X線基本原理及成像應(yīng)用

“”X線基本原理及成像應(yīng)用

醫(yī)學(xué)影像學(xué)的定義醫(yī)學(xué)影像學(xué)(medicalimageology)是以醫(yī)學(xué)影像為基礎(chǔ)，X線、CT、MRI、PET、核醫(yī)學(xué)、超聲學(xué)（US）、放射治療及介入治療學(xué)等多學(xué)科有機(jī)結(jié)合的綜合診療學(xué)科?？吹每霵AT-SIMSeeingisbelievingThestructureandfunctionoflifespantenordersofmagnitudeoftimeandspacescale。andbiomedicalimagingischangingtomulti-scaleandmulti-moderevolution.X-rays(1901)Phasecontrastmicroscope(1953)Holography(1971)Computedtomography(CT)(1979)Electronmicroscope(1986)Magneticresonanceimaging(MRI)(2003)Greenfluorescentproteinprobe(2008)SuperResolutionMicroscopy(2014)Nobelprize醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展歷程第一章X線成像（一）X線的發(fā)覺（二）X線的產(chǎn)生（三）X線的特征（四）X線成像基本原理與類型（五）X線的臨床應(yīng)用（六）X線檢驗(yàn)中的防護(hù)倫琴X線的發(fā)覺者、醫(yī)學(xué)影像學(xué)的奠基人1895年12月，倫琴在陰極射線管試驗(yàn)（物理學(xué)）時(shí)無意中發(fā)覺膠卷感光第一張人體X線照片,開創(chuàng)了人類醫(yī)學(xué)發(fā)展新篇章一門新的學(xué)科誕生：X線診療學(xué)或放射診療學(xué)（dingnosticradiology）（一）X線的發(fā)覺（二）X射線的產(chǎn)生一般來說，高速行進(jìn)的電子流被物質(zhì)阻擋發(fā)生能量轉(zhuǎn)換即可產(chǎn)生X線。詳細(xì)說，X線是在真空管內(nèi)高速行進(jìn)、成束的電子流撞擊鎢（或鉬）靶時(shí)而產(chǎn)生的。所以，X線發(fā)生裝置，主要涉及X線管、變壓器和操作臺X線球管X線的產(chǎn)生過程：真空管內(nèi)高速行進(jìn)的電子流轟擊鎢（或鉬）靶時(shí)產(chǎn)生當(dāng)初對其性質(zhì)不甚了解，定名為“X”線，亦稱倫琴射線X線的發(fā)生程序接通電源

降壓變壓器X線管燈絲加熱X線管兩極提供高壓電自由電子受強(qiáng)力吸引形成電子束電子束撞擊陽極鎢靶原子構(gòu)造X線1%熱能99%產(chǎn)生自由電子云集在陰極附近（三）X線的特征X線是一種波長很短的電磁波。波長范圍為0.0006—50nm。目前X線診療常用的X線波長范圍為0.008-0.031nm（相當(dāng)于40-150KV時(shí)）。在電磁輻射譜中，居γ射線與紫外線之間，比可見光的波長要短得多，肉眼看不見。X線除具有一般電磁波物理性質(zhì)外，還有如下幾方面與X線成像有關(guān)的特征:1、穿透性

2、熒光效應(yīng)

3、攝影效應(yīng)

4、電離效應(yīng)⒈穿透性X線波長很短，具有很強(qiáng)的穿透力，能穿透一般可見光不能穿透的多種不同密度的物質(zhì)，并在穿透過程中受到一定程度的吸收即衰減。X線穿透性是X線成像的基礎(chǔ)。X線球管電壓：電壓愈高，所產(chǎn)生的X線的波長愈短，穿透力也愈強(qiáng)；被照體的密度和厚度：密度越高、厚度越大，衰減程度越大，反之越小。穿透性的影響原因：2、熒光效應(yīng)X線能激發(fā)熒光物質(zhì)（如硫化鋅鎘及鎢酸鈣等），使產(chǎn)生肉眼可見的熒光。即X線作用于熒光物質(zhì)，使波長短的X線轉(zhuǎn)換成波長長的熒光，這種轉(zhuǎn)換叫做熒光效應(yīng)。熒光效應(yīng)是進(jìn)行透視檢驗(yàn)的基礎(chǔ)。⒊感光效應(yīng)涂有溴化銀的膠片，經(jīng)X線照射后，能夠感光，產(chǎn)生潛影，經(jīng)顯、定影處理，感光的溴化銀中的銀離子（Ag+）被還原成金屬銀（Ag），沉淀于膠片的膠膜內(nèi)。此金屬銀的微粒，在膠片上呈黑色。而未感光的溴化銀，在定影及沖洗過程中，從X線膠片上被洗掉，因而顯出膠片片基的透明本色。膠片顏色的黑白與X線的量成正比，根據(jù)金屬銀沉淀的多少，便產(chǎn)生了黑和白的影像。所以，攝影效應(yīng)是X線圖像獲取與保存的基礎(chǔ)。4、電離效應(yīng)X線能使物質(zhì)電離,對人體也產(chǎn)生電離效應(yīng)，引起生物學(xué)方面的變化，即生物效應(yīng)。1.治療作用：如腫瘤組織(合理利用)2.損傷正常組織(注意防護(hù))?穿透效應(yīng)?

