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1、兽医X射线诊断学,第一章 医用X线的物理学基础,(一)x线的产生,X线又叫伦琴射线俗称X光。是德国物理学家Wilhelm Konrad Rontgen于1895年11月8日做阴极射线试验时偶然发现的。当高速运动的电子流撞击到障碍物时，即可产生X线。今天常用的X线通常内X线管产生。也可以说，X线是真空管内高速行进的电子流轰击钨靶时产生的。,X线管是在高度真空玻璃管内安装灯丝(阴极)和阳极(靶)构成。通电加热灯丝，使阴极发射出大量电子，在二极间加上几十千伏以上的高压，让这些电子高速飞向阳极；高能电子与阳极靶碰撞的结果，X线就从靶上发射出来。,除X射线管作为X线源外还有同步辐射x线源、激光等离子体x
2、线源。X线产生必须有三个条件：自由活动的电子群；电子群的高速运行；高速运行的电于群突然受阻。,二、X线的性质,(一)X线的一般性质 X线是一种放射性射线，是肉眼不能见到的电磁波，其波长范围为0.000650 nm。同可见光一样，它既具有波动性，又具有粒子性，服从光的直线传播、反射、折射、散射和衍射等一般规律。,与可见光比较，X线还有如下特点：,1在光洁的固体表面不会发生像可见光那样的反射。2一般物质对它的折射率都接近1，故在经过物质的交界面时，可以认为是直线传播，因而不易转向和聚焦。3通过晶体时会发生有规律的衍射。4物质吸收X线可产生荧光X线、光电子或俄歇电子等。,(二)x线与物质的作用,1穿
3、透作用：X线的波长短即能量大，故穿透力强。一定波长的X线的穿透性与物质的性质、结构有关。一般原子序数高的物质对X线的吸收作用强，X线穿透力差。由于X线能穿透人体，因而在医学诊断和治疗中得到广泛应用。,X线在穿透过程中x线被部分吸收而发生衰减。穿透力与X线波长有关，管电压越高波长越短穿透力越强。穿透力还与被照物体的密度与厚度有关，密度大或厚度大，x线相对不易穿透。,2荧光作用：X线照射在铂氰化钡、氯化锌、硫化镉、钨酸钙等物体上，即激发产生可见的荧光。是透视检查的基础，也是摄片时使用增感屏的原理。荧光的强弱与X线的能量成正比，这种作用是应用X线作透视的基础。,3感光效应 涂有溴化银的胶片经X线照射
4、后可以感光，产生潜影，经显影、定影处理后形成灰阶度不同的X线照片这就是X线摄影的基础。,4电离效应 X线穿过物体而被吸收时能产生电离作用，使组成物质的分子分解成正负离子。X线照射空气可使其产生正负离子而成为导体。通过测量空气电离的程度可以检测X线的剂量。,电离效应可引起人体生物学方面的改变。x线能对生物组织产生破坏作用，其损害程度与吸收的X线的量成正比，利用这个作用，可进行肿瘤的放射治疗，同时也是要充分重视X线防护的原因。,三、X线的衰减,在X线束中，光子能量的吸收和散射，使x线强度减弱，这个过程叫衰减。(一)X线衰减的基本关系式 当X线穿过受检体时，由于它与物质间的相互作用，产生吸收和散射，
5、致使输出的光子数少于输入的光子数。,设N为作用于受检体的总光子数，N为X线通过厚度为x的受检体时所损失的光子数，则有：N-Nx（1-1）式中比例常数称为X线衰减系数。由于X线束损失了部分光子，因而N为负值。在受检体内某一区域，产生相互作用的光子数取决于入射的光子数、作用距离和受检物质。,若入射的光子数为Ni，行经X距离后，余下的光子数为No，对于均匀物质借助(1-1)式的微分形式，则有：,得指数型衰减关系式：,(1-2),(1-3),X线的输出强度Id(x,y)与入射强度Ii(x,y)之间的关系,强度是每单位面积的能量，可表示为每单位面积的光子数乘以每个光子的能量。如果考虑到入射的X线束也含着
