第一篇：安检x射线机防护措施
X射线安全防护事项
X射线能使人体细胞电离而破坏。短期大剂量照射会导致身体损伤，局部大剂量照射可使组织烧伤。长期小剂量照射可使精神衰颓、记忆力下降、头晕、脱发、血象改变，产生射线病。
从事放射线工作的人员的放射卫生防护基本标准:放射工作人员的剂量限制值：眼晶体≤150mSv/a (10mSv (毫希弗)=1rem (雷姆);a为年的符号)，其他单个组织或器官≤500mSv/a。为限制随机效应，全身受均匀照射时，剂量当量应≤50mSv/a，若受不均匀照射时有效剂量当量同样应≤50mSv/a。
某些事件中若接受超过年剂量当量限值的照射时，其有效剂量当量在一次事件中应不大于100mSv，一生不大于250mSv，且要满足上述对眼及其他组织或器官的限量要求。
应定期检查身体，在年照射剂量有可能超过15mSv条件下工作，体检每年1次，其余条件下工作，体检每2～3年1次。
第二篇：X射线探伤机防护管理细则
X射线探伤机利用X射线进行工业探伤，断电后X射线随之消失，因此，在正常使用的一般条件下需考虑外照射防护。对外照射防护的方法有三条基本原则：控制接触时间、增加与X射线机的距离、对射线加以屏蔽。使工作人员及公众所接受的剂量降低到可以接受的水平上。
⑴控制接触时间
探伤作业时，应控制不必要的接触射线时间。对于工作人员，除了尽量减少现场作业时间外，还应该控制接受的年有效剂量，合理确定相应的工作时间。当所接受的年有效剂量值达到或超过规定限值时，则不得再继续从事现场作业。
⑵增加与设备的距离
要曝光照相，就必须有射线的透射，这是正当的。但必须根据工件的厚度等物理特性，加大与探伤机的距离。本项目为室内探伤，探伤作业过程中，操作人员须根据工件的厚度等物理特性，在可活动范围内尽量加大与探伤机的距离;公众人员则应尽量远离曝光室。
⑶对射线加以屏蔽
主要是指对设备产生的射线屏蔽。可采取铅板或其他屏蔽材料或物体等方式加以屏蔽。探伤室屏蔽墙体钢筋混凝土结构。对X射线有较好的屏蔽作用。
第三篇：X射线受检者防护管理制度
一、重视受检者的防护工作，减少一切不必要的照射，可以预防或减少由X射线检查给予患者及后代带来的潜在性危害，对于降低来自X射线诊断的公众剂量负担，提高X射线诊断的效应有着重大意义。
二、受检者的医疗照射，必须遵循实践的正当化和放射防护的最优化，原则上科室工作人员有权退回不符合正当化判断的申请单。
三、必须根据受检者的具体情况选择最佳的工作条件。在不影响获得诊断信息的前提下，一般应采取“高电压、低电流、厚过滤”的原则。
四、照射面积不应超过胶片面积的10%。
五、根据投照方向选择恰当的体位，尽量避免非检查部位受到有用射线的照射。
六、必须注意对受检者的非投照部位进行屏蔽防护，特别应注意保护性腺、甲状腺、晶状体、活性骨髓、女性乳腺、胎儿及儿童骨髓等辐射敏感器官。
七、进行透视检查，必须十分注意缩短曝光时间。
八、科室配备的为受检者使用的屏蔽防护用品，如铅防护帽、铅防护衣、铅防护巾等，工作中要合理使用。
九、要做好陪护者、携扶者、侯检者的防护，机房内不得停留无关人员。
十、对受检者(特别是育龄妇女、孕妇、儿童)在受照射检查之前应告知其本人或监护人放射诊断的适应症，电离辐射的危害性及配合使用个人防护用品的必要性。
十一、医院成立相应的监督管理小组，负责督导本制度的执行。
第四篇：X射线计算机断层摄影放射卫生防护标准
GBZ 165-200
5WWW.ZYBW.COM 发布时间：2008年08月29日 点击数：
362 职业病网 字体：小 大前言导读：GBZ 165-2005 X
射线计算机断层摄影放射卫生防护标准
前 言
本标准第4～6 章是强制性的。
本标准旨在加强X射线计算机断层摄影的放射卫生防护管理，保障X射线计算机断层摄工作中有关工作人员、受检者和患者的健康与安全，促进X射线计算机断层摄影装置的合理应用。
本标准起草单位：中国医科大学基础医学院。
本标准主要起草人：张泽宝、刘铁民、苏克、刘为、戴铁成、贾明轩。本标准由中华人民共和国卫生部负责解释。
1.范围
本标准规定了医用X射线计算机断(体)层摄影装置(简称X射线CT)的防护性能、机房防护设施和安全操作的主要技术要求。
本标准适用于X射线CT的生产和应用。
2.规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 18871 电离辐射防护与辐射源安全基本标准
GB 9706.11 医用电气设备 第二部分：医用诊断X射线源组件和X射线管组件安全专用要求
GB 9706.12 医用电气设备 第一部分：安全通用要求 三. 并列标准 诊断X射线设备辐射防护通用要求
GB/T 17589 X射线计算机断层摄影装置影像质量保证检测规范
YY 0309 医用电气设备第2部分：X射线计算机体层摄影设备安全专用要求。
3.术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1 CT剂量指数computed tomography dose index(CTDI)
沿着垂直于断层平面方向(Z轴)上的吸收剂量分布D(z)，除以X射线管在360o 的单次旋转时产生的断层切片数N 与标称层厚T 之积的积分称之为CDTI。积分区间有取-7T 到+7T ，还有-50 mm到+50 mm。凡取从-50 mm到+50 mm积分的CT剂量指数表示为CTDI100，即：
CTDI100 = +50mm∫ -50mm= D(Z)/NT•dZ
3.2 加权CT剂量指数(CTDIw)
在实际检测中分别测量CTDI100(中心)和CTDI100(周边)值，其中CTDI100(中心)值是测量体模中心的CTDI100值;CTDI100(周边)值应是至少以90ow为间隔的体模表面下10 mm处四个测量值的平均。加权CT剂量指数CTDIw定义为：
CTDIW = 1/3CTDI100 (中心)+2/3CTDI100 (周边)
4.X射线计算机断层摄影装置的防护性能
4.1 技术要求
4.1.1X射线CT中，X射线源组件和X射线管组件安全应符合GB 9706.11和GB 9706.12的要求。X射线管组件和X射线源组件应当有足够铅当量的防护层，使距焦点1 m远处球面上漏射线的空气比释动能率小于1.0 mGy/h。
4.1.2X射线CT在给定条件下的加权CT剂量指数(CTDIw)不应超过下列值：头部50 mGy、腰部35 mGy、腹部25 mGy。4.1.3 X射线CT应符合YY 0309 和GB/T 17589 要求。
4.2 检测条件
4.2.1检测仪器
所用防护检测仪应性能合适，经法定计量机构刻度和定期校准，并正确使用。
4.2.2测试用体模
测试用体模选用X射线线性衰减系数与人体组织相近的物质(一般用聚甲基丙烯酸酯)制成均质圆柱形模体。头部体模的直径为160 mm，体部体模的直径为320 mm，体模高度应不小于140 mm。体模应有能够容纳辐射探测器的孔(孔的直径一般为13 mm)，这些孔应平行于体模的对称轴，并且孔的中心位于其中心和以90o 为间隔的体模表面下方10 mm处。对于在测量时不使用的孔，应用与体模材料相同的插入件完全插入孔中。
4.3 检测方法
4.3.1X射线CT的X射线管组件和X射线源组件漏射线的测试：在X射线CT的X射线管组件和X射线源组件窗口处用不小于10个半值层的铅遮蔽，在最高管电压和该电压对应的最大连续工作电流条件下，用X射线防护检测仪在距离焦点1 m处的球面上测量。X射线CT的X射线管组件和X射线源组件漏射线不便于直接测试时，也可以由X射线CT生产单位提交符合法定资质的有效证明资料判定合格与否。