熒光效應(yīng)?

感光效應(yīng)?穿透效應(yīng)?生物效應(yīng)（正常組織）?穿透性?生物效應(yīng)（腫瘤組織）放射診療X線成像（透視、攝片）放射防護(hù)放射治療X線成像特征的應(yīng)用（四）X線成像基本原理X線影像的形成的三個(gè)基本條件：1、X線應(yīng)具有一定的穿透力，這么才干穿透被照射的組織構(gòu)造；2、被穿透的構(gòu)造必須存在著密度和厚度的差別；（自然對比、人工對比）3、顯像設(shè)備：例如X線片、熒光屏或電視屏幕。X線圖象的形成X線不同密度組織與x線成像的關(guān)系X線圖像的特點(diǎn)人體組織構(gòu)造的密度與X線圖像上的密度是兩個(gè)不同的概念前者是指人體組織單位體積物質(zhì)的質(zhì)量后者則指X線圖像上所示影像的黑白程度兩者之間有一定的關(guān)系，即物質(zhì)的密度高，比重大，吸收的X線量多，在圖像上呈白影。反之，物質(zhì)的密度低，比重小，吸收的X線量少，在圖像上呈黑影（低密度、中檔密度、高密度）三、X線成像設(shè)備X線機(jī)涉及X線管及支架、變壓器、操作臺以及檢驗(yàn)床等基本部件。為了確保X線攝影質(zhì)量，新型X線機(jī)在攝影技術(shù)參數(shù)的選擇、攝影位置的校正方面，都愈加計(jì)算機(jī)化、數(shù)字化、自動(dòng)化。近30數(shù)年來，除通用型X線機(jī)以外，又開發(fā)了合用于心血管、胃腸道、泌尿系統(tǒng)、乳腺及介入放射、兒科、手術(shù)室等專用的X線機(jī)。X線圖像特點(diǎn)1、影像重疊：X線圖像是X線束穿透途徑上各層投影相互疊加在一起的影像。能使體內(nèi)某些組織構(gòu)造的投影因累積增益而得到很好的顯示，也可使體內(nèi)另某些組織構(gòu)造的投影因減弱抵消而較難或不能顯示。2、圖形失真：因?yàn)閄線束是從X線管向人體作錐形投射，所以，將使X線影像有一定程度放大并產(chǎn)生伴影。伴影使X線影像的清楚度減低。X線診療的臨床應(yīng)用X線診療用于臨床已經(jīng)有百年歷史。盡管其他某些先進(jìn)的影像檢驗(yàn)技術(shù)，例如CT和MRI等對一部分疾病的診療，顯示出了很大的優(yōu)越性，但它們并不能完全取代X線檢驗(yàn)。某些部位的檢驗(yàn)，例如胃腸道，骨關(guān)節(jié)及心血管，仍主要使用X線檢驗(yàn)。X線還具有成像清楚、經(jīng)濟(jì)、簡便等特點(diǎn)，所以，在國內(nèi)外，X線診療依然是影像診療中使用最廣泛和最基本的措施。X線檢驗(yàn)技術(shù)一般檢驗(yàn)體層攝影、軟線攝影造影檢驗(yàn)自然對比人工對比熒光透視攝影

