x射線在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

1、x射線的醫(yī)學(xué)應(yīng)用19世紀(jì)末，x射線的發(fā)現(xiàn)，卻被譽為現(xiàn)代科技革命的一聲號角。 1895年11月8日，德國物理學(xué)家倫琴(w.k.rontgen)在偶然中發(fā)現(xiàn)了一種具有能夠穿透某些固體物質(zhì)特性的驚人的東西x射線。他好奇地用這種射線給自己的妻子拍攝了,一張手指骨照片，照片清晰地顯示岀倫琴i | i夫人手指骨和無名指上金戒指的輪廊。這>11,也是人類歷扯h人體x腦髓照片。x射線一發(fā)現(xiàn)就立即開始為醫(yī)學(xué)服 務(wù)。在外科領(lǐng)域中，它首先應(yīng)用于骨骼系 統(tǒng)的觀察。美國著名醫(yī)學(xué)家坎農(nóng) (w.c.cannon)在1898年發(fā)現(xiàn)，用鉍或鋇 配合x射線檢查，可以清楚地觀察到動物 的食道。以后，x射線荇遍應(yīng)用于人體各 器

2、官的檢查，并成為臨床診斷不可缺少的 內(nèi)容。x射線自從發(fā)現(xiàn)以來，醫(yī)學(xué)就成為 其主要應(yīng)用，經(jīng)過近百年的發(fā)展，x射線倫琴夫人的手部x光照片技術(shù)已廣泛的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像診斷，成為醫(yī)學(xué)臨床和科研不可或缺的 因素。20世紀(jì)初，x射線的發(fā)現(xiàn)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了診斷技術(shù)的革命，在 此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的ct、核磁共振技術(shù)的應(yīng)用使現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)面目 一新，這兩項成果分別獲得了 1979年、2003年諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎。1常規(guī)透視和攝影由于人體不同組織或臟器對x射線的吸收效應(yīng)不同，強度均 勻的x射線透過人體不同部位后的強度是不同的，透過人體后的x 射線透射到熒光屏上，就可以顯示岀明暗不同的熒光像。這種方法稱 為x射線透視術(shù)。

3、如果讓透過人體的x射線投射到照相膠片上，顯像后就可以 在照片上觀察到組織或臟器的影像，該 技術(shù)稱為x射線攝影。x射線透視或攝 影可以清楚地觀察到骨折的程度、肺結(jié) 核病灶、體內(nèi)腫瘤的位置和大小、臟器 形狀以及斷定體內(nèi)異物的位置等。x射 線攝影的位置分辨能力和對比度分辨 能力都比較好，照片還可以永久保存。x射線透視時，熒光屏上的影像也可以用膠片記錄下來，以保存和長 時間觀察，但分辨力不及直接攝影，這種方法主要用于普查。在x 射線攝影時，巾于x射線的貫穿本領(lǐng)大，致使膠片上乳膠吸收的射 線量不足。如果在膠片前后各放置一個緊貼著的熒光屏，就可以使攝 影膠片上的感光量增加許多倍，這個屏稱為增感屏。使用增感

4、屏攝影 時可以降低x射線的強度或縮短攝影時間，從而減少患者所接受的 照射量。人體某些臟器或病灶對x射線的衰減程度與周圍組織相差 很少，在熒光屏或照片上就不能顯示出來。一種解決辦法就是給這些 臟器或組織注入衰減系數(shù)較大或較小的物質(zhì)來增強它和周圍組織的 對比，如“鋇餐”。x射線圖像也可在存儲性磷光板鍍層上生成以取代 屏幕-膠片組合。存儲在磷光體鍍層上的潛在圖像可用激光掃描儀讀 出。通過這種方法，可獲得數(shù)字x線圖像，這就是cr技術(shù)。如果x 射線照射在由硒做成的檢測器上，檢測器排成矩陣，就可以直接生成 數(shù)字圖像，這就是dr技術(shù)。:字減影血管造影（dsa）通常血管吸收的射線和周圍的組織一樣多，故難以在x