4.3.2CT剂量指数的测量应根据不同部位的X射线CT检查，分别选用合乎4.2.2条规定的相应测试体模，并放置在受检者支架上，位于扫描旋转轴中心。在无任何附加衰减物质的情况下，X射线CT的运行状态调为生产单位推荐的相应的典型值。
4.4 验收要求
4.4.1X射线CT生产单位对产品应严格按规定通过型式检验和出厂检验(包括放射防护性能检验及配齐随机文件等)，合格后方可出厂。
4.4.2X射线CT安装完毕或重大维修之后，特别是更换或调整X射线管组件和X射线源组件之后，需要进行包括放射防护性能在内的主要性能检验，验收检验合格后方可使用。检验应由通过相应资质认证的技术服务机构进行。
5.机房的防护要求
5.1 X射线CT的机房应有足够的使用空间，面积一般应不小于30 m2。机房内不应堆放无关杂物。
5.2 X射线CT机房的墙壁应有足够的防护厚度。机房的高度以及门、窗应符合放射防护要求。
5.3 X射线CT机房门外应张贴电离辐射警示标志，并安装工作状态指示灯。
5.4 X射线CT机房应保持良好的通风。
6 X射线计算机断层摄影装置的安全操作要求
6.1 X射线CT工作人员所受职业照射的个人年剂量限值，机房与周围环境的防护要求，以及X射线CT受检者与患者所受医疗照射的防护均应符合GB 18871的规定。
6.2 X射线CT工作人员应接受严格的上岗前培训并取得相应资格，熟练掌握专业技能和防护知识。
6.3 X射线CT工作人员和有关临床医师应加强X射线CT检查的正当性判断，严格掌握适应证，并注意查阅有关各种检查资料，避免不必要的检查，合理应用X射线CT诊断。
6.4 X射线CT应按有关规定做好设备的质量控制检测。
6.5 X射线CT工作人员应针对临床实际需要，正确选取并优化设备工作参数，在满足诊断需要的同时，合理减少受检者与患者所受照射。
6.6 X射线CT工作人员应严格遵守各项操作规则，定期检查和监测设备的防护性能。
6.7 在X射线CT检查过程中应对受检者与患者进行全程监控，有效防止发生各种意外情况。
6.8 X射线CT 工作人员应遵照GB 18871要求，重视并采取相应措施保证受检者与患者的放射防护与辐射安全。
6.9 对孕妇和儿童的X射线CT检查应慎重进行;儿童受检者要采取固定措施。对受检者与患者均应注意非检查部位的防护。
6.10 施行X射线CT检查时，其他人员不得滞留在机房内。当受检者或患者须携扶时，应对携扶者采取必要的防护措施。
6.11 在X射线CT检查的教学实践中，要充分注意对学员的放射防护，并认真执行GB 18871有关规定。
第五篇：X线机
2011级医学影像学专业
医用X射线机系统
The Medical X-ray System
一、X射线的发现和基本运用
1、1895年11月8日，由德国物理学家伦琴在研究阴极射线时发现的 。
2、X射线广泛用于非创伤性体内器官的检查，并用于皮肤病、肿瘤等的治疗，在工业上主要用于工业探伤、物质结构分析等。
3、X射线的产生带来了临床诊断和治疗的新时代。
(2) 20世纪70、80年代又相继出现了 CT、 MRI、SPECT与 PET等新的成像技术。
(3) 20世纪90年代后相继出现的多排CT、CT和PET融合。
4、在治疗方面，后装机、直线加速器、X刀、γ刀、中子刀等的出现，以及目前精确放疗的开展，开辟了肿瘤治疗的新途径。
5、X射线产生的基本条件：
1、有一个电子源(常用热阴极)。
2、有一个被高速电子轰击而产生X射线的阳极靶。
3、在管内要形成高速电子流。
二、高速电子同阳极靶面的相互作用
1、从能量角度看：碰撞损失和辐射损失。
2、从作用的物理过程来说，分为电离 、激发 、弹性散射 、 韧致辐射
⑴电离( Ionization )：原子的外层价电子或内层电子在高速电子的作用下完全脱离原子轨道，使原子变为离子。
⑵激发(Excitated)：高速电子(或二次电子)将原子的外层电子推入高能级的空轨道，使原子处于激发态。
⑶弹性散射(Elastic Scattering )：高速电子受原子核电场的作用而改变运动方向，但其保持能量不变。
⑷韧致辐射(Bremsstrahlung)：高速电子在原子核电场的作用下，速度突然变小时，其一部份能量转变成电磁波发射出来。
韧致辐射特点：
1、是在核电场作用下的一种能量转换形式，不能用经典理论作简单地解释。
2、所产生的X射线是一束波长不等的连续光谱, 原因：
a、脉动直流电使到达阳极的高速电子动能不相等。
b、高速电子进入核电场前，通过电离激发所失去的能量不相等。
c、高速电子离核的远近不同。 连续X射线的能量取决于:
1、电子接近原子核的情况：
离核越近受到的影响就越大
1 2011级医学影像学专业
2、电子的能量
3、原子核的电荷 ：
阳极靶物质的原子序数大时，X射线总强度增大 。
只有高能电子在重元素上才有明显的轫致辐射，而其他带电粒子或电子在轻元素上所产生轫致辐射却可以忽略不计。
在低能的情况下，辐射能量损失很小，例如能量为1MeV的电子在铅中被吸收时，大约有3%的能量转化为轫致辐射 。
思考
* 打开透明胶带同X射线有何关系?
三、X射线的结构分析
在电磁波谱中，X射线的波长为0.01-100埃，医用波长为0.01-1埃，其中医用诊断为0.1-1埃，治疗为0.01-0.1埃。
通常诊断用的钨靶X射线管应用波长在0.2埃左右。
(一)连续X射线(Continuous
X-rays)
1、连续谱线的最短波长λmin
λmin =12.42/V 其中V为管电压千伏，波长以埃为单位。
2、中心波长λm≈1.5 λmin 有用波长λmin < λ体≤ 2λmin
3、位移原则
随着管电压的升高，各曲线所对应的强度最大值和最短波长均向短波方向移动。
24、连续谱线的总强度I连=KIZV。
总谱线的强度 I≈ I连=KIZV
思考题
* 为什么在实际使用中管电压每升高15%就相当于mAs增加一倍?
(二)标识X射线(Characteristic X-rays ) 标识X射线的特点：
1、波长是固定不变的。
2、在医用诊断X射线中，仅K系标识X射线有用。
3、只在一定的管电压下才出现，不同靶原子，出现同一标识X射线所需的管电压同原子系数的平方成正比。
四、X射线的发生效率
X射线功率(强度)与高速电子流的功率之比，即
η≈K1ZV
五、X射线的量和质
1、物理方面：
2 2011级医学影像学专业
X射线的量：单位时间通过与射线方向垂直的单位面积的辐射量。 X射线的质：X射线的贯穿本领。
2、诊断方面： X射线的量：mAs X射线的质：kVp
3、治疗方面：
X射线的量：X射线对空气的电离本领。 X射线的质：半阶层。
六、X射线的本质和特性
X射线是一种不可见光，且是一种电磁波。它具有光的一切通性，又有波、粒二象性。
X射线具有物理效应和化学效应等。
1、物理效应
(1)穿透作用：是X射线透视和摄影的物理基础。 (2)电离作用：是X射线损伤和治疗的基础。
(3)荧光作用：增感屏用作摄影时增强胶片的感光量。
(4)热作用。
2、化学效应 (1)感光作用： (2)着色作用：
3、生物效应：
(1)X射线对生物组织细胞具有破坏、瓦解作用。
(2)X射线的生物效应是由X射线的电离作用造成的。
总结
电离和韧致辐射的区别?
