最全的医学成像原理模拟X线成像.pptx
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1、第三章 模拟X线成像主要内容第一节第一节 模拟模拟X 线信息影像线信息影像第二节第二节 模拟模拟X 线成像信息接收器线成像信息接收器第三节第三节 X 线影像信息载体线影像信息载体第四节第四节 X 线照片密度线照片密度第五节第五节 X 线照片对比度线照片对比度第六节第六节 X 线照片的层次线照片的层次第七节第七节 X 线照片的锐利度线照片的锐利度第八节第八节 X 线照片影像的失真线照片影像的失真第一节 模拟X 线信息影像模拟模拟X线图像形成的三个基本条件:线图像形成的三个基本条件:第一,第一,X线具有一定的穿透力,能穿透人体的组织结构;线具有一定的穿透力,能穿透人体的组织结构;第二,被穿透的组织
2、结构,存在着密度、原子序数和厚度的差异,第二,被穿透的组织结构,存在着密度、原子序数和厚度的差异,X线线在穿透过程中被吸收的线量不同,透过的线量有差别;在穿透过程中被吸收的线量不同,透过的线量有差别;第三,透过的有差别第三,透过的有差别X线是不可见的,经过成像介质的显像,在线是不可见的,经过成像介质的显像,在X线片线片上(或荧屏上)显出具有黑白(或明暗)对比、层次差异的上(或荧屏上)显出具有黑白(或明暗)对比、层次差异的X线图像。线图像。一、X 线透视及其特点X 线透视分为荧光屏透视和影像增强器透视等。线透视分为荧光屏透视和影像增强器透视等。早期使用的荧光屏透视,因为荧光强度低,需要在全黑的环
3、境下直接早期使用的荧光屏透视,因为荧光强度低,需要在全黑的环境下直接观察由观察由X 线激发的荧光屏的亮度所显示的影像,由于荧光屏亮度太低,线激发的荧光屏的亮度所显示的影像,由于荧光屏亮度太低,图像质量差,检查时患者及医生接受的辐射剂量大,防护条件差。图像质量差,检查时患者及医生接受的辐射剂量大,防护条件差。影像增强器透视:此方式影像亮度高,便于观察,可以实现医生的明影像增强器透视:此方式影像亮度高,便于观察,可以实现医生的明室操作环境,提高了诊断的正确率和工作效率,监视器可以放在任意室操作环境,提高了诊断的正确率和工作效率,监视器可以放在任意位置,方便观察并且为隔室透视提供了技术基础。位置,方
4、便观察并且为隔室透视提供了技术基础。透视的优点:可以动态、多角度、适时的观察组织器官的形态,并可透视的优点:可以动态、多角度、适时的观察组织器官的形态,并可以立即得到检查结果。以立即得到检查结果。缺点:其影像细节的显示与屏缺点:其影像细节的显示与屏-片系统摄影相比还不够清晰,非数字化片系统摄影相比还不够清晰,非数字化透视装置不能留下动态的永久记录。另外,透视对于患者的辐射剂量透视装置不能留下动态的永久记录。另外,透视对于患者的辐射剂量比较大,所以选择透视检查手段时要慎重考虑其必要性。比较大,所以选择透视检查手段时要慎重考虑其必要性。二、X 线摄影及其特点X 线摄影主要优点是照片影像空间分辨力较
5、高,可长期保存记录,便线摄影主要优点是照片影像空间分辨力较高,可长期保存记录,便于复查对比,被检者接受的于复查对比,被检者接受的X 线量少,缺点是照片仅是瞬间的固定影线量少,缺点是照片仅是瞬间的固定影像,难以了解脏器的动态变化。像,难以了解脏器的动态变化。其他还有软其他还有软X 线摄影、眼异物定位以及线摄影、眼异物定位以及X 线造影等检查方法。线造影等检查方法。第二节 模拟X 线成像信息接收器一、医用一、医用X 线胶片线胶片二、增感屏二、增感屏三、扁平颗粒技术三、扁平颗粒技术四、荧光屏及四、荧光屏及X 线电视系统线电视系统一、医用X 线胶片(一)种类(一)种类1直接摄影用直接摄影用X 线胶片线
