X线成像理论中级专业知识软射线摄影

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1、X 线成像理论中级专业知识软射线摄影X 线成像理论中级专业知识软射线摄影一、基本概念一、基本概念40kV 以下管电压产生的 X 线，因其能量低、波长较长，穿透物质的能力较弱，称“软 X 线”。用这种射线摄影称“软 X 线摄影”。40kV 以下管电压产生的 X 线，因其能量低、波长较长，穿透物质的能力较弱，称“软 X 线”。用这种射线摄影称“软 X 线摄影”。低能量的软 X 线，适用于肢体组织较薄、不与骨重叠及原子序数较低的软组织。如乳腺、阴茎、喉侧位等。选用 40kV 以下的管电压摄影，可获得一张良好的软组织 X 线照片，又称“软组织摄影”。低能量的软 X 线，适用于肢体组织较薄、不与骨重叠及

2、原子序数较低的软组织。如乳腺、阴茎、喉侧位等。选用 40kV 以下的管电压摄影，可获得一张良好的软组织 X 线照片，又称“软组织摄影”。软 X 线摄影的原理 X 线照片影像的清晰度与对比度有不可分的关系，不同能量的 X 线穿过肢体时，被吸收衰减的方式及吸收系数不同，因而形成 X 线的对比度变化，从而得到不同的摄影效果。软 X 线摄影的原理 X 线照片影像的清晰度与对比度有不可分的关系，不同能量的 X 线穿过肢体时，被吸收衰减的方式及吸收系数不同，因而形成 X 线的对比度变化，从而得到不同的摄影效果。随着管电压 kV 值的降低，物质对 X 线的吸收变为康普顿吸收逐渐减少，光电吸收增加。在光电吸收

3、作用中，光电吸收系数()与原子序数(Z)的 4 次方成正比。人体组织的原子序数不同，组织对不同能量射线的吸收系数也不同。随着管电压 kV 值的降低，物质对 X 线的吸收变为康普顿吸收逐渐减少，光电吸收增加。在光电吸收作用中，光电吸收系数()与原子序数(Z)的 4 次方成正比。人体组织的原子序数不同，组织对不同能量射线的吸收系数也不同。两种厚度相同仅吸收系数不同的物质，给予不同的管电压时，因组织对 X 线的吸收系数()不同，则 X 线对比度不同，如表8-8-1 所示，表中的 X 线对比度 K两种厚度相同仅吸收系数不同的物质，给予不同的管电压时，因组织对 X 线的吸收系数()不同，则 X 线对比度

4、不同，如表8-8-1 所示，表中的 X 线对比度 KX X值，是以厚度为 5cm 的脂肪和肌肉的吸收系数之差计算而得。值，是以厚度为 5cm 的脂肪和肌肉的吸收系数之差计算而得。表 7-1 相同厚度组织对不同能量射线的吸收系数及对比度表 7-1 相同厚度组织对不同能量射线的吸收系数及对比度射线波长（nm）射线波长（nm）人体组织吸收系数（）人体组织吸收系数（）管电压管电压（kV）（kV）0 0maxmax肌肉肌肉脂肪脂肪对比度对比度（K（KX X）20200.0620.0620.0930.0931.94961.94961.74231.74236.496.4925250.0500.0500.07

5、30.0731.08601.08600.86600.86602.992.9930300.0410.0410.0620.0620.70430.70430.57250.57251.791.7935350.0350.0350.0530.0530.51020.51020.42310.42311.181.1840400.0310.0310.0470.0470.40120.40120.33930.33930.840.8445450.0280.0280.0420.0420.33520.33520.28890.28890.630.6350500.0250.0250.0380.0380.29330.29330.