第二节
X射线与物质的相互作用
一、概述
X射线通过物质后强度减弱的现象叫吸收。
(一)X射线与物质的相互作用
1、吸收同物质的光学性质无关。
2、作用的原子性。
3、每次作用光子损失大部或全部的能量。
4、作用过程的复杂性。
(二)作用类型
最主要有四种：
光电效应(Photoemission )
康普顿效应(Compton Effect )
电子对效应(Pair Effect) 3 2011级医学影像学专业
相干散射(Coherent Scattering )
二、光电效应(Photoemission )
(三)光电效应发生的几率：
由几个因素制约：光子能量、原子序数、轨道电子的结合能。具体如下：
1、X射线能量稍大于轨道电子结合能时，最易发生光电效应。
2、τ)3 光∝1/(hυ
3、原子结合能越大的电子越容易发生光电效应。
(1)内层电子比外层电子更易发生光电效应。
(2)高Z比低Z更容易发生光电效应。
(四)光电效应产生的特征X射线
人体各组织在X射线照射所产生的光电效应的特征辐射将全部被组织吸收。
Ca (20) 4keV I (53) 33.2keV
(五)光电效应对照片质量和被检者的影响
1、光电效应有利于提高照片质量
(1)不产生散射线，减少照片的灰雾。 (2)增强了天然组织间的对比度。
2、光电效应对被检者的危害。
三、康普顿效应(Compton effect )
(二)散射光子和反冲电子的能量分布
(三)光电效应与康普顿效应的比较。
1、作用对象不同
2、作用条件不同
3、对光子能量的吸收程度不同
4、能量分配不同
5、对照片质量的影响不同
6、对被检者的危害程度不同
四、电子对效应(Pair Effect)
1、产物：正、负电子
2、发生条件：
* 电子场：E光≥2.04MeV * 核电场：E光≥1.02MeV 在诊断范围内，一般不可能出现。
五、相干散射(Coherent Scattering )
1、概念：发生干涉的散射过程。
2、瑞利散射
3、相干散射的特点：
(1)对光子能量无吸收，但进行方向改变。
(2)对物质无电离作用，对生物组织不存在损伤。 (3)在诊断范围内都会出现，只占5%左右。
4 2011级医学影像学专业
六、各相互作用发生的相对几率
(一)X射线与物质相互作用的总结
(二)原子序数Z和光子能量hυ与三种基本作用的关系
1、光子能量低于0.8MeV时，光电效应和康普顿效应同时发生。且越低于0.8MeV光电效应占优势。
2、光子能量在0.8~4MeV时，则无论原子系数多少及光子能量如何变化，康普顿效应都占主导地位。
3、光子能量大于4MeV时，占主导地位可能是康普顿效应，也可能是电子对效应。
(三)在诊断X射线中各种基本作用发生的相对几率
从图可看出：
1、由于诊断X射线的范围多在20~100keV，此时电子对效应不可能发生。
2、X射线与物质的基本作用有三种：光电效应、康普顿效应和相干散射，前两种占主导地位。
3、光电效应和康普顿效应的发生几率同组织的原子系数有关。
七、X射线的减弱规律
(一)X射线强度减弱的两种方式。
1、距离所致的减弱：
I∝1/γ
2、物质所致的减弱：
(二)影响X射线减弱的几个因素
1、光子能量对作用类型的影响。
2、原子系数对作用类型的影响：
对低原子系数的物质，当光子能量增加时透过量增加，但对高原子系数的物质，当射线能量增加时，透过量还可能降低。
3、密度对减弱的影响。
(三)物质对X射线的吸收规律
1、物质对单能窄束X射线的吸收规律：遵循指数衰减规律。
μx
I=I0e-
2、物质对连续X射线的吸收规律：
(1)由于对各能谱成分吸收速率不一样，所以总的吸收不遵循指数衰减规律。
(2)连续X射线通过吸收体以后，不仅强度减少，而且其能谱变窄。低能成分减少，高能成分相对增加，平均能量升高。 (3)平均能量越高，减弱速率越小。
(三)光电效应与康普顿效应的比较。
1、作用对象不同 内层 中外层
2、作用条件不同 hv>=W hv>>W
3、对光子能量的吸收程度不同 完全 小部分
4、能量分配不同 特征X线为主 散射线为主
5、对照片质量的影响不同 清晰 有灰雾
6、对被检者的危害程度不同 危害大 小
5 2011级医学影像学专业
第五节
X线管的规格和基本特性
一、X线管的规格参数
1、结构参数：
Q、有效焦点、外形尺寸、重量、管壁的滤过当量、n、T等。
2、电参数：
灯丝加热电压和电流、最大管电压、管电流、最长曝光时间、最大允许功率、代表容量等。
3、在调整和使用X线管时，特别要注意： (1)最大管电压。 (2)最大管电流。 (3)最长曝光时间。
二、X线管的基本特性
1、阳极特性曲线：灯丝加热电流一定时，管电流与管电压的关系曲线。
2、灯丝发射特性曲线：指在一定管电压下，管电流同灯丝加热电流的关系曲线。
3、灯丝加热特性：是指灯丝加热电压同加热电流的关系。一般成正比关系。
三、X线强度的空间分布
(一)薄靶周围X线的空间分布
1、薄靶：
(1)X线的产生只限于靶面上。
(2)许多电子都能直接透过而不发生偏转。
2、薄靶的X线强度的空间分布： 随着电压的升高，X线愈集中向电子运动方向辐射。
(二)厚靶X线强度的空间分布：
1、厚靶：
(1)X线的产生不局限于靶面。 (2)入射的高速电子全部被阻止。
2、厚靶X线强度分布特点-----阳极效应(anode effect )：
厚靶X线管近阳极端的X线强度弱，近阴极端的X线强度强。又称足跟效应(Heel effect) 。
4、强度分布曲线在投照上的应用： (1)把阳极效应同不同体厚结合起来。 (2)焦片距较大时阳极效应不太明显。
(3)焦片距相同时小照射野受阳极效应的影响比大照射野要小。 (4)应尽可能利用中心线附近强度较大且均匀的X线束来拍摄照片。
四、X线管的瞬时负载特性
(一)负载的分类：
1、瞬时负载 ：
6 2011级医学影像学专业
作用数毫秒到数秒，受靶面熔点决定。
表示方式：功率或容量(瞬时负载曲线)
2、连续负载：
作用时间10s以上。
表示方式：热容量(连续使用的最大功率)
(二)热容量(Heat capacity)
1、物理定义:物质每升高或降低1℃时,所吸收或放出的热量,以C表示，单位为 cal/℃.
实际计算：设温升Δt时,共吸收ΔQ的热量,则C=ΔQ/Δt.
特点：相同的热源下, C越大,温度越不易升降.