6、胶片(1)感绿胶片:这是一种配合发绿色荧光增感屏使用的胶片,吸收)感绿胶片:这是一种配合发绿色荧光增感屏使用的胶片,吸收光谱的峰值约为光谱的峰值约为550nm。特点是在与发绿色荧光的稀土增感屏组合下。特点是在与发绿色荧光的稀土增感屏组合下感度可高达感度可高达1200,被照体,被照体X 线的接受剂量大幅度减少。线的接受剂量大幅度减少。(2)感蓝胶片(色盲片):是配合发蓝色荧光增感屏使用的胶片,)感蓝胶片(色盲片):是配合发蓝色荧光增感屏使用的胶片,感光乳剂的固有感色是以蓝色为主,不添加色素。其吸收光谱的峰值感光乳剂的固有感色是以蓝色为主,不添加色素。其吸收光谱的峰值约为约为420 nm。2激光打
7、印及热敏成像胶片激光打印及热敏成像胶片(1)激光胶片:激光胶片用于记录激光扫描图像。按激光种类分为红外线激)激光胶片:激光胶片用于记录激光扫描图像。按激光种类分为红外线激光胶片和氦氖激光胶片两种,按后处理形式分为干式和湿式两类。光胶片和氦氖激光胶片两种,按后处理形式分为干式和湿式两类。湿式激光胶片主要特点是具有极微细的乳剂颗粒,片基背底涂有防光晕层;湿式激光胶片主要特点是具有极微细的乳剂颗粒,片基背底涂有防光晕层;可体现高对比度、高锐利度图像特点;可感受红色激光、红外线激光或记录可体现高对比度、高锐利度图像特点;可感受红色激光、红外线激光或记录氦氖激光图像。属超微粒单层乳剂胶片。氦氖激光图像。
8、属超微粒单层乳剂胶片。(2)热敏胶片:用于干式打印方式,常使用碳黑材料,不对可见光感光,多)热敏胶片:用于干式打印方式,常使用碳黑材料,不对可见光感光,多属非银盐材料。直接热成像方式使用的胶片,在可见光下曝露后仍可使用,属非银盐材料。直接热成像方式使用的胶片,在可见光下曝露后仍可使用,不影响成像效果。激光打印及热敏成像一般习惯上称其为不影响成像效果。激光打印及热敏成像一般习惯上称其为干式激光打印干式激光打印;而采用非激光、直接热成像技术的打印成像,一般称其为而采用非激光、直接热成像技术的打印成像,一般称其为干式打印干式打印。3多幅相机胶片多幅相机胶片 亦称亦称CRT 记录图像。适用于记录图像。
9、适用于CT、MRI、DSA、ECT、超声等图像的记录。超声等图像的记录。特点是能摄取显示器屏幕影像,单面涂布感光乳剂,背面涂有防光晕特点是能摄取显示器屏幕影像,单面涂布感光乳剂,背面涂有防光晕层以减小荧光物质造成的模糊,成像清晰、细腻。在核医学的动态研层以减小荧光物质造成的模糊,成像清晰、细腻。在核医学的动态研究中,能以低剂量而显示出高清晰的图像效果。究中,能以低剂量而显示出高清晰的图像效果。4影像增强器记录胶片影像增强器记录胶片(1)荧光电影胶片:用于摄取动态荧光电影图像。胶片既有很高的)荧光电影胶片:用于摄取动态荧光电影图像。胶片既有很高的感光度,又要有颗粒细腻的特点。感光度,又要有颗粒细
10、腻的特点。(2)荧光屏图像及荧光缩影胶片:用于荧光屏下的(点片)摄影或)荧光屏图像及荧光缩影胶片:用于荧光屏下的(点片)摄影或体检荧光缩影。体检荧光缩影。影像增强器记录胶片随着数字化影像的普及和开发,逐渐被淘汰。影像增强器记录胶片随着数字化影像的普及和开发,逐渐被淘汰。此外,还有一些特殊片种,包括直接复制用反转片、直接反转型幻灯此外,还有一些特殊片种,包括直接复制用反转片、直接反转型幻灯片、手术摄影专用胶片、自动冲洗机辊轮清洁片等。片、手术摄影专用胶片、自动冲洗机辊轮清洁片等。(二)医用银盐感光胶片的结构及成像原理(二)医用银盐感光胶片的结构及成像原理1结构结构 主要由感光乳剂层、片基、附加层