6、25630.25630.500.50通过上面叙述及列表数据分析，可以得出如下结论：通过上面叙述及列表数据分析，可以得出如下结论：（1）人体结构中，相邻两组织在物理特性（密度、厚度）或化学特性（原子序数）等方面存在一定的差异，是形成照片对比度的基础。（1）人体结构中，相邻两组织在物理特性（密度、厚度）或化学特性（原子序数）等方面存在一定的差异，是形成照片对比度的基础。（2）射线对比度的大小取决于线吸收系数（）之差，线吸收系数除与构成被照体物质的有效原子序数有关外,还与被照体物质的密度（）及作用 X 线波长（）有关,其关系为:（2）射线对比度的大小取决于线吸收系数（）之差，线吸收系数除与构成被照体

7、物质的有效原子序数有关外,还与被照体物质的密度（）及作用 X 线波长（）有关,其关系为:（3）管电压越低，透过肌肉与脂肪后的 X 线对比度越大，照片对比度越强，隨着管电压的升高，X 线对比度明显降低。（3）管电压越低，透过肌肉与脂肪后的 X 线对比度越大，照片对比度越强，隨着管电压的升高，X 线对比度明显降低。（4）当 X 线的波长在 0.093nm0.062nm 范围时，肌肉和脂肪之间获得的对比度（K（4）当 X 线的波长在 0.093nm0.062nm 范围时，肌肉和脂肪之间获得的对比度（KX X）值最大。）值最大。（5）软 X 线摄取的软组织照片的对比度较硬 X 线摄取的软组织照片的对比

8、度好。（5）软 X 线摄取的软组织照片的对比度较硬 X 线摄取的软组织照片的对比度好。二、乳腺摄影的原理和特性二、乳腺摄影的原理和特性（一）乳房结构特点（一）乳房结构特点虽然人体的组织结构、解剖与生理很复杂，但可用四种主要物质来表示，即气体、脂肪、肌肉和骨。气体密度最低，骨密度最高，脂肪和肌肉界于之间，我们将脂肪、肌肉和皮肤等都称为软组织。虽然人体的组织结构、解剖与生理很复杂，但可用四种主要物质来表示，即气体、脂肪、肌肉和骨。气体密度最低，骨密度最高，脂肪和肌肉界于之间，我们将脂肪、肌肉和皮肤等都称为软组织。乳房的大体解剖包括乳头、乳晕、皮肤、脂肪、乳腺叶、输乳管及乳房悬韧带等，全部为软组织结

9、构，彼此间密度十分近似，缺乏天然对比。为了增加其对 X 线的吸收差异,获得良好对比度的乳腺（软组织）结构影像，必须选择软 X 线摄影技术。乳房的大体解剖包括乳头、乳晕、皮肤、脂肪、乳腺叶、输乳管及乳房悬韧带等，全部为软组织结构，彼此间密度十分近似，缺乏天然对比。为了增加其对 X 线的吸收差异,获得良好对比度的乳腺（软组织）结构影像，必须选择软 X 线摄影技术。（二）乳腺摄影原理（二）乳腺摄影原理乳腺 X 线摄影与普通 X 线摄影和高电压摄影成像原理一样。它们的不同点在于使用的 X 线能量不同。乳腺 X 线摄影与普通 X 线摄影和高电压摄影成像原理一样。它们的不同点在于使用的 X 线能量不同。乳

10、腺 X 线摄影使用的是钼靶 X 线机，X 线球管阳极靶面为钼（Mo）制成，可产生软 X 射线，其机械结构按乳腺生理特征设计，因而又称“乳腺摄影机”。乳腺 X 线摄影使用的是钼靶 X 线机，X 线球管阳极靶面为钼（Mo）制成，可产生软 X 射线，其机械结构按乳腺生理特征设计，因而又称“乳腺摄影机”。乳腺摄影机的管电压调节范围为 2040kV。当管电压在 35kV左右时，钼能产生 K 系特征辐射（标识辐射）。K 系特征辐射的平均能量为 20keV，20keV 的电子能量跃迁时所释放的 X 线波长约0.063nm。恰好是软组织摄影所获得 X 线对比度最大的理想波长范围之内。乳腺摄影机的管电压调节范围