2、球管热容量的实际计算：
P=IU/1000 P为功率(kW)，U为管电压的有效值(kV)，I 为管电流的有效值(mA )。
(三)代表容量
(Representatives capacity)
1、代表容量：对某X线管在一定整流方式和曝光时间条件下的最大容量。 (1)固定阳极：单相全波整流、1s。
(2)旋转阳极：三相六管全波整流、0.1s。
2、代表容量不是固定值：同焦点尺寸、整流方式、曝光时间、阳极转速、Q、焦点面直径等有关。
五、瞬时负载曲线(The instantaneous load curve)
1、表示某焦点在某种整流方式下，对应一定的管电压(峰值)时，允许的最大管电流(平均值)与曝光时间之间的关系曲线。一般取极限值的85%-90%。
2、实际使用要增加一个低kV、小mA的预热过程。
六、连续负载特性
(一)热容量的计算
1、生热过程：
在连续负载下，扩散到阳极各部分的温度将不断上升。
2、冷却过程：
热量不断散失的过程。
3、表示方式：热单位(HU)
一热单位为单相全波整流、高压电缆少于6米、1kV(峰值)、1mA(平均值)、1s时，阳极所产生的热量。
即：1HU=1kV×1mA×1s
(二)X线管的生热和冷却曲线。
(三)管套的生热和冷却曲线
热容量
七、X线管的检验
(一)外观检验
1、管壁
7 2011级医学影像学专业
2、阴极
3、阳极
4、管内
(二)冷高压试验：
在灯丝不加热的情况下，加高压于X线管两极以检查其真空度。
(三)灯丝加热试验：外加3V电源。
(四)负荷试验
1、透视：
2mA，每次增加5kV，断续曝光1~2min，休息3min。
2、摄影
八、X线管的使用
1、预热
2、旋转阳极启动
3、负载限制
4、保管存放时，应将X线管阳极置于下垂位置。
第五节
X线管的规格和基本特性
主要内容
1、 球管的基本特性
2、 强度的空间分布和实际投照的运用。
3、瞬时负载曲线
4、热容量的一般表示方式：HU
5、 X线管的使用
一、X线管的规格参数
1、结构参数：
Q、有效焦点、外形尺寸、重量、管壁的滤过当量、n、T等。
2、电参数：
灯丝加热电压和电流、最大管电压、管电流、最长曝光时间、最大允许功率、代表容量等。
3、在调整和使用X线管时，特别要注意： (1)最大管电压。 (2)最大管电流。 (3)最长曝光时间。
二、X线管的基本特性
1、阳极特性曲线：灯丝加热电流一定时，管电流与管电压的关系曲线。
2、灯丝发射特性曲线：指在一定管电压下，管电流同灯丝加热电流的关系曲线。
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3、灯丝加热特性：是指灯丝加热电压同加热电流的关系。一般成正比关系。
三、X线强度的空间分布
(一)薄靶周围X线的空间分布
1、薄靶：
(1)X线的产生只限于靶面上。
(2)许多电子都能直接透过而不发生偏转。
2、薄靶的X线强度的空间分布： 随着电压的升高，X线愈集中向电子运动方向辐射。
(二)厚靶X线强度的空间分布：
1、厚靶：
(1)X线的产生不局限于靶面。 (2)入射的高速电子全部被阻止。
2、厚靶X线强度分布特点-----阳极效应(anode effect )：
厚靶X线管近阳极端的X线强度弱，近阴极端的X线强度强。又称足跟效应(Heel effect) 。
4、强度分布曲线在投照上的应用： (1)把阳极效应同不同体厚结合起来。 (2)焦片距较大时阳极效应不太明显。
(3)焦片距相同时小照射野受阳极效应的影响比大照射野要小。 (4)应尽可能利用中心线附近强度较大且均匀的X线束来拍摄照片。
四、X线管的瞬时负载特性
(一)负载的分类：
1、瞬时负载 ：
作用数毫秒到数秒，受靶面熔点决定。
表示方式：功率或容量(瞬时负载曲线)
2、连续负载：
作用时间10s以上。
表示方式：热容量(连续使用的最大功率)
(二)热容量(Heat capacity)
1、物理定义:物质每升高或降低1℃时,所吸收或放出的热量,以C表示，单位为 cal/℃.
实际计算：设温升Δt时,共吸收ΔQ的热量,则C=ΔQ/Δt.
特点：相同的热源下, C越大,温度越不易升降.
2、球管热容量的实际计算：
P=IU/1000 P为功率(kW)，U为管电压的有效值(kV)，I 为管电流的有效值(mA )。
(三)代表容量
9 2011级医学影像学专业
(Representatives capacity)
1、代表容量：对某X线管在一定整流方式和曝光时间条件下的最大容量。 (1)固定阳极：单相全波整流、1s。
(2)旋转阳极：三相六管全波整流、0.1s。
2、代表容量不是固定值：同焦点尺寸、整流方式、曝光时间、阳极转速、Q、焦点面直径等有关。
五、瞬时负载曲线(The instantaneous load curve)
1、表示某焦点在某种整流方式下，对应一定的管电压(峰值)时，允许的最大管电流(平均值)与曝光时间之间的关系曲线。一般取极限值的85%-90%。
2、实际使用要增加一个低kV、小mA的预热过程。
六、连续负载特性
(一)热容量的计算
1、生热过程：
在连续负载下，扩散到阳极各部分的温度将不断上升。
2、冷却过程：
热量不断散失的过程。
3、表示方式：热单位(HU)
一热单位为单相全波整流、高压电缆少于6米、1kV(峰值)、1mA(平均值)、1s时，阳极所产生的热量。
即：1HU=1kV×1mA×1s
(二)X线管的生热和冷却曲线。
(三)管套的生热和冷却曲线
热容量
七、X线管的检验
(一)外观检验
1、管壁
2、阴极
3、阳极
4、管内
(二)冷高压试验：
在灯丝不加热的情况下，加高压于X线管两极以检查其真空度。
(三)灯丝加热试验：外加3V电源。
(四)负荷试验
1、透视：
2mA，每次增加5kV，断续曝光1~2min，休息3min。
2、摄影
八、X线管的使用
1、预热
10 2011级医学影像学专业
2、旋转阳极启动
3、负载限制
4、保管存放时，应将X线管阳极置于下垂位置。
第三章
高压发生器
( X-Ray Generator)
1、高压发生器(X-Ray Generator)功能： 主要是给球管(X-Ray Tube)提供电能： ①为球管提供直流高压(kV)：
升压、整流; ②为灯丝提供加热电压：
把X线管灯丝初级电路输入变压和隔离;
③球管切换：对于配有两只以上X线管的，还要完成kV和灯丝加热电压的切换。
2、高压发生器的组成 (1)高压变压器 (2)灯丝变压器 (3)高压整流器 (4)高压交换闸
(5)高压插头、插座
第一节
高压变压器
1、功能：
产生高电压，并为X线管提供电能.
其工作原理与一般变压器相同，但其状态较为特殊 。
2、特点：
①变压比大，次级输出电压很高。
②摄影时，其瞬时功率很大，管电流可达数百毫安，但工作时间很短，而在透视时负荷很小。 ③绝缘油的使用，提高了各部件间的绝缘性能，缩小了体积和重量; ④负荷时间很短，一般不考虑散热问题，故变压器效率要求不严格。
一、高压变压器的构造 ：
铁心、初级绕组、次级绕组、绝缘物质及固定件等组成。
二、高压变压器的工作原理
初、次级之间电压和匝数之比为常数，即：
U1/U2=N1/N2=K
K称为变压器常数。
二、灯丝变压器
作用：给灯丝供电，决定mA。
主要特点：初、次级绕组间应具有很高的绝缘强度。
原因：由于灯丝变压器的次级在电路中与高压变压器次级的一端相连，电位很高。
三、高压整流器
作用：整流 。
11 2011级医学影像学专业
四、高压电缆、高压插头及插座
作用：连接球管和高压发生器。
五、变压器油(又称绝缘油)
作用：绝缘和散热。
第四章
诊断用X射线机
主要内容
一、诊断用X射线机发展史
1、气体X射线管、感应圈时期(1895～1916年)
2、热电子X射线管、变压器式高压发生器时期(1916~1925年)
3、防电击、防散射X射线装置的实用化时期(1925~1945年)
4、高条件、大容量、控制技术现代化时期(1945年以后)
5、数字X射线摄影(1983年以后)。
1、气体X射线管、感应圈时期(1895-1916年)
2、热电子X射线管、变压器式高压发生器时期(1916~1925年)
3、防电击、防散射X射线装置的实用化时期(1925~1945年)
4、高条件、大容量、控制技术现代化时期(1945年以后)
5、20世纪80年代后出现了中频X射线机
6、数字X射线摄影(1983年以后)
(1)影像增强管+电视系统+数字采集卡 (2)DSA (3)CR (4)DR 90年代后,主要是X射线图像的数字化。 *1980年代以后
X 线机主要的发展： (1)提高X 线图像质量
(2) 降低对医生和受检者的X 线照射量 (3) 实现操作和诊断自动化 诊断用X射线机的现状
传统胶片式X射线机还比较多，完全数字化还要相当长的一段时间。*传统X射线机存在的主要问题是：
1、产生X射线的效率过低。
2、胶片对X射线的敏感度不足。
3、图像的保存、传输和共享。
二、X射线成像基本原理
电视透视(X-TV)
X射线摄影(Radiography)
1、X射线能使人体在成像装置上成像的原因
(1)X射线的特性：
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穿透性
荧光效应
感光效应
(2)人体组织有密度和厚度的差别：
密度差别：如骨骼和肝脏
厚度差别：如手掌和臀部
传统的X 射线装置缺陷
* 影像重叠：深度方向上的信息相互重叠
成像原理
当X射线透过人体各种不同组织结构时，被吸收的程度不同，到达成像装置的X射线量就有差别，就形成了黑白对比不同的影像。
2、影响X射线影像质量的因素。
(Radiographic Quality)
(1)对比度 (Contrast)： kV (2)黑化度( Density) ： mAs
3、kV和mAs的选择 (1)先选择kV：
原因：决定穿透性即图像的对比度。
原则：最厚、最密的部位刚好能穿透。
效果：在满足穿透性的前提，低能X射线产生的图像对比度要好于高能X射线。 (2)再调整mAs
调整合适的曝光度。
* 一幅X射线胶片图像，曝光度正常，但对比度稍差，明显穿透不足，应如何调整曝光参数(kV、mAs)?
