的数值。);化学药液贮存系统(显影槽;定影槽;水洗槽);补给系统(补充方式长度补充：以胶片的长度来控制药液的量目前最常用面积补充：以胶片的面积来控制药液的量;密度补充：以胶片的密度来控制药液的量最科学的一种方式);循环系统(作用：保障显、定影液均匀及温度的一致性，过滤反应颗粒及杂质水洗循环：洗去照片残留的硫代硫酸盐);干燥系统;控制系统

4、照相机阴极射线管型（CRT）多幅照相机

激光相机：干式激光相机；湿式激光相机5、其他装置

阴极射线管型多幅照相机（CRT）特点：同一张胶片上采集多张影像图片

数字X线设备

定义：数字X线设备是把X线透射图像数字化并进行图像处理,再转换成模拟图像显示的一种X线设备。而传统X线成像方式采用的是模拟技术，X线影像一旦产生，图像质量就不能进一步改善。

模拟与数字

数字X线成像是借助计算机技术将普通连续的、非量化的模拟图像信息进行离散、量化，转换为计算机可以处理的数字信号（A/D转换），经计算机进行一系列处理后再转换成模拟信号（D/A转换），最后由显示器或激光打印机将图像显示出来。

传统的X线荧光屏影像、普通的X线照片以及I·I-TV影像，他们的密度（或亮度）是空间位置的连续函数，影像中的点和点是连续的，中间没有间隔，密度（或亮度）随着坐标点的变化而变化。我们称这种影像为模拟影像。

数字X线成像设备的分类:按成像原理分为：

计算机X线摄影(Computed Radiography,CR)

数字X线摄影(Digital Radiography,DR)。

数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography ，DSA) 。

数字X线成像的优点:对比度分辨率高；辐射剂量小；图像的后处理功能强；大容量光盘存储数字影像；实现X线摄影信息的数字化存储、调阅及传输。

数字X线成像的缺点:空间分辨力差（约为2 ~4LP/mm）不如屏-片系统的高（理论值为5~7LP/mm）计算机X线摄影装置CR概念

是使用可记录并由激光读出X线影像信息的成像板（IP)作为载体，经X线曝光及信息读出处理，形成数字式平片影像.

CR基本组成及工作原理

CR系统的工作原理:入射到IP的X线量

子被IP的成像层内的荧光颗粒吸收，释

放出电子，其中一部分电子散布在成像

层内呈半稳定状态，形成潜影（信息采集）；

当用激光照射已形成的潜影时，半稳定状态

的电子释放出光量子，发生PSL现象，光

量子随即由光电培增管检测到，并转化为

电信号，这些代表模拟信息的电信号再经ADC转换为数字信号（信息读出）；然后数字信号被送到存储元件中作进一步处理（信息的处理）与显示（记录）。

影像板（IP）基本结构、特性

●表面保护层：其作用是防止荧光层（PSL物质层）在使用过程中受到损伤。它不随温度、湿度的变

化而发生变化，并在非常薄的条件下能弯曲，耐磨损、透光率高。

●光激励发光（PSL）荧光层：将PSL荧光物质混于多聚体溶液中，涂在基板上干燥而成。某些物质

在第一次受到光（一次激发光）照射时，能将一次激发光所携带的信息存储（记录）下来，当再次受到光（二次激发光）照射时，能发出与与一次激发光所携带信息相关的荧光，这种现象被称为PSL 现象（光致发光现象），这种物质就称为光激励发光物质。

●基板：基板的作用是保护PSL物质层免外力的损伤，要求有一定的柔软性及机械强度。

●背面保护层：其作用是防止成像板的摩擦损伤。

PSL物质的工作原理:入射到IP板的X线量子被成像层的荧光体吸收，释放出电子，其中部分电子散布在荧光体内呈半稳定状态，形成潜影。当用激光逐行扫描照射已形成的潜影时，激光能量使半稳定的电子转换为光量子（可见蓝光）。光量子由光电倍增管检测到后，被转换为电信号，再经（A/D）转换为数字信号。