6、一个能量谱，那么，线性衰减系数将是空间坐标与能量的函数。在(1-3)式的基础上，可得检测器上输出强度为：,式中I0()是X线束入射强度，表示为每一光子的能量的函数，(x,y,z,)为受检体每一区域内的线衰减系数。括号项是在每一xy平面和每一光子能量下的强度传输。,(二)X线哀减的机制,所有物质的衰减系数取决于射线束中的光子的能量和物质内所含元素的原子系数。由于呈现衰减作用的是物质的质量，因而衰减系数常用质量衰减系数/来表征。其中为密度。在医用X线能量范围内(200kev)，衰减作用的产生有三种机制：相干散射、光电吸收和康普顿散射。高原子序数材料的光电吸收作用很显著。因此，放射学诊断中，常选用高
7、原子序数材料作发光材料或造影剂，以增强对比度。,在诊断能量范围内，康普顿散射是x线在生物组织内哀减的主要原因、在X线诊断能量区，散射光子的能量与原光子的能量可以相比拟，尚有如原始X射线的穿透力，若进入显像系统，会使影像变得模糊。,动物肌肉的衰减系数几乎与水相等，而对脂类组织显得略低，骨筋(含钙较多)则在低能区呈现明显的光电效应-说明X线影像上骨路阴影的明显界限。在高能区，主要是康普顿散射引起的衰减，对各种成分表现出相同的衰减特性。衰减系数依赖于光子能量的概念，使我们能较深入地理解入射成像的过程，有益于诊断疾病。,四、X线的量与质,(一)X线的强度 X线强度是指单位时间内通过与X线方向垂直的单位
8、面积内的辐射能量，表示X线的量。通常管电压不变，用管电流来调节X线酌强度。诊断上常以X线管的管电流(mA)与X线照射时间(s)的乘积来表示X线的辐射量，即mAs(毫安秒)。管电流的测量是将mA表串接在X线机的高压次级电路中进行测量。照射时间是用限时器来控制的。取二者的乘积。有的用一块mAs表串接在高压次级电路中直接测量。,(二)X线的硬度X线的硬度是指X线穿透物质本领的大小，表示X线的质。X线硬度决定于每个光子能量的大小，与光子的数目无关。加于X线管的电压愈高，电子到达阳极靶时速度愈大，转化为光能的能量愈多，产生的X线波长就愈短，则X线的硬度就愈大。X线的硬度是指加在X线管两极间的电压高低。,
9、五、X线在医学诊断中的应用,(一)x线检查 x线检查是应用x线的穿透能力、荧光作用和感光作用，在穿透动物体后使各种结构在荧光屏或胶片上显示影像而达到诊断目的的一门学科。现今x线检查巳被应用于临床各科。检查范围涉及到动物体各部。,X线摄影：,X线摄影是利用某些物质能感光的原理，把X线产生的影像转变为潜影，再用化学的方法或其他方法使之显示出来；最常用的为X线胶片。X线胶片在正反两面都涂有药膜，可以直接感光；还可以利用增感屏使感光作用加强，以减少曝光量和曝光时间。,按照摄影方法的不同，通常将其分为常规摄影和持殊摄影两种。(1)常规摄影：这是一种最常出的，不需要另加附属设备的俭奋方法。主要依靠动物体内
10、各组织之间密度及厚度的个同，而产生深浅不一的阴影，可应用于动物体各部，最常用于胸部、骨骼、关节。,(2)特殊摄影：一般是指常用特殊设备或特殊方法而进行的摄影检查，大多在常规摄影的基础上为了进一步了解情况而进行。主要有：,1、X线间接摄影：是利用普通照相机或光学反射装置将荧光屏上所显示的人体脏器影像摄成照片的一种X线检查方法。2、X线高千伏摄影：是指使用管电从属于120kV以上所产生的X线做摄片检杏。高千伏X线的穿透量大，因而可以缩短曝光时间，改善影像的清晰度。,3、X线放大摄影：是有意识地将物体与胶片的距离增大而使影像直接放大的一种检查方法。放大摄影可显示动物体的微细结构，较多用于观察骨路结构