三、医用X射线机分类
按其使用目的分为：
诊断X射线机
治疗X射线机
(一)按结构形式分类
1、便携式：
结构简单
重量轻
装卸方便
13 2011级医学影像学专业
(2)移动式：
结构紧凑
体积小
(3)固定式：
机件多而重，结构复杂，需固定在专用机房内使用。
对供电电源、机房、安装、调试等都有严格要求。
(二)按输出功率分类
1、小型：最大管电流在100mA 以下
2、中型：最大管电流在200～500mA 。
3、大型：最大管电流在500mA 以上。
(三)按使用范围分类
1、综合性X 线机：
具有透视和摄影等各种功能，适合做多种疾病和部位检查的X 线机。
2、专用X射线机：
以满足不同的临床需要，如：
心血管造影X射线机 全身血管造影X射线机
消化道造影X射线视
胸科X射线机
神经外科X射线机
骨科X射线机
妇科X射线机
乳腺X射线机
泌尿外科X射线机
床旁X射线机
牙科X射线机
五官科X射线机
骨密度测定X射线机 介入放射学X射线机
1、专用拍牙片。
2、功率小
3、组合机头
4、照射野范围很小
5、采用指向性强的遮线筒
6、机头运动灵活。
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(5)乳腺摄影X射线机
亦称钼靶X射线机，或称软组织摄影X射线机。它主要用于女性乳腺的X射线摄影检查，也可用于非金属异物和其它软组织如血管瘤、阴囊等的摄影。
(二)治疗机
根据X 线的生物效应，对疾患进行治疗的X 线机，按其用途可分为： 1.接触治疗机
主要用于治疗皮肤表面或体腔浅层的疾患。 2.表层治疗机
主要用于较大面积的皮肤或浅层疾患的治疗。 3.深部治疗机
主要用于组织深部疾患的治疗。
四、诊断X射线机组成
1、X射线管：
产生X射线。
2、高压发生装置：
供给X射线管灯丝电压及管电压。
3、控制装置：
控制X射线的“量”和“质”：kv、mA、s。
4、外围设备：
各种机械装置和辅助装置。
五、X射线成像设备的发展方向
1、改进影像质量，提高影像分辨率
2、向自动化方向发展
3、提高X射线机的结构性能和防护性能
4、围绕着提高灵敏度和降低受照剂量，推进X射线机的发展
15 2011级医学影像学专业
六、X射线成像设备的发展趋势
1、普及X射线脉冲摄影，采用微型计算机电路对X射线的量和质进行控制;
2、普及遥控X射线检查，使X射线工作者免受X射线的直接照射;
3、X射线机采用集成电路，逐步达到“三化”，即通用化、标准化、系列化;
4、利用电子计算机技术进行X射线检查及发展数字诊断新技术;
5、随着影像科学的发展以及光传导途径的新发展，目前X射线影像的转换和存储方法会产生大的变革，从而使其应用范围扩大到目前尚不能直接进行检查的部位;
6、研制新的快速感光胶片、高性能增感屏等，进一步降低X射线照射剂量;
7、X射线对人体的损伤作用越来越被人们所重视，在科学不断发展的情况下，X射线诊断技术有可能被其他线源及无损伤(或低损伤)的电磁波诊断技术所代替或部分代替;
8、向着影像显示与记录的全面数字化过渡，以适应影像显示、存储与通讯的技术要求。
总结
1、 X射线成像基本原理。
2、kV、mAs同图像质量的关系。
第四章
诊断用X射线机 第二节
X射线检查方法
一、普通检查
是应用身体的自然对比进行透视或摄影。
此法简单易行，应用最广，是X射线诊断的基本方法。
(一)透视(Radioscopy)
1、利用荧光屏(Fluorescent screen)或X射线电视系统(X-TV)成像。
2、特点：mA低、s持续、图像分辨率低
3、分类：
荧光屏透视：利用荧光屏成像
电视透视：利用电视系统成像 透视的优点：
①可任意转动病人进行多轴透视观察;
②可观察活动器官的运动功能;
③操作简单、费用低廉;
④立即可得检查结果;
⑤可在透视监护下进行介入性操作。
其缺点是：
①细微病变和厚实部位不易透视观察。
②不能留下永久性记录。
Fluorescent screen(荧光屏 )
16 2011级医学影像学专业
(二)摄影(Radiography)
1、利用暗盒(胶片)、IP或探测器等成像。
2、主要特点：mA大，s短，图像分辨率高。 优点：
①影像清晰，对比度比较好;
②适于细微病变和厚密部位观察;
③留有永久性纪录，供复查对比、会诊讨论之用。 缺点: ①不便于观察活动器官的运动功能;
②技术较繁，费用较高;
③出结果时间较长。
Cassette(暗盒)
二、特殊摄影
1、间接摄影：
是在暗箱装置内，用快速照相机把荧光屏上的影像摄成70mm或100mm的缩小照片。这种照片的工作效率比透视高、费用低，还可减少接受放射线的剂量。主要用作胸部体检。
2、断层摄影(Tomography)
利用X射线管和胶片以人体所需要的被摄部位的体层平面为转轴，让二者反方向同步运动，形成断层影像。
(1)作用：
将要检查的某层组织影像在胶片上清晰地摄影下来，而将其上下的组织不同程度地进行几何模糊，最终使该层图像在胶片上突出显示。
2a、滤线器摄影
将滤线器置于人体与胶片之间，使焦—栅距与滤线器的会聚距一致，摄影时，穿过人体的散射线会被铅条吸收，产生清晰度较高的图像。
3、 钼靶软X射线摄影
钼的原子序数为42，能产生长波射线(软线)多，穿透力强，适用于软组织X射线照相，尤其多用于乳腺疾病的诊断。
4、放大摄影
17 2011级医学影像学专业
摄影时增加照相部位与胶片间的距离，使投照的影像放大。
为着使放大后的影像不致模糊失真，必须使用0.3mm以下的微焦点球管，使X射线束窄小，从而获得病变放大后的清晰影像。此法可用于显示矽肺结节，对早期诊断有帮助，亦可用于显示骨骼的细微结构及早期破坏灶。
5、 高电压摄影
亦称高仟伏摄影，是指用120KV以上的电压拍照X射线照片，常用120～150KV。
其优点是X射线穿透力强，以胸部照片而论，如被锁骨、肋骨或纵膈遮蔽的病灶容易显见;胸水或胸膜增厚遮蔽的肺部病灶也能够看到。
三、造影检查
当人体内有些器官与组织缺乏自然对比，须引入造影剂以形成密度差异。
理想的阳性造影剂应具备的条件：
1、原子系数高，人体组织对比度高，显影清晰;
2、设备毒性、刺激性、副作用小;
3、理化性稳定，能久储不变;
4、容易吸性与排泄，不在体内储存。
第三节
X射线机辅助装置
一、检查床
(一)摄影床
(二)诊视床
二、遮线器(Beam Limiting System)
又称缩光器、限束器，主要作用：
1、指示投照中心和照射野的大小。
2、调整照射野，避免不必要的照射。
3、吸收散射线，提高影像清晰度。
三、点片( Spot )摄影装置
1、作用：在透视检查过程中，当发现有价值的病灶位置需要拍片记录存档时的一种适时摄影。
