影像设备知识点一.docx

1、影像设备知识点一诊断用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

2、线电影机 XTV 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、. 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,

4、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

5、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617.5,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

6、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

7、效焦点=实际焦点* sin 在有效焦点一定的条件下， 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，

8、30150KV；最高输出容量可等于设计容量的35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

9、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）4X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

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

11、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直流逆变电源（中、高频电源）

12、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（image intensifier,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。 1I.I 它是将X线影像转换为荧光影像的器件，

13、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变换。其实质是电视信号接收机，它由显像管、视频放大器、偏转电路等构成。5自动亮度控制装置 它是使监视器图像亮度稳定的自动控制装置。通过它可调整X线的质或量，以保证对病人不同部位透视时，监视器图像亮度稳定、最佳。X-TV 工作中，几个转换和传输过程：1：X线图像可见光影像2：可见光影像（

14、经光学系统）可见光影像3：可见光影像电信号4：电信号电视图像影像增强管的结构和工作原理。 决定X-TV的性能 组成：增强管、壳体、电源增强管v 输入窗：X线入射窗口v 闪烁晶体：将X线转换成荧光（碘化铯）v 光电阴极：产生光电子v 电极：加速、聚焦v 输出荧光屏：电子图像转换成荧光图像v 输出窗：影像输出v 管壳：高真空环境,金属管壳。增强管工作原理1：X线人体- 输入屏 荧光影像-2：光电阴极产生不同数量的光电子3：光电子阳极聚焦电极输出屏缩小增强的光电子荧光影像I.I的亮度增益 1：面积缩小增益 2：能量增益I.I的亮度增益=面积缩小增益 X 能量增益使用注意事项 避免强光照射输入屏 避免

15、强X线及强光照射输出屏 远离磁场胃肠X线机透视 荧光屏式透视：隔室透视，荧光屏朝向暗室。 X-TV透视：由I.I和闭路电视系统组成。明室操作。点片摄影 用于实时抓拍病灶。是透视的记录手段。诊视床 一般诊视床 1,由床体、点片架和点片装置组成;2、具备床身立卧（90- 30）；床体移动；3、点片装置的移动。 双支点滑块式诊视床 遥控床 床下X线管式暗盒式；点片架床上X线管式无暗盒式点片架 摇篮床 可以实现床身在垂直、水平、负角度的回转。 病人固定不动，自动化程度高摄影X线机普通摄影装置 一般摄影（四肢）滤线器摄影（头、体部）特殊摄影装置 （乳腺、口腔）线管头支持装置立柱式（天地轨、双地轨）；天轨

16、悬吊式；形臂滤线器 X线管产生的原发X线，穿过人体组织后，部份X线能量被衰减，并改变方向，向四周散射，称作散射线，或二次射线。仍然能使胶片感光，在交胶片产生灰雾，影响照片质量。管电压越高二次射线越多，对影像的影响就越大，这就需要消除。滤线器就是专门为此设计。 滤线栅：由许多极薄的铅皮和纸条间隔排列，粘合挤压而成的平板。 平行滤线器：铅条、纸条是平行排列。 聚焦式滤线器：中心线两侧的铅条分别向中心倾斜一定的角度，将铅皮斜面延长会聚成一条线,该线的中点叫滤线栅的焦点。焦点与滤线栅中心垂直距离叫焦距 滤线器：技术参数焦距f滤线器的方向性；栅比R吸收散射线；栅密度 固定滤线器、活动滤线器（电动式、弹簧

17、减幅振动式）特殊摄影装置v 胸片架要求长焦距，高栅比的滤线器v 直线体层摄影装置X线源与胶片的相对运动，得到体层图像。v 心血管造影X线机：用于心脏和血管的造影检查。 要求：注药速度快;容量大，输出平稳;曝光时间短，曝光间隔时间短（快速摄影） 外围设备：高压注射器;导管床;影像记录装置（电影摄像机、电视摄像机）X线设备机房的要求1、电源电压、频率、内阻（功率）符合机器要求，波动小2、温度1822；3、湿度4060%；4、防尘5、X线屏蔽6、空间较大成像辅助装置1、高压注射器 2、影像阅读器3、自动洗片机：处理速度：3min90s45s 冲洗容量：小型（60张/小时）、中型（130张/小时）、大