11、的微小改变，对显示细小尘肺结节亦有一定的帮助。临床血管造影加用放大摄影，以观察分支较纫的血管。X线放大摄影对一些病变的早期诊断很有帮助。,4、X线静电摄影：是一种不用卤化银胶片作为感光材料的摄影方法。它依靠某些半导体材料的光敏导电特性或气体、液体的电离来进行摄影。出于这类方法具有不要暗室、速度快、价廉，并只图像具有特殊的静电边缘增强效应，能改变某些照片的质量等优点，日益为人们所重视。这类方法包括干板X线摄影、离子摄影、静电图像转移法、逆移电场法等。,5、软X线摄影：是利用X线谱中波长较长的软X线透过动物体软组织，使胶片感光的一种摄影方法。近年来，铂靶X线管专供软组织特别是乳腺的软X线摄影。6、
12、X线体层摄影：它可以使动物体某部位事先选择的一个深部层次，在X线片上显影清楚。而其他前后各层结构则显影模糊或不显影。X线体层摄影的方法很多，主要有：一次多层体层摄影、自体层摄影、线形及其他轨迹体层摄影、横轴体层摄影、曲面体层摄影、干板体层摄影。,7、X线电影摄影：是用电影摄影机将增强后的影像连续的成单个的画面拍摄下来。影片冲洗后再用电影机映出，以观察动物体的活动器官如消化道、尿路、心肺和四肢关节等生理功能与病理变化：此法常用于心脏和血管等各种快速造影检查摄影。8、电子X线摄影；是利用磁盘、录像、电视透视和照相等设备和技术，将存贮的X线影像清晰地摄取照片。此法常用于呼吸和消化系统摄影。它既能减少
13、曝光量，又可提高影像分辨率,9、X线记波摄影：是应用定向、等速移动的多裂隙铅栅在X线片上记录心脏、大血管或食管、胃等某些脏器边缘机械运动的一种X线检查方法。常用的有两种方式：一种是X线片移动的阶段记波，另一种是铅栅移动的连续记波。后者可同时观察脏器外形，应用更为普遍。10、X线电视：把X线影像增强管输出的荧光影像，经过电子扫描转换成为影像信号，又将适当处理后的视频信号加在监视器上，则在电视屏幕上可呈现出影像，这就是x线电视。,X线造影,摄影利用了体内组织和器官的密度差别，有自然对比才能显示可提供观察的影像。体内还有许多组织和器官缺乏这种差别，用常规方法检查不能予以区别。为了使这些缺乏自然对比的
14、结构显影，就必须应用人工造影的方法介入一种对比剂(通常称为造影剂)，或应用气体使其密度显著降低，或应用高密度造影剂使其密度明显增高，从而能使其显影。这种人工显影的方法，即称为X线造影检查。,根据动物体各部结构在解剖和生理方面的不同，介入造影剂的途径有直接注入、生理排泄和生理积聚三种，以前两种应用最为普遍。X线造影检查是X线诊断工作中应用广泛而又甚为有效的方法,X线医学影像学进展,X线医学影像学的发展过程大致可分为三阶段：第一阶段是从伦琴发现X线后出现的早期X线机，到20世纪40年代末期。这一时期，X线管、X线高压发生器、机械设备等都还比较原始，其基本方法是医生在暗室坐在荧光屏前，观察投影图像，
15、也就是透视。主要观察动物体组织宏观形态学的情况和变异，处于具有空间分辨率的诊断水平上。,第二阶段是从20世纪50年代初到60年代未期。在这一时期，由于X线机配备了影像增强器和电视，在X线管技术方面实现了旋转阳极和小焦点以及12波整流技术和次级控制等新型仪器。由于缩短了摄影时的曝光时间，进入了动态观察时期。由于采用了影像增强器和电视系统，不仅增加了X线图像的亮度，而且还提高了分辨率和增加了许多信息从而使医生从暗室中解放出来。在图像处理方面也创造了条件，如对图像的减影、潜影等，由此可突出图像中诊断所需要的信息，提高诊断的准确率。,在这一阶段，还研制出了高性能X线管，它们具有焦点小、功率大和高速旋转