CR优缺点

优点：

1、IP代替胶片可重复使用，可与原有的X线摄影设备匹配工作；

2、具有多种处理技术；

3、高灵敏度；

4、具有较高的空间分辨力，可达3.6LP/mm

5、具有很高的线性度；

6、大的动态范围，系统能同时检测到极强和极弱的信号；

7、高度的识别性

8、IP获取的信息基础上自动调节PSL和放大增益，可在允许的范围内获取稳定的、最适宜的影像光学密度；9、可进行数字化管理。

缺点：1、时间分辨力较差，不能满足动态器官和结构的显示；

2、空间分辨力不如常规的屏-片系统。

数字X线摄影装置

数字X线摄影(Digital Radiography,DR)是指计算机控制下，采用一维或二维的X线探测器（detector）直接把X线影像信息转化为数字信号的技术。

DR系统的组成：X线探测器：是将X线信息转化为电信号的器件;图像处理器：对图像进行各种后处理；显示器：用于摄影图像的重现、软阅读

DR的优点：辐射剂量低；空间分辨力高；时间分辨力高；工作效率高；更高的动态范围，DQE和MTF性能好；DR后处理功能强大；

DR的缺点：系统的兼容性较CR差，价格较高。

DR分类是指计算机控制下，采用一维或二维的X线探测器（detector）直接把X线影像信息转化为数字信号的技术。非晶硒平板探测器型；非晶硅平板探测器型；多丝正比室扫描型；CCD摄像机型非晶硒平板探测器

结构：主要由导电层、电介层、Se层、顶层电极、集电矩阵层、玻璃衬底、保护层以及高压电源和输入输出电路构成。

一、组成结构：

1．X线转换单元:应用a-Se(非结晶硒)为光电材料将X线转换为电信号。

2．探测元阵列单元

用TFT（thin film transistor）技术在一玻璃基层上组装数十万个探测元阵列，每个探测元包括一个电容和一个TFT，并且对应图像的一个像素。

3．高速信号处理单元

该单元产生地址信号并随后激活探测元阵列单元中的TFT，作为对这些地址信号的响应而读出的电子信号被放大后送到ADC。

4．数字影像传输单元"对数字信号的固有特性进行补偿，将其送往主计算机。

二、工作原理

集电矩阵由按阵元方式排列的TFT组成。a-Se涂覆在集电矩阵上。当X线照射a-Se时，由于光电导性产生一定比例的电子－空穴对(光电转换)。在顶层电极和集电矩阵间的外加高压电场作用下，电子和空穴以电流的形式沿电场移动，导致TFT的极间电容将电荷无丢失的聚集起来，电荷量与入射X光子成正比。这样TFT成为一个采集图像的最小单元（像素）。

非晶硒FPD（直接型）成像小结：

①是直接将X光子通过电子转换为数字化信号。

②X线透过人体作用于Se层时，由于X线的强弱不同，Se层光电导体吸收X线能量后产生的电子－空穴对的多少也不同。

③在集电矩阵中电容存储的电荷与X线强度成正比。

④通过读取矩阵电容单元的电荷得到与X线强弱变化成正比的电信号。

⑤经A/D转换变成数字信号，最后由计算机处理，重建为数字图像信号。

非晶硅平板探测器（间接型）

结构：由CsI闪烁体层、a-Si光电二极管阵列、行驱动电路以及图像信号读取电路四部分组成工作原理：当X线入射到碘化色晶体层时被转换成可见光，再由光电二极管矩阵转换成电信号，在光电二极管自身的电容上形成存储电荷，每个像素的存储电荷量与入射的X线强度成正比。在控制电路作用下，扫描读出各个像素的存储电荷，经A/D转换后输出数字信号，传送给计算机进行图像处理，建立图像。

全球用量最大、最受用户认可的TRIXELL 4600平板探测器

非晶硅+碘化铯闪烁体（光纤式信号传导：避免信号损失避免晶体间信号干扰）；最大的成像面积：17 x 17 in；最高分辨率的象素：143 um；最大的矩阵：3000 x 3000；最高的空间分辨率：3.5 lp/mm；最大的动态范围：14 bit（有利于肺部液态囊肿的检查，更加均匀的灰阶度）；自然冷却，无需外加水冷设备

全新第二代平板探测器

探测器组成:加厚的探测层提升图像质量－550 m比一代平板厚38%.