11、构成。主要由感光乳剂层、片基、附加层构成。(1)感光乳剂层:感光乳剂层主要由卤化银()感光乳剂层:感光乳剂层主要由卤化银(AgX)和明胶组成。)和明胶组成。1)卤化银:是一种具有感光性能的物质,起着记录影像的作用。其)卤化银:是一种具有感光性能的物质,起着记录影像的作用。其中氯化银(中氯化银(AgCl)、溴化银()、溴化银(AgBr)、碘化银()、碘化银(AgI)分别为白色、乳)分别为白色、乳白色和淡黄色的固体,都应用于感光材料。只有氟化银因极易溶于水,白色和淡黄色的固体,都应用于感光材料。只有氟化银因极易溶于水,不能应用。不能应用。晶体颗粒大,感光度高;晶体颗粒小,分辨力高;晶体颗粒分布均匀
12、,晶体颗粒大,感光度高;晶体颗粒小,分辨力高;晶体颗粒分布均匀,颗粒性好;晶体颗粒大小不一,宽容度大。颗粒性好;晶体颗粒大小不一,宽容度大。2)明胶:用于感光材料的各种卤化银均不溶于水,不能直接涂布于)明胶:用于感光材料的各种卤化银均不溶于水,不能直接涂布于片基上。因此,需要明胶使卤化银晶体处于永久性的悬浮状态,互不片基上。因此,需要明胶使卤化银晶体处于永久性的悬浮状态,互不接触,并能均匀涂布在片基上。接触,并能均匀涂布在片基上。明胶的作用:明胶的作用:提高感光乳剂的感光度;提高感光乳剂的感光度;起保护性胶体作用;起保护性胶体作用;吸水膨胀后具有多孔性;吸水膨胀后具有多孔性;具有热熔冷凝性;具
13、有热熔冷凝性;具有很强的粘性;具有很强的粘性;参与坚膜作用,加入坚膜剂后明胶熔点可从参与坚膜作用,加入坚膜剂后明胶熔点可从30oC 提高到提高到70oC。明胶的性能不稳定,随动物生长条件的不同而变化,这常常给胶片的明胶的性能不稳定,随动物生长条件的不同而变化,这常常给胶片的感光特性带来不稳定的因素。感光特性带来不稳定的因素。3)色素:色素为一种有机染料,用以调节胶片的吸收光谱范围(感)色素:色素为一种有机染料,用以调节胶片的吸收光谱范围(感色性)。不含有色素的胶片,其吸收光谱范围大都限制在色性)。不含有色素的胶片,其吸收光谱范围大都限制在500 nm 以下以下的蓝、紫色光区域,此称为卤化银的蓝
14、、紫色光区域,此称为卤化银固有感色波长域固有感色波长域。(2)片基:片基是乳剂层的支持体,承载感光乳剂的涂布。)片基:片基是乳剂层的支持体,承载感光乳剂的涂布。片基应具备条件:片基应具备条件:光学性能,片基本身无色透明;光学性能,片基本身无色透明;物理性能,物理性能,片基的平面性、均一性良好,无晕残影。坚韧而不脆,具有一定机械片基的平面性、均一性良好,无晕残影。坚韧而不脆,具有一定机械强度和几何尺寸稳定性,导电性好。有耐热性,热变形尺寸很小,软强度和几何尺寸稳定性,导电性好。有耐热性,热变形尺寸很小,软化温度高,不易燃烧;化温度高,不易燃烧;化学性能稳定,同乳剂及冲洗药液不起任何化学性能稳定,
15、同乳剂及冲洗药液不起任何化学反应;化学反应;制造适宜性。制造适宜性。(3)附加层:附加层包括保护层、底层及防光晕层(防反射层)。)附加层:附加层包括保护层、底层及防光晕层(防反射层)。1)保护层:为防止质地柔软的乳剂层的机械损伤,在其表面涂有一)保护层:为防止质地柔软的乳剂层的机械损伤,在其表面涂有一层韧性很强的胶体,予以保护。层韧性很强的胶体,予以保护。2)底层(结合层):为使乳剂层牢固地粘附在片基上,在片基表面)底层(结合层):为使乳剂层牢固地粘附在片基上,在片基表面涂有一层粘性很强的胶体,以防止乳剂层在加工时脱落。涂有一层粘性很强的胶体,以防止乳剂层在加工时脱落。3)防光晕层(防反射层)