11、为 2040kV。当管电压在 35kV左右时，钼能产生 K 系特征辐射（标识辐射）。K 系特征辐射的平均能量为 20keV，20keV 的电子能量跃迁时所释放的 X 线波长约0.063nm。恰好是软组织摄影所获得 X 线对比度最大的理想波长范围之内。K 系辐射是钼靶产生全部辐射的最强部分，即钼靶 X 线管产生的 X 线能谱中的两个峰值部分，范围较窄，波长恒定，单色性强，适宜乳腺摄影。K 系辐射是钼靶产生全部辐射的最强部分，即钼靶 X 线管产生的 X 线能谱中的两个峰值部分，范围较窄，波长恒定，单色性强，适宜乳腺摄影。为了保证乳腺摄影的成像效果及质量，在成像系统结构中，还应具备以下特征：为了保证

12、乳腺摄影的成像效果及质量，在成像系统结构中，还应具备以下特征：（1）X 线管焦点应控制在 0.5mm 以下；（1）X 线管焦点应控制在 0.5mm 以下；（2）暗盒采用吸收系数较小的材料制成；（2）暗盒采用吸收系数较小的材料制成；（3）增感屏的荧光体能吸收软射线，晶体颗粒细微，且只使用单页后屏；（3）增感屏的荧光体能吸收软射线，晶体颗粒细微，且只使用单页后屏；（4）X 线胶片选用与屏/胶系统匹配的单乳剂、r 值大的专用乳腺胶片；（4）X 线胶片选用与屏/胶系统匹配的单乳剂、r 值大的专用乳腺胶片；（5）窗口滤过常用 0.03mm 钼/0.025mm 铑，以适应不同密度乳腺摄影选择；（5）窗口滤

13、过常用 0.03mm 钼/0.025mm 铑，以适应不同密度乳腺摄影选择；（6）滤线栅常用 80LP/cm 超密纹栅或高穿透单元滤线栅（HTC）；（6）滤线栅常用 80LP/cm 超密纹栅或高穿透单元滤线栅（HTC）；（7）实施加压技术；（7）实施加压技术；（8）利用 CR 系统摄影，必须使用乳腺专用影影像板和乳腺处理软件，影像读取的象素点应小于 100m。（8）利用 CR 系统摄影，必须使用乳腺专用影影像板和乳腺处理软件，影像读取的象素点应小于 100m。总之，乳腺摄影的特点就是利用钼靶 X 线管产生的 X 线的能谱特性，增加光电效应的几率，扩大乳腺组织的 X 线吸收差异，以此获取具有一定对

14、比的乳腺组织影像。总之，乳腺摄影的特点就是利用钼靶 X 线管产生的 X 线的能谱特性，增加光电效应的几率，扩大乳腺组织的 X 线吸收差异，以此获取具有一定对比的乳腺组织影像。（三）相位对比乳腺摄影原理（三）相位对比乳腺摄影原理1.概念1.概念（1）相位对比 X 线透过物体时，由于光电效应和康普顿散射效应，消减了 X 射线的强度，产生了吸收对比差；与此同时，又由于 X 线的折射、干涉和衍射，产生相位对比的现象，使得图像具有边缘增强的效应，我们将这种效果称其为“相位对比”。（1）相位对比 X 线透过物体时，由于光电效应和康普顿散射效应，消减了 X 射线的强度，产生了吸收对比差；与此同时，又由于 X

15、 线的折射、干涉和衍射，产生相位对比的现象，使得图像具有边缘增强的效应，我们将这种效果称其为“相位对比”。（2）折射与反射 光线穿过物体后不在直进，而偏离一定的角度称为折射；当一束光线照射到物体表面时，会在对称入射角的方向射出一束光线，称其为反射。（2）折射与反射 光线穿过物体后不在直进，而偏离一定的角度称为折射；当一束光线照射到物体表面时，会在对称入射角的方向射出一束光线，称其为反射。（3）干涉与衍射 干涉和衍射是波的特有现象。X 线是一种电磁波，必然有干涉现象和衍射现象。凡是电磁波，都有它各自的频率和波长，在传播过程中，当两列波彼此相遇后，仍像相遇以前一样，各自保持原有的波形，继续向前传播