精细小像素提升分辨率－184m 比一代平板小24%

闪光鬼影消除–彻底消除鬼影残留

更好对比度、更大动态范围(14 bit、2.7lp/mm)

多丝正比室扫描型DR

结构：主要由高压电源、水平狭缝、多丝正比室、机械扫描系统、数据采集、计算机控制及图像处理系统组成。

多丝正比室：是一种气体探测器。是一个矩形密闭的腔体，由许多单元组成一行的阵列，每个单元组成一个像素，大小为0.5mm*0.5mm。腔体内充填惰性气体，并设有漂移电极、阴极和阳极。阳极为水平排列的数百条金属丝，其方向指向X线管的焦点。

扫描投影DR的工作原理：X线管辐射的锥形X线束经水平狭缝准直后形成平面扇形X线束。X

线通过病人射入水平放置的多丝正比室窗口，在被探测器接收后，机械扫描装置使X 线管头、水平狭缝及探测器沿垂直方向做均匀的同步平移扫描，到达新位置后再做水平照射投影；如此重复进行，就完成一幅图像的采集。 CCD 摄像机型DR

结构：主要由荧光板、反光板、CCD 摄像机、计算机控制及处理系统等构成

工作原理:X 线透过人体被检部位后，经滤线栅滤除散射线到达荧光板，由荧光板将X 线图像转换成荧光图像，荧光经过一组透镜反射，进入CCD 摄像机光敏区，由CCD 摄像机将荧光图像转换成数字图像信号，送图像处理器进行图像后处理、存储、由显示器显示或激光相机打印。

技术指标:CCD 摄像机的像素数一般可达400万像素以上，空间分辨力可达到2.8Lp/mm ，图像密度分辨力为16 bit ，图像重建时间为7~8秒。CCD 摄像机型DR 系统造价低，成像质量佳，消耗材料少，易于安装维护，一台多功能DR 设备可满足全身各部位投照要求。 DDR 与CR 的比较

采集和转换方式：CR 用IP ，间接转换；DR 用平板探测器，直接转换

图像清晰度：DR ＞CR

动态范围：DR 和CR 的动态范围均可达1：104

噪声：DR ＜CR ，DR 的S/N 高于CR

曝光剂量：DR

工作效率：DR 高于CR

系统兼容性：CR 能与原有X 线摄影机配套工作，DR 则不能

动态图像：目前DR 平板探测器已能输出动态图像，用于透视采集， CR 不能透视采集 DR

与 CR

典型参数对比

数字减影血管造影（DSA ）装置

DSA 技术是20世纪80年代兴起的一种医学影像学新技术，是计算机与常规X 线血管造影相结合的一种新的检查方法。

数字减影成像原理:采集人体同一部位造影前后的数字图像，即注射造影剂未到达该部位之前的数字化图像和造影剂到达该部位最高浓度时的数字化图像，由计算机作减影技术处理，从而获得不同数值的差值信号，其结果是减去不含造影剂的软组织、骨骼影像只保留充盈造影剂的心、血管图像。

DSA 处理流程:对数变换的目的是使数字图像的灰度与人体组织对X 线的衰减系数成比例 DSA 系统的基本结构

DR CR

图像质量 的差异 空间分辨率 3K×3K ，900万像素， 3.6LP/mm 2K×2K ，400万像素， 2.5LP/mm 信噪比的差异 1LP/mm DQE 55% 1LP/mm DQE 13% 图像深度层次 14bit ——DR 是CR 的4倍 12bit 操作流程 可实时获取图像并进行诊断 与传统摄影无差异 不利于提高工作效率 耗材 无耗材 IP 板