16、:作用是防止光线从片基反射回去,再次)防光晕层(防反射层):作用是防止光线从片基反射回去,再次使乳剂层感光,造成影像的灰雾。防光晕层中的光吸收物质,主要有使乳剂层感光,造成影像的灰雾。防光晕层中的光吸收物质,主要有胶体银、防光晕染料和炭黑。胶体银、防光晕染料和炭黑。此外,在此外,在X 线胶片中还涂有防静电层,防腐层或在保护层、乳剂层中线胶片中还涂有防静电层,防腐层或在保护层、乳剂层中加入防静电剂、防腐剂、坚膜剂、防灰剂等成分。加入防静电剂、防腐剂、坚膜剂、防灰剂等成分。2感光原理感光原理(1)光化学反应:是指物质见)光化学反应:是指物质见光后能引起化学变化的现象。光后能引起化学变化的现象。反应
17、的过程是光量子进入反应反应的过程是光量子进入反应物(物(AgX)后,光子所具有的)后,光子所具有的能量(能量(Eh),恰好能使反应),恰好能使反应质点(活化分子、原子、离子)质点(活化分子、原子、离子)的某些电子从低能级达到使质的某些电子从低能级达到使质点活化所需的高能级。点活化所需的高能级。(2)潜影的形成:潜影是感光胶片被曝光后,在胶片内部产生的微)潜影的形成:潜影是感光胶片被曝光后,在胶片内部产生的微量的新生银原子团。量的新生银原子团。当当AgX 接受光的照射(曝光)后,接受光的照射(曝光)后,AgX 吸收光量子能量,光量子激发吸收光量子能量,光量子激发了溴离子,使溴离子的电子能量加大,
18、而脱离了溴离子,即:了溴离子,使溴离子的电子能量加大,而脱离了溴离子,即:此电子又去还原此电子又去还原AgX 中的银离子而成为银原子。中的银离子而成为银原子。这种反应的结果,使得胶片上以感光中心为基点的周围产生了更多的这种反应的结果,使得胶片上以感光中心为基点的周围产生了更多的银原子,当银原子的数量增加到一定程度,就会催化显影剂对感光银银原子,当银原子的数量增加到一定程度,就会催化显影剂对感光银盐的化学反应,这种数量增加的银原子集团称为显影中心。无数的显盐的化学反应,这种数量增加的银原子集团称为显影中心。无数的显影中心在胶片上的分布就形成了潜影。影中心在胶片上的分布就形成了潜影。(3)感光现象
19、:银盐感光材料的感光在一定条件下可能出现几种感)感光现象:银盐感光材料的感光在一定条件下可能出现几种感光现象。光现象。1)互易律失效)互易律失效2)间歇曝光效应)间歇曝光效应3)反转现象)反转现象4)静电效应)静电效应5)压力效应)压力效应3感光效应感光效应 使感光系统(屏使感光系统(屏-片系统)产生的感光效果称为感光效应片系统)产生的感光效果称为感光效应(E)。感光效应受诸多摄影因素的影响,可近似地表示为:)。感光效应受诸多摄影因素的影响,可近似地表示为:式中:式中:V 代表管电压(代表管电压(kV););I 代表管电流(代表管电流(mA););t 表示摄影时间表示摄影时间(s););f 代
20、表增感屏的增感率;代表增感屏的增感率;S 表示胶片的感光度;表示胶片的感光度;Z 表示焦点物表示焦点物质的原子序数;质的原子序数;r 表示焦表示焦-片距(片距(cm););B 代表滤线栅曝光倍数;代表滤线栅曝光倍数;Da代代表照射野面积(表照射野面积(cm2););K 表示除上述因素以外所有能影响感光效应表示除上述因素以外所有能影响感光效应的因素,如电源质量,整流方式、的因素,如电源质量,整流方式、X 线机性能、显影液性能等。线机性能、显影液性能等。4显影的原理显影的原理 显影是氧化还原反应。是将已感光的卤化银用还原剂(显影剂)还原显影是氧化还原反应。是将已感光的卤化银用还原剂(显影剂)还原成