16、；在两列波重叠的区域里，任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移矢量和，互不干涉。（3）干涉与衍射 干涉和衍射是波的特有现象。X 线是一种电磁波，必然有干涉现象和衍射现象。凡是电磁波，都有它各自的频率和波长，在传播过程中，当两列波彼此相遇后，仍像相遇以前一样，各自保持原有的波形，继续向前传播；在两列波重叠的区域里，任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移矢量和，互不干涉。当两列频率相同的光波在空中相遇发生叠加时，在某些区域内的总振动加强，在另外一些区域总振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域是互相间隔的，分布是稳定的，出现了明暗相间条纹的现象叫做波的干涉。当两列频率相同的光波在空中

17、相遇发生叠加时，在某些区域内的总振动加强，在另外一些区域总振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域是互相间隔的，分布是稳定的，出现了明暗相间条纹的现象叫做波的干涉。可见，产生波的干涉现象必须具条一定的条件：相干光源发出的相干光束相互叠加才能产生干涉。相干光源系指同一光源的同一部分（或两个振动情况完全相同的光源）；相干光束系指能够实现干涉的光束。也就是说，只有两列光波的频率相同，位相差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。可见，产生波的干涉现象必须具条一定的条件：相干光源发出的相干光束相互叠加才能产生干涉。相干光源系指同一光源的同一部分（或两个振动情况完全相同的光源）；相干光束系指能够实

18、现干涉的光束。也就是说，只有两列光波的频率相同，位相差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。光（波）能绕过障碍物继续向前传播的现象叫波的衍射。光的衍射会出现什么现象呢？光通过狭缝后，光明显地偏离了直线传播的方向，使光屏上被照亮的范围变宽，并且出现了明暗相间的条纹。光（波）能绕过障碍物继续向前传播的现象叫波的衍射。光的衍射会出现什么现象呢？光通过狭缝后，光明显地偏离了直线传播的方向，使光屏上被照亮的范围变宽，并且出现了明暗相间的条纹。光（波）的干涉、衍射、反射和折射在很多情况下是共存的。光（波）的干涉、衍射、反射和折射在很多情况下是共存的。通过对上述概念的理解，可得出以下结论：要得到稳

19、定的干涉图样，两个光源必须是相干光源；由两个普通独立光源发出的光，很难有相同的频率，更不可能存在固定的相差，因此，不能产生光的干涉：若将一束光设法分成两部分并使它们发生叠加，即可获得干涉图样；通过双缝干涉实验证明，干涉图样中，相邻两条纹（明暗条纹）中心距离（宽度）与屏到双缝的距离 L 成正比；与双缝间距离 d 成反比；光的衍射现象中出现明暗相间的条纹，实际上是干涉的结果，说明光的干涉和衍射现象有密切关系通过对上述概念的理解，可得出以下结论：要得到稳定的干涉图样，两个光源必须是相干光源；由两个普通独立光源发出的光，很难有相同的频率，更不可能存在固定的相差，因此，不能产生光的干涉：若将一束光设法分

20、成两部分并使它们发生叠加，即可获得干涉图样；通过双缝干涉实验证明，干涉图样中，相邻两条纹（明暗条纹）中心距离（宽度）与屏到双缝的距离 L 成正比；与双缝间距离 d 成反比；光的衍射现象中出现明暗相间的条纹，实际上是干涉的结果，说明光的干涉和衍射现象有密切关系2.相位对比乳腺摄影原理2.相位对比乳腺摄影原理相位对比乳腺摄影原理除利用了 X 线的微粒特性外，还利用X 线的波动性的表现。相位对比乳腺摄影原理除利用了 X 线的微粒特性外，还利用X 线的波动性的表现。X 线与可见光一样，透射物体时均可发生折射，然而不同的是可见光的折射率大于 1，X 线的折射率小于 1。在 X 线摄影中，这一现象从未被利