18、型（300 张/小时）、超大型（500张/小时） 冲洗结构：压力室式和U型槽式基本结构：自动输送系统(控制洗片速度、顺序、各程序的运行时间);温度控制系统(保证显影、定影、干燥的温度在预定的数值。);化学药液贮存系统(显影槽;定影槽;水洗槽);补给系统(补充方式 长度补充：以胶片的长度来控制药液的量目前最常用 面积补充：以胶片的面积来控制药液的量;密度补充：以胶片的密度来控制药液的量最科学的一种方式);循环系统(作用：保障显、定影液均匀及温度的一致性，过滤反应颗粒及杂质水洗循环：洗去照片残留的硫代硫酸盐);干燥系统;控制系统4、照相机 阴极射线管型（CRT）多幅照相机 激光相机：干式激光相机；

19、湿式激光相机 5、其他装置阴极射线管型多幅照相机（CRT）特点：同一张胶片上采集多张影像图片数字X线设备定义：数字X线设备是把X线透射图像数字化并进行图像处理,再转换成模拟图像显示的一种X线设备。而传统X线成像方式采用的是模拟技术，X线影像一旦产生，图像质量就不能进一步改善。 模拟与数字数字X线成像是借助计算机技术将普通连续的、非量化的模拟图像信息进行离散、量化，转换为计算机可以处理的数字信号（A/D转换），经计算机进行一系列处理后再转换成模拟信号（D/A转换），最后由显示器或激光打印机将图像显示出来。传统的X线荧光屏影像、普通的X线照片以及II-TV影像，他们的密度（或亮度）是空间位置的连续

20、函数，影像中的点和点是连续的，中间没有间隔，密度（或亮度）随着坐标点的变化而变化。我们称这种影像为模拟影像。 数字X线成像设备的分类:按成像原理分为：计算机X线摄影(Computed Radiography,CR)数字X线摄影(Digital Radiography,DR)。数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography ，DSA) 。数字X线成像的优点:对比度分辨率高；辐射剂量小；图像的后处理功能强；大容量光盘存储数字影像；实现X线摄影信息的数字化存储、调阅及传输。数字X线成像的缺点:空间分辨力差（约为2 4LP/mm）不如屏-片系统的高（理论值为57LP/

21、mm）计算机X线摄影装置CR概念是使用可记录并由激光读出X线影像信息的成像板（IP)作为载体，经X线曝光及信息读出处理，形成数字式平片影像.CR基本组成及工作原理 CR系统的工作原理:入射到IP的X线量子被IP的成像层内的荧光颗粒吸收，释放出电子，其中一部分电子散布在成像层内呈半稳定状态，形成潜影（信息采集）；当用激光照射已形成的潜影时，半稳定状态的电子释放出光量子，发生PSL现象，光量子随即由光电培增管检测到，并转化为电信号，这些代表模拟信息的电信号再经ADC转换为数字信号（信息读出）；然后数字信号被送到存储元件中作进一步处理（信息的处理）与显示（记录）。影像板（IP）基本结构、特性 表面保

22、护层：其作用是防止荧光层（PSL物质层）在使用过程中受到损伤。它不随温度、湿度的变化而发生变化，并在非常薄的条件下能弯曲，耐磨损、透光率高。 光激励发光（PSL）荧光层：将PSL荧光物质混于多聚体溶液中，涂在基板上干燥而成。某些物质在第一次受到光（一次激发光）照射时，能将一次激发光所携带的信息存储（记录）下来，当再次受到光（二次激发光）照射时，能发出与与一次激发光所携带信息相关的荧光，这种现象被称为PSL现象（光致发光现象），这种物质就称为光激励发光物质。 基板：基板的作用是保护PSL物质层免外力的损伤，要求有一定的柔软性及机械强度。 背面保护层：其作用是防止成像板的摩擦损伤。PSL物质的工作

23、原理:入射到IP板的X线量子被成像层的荧光体吸收，释放出电子，其中部分电子散布在荧光体内呈半稳定状态，形成潜影。当用激光逐行扫描照射已形成的潜影时，激光能量使半稳定的电子转换为光量子（可见蓝光）。光量子由光电倍增管检测到后，被转换为电信号，再经（A/D）转换为数字信号。CR优缺点优点：1、IP代替胶片可重复使用，可与原有的X线摄影设备匹配工作；2、具有多种处理技术；3、高灵敏度；4、具有较高的空间分辨力，可达 3.6LP/mm5、具有很高的线性度；6、大的动态范围，系统能同时检测到极强和极弱的信号；7、高度的识别性8、IP获取的信息基础上自动调节PSL和放大增益，可在允许的范围内获取稳定的、最

