文档介绍：医学影像系统原理:X射线成像技术丁明跃华中科技大学生物医学工程系“图像信息处理与智能控制”教育部重点实验室 2017-5-19 2 一、 X射线成像的基本原理二、 X 射线机基本构成三、常用 X 射线影像设备四、 CR与DR 五、 X 射线影像技术的临床应用目录 3什么是 X射线? X射线是由于在真空条件下,高速运动的电子撞击到金属原子内部,使原子核外层轨道电子发生跃迁而放射的一种能。 X射线的产生,必须具备以下条件: ①电子源; ②在真空条件下,高电压产生的强电场和高速运动的电子流; ③适当的障碍物(靶面)来接受高速运动电子所带的能量,使高速电子所带的动能部分转变为X射线能。硬X射线(8-80pm,15-150Kev) 、软 X射线(80pm-8nm, 150ev-15Kev) 4电子束的产生与阴极射线管阴极射线管( Cathode Ray Tube ,简称 CRT ) 气体放电 5X射线的连续放射大量能量不等的电子同时撞击靶面,在与靶原子相互作用中损失的能量各不相同, 而产生的一束波长不等、连续的混合射线称之为连续放射(韧致辐射)。管电压越高,波长越短。 2 hc hc mv Ve or Ve nm V ???? ? ??6X射线的标识放射标识放射又称标识 X线或特征辐射(characteristic radiation) ,是由高速运动的电子与靶原子的内层轨道电子相互作用所产生的。 X线管阴极发出的电子,以很大的动能撞击靶面时,原子内层轨道电子被击出而留下一个空位。按能量分布最低的原则,处于高能态的外壳层电子必然要向内壳层填补,产生电子跃迁现象。在跃迁过程中将其多余的能量以光子的形式放射出来,便产生X线,跃迁的电子能量差决定了这种 X线的波长。不同的靶物质,其原子结构不同,发出 X线的波长也不尽相同。这种由靶物质所决定的 X线称为标识放射,它与 X线管的管电流无关。 7X射线产生效率 X线产生的效率是指发生的 X线能量占全部电子撞击阳极靶面总能量的百分率。电子撞击阳极靶面的全部能量中,碰撞损失的能量最后将全部转化为热能,仅有辐射损失能量的极小部分(约 % )转变为 X线能。产生 X线的效率( η)通常可用公式计算: η=K ? Z ? kV 式中 K为常数 10 -9,Z为阳极靶面物质的原子序数, kV为管电压。产生 X线的效率与靶面物质的原子序数及管电压成正比。 8影响 X射线产生效率的因素管电压:当管电流不变的情况下,管电压越大,X射线的强度增强,:在其它条件相同的情况下,原子序数越高,产生的 X射线的效率也就越高. ?管电流的影响:当管电压不变的情况下,管电流越大,X射线的强度越大,效率也越高. X射线的质 X线强度( X-ray intensity )是指单位时间内垂直于 X 射线传播方向的单位面积上所通过的光子数目和能量的总和。在实际应用中,常用质和量来表示 X射线强度。 X线的质(线质),一般用于表示 X线的硬度,即穿透物质的能力,它代表光子的能量。 X线的质仅与光子能量有关,能量越大, X线的波长越短,穿透力越强, X线的质越硬;反之, X线的硬度就小。 X线管发出的是波长不等的连续 X线谱,其质很难用一个数值来表示,由于 X线的光子能量是由管电压决定的,所以在实际工作中,一般用管电压(kV) 数值间接表示 X线的质。 9X射线的量也可用半价层来表示 X线质。半价层( half value layer ,HVL )是指入射的 X线强度减弱为原来的一半时某均匀吸收体的厚度。半价层越厚,表示 X线质越硬。 X线的量是 X线束中的光子数目,在实际工作中,常用X线管的管电流与照射时间的乘积毫安秒(mAs) 来表示 X线的量。管电流越大,代表 X线管中被加速的电子数目越多,电子撞击阳极靶面产生的 X线量越多,则 X线强度越大。 X线照射时间,是指球管产生 X线的时间。显然, X线的量与管电流及照射时间成正比。 10