2、组成：在透视系统基础上增加了点片装置
a、主框架
18 2011级医学影像学专业
b、透视系统
c、送片系统
d、控制盒
e、分割系统
3、目前数字点片逐渐普及。
Film Spot Device(点片装置 )
四、X射线管组件支持装置
1、立柱式
五、滤线器(Grids)
1、主要作用：
消除散射线。
2、主要部件：
滤线栅
3、固定滤线器
活动滤线器
19 2011级医学影像学专业
Bucky(暗盒托架)
六、胸片架
是拍摄胸部X射线片的专用装置，胸部摄影时病人通常是站立位，所以又称立位摄影，胸片架也称为立位摄影台。
Vertical Bucky Stand (立式胸片架)
六、滤过(Filtration)
Function : absorb low energy X-ray, reduce the absorbed dose of patient . 总滤过(Total Filtration)：
(1)固有滤过(Inherent filtration) 0.5 ~ 2 mmAl (2)外加滤过(Additional filtration)
Dose Reduction by Prefiltration
通过滤片降低皮肤剂量
* 滤过材料：铝或铜 * 目的：减少病人吸收剂量 * 铜滤片能减少皮肤剂量的70%
* 新的设备可根据病人的体重和机架角度自动设置不同的铜滤片(0.2～0.9mm)
第六章
中高频X线机
High Frequency X-ray machine
主要内容
1、中高频机的优点
2、电路构成
3、逆变原理
4、逆变控制的方法
频率的一般划分 第一节
概述
工频机:
高压频率为50Hz(传统X线机)。 中频X线机：
20 2011级医学影像学专业
高压电源和灯丝加热电源的工作频率为中频(400Hz~30kHz)。
高频X线机：
工作频率为高频(>30kHz)。
一、工频机的局限性
(1)结构笨重、自动化程度低。 (2)防护水平低、图像质量差。 (3)曝光参量精度低。
(4)不利于短时间的多次摄影。
二、 中高频机的优点
(1)可输出高质量的X线。
(2)输出剂量大。
(3)可进行实时控制，控制精度高。
(4)输出稳定，重复性好。
(5)体积小。
(6)有利于智能化发展。
(7)最短曝光时间可以更小。
(8)可直接用直流供电。
等
50kHz
四、工作原理
第二节
直流逆变电源
即中频电源，包含：
一、直流电源
二、直流逆变
三、逆变控制
一、直流电源
1、根据X线机的功率大小，可选择不同的供电方式。
2、中频机对电源要求不高。
二、直流逆变 (DC Inverter) (1)概念：
将直流电压变换为某一中频交流电压的过程。 (2)方法：
桥式逆变
半桥式逆变
单端逆变
21 2011级医学影像学专业
(一)桥式逆变
(二)半桥式逆变
(三)单端逆变
(四)桥式可控硅逆变器
三、逆变控制(Inverter Control)
1、输出功率的调节。
(1)脉宽调制控制(PWM, Pulse Width Modulation )。 (2)频率调制控制(PFM ,Pulse Frequency Modulation) 。
2、逆变电源的电压调节
同功率。
IGBT(绝缘栅双极性晶体管)
是一种电压控制型功率器件：它所需驱动功率小，控制电路简单,导通压降低，且具有较大的安全工作区和短路承受能力。
因此, IGBT已逐渐取代了POWER MOSFET及POWER BJT而成为功率开关元件市场中的重要一员。
第七章
X射线电视系统
mdedu.cuc.edu.cn
中国传媒大学
第一节
概述
一、X射线电视系统的作用
1、透视剂量低
2、解放了医生
3、图像清晰、层次好
4、方便会诊、保存
5、图像数字化
二、X射线电视的发展和应用
1、荧光屏直接摄像式
22 2011级医学影像学专业
2、影像增强管式
X射线影像增强器—摄像机—电视装置系统型
三、X射线电视系统的结构
(一)原理框图
利用影像增强器将不可见的X射线转换成亮度很高的可见光图像，再通过摄像机转换成电信号，经过放大处理后输送到监视器，显示出人体各部件的组织结构。 (二)系统部件
1、影像增强管
是X-TV的关键器件：
(1)将不可见的X射线图像转换成为可见光图像; (2)将图像亮度提高到近万倍。
2、摄像机
3、控制器
4、监视器
第二节
X射线影像增强器
一、基本构成：
输入屏、光电阴极、输出屏、电子透镜。
二、工作原理：
三、影像增强管的亮度增益=面积缩小增益×能量增益。
四、 可变视野影像增强器：增加一对辅助阳极控制聚焦，视野越小，X射线剂量越大。
五、 主要技术参数：
(1)视野：
在指定的电极电压下，用与影像增强管平行的X射线照射时，在输出屏上显示的最大输入图像尺寸。
5、
6、
7、
9、12英寸。 (2)输出图像直径：
23 2011级医学影像学专业
15、20、30mm。 (3)图像分辨率：
45kV、0.1mA、1m，所能分辨的线对数。一般25-50lp/cm。
六、光学系统：
1、作用：
①匹配，使成像清晰，减少像差。
②延长光学通道，增加光路。
2、主要类型
(1) 串列式镜头
(2)直型双通道光耦合分配器：
第三节
摄像和显像
一、图像扫描和电视信号
(—)影像分解 像素：
构成图像的基本单元。点的积聚构成线，线的积聚构成面(即图形)。
像素越小，单位面积上的像素数目就越多，由其构成的图像就越清晰。
(二)影像传送 帧
构成一幅图像的各像素传送一遍称为进行了一个帧处理，或称为传送了一帧。
每帧图像由许多像素组成，帧是构成活动图像最小单元。
1、电子扫描 (1)行扫描 (2)帧扫描
2、扫描方式 (1)逐行扫描 (2)隔行扫描
扫描的同步
1、同频：收发的扫描速度相同。
2、同相：是收发画面之每行、每幅的扫描起始时刻相同。
24
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带宽
信号最高频率和最低频率之差。
(一)摄像管摄像机
1、组成：摄像管、聚焦线圈、偏转线圈、扫描电路、同步机、预放器、视频处理等电路组成
2、摄像管：
(1)内光电效应：光电导摄像管
(2)外光电效应：超正析摄像管
3、摄像管工作过程： (1)信号檫抹：
对应等效电容C充电到Ucm，像元朝电子枪一面电位到0。 (2)信号建立：
将光照变化转变为电位变化。 (3)信号读取：
再次扫描，输出电流大小反映光照的强弱。
*数字图像传感器
是组成数字摄像头的重要组成部分，根据元件不同主要分为：
1、CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)是应用在摄影摄像方面的高端技术元件.