5、線 像中分辨出來。通過在血管中注入對比劑可看到這些血管，因為對比 劑含有能吸收x線的碘。但當(dāng)骨骼存在時，血管中對比劑引起的反 差在骨骼存在的部位很難分清，因為肉眼不能檢測小于3%的反差。 故有必要利用一種過程增強反差，這種過程稱血管數(shù)字減影（dsa）。在此過程中，原來的x線陰影圖像仍在影像增強器的幫助下 獲得，然后把來自電視攝像機的信號數(shù)字化后存儲在計算機中。接著 將對比劑注入靜脈，重復(fù)前法再一次獲得圖像并數(shù)字化后存儲。應(yīng)用 對比劑以前的圖像稱為掩模，通過圖像處理器把對比劑注射后的圖像 減去掩模，則生成的圖像僅包含掩模中沒有的信息，也即對比劑位置 的信息。由于對比劑充滿血管，所以最終的分布圖像

6、中只顯示血管； 骨骼影像的干擾則在減影過程中被除去。然而當(dāng)病人移動時，dsa的圖像質(zhì)量會下降。通過適當(dāng)?shù)能?件程序，可在某種程度上糾正此種偏移。此種程序可以通過與相鄰圖 像最大程度相關(guān)的方法移動或旋轉(zhuǎn)掩模，從而消除由于運動引起的偽 影。由于對比劑以小團(tuán)形式注入，最初的減影圖像中通常先見到血管 樹的近端部分，在隨后的減影圖像中可看到更多的末梢部分。通過合 適的軟件，可創(chuàng)建整個血管樹的圖像。由于圖像以數(shù)字格式表示，故除了圖像可視化以外，還可測 量圖像。如可測量某些細(xì)節(jié)的大小，獲得血管的狹窄程度或分析心肌 的運動等。x射線計算機輔助斷層掃描成像裝置，簡稱xct機。它通 過x射線管環(huán)繞人體某一層面的掃

7、描，利用探測器得到從各個透過 該層面后的射線強度值，利用計算機及圖像重建原理，獲得該層面的 圖像。當(dāng)穿透人體的x射線經(jīng)組織吸收后，投射部分的強度可用探 測器接收，其信號強弱決定于人體組織的密度。不同的信號強度反映 不同組織的特性，也就是衰減系數(shù)不同，于是把衰減系數(shù)值作為一種 成像參數(shù)。所以，一幅xct圖像實際上是反映層面x射線衰減系 數(shù)的空間分布。如何求得層面中每一個體素的衰減系數(shù)值，是x_c t基本原理的關(guān)鍵。圖像重建的數(shù)學(xué)方法主要有：聯(lián)立方程法，反投 影法，濾波反投影法，二維傅里葉變換法，卷積反投影法及迭代法等。 計算機按照一定的圖像重建方法，經(jīng)快速運算得到層面?zhèn)€體素的相對 值，這些原始數(shù)

8、據(jù)再由計算機按層面體素矩陣與crt象素矩陣一一 對應(yīng)進(jìn)行排列組合及數(shù)學(xué)處理，得出可在熒光屏上顯示圖象的數(shù)據(jù)。像素的ct值：一幅xct的圖像是由一定數(shù)量由黑到白的 不同灰度小方塊，按矩陣排列方式組成，這些小方塊稱為像素，其灰 度與觀測層面相對應(yīng)體素的衰減系數(shù)大小有關(guān)。單在圖像重建過程 中，并不直接運用衰減系數(shù)來進(jìn)行處理，而是應(yīng)與此有關(guān)且能表達(dá)組 織密度的合適數(shù)值來反映，這一數(shù)值較像素的ct值。實際上，它是 將待檢體的衰減系數(shù)與水的衰減系數(shù)作為比值計算，并以骨和空氣的 衰減系數(shù)分別作為上下限進(jìn)行分度。窗口技術(shù)：人體組織的ct值范圍大致可分為2000個等級， 但人眼無論如何己分辨不出如此微小的灰度差

