X線成像基礎(chǔ)理論1

會(huì)計(jì)學(xué)1X線成像基礎(chǔ)理論101:42:24第一節(jié)X線焦點(diǎn)及線量分布一、X線焦點(diǎn)二、線量分布三、X線束第1頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24一、X線管焦點(diǎn)

在X線成像系統(tǒng)中，對(duì)X線成像質(zhì)量影響最大的是X線管焦點(diǎn)，焦點(diǎn)的大小除與X線機(jī)本身的設(shè)計(jì)有關(guān)外，還與焦點(diǎn)的的投影方位及使用的曝光條件有關(guān)。焦點(diǎn)的的大小是X線管成像性能的主要表征之一。第2頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（一）概念1、實(shí)際焦點(diǎn)及主副焦點(diǎn)（1）實(shí)際焦點(diǎn)：X線管陽(yáng)極靶面實(shí)際接受電子轟擊的面積稱之為實(shí)際焦點(diǎn)。

實(shí)際焦點(diǎn)的面積與X線管的功率成正比，其大小取決于聚焦槽的形狀、寬度以及燈絲在聚焦槽的位置。第3頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（一）概念（2）主焦點(diǎn)與副焦點(diǎn)主焦點(diǎn)：由燈絲較前面位置發(fā)射的電子形成的焦點(diǎn)，其電子密度較大。副焦點(diǎn)：由燈絲側(cè)面發(fā)射出的電子形成的焦點(diǎn)，其電子密度較小。主副焦點(diǎn)形成電子軌跡第4頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24X線輻射強(qiáng)度分布第5頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（一）概念2、有效焦點(diǎn)及標(biāo)稱值（1）有效焦點(diǎn)：有效焦點(diǎn)的大小第6頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（一）概念陽(yáng)極傾角用α表示，有效焦點(diǎn)與實(shí)際焦點(diǎn)的關(guān)系是：有效焦點(diǎn)＝a×bsinα

其中：a為焦點(diǎn)的寬，b為焦點(diǎn)的長(zhǎng)有效焦點(diǎn)：既旨實(shí)際焦點(diǎn)在像面上不同方位的投影。第7頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（一）概念（2）有效焦點(diǎn)的標(biāo)稱值：

1982年國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）336號(hào)版物上闡述了用無(wú)量綱的數(shù)字來(lái)表示有效焦點(diǎn)的大小，如：2.0、1.0、0.6等，此數(shù)字稱為有效焦點(diǎn)標(biāo)稱值。第8頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（二）焦點(diǎn)的測(cè)試1、針孔照相設(shè)備成像法

1962年國(guó)際放射委員會(huì)及測(cè)定委員會(huì)（ICRU）規(guī)定的方法。只適用于測(cè)試大于0.3mm焦點(diǎn)。2、狹縫照相設(shè)備成像法根據(jù)IEC-336呈出版物的要求，確定用狹縫照相成像方法測(cè)試焦點(diǎn)的大小。第9頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（二）焦點(diǎn)的測(cè)試（1）設(shè)備的要求材料用鎢、錸鎢合金、鉑銥合金或金鉑合金等制成。狹縫尺寸的基本要求如圖：狹縫尺寸要求第10頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（二）焦點(diǎn)的測(cè)試（2）測(cè)試方法1）狹縫照相設(shè)備的準(zhǔn)直：必須使X線的中心狹縫入射面的中心，中心線與狹縫基準(zhǔn)線的夾角小于或等于10-3弧度（rad）。對(duì)準(zhǔn)直要求第11頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（二）焦點(diǎn)的測(cè)試2）狹縫照相設(shè)備的位置焦點(diǎn)與狹縫入射面的距離要求必須大于10cm，影像放大率在規(guī)定放大倍數(shù)不超過(guò)5%。大于10cm設(shè)備位置第12頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（二）焦點(diǎn)的測(cè)試3）狹縫的方位在測(cè)量焦點(diǎn)的長(zhǎng)度時(shí)，狹縫的方向必須與X線管長(zhǎng)軸方向垂直；測(cè)量焦點(diǎn)的寬度時(shí)，狹縫的方向必須與X線管的長(zhǎng)軸方向平行。X線管長(zhǎng)軸球管短軸球管左右方向球管前后方向第13頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（二）焦點(diǎn)的測(cè)試4）膠片的位置膠片必須與狹縫的平面平行，與X線的中心線相垂直。縫-片距與焦-縫距的比值，為焦點(diǎn)的放大率（M）。焦點(diǎn)的放大必須符合下表：