2、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件)
(二)CCD
CCD使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过A/D转换成数字信号。CCD上有很多感光元，每个感光元称为一个像素。光线透过镜头照射到CCD上，通过光电作用把光子转化成电荷，每个元件上的电荷量取决于它所受到的光照强度，所以电荷的多少就代表着图像信号的亮暗程度。
CCD的优点
(1)光电灵敏度高、动态范围大。 (2)空间分辨率高 (3)几何失真小 (4)均匀性好
(5)器件体积小、重量轻、功耗低等。
1、CCD的工作原理
CCD是以电荷作为图象信号，以时钟信号控制代替扫描，实现图象信号的摄取变换和 25 2011级医学影像学专业
输出的。主要有3个过程： (1)光电转换和储存 (2)电荷转移 (3)信号读出
②光敏二极管
在P-型Si衬底上扩散一个N+区域而形成的P-N结二极管。通过多晶硅相对二极管反向偏置，在二极管中产生一个定向电荷区，即耗尽区。在定向电荷区内，光生电子与空穴分离，光生电子被收集在空间电荷区中形成电荷包，对带负电荷的电子而言，这个空间电荷区是一个势能特别低的区域，因此称之为势阱。投射光产生的光生电荷就储存在这个势阱之中。
势阱内的电荷包是由光敏材料受光照射后激发，产生电子空穴对。空穴被排斥，电子作为反映光强的载体--电荷包被收集，成为光电荷注入，这就是CCD摄像器件的光电变换过程。势阱内电荷包的大小与光照强度和光照时间成正比。
势阱能够储存的最大电荷量称为势阱容量，它与所加偏置电压近似成正比。与MOS电容相比，光敏二极管具有灵敏度高、光谱响应宽，蓝光响应好、暗电流小等优点，所以在CCD摄像器件中已逐渐取代了MOS电容器。
(2)电荷的转移。
CCD 用来完成将电荷包由像元向输出极的转移，实质上是一个模拟量的移位寄存器。
势阱内的电荷包逐步顺序转移时有三相时钟驱动、二相时钟驱动和四相时钟驱动等几种方式，都是依靠相应的时钟脉冲序列控制电压高低来实现。。
(3)信号的读出
每个象素下面势阱内的电荷包通过转移后，顺序向外电路输出，并转换成信号电流或电压的形式，由外电路放大和处理。常用的电路结构是反偏二极管CCD输出方式。在一个作为负载的电容上可得到相应的离散的负极性脉冲电压，形成负极性图象信号。
(三)CMOS
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CMOS技术可将成对的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)集成在一块硅片上。主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N(带-电) 和 P(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。
1、基本结构
CMOS传感器结构与工作原理
CCD 和 CMOS 传感器
* CCD与CMOS传感器是被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管(photodiode)进行光电转换，将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。
* CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出;而在CMOS传感器中，每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。
CCD 与 CMOS 感光组件之优缺点比较
CMOS将超CCD
三、医用显示器
1、CRT： Cathode Ray Tube
2、 LCD(液晶)： Liquid Crystal Display
3、 PDP(等离子)： Plasma Display Panel
4、电子发光显示器
1、显像管(CRT)
优点：
* 分辨率高，亮度高，视角大，色彩范围宽 * 性能价格比较高
缺点：
* 耗电量大
* 尺寸大，重量大
* 无法制造较大面积的显示屏
* 技术上的困难：较大真空玻璃外壳容易破裂 * 显示面积较大时，扫描频率降低，无法显示运动影像
* 受电磁场影响，容易发生线性失真
27 2011级医学影像学专业
* 存在辐射，影响使用者身体健康
2、液晶显示器
成像原理：
利用液晶的光电效应。
等离子(Plasma Display Panel，PDP)
利用气体放电原理(形成等离子体)。
PDP的主要优点
有存储性能、高亮度、高对比度、能随机书写与擦除，寿命长、视角大、易与计算机互连等优点。
医用竖屏 显示器
与普通显示器区别
1、支持DICOM PART14的标准
具备调整DICOM标准曲线的能力，使其和DICOM标准相吻合，从而保证影像的显示质量。
2、尺寸：
普通：15”、17”、19”………;
医用：18”、20”、21”，尺寸基本与X胶片相仿。
3、支持灰阶显示
普通：8bit(256灰阶)，用于显示彩色图象，无灰阶要求，使用普通显卡;
医用：10 bit(1024灰阶)或11bit(2048灰阶)，用于显示X光灰阶图象，于诊断相关，配有专用显卡。
4、支持SBC功能(稳定的亮度控制)：
对显示亮度所反馈的信息随时进行校准，使其始终保持在标准亮度之上，符合临床的阅片标准。
5、亮度：
显示越明亮图像中的能够产生的动态范围就越大。
普通：200-300cd/m2无亮度恒定的要求;
医用：600-700 cd/m2经过校正设定的亮度在400-500 cd/m2之间;要求3万小时甚至10万小时亮度值保持不变。
实验证明，显示器亮度与肉眼敏感度的关系：
当亮度在500 cd/m2时，肉眼敏感度为700 当亮度在800 cd/m2时，肉眼敏感度为777(最大)
理想亮度在400~500 cd/m2，所以选择亮度≥700 cd/m2就可以
28 2011级医学影像学专业
6、对比度：
也叫动态范围，对比度率是描述显示器能显示黑与白之间的差别，表达显示器最亮值和最暗值之比。彩显不过多要求，医用显示器要求来表达灰阶影像的黑白之间的程度。
普通：300:1~400:1;
医用：600:1~1000:1;
7、分辨率：
1MP(1百万像素)：
1024*1280(竖屏)/ 1280*1024(横屏)，常用横屏显示，多适用于CT、MRI、数字胃肠机;
2MP：
1200*1600(竖屏)/ 1600*1200(横屏)，简称1K，常用竖屏显示，多适用于CR、DSA、数字胃肠机，PACS阅片工作站;
3MP：
1536*2048(竖屏)/ 2048*1536(横屏)，简称1.5K，常用竖屏显示，多适用于CCD-DR、PACS诊断工作站;
5MP：
2048*2560(竖屏)/ 2560*2048(横屏)，简称2K，常用竖屏显示，多适用于平板DR、乳腺机、PACS诊断工作站。
医用显示器的分辨率与价格成正比，与放射设备的分辨率正相关，相应的设备应当配套相应分辨率的显示器。
10-Bit显示器的作用 技术对比: 10 Bit vs. 8 Bit
* 10-Bit的优势
* 减少的灰阶丢失的敏感度 * 很好的市场宣传策略
* 10-Bit的劣势
* 计算机需要消耗2倍8-bit系统的能量 * 速度只有8-bit系统的一半
* 需要2倍的RAM时间 * 需要固定品牌显卡 * 不支持 Windows API * 和大多数医学图象视图软件不兼容 * 和将来最新的10-bit 标准不匹配
DICOM 显示器功能 (DDF), JNDs
* DICOM 显示器功能是基于 Barten 模型
* Barten 模型解释了人的视觉系统需要多少对比度来分辨物体
* Barten 模型定义了对比度极限 "threshold contrast" 29 2011级医学影像学专业
* 对比度极限取决于物体的亮度级
* 必需的物体和背景的亮度差异称为:
"Just Noticeable Difference (JND)"
―恰能分辨的亮度差”
* DICOM显示功能可以计算在一定亮度范围内的―恰能分辨的亮度差” 的数值(见右表)
8-Bit 系统主要问题
* DICOM 显示器功能指出人眼在400cd/m²亮度下可以分辨 676 种不同灰度级，如果8-bit 系统“只能”同时显示 256 个灰度级，那么：
* 为什么 AAPM 要求灰度级必须高于三分之一的―恰能分辨的亮度差” ?
* 为什么 FDA 提出： 8-Bit 乳腺系统与10 – Bit乳腺系统等效?
* 为什么我们不需要10–Bits 系统用于医学图象?
