医学影像设备知识点教程.docx

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医学影像设备知识点教程

诊断用x线机的架构框图

固定阳极x线管

X线管｛

X线管装置｛旋转阳极x线管

防电击、防散射管套及温度限制器

高压变压器

X线管灯丝变压器

高压硅堆

主机高压发生装置高压交换闸

高压电缆

充放电高压发生装置：

电容、电阻等

电源开关

电源电压调节器及电压表

管电压调节器及管电压表

控制装置管电流调节器及管电流表8

曝光控制及指示器

容量保护装置及指示器

透视放射量限制器

荧光屏式诊视床

X-TV式诊视床

诊视床遥控床

特殊诊视床｛

摇篮床

普通摄影床

间接摄影床

外围设备机械装置摄影床体层摄影床

特殊摄影床

立柱式支持装置

支持装置悬吊式支持装置

C行臂式支持装置

X线电影机

XˉTV

影像装置点片照相机

X录像机

荧光屏、IP、FPD

激光照相机、X线胶片自动洗片机

配套装置立体观片灯、各种专用滤线器、

固定器、压迫器、高压注射器

固定阳极X线球管的结构。

固定阳极X线管是X线管中最简单的一种.由阴极、固定阳极、真空玻璃管、管套构成。

一、阳极主要作用是阻挡高速电子产生X线,同时将曝光产生的热量传导出去以及吸收二次电子和散射线.

阳极的结构:

1.阳极头由阳极体和靶面组成.采用钨靶面和无氧铜的阳极体直接焊接以利于散热,只有1%的能量转化成X线能.

2.阳极帽由含钨粉的无氧铜制成,固定于阳极头上.在阴极和X线出口方向分别有圆口,作为电子和X线的通道.

3.玻璃圈由膨胀合金圈和玻璃喇叭封焊而成.作用是匹配阳极与玻壳的热膨胀系数

4.阳极柄由无氧铜制成,于阳极头相连,外部浸于变压器油之中,而传导热.

二、阴极的作用是发射电子,并使其聚焦,从而使阳极靶面上形成有形状的电子流.结构包括:

1.灯丝由绕成小螺丝状的钨丝制成.

灯丝加热与灯丝寿命关系:

灯丝电流比额定增加5%,灯丝寿命将缩短一半.所以只能通过缩短加热时间来延长寿命.

2.聚焦罩阴极头又称聚焦罩.作用是对灯丝发射电子进行聚焦.同时可吸收二次电子,保护灯丝和玻璃壳.为使阴极电子成束行飞向阳极,聚焦罩一般呈圆弧直槽或阶梯直槽.

3.阴极套4.玻璃芯柱

三、玻璃壳用于固定支撑阴,阳两极并保持管内真空,通常用高熔点,绝缘系数大,膨胀系数小的钼组硬质玻璃制成.在玻璃壳和阳极,阴极体间镶有合金作为过渡体.

四、管套是X线管的一种特殊容器,现代X线管套均为防电击,防散射,油浸式.

整个管套内部充满变压器油,作为绝缘和冷却。

旋转阳极X线管的的结构。

1、较好的解决了提高功率和缩小焦点的矛盾.

2高速电子轰击阳极产生的热量被均匀分配到旋转圆环面上,提高X线功率.

3、旋转阳极X线管的最大优点是瞬时负载功率大,焦点小.功率多为20-50KW,高者为150KW,焦点多在1-2mm,微焦点在0.05-0.3mm。

旋转阳极X线管也由阳极,阴极和玻璃壳三部分组成.阳极结构和固定阳极X线管明显不同.由靶面、转子、转轴和轴承等组成。

靶盘和靶面

靶盘为直径70-150mm的单凸状圆盘,中心固定于转轴,转轴另一端与转子相连.

靶面现在均采用铼钨合金做靶面,钼或石墨做靶基,制成复合靶.靶角在6°~17.5°,这种结构的靶面热容量大,可达到50KW,焦点在1*1mm.

转子（rotor）

由无氧铜制成,位于X线管玻璃壳内,而定子（stator）线圈位于玻璃壳外部.转速最高可达8500r/min（f=50HZ）.

转速越高,单位时间承受高速电子轰击的靶盘面积就越大,X线的功率就越大.

转子的制动使转子迅速越过临界转速（5000-7000）,提高X线管的寿命.