影响图像质量的因素

成像方式；投照X线的稳定性；曝光与图像采集的匹配同步；噪声；设备性伪影。

DSA对X线机的要求

主机大功率：要求X线机的功率在80KW或以上；

千伏波形平稳：高压发生器输出的高压要平稳；

脉冲控制：有栅控X线管方式和低压控制方式

对X线管的要求：大容量及阳极热容量高的X线球管

X线管的散热：使用散热效果好的金属陶瓷管壳

三焦点：采用三焦点，以适应不同的照射方式和照射部位

X线计算机体层成像设备

CT成像的原理

计算机断层摄影（CT）:是经过准值器高度准值后的X线束绕人体某一部位作旋转扫描，透过该层面的X线由探测器检测,并经过光电转换器转换成电流信号，再经过A/D转换器转换为数字信号，计算机高速运算出该层面上各个基本成像单位（体素）的CT值,组成数字矩阵（矩阵图像），再由D/A转换器将其转换为黑白灰度不等的图像。

CT图像形成过程中的三个阶段→→→

体素与象素的概念

扫描层面内人体每一个基本的容积单位叫体素。把每个体素的X线衰减值按其空间位置关系排列成平面的数字矩阵，该矩阵中的每一个基本单元即为

象素，相当于图像中的一个“点”。

以X线管和探测器的运行方式将CT划分

为五代

（一）第一代CT（平移+旋转）

X线管与探测器连成一体，X线管产生的射线束和对应的探测器环绕人体的中心作同步直线平移+旋转扫描运动。扫描方式：平移-旋转；探测器数目：1个；射线束：单笔

旋转角：1度扫描时间：3~5分钟

（二）第二代CT（平移+旋转）

第二代CT在第一代的基础上增加了探测器的数目，改单笔射线束为多笔或扇形束，旋转角度由1o增加到3~30o。

（三）第三代CT（旋转+旋转）

X线管和探测器作为整体围绕人体作旋转运动，这一代CT包括单层螺旋CT和多层螺旋CT。

探测器数目：128~511个；射线束：扇形；扇角：21~35度；扫描时间：1~5秒（四）第四代CT（旋转+静止）

X线管围绕人体旋转，而探测器静止。探测器数目：242~72000个；X线束：广角扇形束

扇角：8~120度；扫描时间：2秒

此形CT的缺点： 1 散射线多（扇角大所致）2 探测器利用率低，成本高

（五）第五代CT(静止+静止)