16、的阳极X线管。在操作方面趋于简单化，它从原来的kV、mA、s的三按钮技术过渡到了选择kv、mAs的二按钮技术。此后，由于采用了程控和自动曝光技术，实现了一钮技术，即器官技术。在控制台上，只要按一下图示的器官它就可以自动选取最佳参数并进行摄影，实现丁计算机控制。,第三阶段是从70年代初开始，在这一时期出现了电子计算机X线断层扫描装置(X-CT)，从此X线诊断设备进入了计算机时代。近年，由于网络技术的发展，远程放射学已进人实际应用阶段。,第二节 医用X线设备,一、X统机的分类 医用X线机的分类法不尽一致。按机器的高压整流方式分为自整流式、半波整流式、单相全波整流式、三相全波整流式和倍压整流式等；按
17、散热方式分为空冷式、油冷式、油循环冷却式；按机器输出管电流的大小分为101000mA；按机械结构和输出量分为大、中、小型；按用途分为诊断和治疗用两大类。,诊断用X线机,诊断用X线机若按机械结构方式分类，主要有以下几种：1携带式：结构简单，携带轻便，安装容易，对电源要求不高。一般规格为5075kV，1030mA，适用于出诊。2移动式：结构较简单，将全部机件装在活动车架上，供推动使用，一般规格为4085kV，30150mA，多用组合机头。适用于病房、手术室。3固定式：品种甚多，构造较为复杂，规格在40150kV，501000mA以上。,诊断用X射线机是根据医学诊断的需要,将电能转化为X射线的一种装
18、置。其基本组成均有如下四部分构成：X射线管装置产生X射线高压发生装置为X射线管提供电压和灯丝电压控制装置控制X射线的发生时间和调节X射线的量与质各种辅助装置满足诊断需要,X线机主要部件及线路,灯丝,HF51系列高频50KW遥控X射线机,安科AN6150全功能数字X射线摄影系统,意大利RADIUS系列C型臂X射线机,四、X线机的使用与维护,（一）X线机的使用 要求使用者了解机器的性能，熟练地进行操作。操作时应注意维护电缆、移动床及管架时动作要轻，不施加重力或暴力，各个旋钮必须注意放松或旋紧。不应有不负责任、操作粗野等工作作风。开动机器时，必须有一定顺序，不能图省事而不顾对机器的损坏。,操作顺序为
19、：接通电源检查电源电压表指示是否正常；检查机器各部件是否均在正常位置；选择投照条件，并正确切换各个选择闸；选择所需kV值；摆好动物位置；再检查各个调节是否正常；曝线(曝光)；曝线结束，将运用闸退回“0”位，或松开手闸，将各个旋钮旋至较低位及一般位置，并切断电源。,（二）X线机的维护,1、机械部件的维护：勤检查、勤加油2、控制台的维护：通风、防尘、校表3、高压发生器的维护：防潮、防放电，禁止在高压下检查维修。4、高压电缆的维护：防潮、防冻、防热、防压，防止过度弯曲和老化。5、X线管的维护：避免震动或撞碰，及时检测其焦点是否在窗口中心。,五、X线的防护,1、X线对人体的损害X线的电离作用和生物学作
20、用，对人体可常产生一定程度的损害，而且是累积性的。人体不同的组织器官对X线的敏感性存在差异：造血系统、生殖器官和眼球等对X线敏感皮肤、肌肉、骨骼、结缔组织等较迟钝。,造血系统：出现白细胞与淋巴细胞减少、凝血酶降低、贫血，严重者可发生出血性症候群。生殖器官：不孕或机能上的变化眼球：出现干涩感、视力疲乏和衰退。严重者可致白内障而失明全身反应：倦怠、睡眠不佳、头疼、健忘等。,2、安全剂量人体受X线的直接或间接照射后，最敏感的组织细胞检查不到任何反应，身体观察不出任何损害，则所接受的照射量属于安全剂量。,X线的防护原则：1、时间防护：一切人员应尽可能减少在有X射线场内停留时间。2、距离防护：一切人员尽量远离X线源。3、屏蔽防护：隔室操作。医生使用铅橡皮手套、围裙、眼镜、铅防护椅、铅脖套、铅帽等。4、在X线诊断及治疗过程中，X线管窗口或缩光器上要放置滤过板以吸收X线，而且要尽量缩小照射视野，防止散射面积过大。,