9、別。為了提高圖像的分 辨率，在ct成像中，常把感興趣的部分的對比度增強，無關(guān)緊要部 位的對比度壓縮，使ct值差別小的組織能得到分辨，這一工作稱為 窗口技術(shù)。即把某一段ct值擴大到整個crt的灰度等級。常用窗 寬表示crt所顯示的ct值范圍；用窗位表示crt所顯示的中心c t值位置。窗寬的上限和下限所包含的范圍叫窗門4診斷x射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷，主要依據(jù)x射線的穿透作用、差別 吸收、感光作用和熒光作用。由于x射線穿過人體時，受到不同程 度的吸收，如骨骼吸收的x射線量比肌肉吸收的量要多，那么通過 人體后的x射線量就不一樣，這樣便攜帶了人體各部密度分布的信 息，在熒光屏上或攝影膠片上引起的熒光作用或感

10、光作用的強弱就有 較大差別，因而在熒光屏上或攝影膠片上（經(jīng)過顯影、定影）將顯示出 不同密度的陰影。根據(jù)陰影濃淡的對比，結(jié)合臨床表現(xiàn)、化驗結(jié)果 和病理診斷，即可判斷人體某一部分是否正常。于是，x射線診斷技 術(shù)便成了世界上最早應(yīng)用的非刨傷性的內(nèi)臟檢查技術(shù)。5治療ftlla05090 1x射線在臨床上的應(yīng)用除診 斷之外，還可用于治療。特別是對惡 性腫瘤的治療，其歷史較長，效果也 不錯。其治療機制是，x射線通過人 體組織能產(chǎn)生電離作用、康普頓散射 及生成電子對，由此可誘發(fā)出一系列 生物效應(yīng)。研宄表明，x射線對生物 組織有破壞作用，尤其是對于分裂活 動旺盛或正在分裂的細(xì)胞，其破壞能 力更強。用于治療的x

11、射線設(shè)備有兩種，即普通x射線治療機和“x-刀”（x-刀是一種用于放射治療的設(shè) 備，采用三維立體在人體內(nèi)定位，x射線能夠準(zhǔn)確的按照腫瘤的生長 形狀照射，使腫瘤組織和正常組織之間形成整齊的邊緣，像用手術(shù)刀 切除的一樣。x-刀也叫光子刀，是繼伽瑪?shù)吨笱杆侔l(fā)展起來的立體 定向放射治療技術(shù)。）。普通治療機與常規(guī)x射線機的結(jié)構(gòu)基本相 同，只是x射線管采取了大焦點，常用來治療皮膚腫瘤?！皒-刀”是利 用直線加速器產(chǎn)生的高能x射線和電子線作為放射源，圍繞等中心 作270_360度旋轉(zhuǎn)，依其垂直旋轉(zhuǎn)與操作臺180度范圍內(nèi)的水平旋 轉(zhuǎn)，在靶區(qū)形成多個非共面的聚焦照射弧，是照射先集中于某中心點 上以獲得最大的輻射量?！皒-刀”可用于各器官、組織腫瘤的放射治療。 由于x射線能引起生物效應(yīng)，因此人體組織受過量的x射線照射后 會引起某些疾病。放射醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)的一個專門領(lǐng)域，它使用放射線照相術(shù)和其 他技術(shù)產(chǎn)生診斷圖像。的確，這可能是x射線技術(shù)應(yīng)用最廣泛的地 方。x射線的用途主要是探測骨骼的病變，但對于探測軟組織的病變 也相當(dāng)有用。常見的例子有胸腔x射線，用來診斷肺部疾病，如肺 炎、肺癌或肺氣腫；而腹腔x射線則用來檢測腸道梗塞，自由氣體 （free air,由于內(nèi)臟穿孔）及自由液體（free fluid）。某些情況卜， 使用x射線診斷還存在爭議，例如結(jié)石（對x射線幾乎沒有阻擋效