熒光透視（fluoroscopy）

X線攝影（radiography）1、成像清楚，對比度及清楚度均很好2、簡便實(shí)用：尤其實(shí)用于密度、厚度差別較大的組織或器官。3、平面重疊成像立體感差，常需作相互垂直的兩個(gè)方位攝影，例如正位及側(cè)位；4、對功能方面的觀察，不及透視以便和直接；費(fèi)用比透視稍高。X

線

攝

影

體層攝影（tomography）體層攝影則可經(jīng)過特殊的裝置和操作取得某一選定層面上組織構(gòu)造的影像，而不屬于選定層面的構(gòu)造則在投影過程中被模糊掉。體層攝影常用以明確平片難于顯示、重迭較多和處于較深部位的病變。多用于了解病變內(nèi)部構(gòu)造有無破壞、空洞或鈣化，邊沿是否銳利以及觀察選定層面的構(gòu)造與病變。全景體層攝影平面體層一、X線檢驗(yàn)胸部透視：對胸部攝片起輔助診療作用。胸部攝影：體檢及呼吸系統(tǒng)疾病診療首選。特殊檢驗(yàn)：體層攝影、支氣管造影，較少用，多為CT取代。胸部成像胸部攝影攝片是呼吸系統(tǒng)影像檢驗(yàn)最基本的措施。肺結(jié)核病變常位于上葉后段和下葉背段。可為斑片狀或大片狀模糊陰影，可伴少許邊沿較清的增殖小結(jié)節(jié)或纖維索條狀影和小鈣化灶。部分病例可見空洞或播散病灶。部分病例可見結(jié)核球形成：圓形、橢圓形陰影，大小0.5cm---4cm不等，邊沿清楚，輪廓光滑，密度較高，內(nèi)部常見斑點(diǎn)、環(huán)狀鈣化，結(jié)核球周圍常見散在的纖維增殖性病灶，稱“衛(wèi)星灶”。胸部成像箭頭示一種接近左側(cè)上縱隔的孤立性肺結(jié)節(jié)大葉性肺炎的影像體現(xiàn)反應(yīng)了病理上的大致形態(tài)變化。X線征象的出現(xiàn)一般較臨床癥狀晚。充血期：無異?；騼H見病變區(qū)肺紋理增強(qiáng)，透光度減低或呈磨玻璃樣。實(shí)變期：肺實(shí)變呈大葉性密度增高均勻一致陰影，有時(shí)在大葉內(nèi)可見含氣支氣管影像。此期是X線的經(jīng)典影像體現(xiàn)。消散期：大葉陰影密度減低不均勻，呈散在斑片狀陰影。大葉性肺炎胸部成像胸部成像胸部成像胸部成像4.鈣化(calcification)病理上屬于變質(zhì)性病變，受破壞的組織局部脂肪酸分解而引起酸堿度發(fā)生變化時(shí)，鈣離子以磷酸鈣或碳酸鈣的形式沉積下來，一般發(fā)生在退變或壞死的組織內(nèi)，多見于肺或淋巴結(jié)干酪樣TB病灶的愈合階段。某些肺內(nèi)腫瘤組織內(nèi)或囊壁也可發(fā)生鈣化。兩肺多發(fā)鈣化除TB外還可見矽肺，骨肉瘤肺內(nèi)轉(zhuǎn)移、肺泡微石癥等。X線特征：體現(xiàn)為密度很高、邊沿清楚銳利，大小形狀不同的陰影可為斑點(diǎn)狀、塊狀或球形肺TB或淋巴結(jié)TB鈣化呈單發(fā)或多發(fā)斑點(diǎn)狀；錯(cuò)構(gòu)瘤的鈣化呈爆米把戲等胸部成像胸部成像口腔全景攝影心臟記波攝影軟X線攝影采用能發(fā)射軟X線的鉬靶管球，用以檢驗(yàn)軟組織，尤其是乳腺的檢驗(yàn)。頸部成像A圖是正常膝關(guān)節(jié)體現(xiàn)；B圖X線平片顯示脛骨近端外側(cè)出現(xiàn)進(jìn)行性關(guān)節(jié)間隙變窄和局部骨形成。膝關(guān)節(jié)成像A.B.術(shù)前術(shù)后腿部成像手部成像一般我們所說的拳擊骨折指的是第四或第五掌骨頸與遠(yuǎn)端掌骨頭的位移骨折，其中又以第五掌骨骨折最為常見。拳擊骨折常發(fā)生于重?fù)艉?，?yīng)及時(shí)行x線檢驗(yàn)以擬定骨折的角度。造影檢驗(yàn)（contrastexamination）人體組織構(gòu)造中，有相當(dāng)一部分，只依托它們本身的密度與厚度差別不能在一般檢驗(yàn)中顯示。此時(shí)，能夠?qū)⒏哂诨虻陀谠摻M織構(gòu)造的物質(zhì)引入器官內(nèi)或其周圍間隙，使之產(chǎn)生對比以顯影，此即造影檢驗(yàn)。引入的物質(zhì)稱為造影劑（contrastmedia）。造影檢驗(yàn)的應(yīng)用，明顯擴(kuò)大了X線檢驗(yàn)的范圍高密度造影劑為原子序數(shù)高、比重大的物質(zhì)。常用的有鋇劑和碘劑。高密度造影劑鋇劑為醫(yī)用硫酸鋇粉末，加水和膠配成。硫酸鋇混懸液主要用于食管及胃腸造影，并可采用鋇、氣雙重對比檢驗(yàn)，以提升診療質(zhì)量。2．低密度造影劑為原子序數(shù)低、比重小的物質(zhì)。目前應(yīng)用于臨床的有二氧化碳、氧氣、空氣等。在人體內(nèi)二氧化碳吸收最快，空氣吸收最慢?？諝馀c氧氣均不能直接注入血管內(nèi)，以免發(fā)憤怒栓。可用于蛛網(wǎng)膜下腔、關(guān)節(jié)囊、腹腔、胸腔及軟組織間隙的造影。高密度造影劑-消化道成像支氣管造影