轴承及其润滑轴承由耐热合金钢制成,润滑剂采用固体润滑剂二硫化钼、银、铅等。

X线管的焦点

在X线成像系统中,对X线质量影响最大的因素之一就是X线焦点.

---实际焦点灯丝发射的电子经聚焦后,直接在靶面上瞬间的轰击面积称为实际焦点.目前诊断用X线管灯丝均绕成螺丝状,聚焦后在靶面成细长方形,故称线焦点.

实际焦点的大小取决与聚焦罩的形状,深度和宽度.实际焦点越大,X线管的容量就越大.曝光时间就可以减少.实际焦点的密度分布因电场而不同,多呈单峰,双峰,多峰.

---有效焦点实际焦点在X线照射方向的投影称为有效焦点.如果垂直于X线管长轴方向,则称为标称焦点.标称焦点是X线特征参数中标注的焦点值.标称值是一无量纲的值.

有效焦点与实际焦点的关系:

有效焦点=实际焦点*sinθ

在有效焦点一定的条件下，θ越小，实际焦点越大，管容量也越大。

q

---有效焦点与成像质量有效焦点的尺寸越小,图像清晰度就越高.

所以要减小实际焦点,但是X线的功率会随之降低,需要增加曝光时间,反而会引起运动伪影,降低清晰度.所以固定阳极上使用双焦点来折中这种矛盾.

---焦点的方向性越靠近阳极,有效焦点的尺寸越小,越靠近阴极,有效焦点尺寸越大.并且有效焦点的形状会失真.使用中应该使X中心线对准影像中心

---焦点的增涨当管电流增加使电子数量增多,由于电子间的排斥,会使焦点增大.此现象就称为焦点增涨.管电流对它的影响作用大于管电压.

高压发生器

结构:

高压变压器

特点：

次级输出电压高，30~150KV；最高输出容量可等于设计容量的3~5倍；次级中心点接地

构造：

初次级之间绝缘，屏蔽接地

铁心为磁通提供通路，多采用硅钢片制成，现代诊断用机多采用C型。

初级绕组电压低，层间绝缘强度要求低瞬间电流大，线径较粗

次级绕组电压高，层间绝缘强度要求高，电流小，线径较细

次级中心接地由于采用两个次级绕组通相串联接地中心电压为零，可以降低次级的绝缘要求。

灯丝变压器

降压变压器，变压比大，提供灯丝加热电压。

初级匝数多，线径细；次级匝数少，线径粗：

初次级之间绝缘要求高。

次级绕组与阴极相连，次级电位很高，次级电流很大。

高压交换闸/高压插座

作用:

产生直流高压;提供灯丝加热电压;切换管电压与灯比加热电压

变压器油

作用：

绝缘、散热

主要特点:

绝缘强度高（用击穿电压表示）2、导热系数高3、化学性能稳定4、粘度低5、凝固点低（标号为凝固点温度）6、颜色浅，透明无悬浮物

高压电缆

X线机多用非同轴高压电缆连接高压发生器和X线管

高压整流器

概念：

是一种将高压变压器次级输出的交流高压变为脉动直流高压的电子元件。

自整流方式、电子管整流、半导体（高压硅堆）整流

电源电路和高压控制电路的结构.

X线曝光过程：

1　设定曝光参数（KV、mA、S）

2　控制台指令（管电压控制）

3　电源供电（高压、加热，其他）

4　X线管预热（加热，阳极启动）

5　曝光（阳极延时，限时，保护）

6　曝光结束（阳极制动）

X射线机的主机系统的10大电路：

1:

电源电路

2:

高压初级电路

3：

高压次级电路

4：

管电流测量电路

5:

X线管灯丝加热电路

6：

延时电路

7：

限时电路

8：

旋转阳极启动电路

9：

X射线管安全保护电路

10：

控制电路

1、电源电路

分类：

简单的电源电路（适用中小X线机）

自动电源电压调整电路（适用大型X线机）

X线机总电源，电流较大，线径较粗

主要元件：

1、电源接触器2、电源保险丝3、自耦变压器4、电源电压补偿调节装置5、指示仪表

二、高压发生电路

高压初级电路1、管电压调节电路→控制X线的质2、管电压控制电路→控制X线的产生与截止3、管电压预示与补偿电路→使KV值更准确、稳定

高压次级电路：

管电流测量电路

高压整流电路1、单相全波整流2、三相全波整流3、倍压整流

三、高压次级电路

（1）单相全波整流次级电路通过四个高压硅堆构成整流桥，使得整个周期均有X线得产生。

（2）三相全波整流次级电路通过三相电源的周期性供电，保证X线管两端再电压脉动率很低的情况下持续产生X线

（3）倍压整流次级电路通过在正负周期均对电容器充电，达到电压加倍整流。

四、X线管灯丝加热电路

一）、电路基本组成

1．稳压电源；

2．可连续调节的电阻器供透视管电流调节；

3．摄影管电流调节电阻；

4．空间电荷补偿器；

二）、调节过程

灯丝加热电压↑→灯丝温度↑→热电子数量↑→管电流↑→单位时间X线量↑

稳压器→稳定管电流

空间电荷补偿使X线的质和量能分开调节

曝光时间<0.5s时，普通mA表由于惯性的作用不能正确显示管电流

mAs表指示值与电流和通电时间的乘积成正比

二》控制电路

1、限时电路2、自动曝光控制电路3、旋转阳极启动、延时与保护电路

4、X线管安全保护电路

1）、限时电路

1　控制X线曝光时间的长短，控制照射量。

2　电子限时电路利用电容器和电阻的RC充放电过程。

充电的快慢与RC乘积有关。

3　晶闸管限时电路通过触发脉冲型号调节曝光。

曝光时间取决与电阻群Rx。

2）、自动曝光控制电路

自动曝光控时是实现二钮制控制的重要电路,根据需要选择KV值,mAs由自动曝光限时器与自动降落负载来决定（最大限度利用X线管功率）

——光电管自动曝光控时电路

光电效应（光电倍增管、电容器、密度调节）

——电离室自动曝光控时电路

电离效应（电离室、多视野）

3）、旋转阳极启动、延时与保护电路

旋转阳极的启动（高压快速起动，低压维持运转,启动时间2秒以内）

旋转阳极的延时保护电路从阳极开始旋转到曝光这段时间的控制。

4）、X线管安全保护电路

保证X线管安全、延长X管寿命

1　X线管容量保护电路（KV、MA、S）

2　过电压保护电路

3　过电流保护电路

4　冷高压保护电路

降落负载式瞬时负载保护电路

中高频X线机的结构特点

采用直流逆变技术使高压发生器的工作电源频率提高到中频（400Hz~20KHz）或高频（20Hz~100KHz）.

主要优点：

1）病人的皮肤剂量低←高压输出波纹系数小，单色性好

2）成像质量高←物质对单能X线的吸收遵守指数规律

3）输出剂量大←mAS相同时，工频机的X线输出量为中、高频机的60%

4）实时控制←KV/mA检测信号→直流逆变器输出脉冲的频率/宽度→KV/mA，控制精确、重复性好

5）高压发生器体积小、重量轻←NS=E/4.44fB

6）可实现超短时曝光←高压波形上升沿越陡，有效最短曝光时间越短（1ms）

7）便于智能化←计算机控制管理→调节、控制、数据处理自动化

1>直流逆变电源（中、高频电源）

✧直流电源:

蓄电池、单相整流、三相整流

✧直流逆变：

将直流电压变换为中、高频交流电

单端逆变、半桥逆变、桥式逆变（电子开关、负载阻抗和触发电路）

✧逆变控制

X线电视系统的结构。

1）高亮度2）X射线辐射剂量低3）提高影像清晰度4）便于实时观察诊断5）便于传递、存储和图像的信息处理6）便于实现遥控、遥测，是观察者完全避免X射线辐射7）便于动态记录和观察

一、构成

X-TV由X线影像增强器（imageintensifier,I.I）和X线闭路电视两部分组成。

X-TV只是X线机的一个成像部件，其工作受X线机的控制。

X-TV透视式X线机的构成如图10-1所示。

1．I.I它是将X线影像转换为荧光影像的器件，主要由X线影像增强管（简称为增强管），输出屏物镜和小高压电源等构成。

2．摄像机头摄像机头简称为摄像头，是将荧光影像转换为视频电信号的装置，由光学镜头、电视摄像管和摄像电路等构成。

3．电视控制器它对电视图像信号进行控制、处理。

它由视频信号处理、同步机、电源等构成。

4．监视器它是影像显示器件。

其主要作用是进行电光