21、金属银,进而形成影像。成金属银,进而形成影像。曝光胶片的总反应为:曝光胶片的总反应为:显影剂显影剂+卤化银卤化银显影剂氧化物显影剂氧化物+金属银金属银+卤化氢卤化氢随着银原子还原数量不断、快速、大量的增加,照片的光学密度值随着银原子还原数量不断、快速、大量的增加,照片的光学密度值(黑化度)越来越大,直至达到诊断所需密度值为止。(黑化度)越来越大,直至达到诊断所需密度值为止。(三)医用激光胶片结构及成像原理(三)医用激光胶片结构及成像原理1结构结构 激光胶片分干式和湿式两种,其基本结构是一种单面乳剂层激光胶片分干式和湿式两种,其基本结构是一种单面乳剂层胶片。主要由保护层、乳剂层、结合层、片基及防
22、光晕层组成。胶片。主要由保护层、乳剂层、结合层、片基及防光晕层组成。2湿式激光胶片的成像原理湿式激光胶片的成像原理 是把各图像的像素灰阶值输入到存储器是把各图像的像素灰阶值输入到存储器中,在计算机直接控制下使用激光束对专用激光成像胶片上各像素单中,在计算机直接控制下使用激光束对专用激光成像胶片上各像素单元曝光,如下图所示。元曝光,如下图所示。2湿式激光胶片的成像原理湿式激光胶片的成像原理 是把各图像的像素灰阶值输入到存储器是把各图像的像素灰阶值输入到存储器中,在计算机直接控制下使用激光束对专用激光成像胶片上各像素单中,在计算机直接控制下使用激光束对专用激光成像胶片上各像素单元曝光,如下图所示。
23、元曝光,如下图所示。2湿式激光胶片的成像原理湿式激光胶片的成像原理 是把各图像的像素灰阶值输入到存储器是把各图像的像素灰阶值输入到存储器中,在计算机直接控制下使用激光束对专用激光成像胶片上各像素单中,在计算机直接控制下使用激光束对专用激光成像胶片上各像素单元曝光,如下图所示。元曝光,如下图所示。3干式激光胶片成像原理干式激光胶片成像原理 成像过程为:成像过程为:利用红外激光光源对干式利用红外激光光源对干式卤化银胶片进行激光扫描,银盐吸收光后,在胶片内形成潜影;卤化银胶片进行激光扫描,银盐吸收光后,在胶片内形成潜影;曝曝光后的胶片,通过热敏鼓加热使热能作用于潜影。光后的胶片,通过热敏鼓加热使热能
24、作用于潜影。3干式激光胶片成像原理干式激光胶片成像原理 成像过程为:成像过程为:利用红外激光光源对干式利用红外激光光源对干式卤化银胶片进行激光扫描,银盐吸收光后,在胶片内形成潜影;卤化银胶片进行激光扫描,银盐吸收光后,在胶片内形成潜影;曝曝光后的胶片,通过热敏鼓加热使热能作用于潜影。光后的胶片,通过热敏鼓加热使热能作用于潜影。(四)热敏干式胶片结构及成像原理(四)热敏干式胶片结构及成像原理热敏干式胶片不含卤化银,其记录层由碳黑替代。不需要暗室及化学热敏干式胶片不含卤化银,其记录层由碳黑替代。不需要暗室及化学处理,一切操作过程可在明室进行。处理,一切操作过程可在明室进行。1结构结构 由热敏记录层
25、、保护层、背层和基层组成。背层又由由热敏记录层、保护层、背层和基层组成。背层又由UV 吸收吸收层和无光层组成。层和无光层组成。2直接热敏成像原理直接热敏成像原理 是利用热力头对热敏胶片打印成像。热力头能是利用热力头对热敏胶片打印成像。热力头能把电力转变成热力,在热敏胶片上进行打印。把电力转变成热力,在热敏胶片上进行打印。感热记录方式有:感热记录方式有:助熔热复制方式;助熔热复制方式;升华热复制式;升华热复制式;直热记直热记录式。录式。(五)医用(五)医用X 线胶片的感光特性及测定线胶片的感光特性及测定1感光材料的照相性能感光材料的照相性能 感光材料的照相性能包括:感光材料的照相性能包括:感光性
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