24、适宜的影像光学密度；9、可进行数字化管理。缺点：1、时间分辨力较差，不能满足动态器官和结构的显示； 2、空间分辨力不如常规的屏-片系统。数字X线摄影装置数字X线摄影(Digital Radiography,DR)是指计算机控制下，采用一维或二维的X线探测器（detector）直接把X线影像信息转化为数字信号的技术。DR系统的组成：X线探测器：是将X线信息转化为电信号的器件;图像处理器：对图像进行各种后处理；显示器：用于摄影图像的重现、软阅读DR的优点：辐射剂量低；空间分辨力高；时间分辨力高；工作效率高；更高的动态范围，DQE和MTF性能好；DR后处理功能强大；DR的缺点：系统的兼容性较CR差，

25、价格较高。DR分类是指计算机控制下，采用一维或二维的X线探测器（detector）直接把X线影像信息转化为数字信号的技术。非晶硒平板探测器型；非晶硅平板探测器型；多丝正比室扫描型；CCD摄像机型非晶硒平板探测器结构：主要由导电层、电介层、Se层、顶层电极、集电矩阵层、玻璃衬底、保护层以及高压电源和输入输出电路构成。一、组成结构： 1X线转换单元:应用a-Se(非结晶硒)为光电材料将X线转换为电信号。 2探测元阵列单元用TFT（thin film transistor）技术在一玻璃基层上组装数十万个探测元阵列，每个探测元包括一个电容和一个TFT，并且对应图像的一个像素。 3高速信号处理单元 该单

26、元产生地址信号并随后激活探测元阵列单元中的TFT，作为对这些地址信号的响应而读出的电子信号被放大后送到ADC。4数字影像传输单元对数字信号的固有特性进行补偿，将其送往主计算机。二、工作原理 集电矩阵由按阵元方式排列的TFT组成。a-Se涂覆在集电矩阵上。当X线照射a-Se时，由于光电导性产生一定比例的电子空穴对(光电转换)。在顶层电极和集电矩阵间的外加高压电场作用下，电子和空穴以电流的形式沿电场移动，导致TFT的极间电容将电荷无丢失的聚集起来，电荷量与入射X光子成正比。这样TFT成为一个采集图像的最小单元（像素）。非晶硒FPD（直接型）成像小结：是直接将X光子通过电子转换为数字化信号。X线透过

27、人体作用于Se层时，由于X线的强弱不同，Se层光电导体吸收X线能量后产生的电子空穴对的多少也不同。在集电矩阵中电容存储的电荷与X线强度成正比。通过读取矩阵电容单元的电荷得到与X线强弱变化成正比的电信号。经A/D转换变成数字信号，最后由计算机处理，重建为数字图像信号。非晶硅平板探测器（间接型）结构：由CsI闪烁体层、a-Si光电二极管阵列、行驱动电路以及图像信号读取电路四部分组成工作原理：当X线入射到碘化色晶体层时被转换成可见光，再由光电二极管矩阵转换成电信号，在光电二极管自身的电容上形成存储电荷，每个像素的存储电荷量与入射的X线强度成正比。在控制电路作用下，扫描读出各个像素的存储电荷，经A/D

28、转换后输出数字信号，传送给计算机进行图像处理，建立图像。全球用量最大、最受用户认可的TRIXELL 4600平板探测器 非晶硅+碘化铯闪烁体（光纤式信号传导：避免信号损失避免晶体间信号干扰）；最大的成像面积： 17 x 17 in；最高分辨率的象素： 143 um；最大的矩阵： 3000 x 3000；最高的空间分辨率： 3.5 lp/mm；最大的动态范围： 14 bit（有利于肺部液态囊肿的检查，更加均匀的灰阶度）；自然冷却，无需外加水冷设备全新第二代平板探测器探测器组成:加厚的探测层提升图像质量550 mm比一代平板厚38%.精细小像素提升分辨率 184mm 比一代平板小24% 闪光鬼影消除 彻底消除鬼影残