焦點(diǎn)的標(biāo)稱值

放大率（M）F≤0.40.4＜F≤1.0F≥1.1M≥3M≥2M≥1第14頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（二）焦點(diǎn)的測(cè)試（3）曝光條件

按下表中規(guī)定選取曝光條件，分別攝取焦點(diǎn)在長(zhǎng)度方向和寬度方向的照片影像，規(guī)定照片的最大密度值在1.0~1.4之間。

X線管標(biāo)稱電壓（KV）曝光條件

管電壓管電流≤7575~150150~200

標(biāo)稱電壓標(biāo)稱電流的50%75KV曝光時(shí)間為0.1s50%標(biāo)稱電壓第15頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（二）焦點(diǎn)的測(cè)試（4）焦點(diǎn)的狹縫照片測(cè)量測(cè)量出焦點(diǎn)像的長(zhǎng)和寬，按下式計(jì)算出焦點(diǎn)的長(zhǎng)和寬：

第16頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（三）X線管焦點(diǎn)成像性能主要參量

能夠反應(yīng)焦點(diǎn)成像性能的主要參量有：焦點(diǎn)的尺寸（F）、焦點(diǎn)的極限分辨率（ω）、焦點(diǎn)的調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）、和焦點(diǎn)的增漲值（B）。1、焦點(diǎn)的尺寸

式中，F(xiàn)代表焦點(diǎn)尺寸，b代表物-片距，a代表焦-物距。HSHab第17頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（三）X線管焦點(diǎn)成像性能主要參量2、焦點(diǎn)的極限分辨率（1）定義：ω在規(guī)定條件下，不能成像的最小空間頻率。即在星形測(cè)試卡像面上出現(xiàn)第一個(gè)模糊帶所對(duì)應(yīng)的空間頻率值：

ω值大時(shí)成像性能好。第18頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（三）X線管焦點(diǎn)成像性能主要參量（2）測(cè)試方法1）測(cè)試設(shè)備：主要是星形測(cè)試卡、攝影設(shè)備和膠片。星形測(cè)試卡：厚度為0.03mm~0.05mm，頂角必須≤0.035rad或10-3rad（約2°）,直徑至少為45mm。星形測(cè)試卡第19頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（三）X線管焦點(diǎn)成像性能主要參量2）測(cè)試方法：拍攝星卡時(shí)，先做好準(zhǔn)直，要求基準(zhǔn)線與測(cè)試卡所成角度必須≤10-3rad。調(diào)節(jié)焦點(diǎn)至星卡（距離大于25cm）和星卡至膠片的距離,使星卡照片的兩個(gè)方向上測(cè)得的最外模糊區(qū)尺寸ZW和ZL，應(yīng)大于和接近影像直徑1/3，但不得小于25mm.曝光負(fù)載應(yīng)使顯影最大密度值在1.0~1.4之間。第20頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24對(duì)星卡實(shí)驗(yàn)要求星卡大于25cm星卡位置示意圖第21頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（三）X線管焦點(diǎn)成像性能主要參量3）計(jì)算方法：可采用下式：

星卡模糊帶測(cè)試示意圖第22頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（三）X線管焦點(diǎn)成像性能主要參量3、焦點(diǎn)的調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）（1）定義：是描述X線管焦點(diǎn)這個(gè)面光源使肢體成像時(shí)肢體組織影像再現(xiàn)率的函數(shù)關(guān)系。（2）MTF域值范圍：