此型CT取消了X线管和探测器的机械运动。只有电子束围绕人体旋转并产生旋转的X线束。

探测器：864个（两排）；X线束：倒置锥形；扫描时间：0.03~0.1秒

二.CT技术的发展趋势

（一）硬件的发展趋势

1 提高扫描的速度

a 减少了运动的伪影，提高了图像的质量

b 提高了经济效益和社会效益

c 减少了造影剂的用量，减轻了病人的负担

2 提高图像质量

影响图像质量的因素：

a X 线源的性质， 探测器的性能（气体或固体）

b 扫描的速度，数据采集的数目

c 图像重建所用的方法（算法）

d 数据表达与显示方法

以上影响因素，只要扬长避短就能够达到提高图像质量的目的。

3 简化操作；

4 提高工作效率；提高计算机的运算速度，增大其存储容量，从而使扫描、重建、处理的时间缩短。

5 缩小体积；

6 降低辐射剂量。使用高转换率的稀土陶瓷探测器是降低辐射剂量的关键。

（二）CT 功能的发展趋势

1. CT 血管成像（CTA ）

CTA 是血管造影技术与CT 快速扫描相结合的一种技术，是以静脉注射造影剂后，采用连续薄层扫描获得的图像，并应用计算机三维重建而显示血管结构的影像技术。

2. CT 三维图像重建

采用薄层连续或重叠CT 扫描并借助于计算机后处理而获得三维立体图像。

3. CT 引导介入

由CT 扫描图像实施引导穿刺针到达病变位置，从而达到诊断和治疗的目的。

4. CT 仿真内镜

利用计算机软件功能将螺旋扫描（容积）获得的图像进行三维处理，重建空腔器官内表面的立体图像，再用电影显示功能依次回放，从而获得访真内镜的效果。

5. CT 在放疗中的运用

利用CT 图像确定肿瘤的位置、范围、密度，以便确定肿瘤照射的位置、范围、剂量。

6. 骨含钙量的测定

利用特定的软件测量骨组织中的含钙量，从而达到诊断骨质疏松等疾病的目的。

7. 器官或组织功能成像

利用对器官或组织的动态增强扫描，以了解器官或组织的血液灌注情况，从而了解器官或组织的功能。

第二节 CT 扫描成像系统

CT 扫描成像系统的基本结构：

1.数据采集系统：X 线发生装置、准直器、滤过器、探测器、数据处理装置、扫描架和扫描床等，

2.计算机和图像重建系统：图像重建单元、磁盘机、数模（D/A ）转换器，

3. 图像显示和存储系统：图像显示，图像存储。

4. 中央系统控制器

CT 用X 线管与普通X 线管的结构基本一致，但由于CT 扫描所用的管电压均在120KV 以上，曝光量大，因此，要求CT 用X 线管必须是：

更高真空度确保X 线输 出更加稳定更长灯丝新型循环冷却油 高效冷却更高绝缘 可靠的镀金头 确保mA 稳新型隔离防弧

a 功率大：可以通过增大旋转阳极靶面、提高旋转阳极转速而获得；

b 热容量高：使用耐热性能好的铼钨合金材料制造阳极，以提高热容量。

c 散热能力强：使用石墨、液态金属等来提高散热能力。

热容量是判定X线管优劣的重要指标。

一.数据采集系统——准直器

准直器是由一种辐射衰减物质制成，以限制到达探测器组件的射线宽度。

准直器分两种：1. 前准直器：通过控制X线束的宽度从而控制扫描层厚度或扫描的覆盖范围。

2. 后准直器：吸收进入探测器前的散射线。

二.数据采集系统——滤过器（补偿器）

滤过器：由原子序数相对较低的金属物质构成，如铝、铜等金属。

作用：1.吸收低能X线，有利于病人的防护和图像的质量；2. 调节X线量的分布。

三、数据采集系统——探测器

探测器：是一种将射线能量转换为可供记录的电信号的装置；它接收到辐射的能量，然后产生与辐射强度成正比的电信号。

探测器由性能相同的许多探测器单元构成的探测器阵列。

（一）.探测器的特性

1. 效率：指探测器从穿过病人的射线束中吸收能量的百分率。

影响探测器效率的因素：几何效率和吸收效率。

a. 几何效率=探测器有效宽度/（有效宽度+无效空间）

b. 吸收效率：辐射进入探测器而被吸收的百分率。

c. 总效率：几何效率与吸收效率的积。

总效率越高，获得相同质量的CT图像时病人所接受的辐射剂量越少。

2. 稳定性：指从某一瞬时到另一个瞬时探测器的一致性和还原性。（纵向上）