21、用过。X 线与可见光一样，透射物体时均可发生折射，然而不同的是可见光的折射率大于 1，X 线的折射率小于 1。在 X 线摄影中，这一现象从未被利用过。在 PCM 系统中采用 0.1 或 0.3 的小焦点作为点状的光源。这个点状的焦点所产生的同一频率、位相差恒定，振动方向一致的 X线束视为“相干光源”。在 PCM 系统中采用 0.1 或 0.3 的小焦点作为点状的光源。这个点状的焦点所产生的同一频率、位相差恒定，振动方向一致的 X线束视为“相干光源”。当 X 线束经过被照体時，被物体遮挡部分与未被物体遮挡的部分，将 X 线波分为两部分，未遮挡的 X 线波沿直线方向前进，被遮挡部分的 X 线因“波

22、的折射”使透过的 X 线发生偏离，偏离当 X 线束经过被照体時，被物体遮挡部分与未被物体遮挡的部分，将 X 线波分为两部分，未遮挡的 X 线波沿直线方向前进，被遮挡部分的 X 线因“波的折射”使透过的 X 线发生偏离，偏离的 X 线行进一定的距离后与直进射线叠加，造成了波的干涉。由于波的干涉，在物体外侧边缘投影区域的总振动加强，相应的在物体内侧边缘处的区域总振动减弱，出现了波的高峰和低峰，这两区域是互相间隔的，分布是稳定的，于是出现了明暗相间的环状影，使物体边缘的影像对比增强。的 X 线行进一定的距离后与直进射线叠加，造成了波的干涉。由于波的干涉，在物体外侧边缘投影区域的总振动加强，相应的在物

23、体内侧边缘处的区域总振动减弱，出现了波的高峰和低峰，这两区域是互相间隔的，分布是稳定的，于是出现了明暗相间的环状影，使物体边缘的影像对比增强。常规 X 线摄影，物片距较近，利用的是透过物体的直进射线成像。而相位对比技术，要求物-片距要有一定的距离，寻找到相位对比最佳的位置，这样就导致了影像放大。影像放大必然半影也要增加，为了使半影控制在充许的阈值范围内，又要保持相位对比效果，需要根据焦点的大小严格计算焦-物距和物-片距的相互距离关系。常规 X 线摄影，物片距较近，利用的是透过物体的直进射线成像。而相位对比技术，要求物-片距要有一定的距离，寻找到相位对比最佳的位置，这样就导致了影像放大。影像放大

24、必然半影也要增加，为了使半影控制在充许的阈值范围内，又要保持相位对比效果，需要根据焦点的大小严格计算焦-物距和物-片距的相互距离关系。在 PCM 系统中，将放大摄影得到的图像还原缩小成原始尺寸后，再进行显示或打印胶片。由于这个还原缩小的过程，使影像板的荧光体粒子以及激光扩散状况都假设性地缩小，因而提高了空间分辨率，再加上相位对比的边缘增强效应，提高了图像的锐利度。在 PCM 系统中，将放大摄影得到的图像还原缩小成原始尺寸后，再进行显示或打印胶片。由于这个还原缩小的过程，使影像板的荧光体粒子以及激光扩散状况都假设性地缩小，因而提高了空间分辨率，再加上相位对比的边缘增强效应，提高了图像的锐利度。因物-片距较这，通过空隙法可消除散射线，于是不再使用滤线栅，与传统使用滤线栅摄影相比，X 射线的利用率提高。因物-片距较这，通过空隙法可消除散射线，于是不再使用滤线栅，与传统使用滤线栅摄影相比，X 射线的利用率提高。