造影方式1．直接引入法：①口服法：食管及胃腸鋇餐檢驗(yàn)；②灌注法；鋇劑灌腸，支氣管造影，逆行膽管造影，③穿刺注入法：可直接或經(jīng)導(dǎo)管注入器官或組織內(nèi)，如心血管造影，關(guān)節(jié)造影和脊髓造影等。2．間接引入法:造影劑先被引入某一特定組織或器官內(nèi)，后經(jīng)吸收并匯集于欲造影的某一器官內(nèi)，從而使之顯影。①吸收性造影：如淋巴管造影。②排泄性造影：如靜脈膽道造影、靜脈腎盂造影、口服法膽囊造影等。前兩者是經(jīng)靜脈注入造影劑后，造影劑匯集于肝、腎，再排泄入膽管或泌尿道內(nèi)。后者是口服造影劑后，造影劑經(jīng)腸道吸收進(jìn)入血循環(huán)，再到肝膽并排入膽囊內(nèi)，即在蓄積過程中攝影。檢驗(yàn)前準(zhǔn)備及造影反應(yīng)的處理①了解患者有無造影的禁忌證，如嚴(yán)重心、腎疾病和過敏體質(zhì)等；②作好解釋工作，爭取患者合作；③造影劑過敏試驗(yàn)，一般用1ml30%的造影劑靜脈注射，觀察15分鐘，如出現(xiàn)胸悶、咳嗽、氣促、惡心、嘔吐和蕁麻疹等，則為陽性，不宜造影檢驗(yàn)。但應(yīng)指出，盡管無上述癥狀，造影中也可發(fā)生反應(yīng)。所以，關(guān)鍵在于應(yīng)有急救過敏反應(yīng)的準(zhǔn)備與能力.④作好急救準(zhǔn)備，嚴(yán)重反應(yīng)涉及周圍循環(huán)衰竭和心臟停搏、驚厥、喉水腫、肺水腫和哮喘發(fā)作等。遇此情況，應(yīng)立即終止造影并進(jìn)行抗休克、抗過敏和對癥治療。呼吸困難應(yīng)給氧，周圍循環(huán)衰竭應(yīng)給去甲腎上腺素，心臟停搏則需立即進(jìn)行心臟按摩。第六節(jié)：X線檢驗(yàn)中的防護(hù)能夠采用屏蔽防護(hù)和距離防護(hù)原則。屏蔽防護(hù)是指使用原子序數(shù)較高的物質(zhì)，常用鉛或含鉛的物質(zhì)，作為屏障以吸收不必要的x線。距離防護(hù)是指利用x線曝射量與距離平方成反比這一原理，經(jīng)過增長x線源與人體間距離以降低曝射量。放射防護(hù)的意