MTF最大值為1，最小值為零，即：0≤MTF≤1MTF＝1，表示成像系統(tǒng)的輸入對(duì)比度與輸出對(duì)比度相等。MTF＝0，表示成像系統(tǒng)輸出對(duì)比度為0，即影像消失。第23頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（三）X線管焦點(diǎn)成像性能主要參量4、焦點(diǎn)的增漲值（B）定義：B值是描述X線管焦點(diǎn)極限分辨率隨負(fù)荷條件而相對(duì)變化的量，又稱散焦值或暈值。（1）焦點(diǎn)增漲的觀察以管電壓、管電流分別作為參量，觀察焦點(diǎn)尺寸的變化。如下表：表2-3第24頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24焦點(diǎn)增漲的觀察第25頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（三）X線管焦點(diǎn)成像性能主要參量

管電流200~1200mA管電壓（KV）焦點(diǎn)增漲

4070%8030%12015%

管電壓40KV~120KV管電流（mA）焦點(diǎn)增漲

20013%60055%120067%某X線管1.0焦點(diǎn)隨管電流、管電壓的變化情況A隨管電流情況B隨管電壓情況第26頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24（三）X線管焦點(diǎn)成像性能主要參量（2）焦點(diǎn)增漲的原因分析電子間庫(kù)侖斥力方向矢量（3）計(jì)算：IEC闡述了這一概念，并用下式表示與計(jì)算：B＝ω50/ω100ω50表示用表2-6規(guī)定的負(fù)載因素所測(cè)得焦點(diǎn)的極限分辨力；ω100表示用表2-7規(guī)定負(fù)載因素所測(cè)得的焦點(diǎn)的極限分辨力。第27頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24表2-6ω50負(fù)載因素X線管標(biāo)稱電壓（KV）曝光條件

管電壓管電流≤7575~150150~200

標(biāo)稱電壓50%的額定管電流曝光時(shí)間0.1秒

75KV同上

50%標(biāo)稱電壓同上第28頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24表2-7ω100負(fù)載因素X線管標(biāo)稱電壓（KV）曝光條件

管電壓管電流KV≤7575＜KV≤150150＜KV≤200

標(biāo)稱電壓在規(guī)定管電壓下，曝光時(shí)間為0.1s的最大管電流

75KV同上

50%標(biāo)稱電壓同上一般X線焦點(diǎn)的增漲值B≥1，焦點(diǎn)的增漲值B接近1時(shí)，成像性能受負(fù)荷條件的影響小。第29頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24焦點(diǎn)增漲用針孔法攝取的焦點(diǎn)增漲像第30頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24二、線量分布（一）焦點(diǎn)面上的線量分布焦點(diǎn)密度掃描圖焦點(diǎn)像寬上的線量分布焦點(diǎn)像長(zhǎng)上的線量分布第31頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24二、線量分布（二）照射野的線量分布照射野是指通過(guò)X線窗口的X線束入射肢體曝光面的大小。在照射野上的線量分布是不一樣的，用一塊厚為1mm的鉛板，在上面加工幾排平行的針孔，并將些鉛板置于焦點(diǎn)和膠片正中。用適當(dāng)?shù)臈l件進(jìn)行曝光，可得到一張多個(gè)焦點(diǎn)針孔的照片。如圖：第32頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24二、線量分布（二）照射野的線量分布1、焦點(diǎn)的方位性在平行于X線管長(zhǎng)軸方向上，近陽(yáng)極端有效焦點(diǎn)小，近陰極端有效焦點(diǎn)大。在短軸方向，有效焦點(diǎn)大小對(duì)稱。焦點(diǎn)方位特性示意圖第33頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24二、線量分布2、焦點(diǎn)的陽(yáng)極效應(yīng)平行于X線管長(zhǎng)軸方向上，近陽(yáng)極端X線量少，近陰極端的X線量多，線量分布是非對(duì)稱性的；在X線管短軸方向上，X線量的分布基本上對(duì)稱相等。X線量空間分布（長(zhǎng)軸）X線量空間分布（短軸）第34頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24三、X線束（一）X線束的形狀1、照射野：通過(guò)X線管窗口的X線束入射于肢體其曝光面的大小稱照射野。在攝影時(shí)將X線照射野調(diào)至與被檢部位等大，一般情況下，選用的照射野邊緣在暗盒邊緣內(nèi)1cm。活動(dòng)遮線器示意圖第35頁(yè)/共40頁(yè)01:42:24三、X線束2、中心線、斜射線中心線：X線束中心部分垂直