* 通过对人眼系统和Barten模型用于确定对比度阈值的方法就可以回答这个问题。
人的视觉系统
* 视觉可以分辨的灰阶数目取决于:
* 物体的大小 * 物体的亮度 * 环境的亮度
* 物体周围的图象 * 图象噪声
* 眼睛适应亮度的时间 * 测试模式
* 规则物体更容易分辨
* 不规则的结构至少需要2倍对比度
四、视频信号的种类和特点
(1)复合视频信号
(2)S-Video信号
(3)分量视频信号 (4)VGA信号
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(5)DVI信号 (6)HDMI信号
(1)复合视频信号
信号包含：亮度、色度和同步信号。
包括：
(2)S-Video(Super-Video)信号
将AV接口的色度信号C 和亮度信号Y进行分离。 优点：减少 “分离、合成”的过程中的损失。
缺点：信号混合导致色度信号的带宽也有一定的限制。
(3)分量视频信号(色差信号)
亮度、色差与RGB关系
亮度关系式：Y=0.3R+0.59G+0.11B 色差关系式：
(R-Y)=0.7R-0.59G-0.11B (B-Y)=-0.3R-0.59G+0.89B (G-Y)=-0.3R+0.41G-0.11B 通常选取(R-Y)与(B-Y)作为传送对象。则：
(G-Y)=-0.51(R-Y)-0.19(B-Y) 将色差信号与Y信号相减即为三基色信号。
(4)VGA信号
传送R、G、B三原色信号和行、场同步信号。 属于模拟信号。
(5)DVI信号
数字方式，接口的传输速度高，有有效传输距离较短。分为DVI-D和DVI-I(兼容模拟信号)。
(6)HDMI信号
比DVI更强， 是无压缩的，还支持数码音频传送。
主要内容
* 心血管造影系统的主要设备及其要求。 * 心血管造影系统对X线机的要求。 * 高压注射器的作用。 * DSA工作原理。 * DSA的常规减影方式
第一节
系统组成和结构
心血管造影检查必须有专门的设备：
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1、大型X线机系统;
2、快速成像装置;
3、高压注射器。
一、对X线机的要求
1、大容量：所需功率大(1000mA、150kV)，曝光时间短0.2-0.04s。
2、球管：容量大、焦点小。
3、高压发生器：输出高压平稳，保证感光量一致。
4、最好有两套主机。
二、快速换片装置
作用：快速传送X线胶片的专用设备，实现在短时间内更换多张胶片。
目前已逐渐被数字点片取代。
三、高压注射器
能在几秒钟之内将几十毫升的造影剂注入心腔内，形成高对比的影像。主要作用：
1、增加注入心腔和血管内的造影剂浓度。
2、克服细长的导管对注入造影剂形成的阻力。
第二节
数字减影血管造影
数字减影血管造影
(Digital Subtraction Angiography, DSA)
是在通常的血管造影过程中，运用数字计算机工具，取人体同一部位两帧不同的数字图像，进行相减处理，消去两帧图像的相同部分，得到造影剂充盈的血管图像,以消除骨骼和软组织影的影像。
一、DSA发展概述
DSA是20世纪80年代出现的一项医学影像新技术，是电子计算机与常规X线血管造影相结合的一种新的检查方法。
1978年Wisconsin大学首先设计出了数字视频影像处理器。
1980年2月Wisconsin大学进行了10例病人DSA检查。
1980年3月在Wisconsin大学安装了商用原型机。
1980年11月在北美放射学会议(RSNA)上展示了三种商用机装置。
此后在机器性能，成像方式、方法和速度，图像的存取，处理与显示，组织器官的形态和功能的定性定量分析，自动化和智能化程度等方面取得了明显的进展。
DSA优势
32 2011级医学影像学专业
在低对比分辨力(密度分辨力)方面DSA明显优于常规血管造影，空间分辨力可达72 LP/cm。
由于采集速度和图像处理速度的提高，时间分辨力也相应提高了，同时配合心电/呼吸门控技术，DSA已经适用于心脏血管系统的动态成像，且成为心血管介入治疗技术的基本设备，而介入治疗技术又成为心脏病学目前的主要技术增长点。
DSA内涵已拓展到MRA与CTA。
DSA作为显示血管性结构与病变“金标准”的地位已经改变，在很多情况下，CTA与MRA不仅可以显示同样的信息，而且还可提供更多的有用的发现，且为无创性技术。
但DSA提供的信息的价值，尤其是它与介入技术的密切关系，使之仍为目前不可被取代的数字血管成像技术。
二、DSA基本原理
三、DSA的一般步骤
1、经导管向血管内快速注入有机碘水等造影剂。
2、分别在：
(1)造影剂到达欲查血管之前
(2)血管内造影剂浓度处于高峰
(3)造影剂被廓清这段时间内
使检查部位连续成像，比如每秒成像一帧、共得图像多帧。
3、在这系列像中，取一帧血管内不含造影剂的图像和一帧含造影剂最多的图像，用这同一部位的两帧图像的数字矩阵，经计算机行数字减影处理，使两个数字矩阵中代表骨骼及软组织的数字被抵销，而代表血管的数字不被抵销。
四、影响图像质量的因素 1.成像方式
2.投照X线的稳定性
3.曝光与图像采集的匹配同步
4.噪声
5.设备性伪影
五、DSA的常规减影方式
(一)时间减影
是DSA 的常用方式，在注入的造影剂团块进入感兴趣区之前，将一帧或多帧图像做mask像存储起来，并与时间顺序出现的含有造影剂的充盈像一一地进行相减。
1、常规方式
取mask和充盈像各一帧，然后相减。
2、序列(脉冲)方式
33 2011级医学影像学专业
每秒进行数帧的摄影，X线脉冲曝光，脉冲持续时间(脉冲宽度)在几毫秒到几百毫秒之间变化。同时，DSA系统在造影剂未注入造影剂的血管前和造影剂逐渐扩散的过程中对X线图像进行采样和减影。最后得到一系列连续间隔的减影图像。
3、超脉冲方式
在短时间进行每秒6~30帧的X线脉冲摄像，然后逐帧高速重复减影，具有频率高，脉宽窄的特点。
4、连续方式
与透视一样，X线机连续发出X线照射，得到与电视摄象机同步的连续影像信号。
5、后处理方式
数字减影的后处理方式主要运用于离线减影和影像增强。一方面，可能由于血管造影时采集到的序列原始影像信噪比、影像质量还希望进一步提高;另一方面，也可能在造影取像过程中病人产生了运动。
6、心电图触发脉冲方式
(二)能量减影
即进行感兴趣区域血管造影时，几乎同时用两个不同的管电压，如70kv和130kv取得两帧图像，作为减影对进行减影。
六、DSA各组成部分的技术措施
1、射线质量稳定的X射线机部分
mA大，输出稳定
2、X射线成像经视频信号到数字信号的影像检测器部分
⑴适当地提高射线剂量 (2)光阑控制与光通量调整
X射线电视的动态范围响应主要依靠影像增强器和摄像机之间光学结构中的一个光阑来控制和调节
3、计算机数字影像处理器部分
(1)影像精细度与对比度 (2)一次采样帧数 (3)运算处理速度 (4)影像显示能力
4、计算机及外设的控制接口部分
5、影像显示、存储、拷贝等外设部分
6、软件
七、DSA对设备的特殊要求
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(一)X射线发生和显像系统
1、X射线发生器：大功率、稳定
2、影像增强器：可变视野、清晰、灵敏度高
3、光学系统：大孔径、自动光圈
4、电视摄像机：高灵敏度、高分辨力和低残像
5、监视器：专用医用显示器
6、X射线影像亮度的自动控制 (1)控制I.I的输出光量
(2)控制光学系统的输出光量
7、X射线剂量管理 (1)栅控技术
(2)光谱滤过技术 (3)脉冲透视技术 (4)图像冻结技术
(二)机械系统
1、机架和床
2、体位记忆技术
3、自动跟踪回放技术
(三)图像数据采集和存储系统
(四)计算机系统
八、DSA设备和技术的新进展
DSA的基本成像原理与成像方式几乎没有改变。主要的技术进步有：
(一)CCD装置替代了摄像管
(二)三维信息采集：步进式采集、旋转采集。
(三)监视器的改进
(四)软件功能的改进
除较成熟的旋转采集、三维显示功能外，有血管内窥镜显示，心脏功能分析，冠状动脉分析，血管分析(含从不同方向显示狭窄血管的真实管腔大小)等新功能。 动态数字补偿是通过造影检查中的动态调节使图像始终保持最佳质量的方式。
(五)降低剂量措施的改进
(1)数字脉冲透视曝光 ：0.5-5-30脉冲/秒
(2)无辐射病人定位 ：应用冻结的图像作为参照的定位系统
(3)改进X线滤过
(4)可更敏感实施的依照检查部位的自动mA调节系统
(5)自动γ曲线调节
(6)改变X线管-影像增强器的位置，可遮蔽部分对操作人员的辐射。
(7)对因活动而不易保证减影影像质量的部分，如腹部，采用调节图像中的对比，不作减影的直接显示方式，从而节省多次蒙片曝光的剂量。
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(六)消除腹部伪影的技术
在曝光中有意使蒙片模糊，再与血管显影片作减影，实际上是采用了一种不完全的减影方式，克服减影影像中的移动伪影的方法。
(七)其它改进
( 1)根据需要实施2D或3D导向径路图(road map)显示。 (2)对置入的导管作3D定位显示。 (3)下肢血管无缝拼接显示。
(4)以血管自身(而不是导管)作标准参照的测定定量方式。
视频摄像机接收也被CCD/CMOS取代;最新推出的新一代采集系统则以平板检测器取代了传统的影像增强管，实现了直接的数字化采集。
(八)图像融合
在应用上与其它数字化成像设备的复合配置，已可实现CT/DSA复合配置、MRI/DSA复合配置等。
平板血管造影机技术
2003年RSNA会议上，各大血管机生产厂商均发布了并展出了自己的平板血管造影机，
平板机已经成为各大公司的首推产品。
平板血管机的发展大致 分为两个阶段：
1、2000年ACC会议上GE公司INNOVA 2000的正式发布， 标志着血管造影机平板时代的到来(20.5cm);
2、2002年RSNA会议上INNOVA 4100的发布， 标志着大平板时代的到来(41cm)。
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