3. 响应时间：指探测器接收X线照射到输出一个信号所需的时间。

余辉：是一个读数对另一个读数存储的影响。

4. 准确性：指探测器能真实反映X线束衰减变化的程度。

线性：探测器入射的X线强度与探测器的输出信号成正比关系。

5. 一致性：探测器各个单元接受相同的X线强度，输出的信号也要相同。（横向上）

（二）探测器的类型

1、气体探测器

原理：利用X线能使气体产生电离的特性，通过测量电离电流的大小从而测量X线的量（强度）。一般使用的是惰性气体。

特点：效率低，但总检测效率与固体探测器大致接近，并由于气体探测器的各个电离室相互连通，处于同一气压、密度、纯度、温度条件下，具有较好的一致性。

优点①稳定性好；②一致性好；③响应时间短；④没有余辉；⑤价格便宜。

缺点：①需要恒温来保证气压的稳定；②检测效率相对较低；③需要高mAs来获得足够强的信号。

2、固体探测器

1）. 闪烁探测器

原理：利用X线能使某些晶体物质产生荧光的特性，通过测量光电转换的电流大小，从而检测X线的量（强度）。

特点：效率高，灵敏度高；既能探测带电粒子和中性粒子，又能探测到粒子的强度和能量，鉴别它们的性质。但易受外界环境（如强光、潮湿、电场、磁场）的影响。

优点：①体积小，可提高空间分辨率；②几何效率较高；③所用X线剂量相对较低。

缺点：①余辉较大；②易受温度影响；③一致性相对气体探测器较差。

2）. 稀土陶瓷探测器

它用掺杂稀土金属的透明光学陶瓷来代替传统的闪烁晶体，与光电二极管组合构成。

特点：①X线的利用率高，可达99%；②光电转换率高；③与光电二极管的响应范围匹配最好；

④余辉更小；⑤稳定性更高；⑥容易进行较小的分割，制成密集探测器阵列。

HiLight 探测器的发光体所发出的可见光波长与光电二极管的匹配最佳,可得到最大的电信号输出量.

参考探测器：是位于X线管出口处，用来测量入射人体前的原始X线强度的变化，以修正探测器的测量结果。

3、两类探测器的特性比较

-影响因素固体气体

-温度影响小大

-噪声影响无有

-饱和现象无有

-散射准直需要不要

-射线利用率高低

多排探测器：采用稀土陶瓷探测器，增加在Z轴方向上的排数所构成的探测器阵列。用于多层螺旋CT （MSCT）。

多排探测器分为对称型和非对称型两类，不同厂家及不同层数的CT所采用多排探测器的类型也不一样。

四、数据采集系统——数据处理装置

1.构成：前置放大器、对数放大器、积分器、多路转换器、A/D转换器（ADC）、接口电路等。

2.作用：是将来自探测器输出的微弱信号经放大后，再经A/D转换器转变为计算机能识别的数字信号，并经接口电路将此数字信号输入计算机处理。

数据处理装置各部分的作用

1.前置放大器：将探测器输出的微弱信号进行放大和阻抗变换，使后面的电路只需工作在一个窄的范围内。

2.对数放大器：使输出的信号与X线强度的对数之间成正比关系。

3.积分器：将每个角度采集的信号积分起来计算光子总和。

4.多路转换器：将各路积分器输出的信号，经多路转换器混合成一路，使用共同的ADC转变为数字信号。

5. A/D转换器：将连续的时域信号（模拟）转变为离散的数字顺序。

ADC常用的有两种：双积分式和逐次逼近式。A/D转换器的主要指标

a. 转换速度：采样（转换）频率应大于连续时域信号最高频率。

b. 变换精度和动态范围：用二进制数字的位数来表示。

6.接口电路：将ADC输出的数字信号通过时序控制的方式传输给计算机进行图像重建。

五、数据采集系统——扫描机架

扫描机架：由旋转和固定两部分构成。

旋转部分：包括X线管及其冷却系统、准直器及控制系统、滤过器、探测器、数据处理装置、滑环、高压发生器（低压滑环式SCT）等。

固定部分：由旋转支架、旋转控制电机及伺服系统、机架主控电路板组成。

机架孔径：一般为65~75cm。机架倾角：±20 °~ ±30°

六、数据采集系统——扫描床

扫描床由床面和底座构成。

它的运动由两个电机控制：一个是床身升降电机，另一个是床面水平运动电机。

床面的定位精度直接影响到切层的准确性，所以床面的定位精度不大于0.1mm。