第一节模拟X射线摄影

这是一篇关于第一节模拟X射线摄影的思维导图，主要内容有一、普通X射线摄影二、特殊X射线摄影三、X射线摄影图像质量评价(重点)。

第一节 模拟X射线摄影

• 一、普通X射线摄影
  • 1.投影X射线影像的形成
    • X射线摄影
      • 当X射线投照被检体时 ，由于不同组织衰减系数μ不同，使出射X射线强度分布发生变化，形成携带人体信息的X射线信息影像，用胶片等来采集、转换X射线信息影像，使之成为可见的影像，即为X射线摄影。
    • 需要指出
      • X线信息的影像无法被人眼识别，所以需要通过一系列的采集、转换、显示处理才能将X线强度分布信息转换成可见光的强度分布，才能被人眼看见。
  • 2.采集、转换、显示系统
    • ⑴X射线电视系统
      • 组成
      • 作用
        • 将携带人体信息的X线影像转换为可见的荧光影像
    • ⑵X射线照片系统
      • 用胶片来采集、转换X射线影像信息，使之成为可见影像
      • 组成
        • 医用胶片（或胶片-增感屏系统）和胶片处理系统
      • 1）医用X射线胶片
        • ★功能
          • 记录，显示，贮存
        • ★种类
          • 一般摄影X射线胶片、多幅相机胶片、 激光相机胶片、影像增强器胶片、特种胶片
        • ★特性
          • 感光（光照产生化学反应，形成潜影)
        • 经过对潜影的胶片处理（显影与定影），使胶片上潜影转变为可见灰度图像
        • ★灰度
          • 明暗或黑白程度（由曝光量决定）
        • 由于X射线光子能量比普通光子能量大得多，对胶片穿透能力强，所以胶片吸收的光子数比可见光少得多，故感光效果差。
        • ★提高感光效率的方法
          • 感光剂涂层增厚，曝光量增大
        • 产生图像的曝光量取决于胶片感光度（感光速率）。高感光度胶片比低感光度胶片所需曝光量少。
        • ★感光速率
          • 胶片感光度决定所需曝光量。
        • 胶片感光层：感光灵敏的乳胶体薄层（均匀分布着卤化银微粒）。X射线照射过的胶片经显影、定影后，感光层中的卤化银被还原成金属银留在胶片上，形成由金属银颗粒组成的黑色影像。
        • ★胶片光密度(D)：
          • 胶片变黑程度
        • D越大，则曝光点吸光能力越强，银沉积越多，照片越黑！
        • 注意：区分影像学中的三个密度。
        • ★物质密度
          • 人体组织中单位体积内物质的质量
        • ★光密度
          • 常用光密度的高低来表述影像的白黑
        • ★影像密度
          • 临床上常用影像密度的高低来表述X射线的白黑
        • ★光学密度、影像密度、物质密度三者关系: 组织的物质密度高，光密度小，在X射线照片上呈白影，对应的照片影像密度高；反之，对应的光密度大，照片影像密度低。
        • 胶片主要性能：(三参数) 重点!
        • ★胶片特性曲线(H-D曲线)
          • 相对曝光量与对应光密度的关系曲线
          • 要点1：曝光量H应选择在H-D曲线的直线部分，保证光密度D和曝光量lgH成正比线性关系。
          • 要点2：D0不为0，虽此时不感光，但显影后会出现光密度值，这是胶片的本底灰雾，也叫最小密度。
        • ★反差系数γ
          • 表示两曝光点的光密度差别
        • ★胶片宽容度
          • 胶片按线性关系正确记录被检体反差的范围
        • 即： H-D曲线直线部分的照射量范围
        • 宽容度大，则能真实记录下反差较大的组织器官，宽容度小，则中间层次丢失较多
      • 2)增感屏
        • 为什么要用增感屏?
          • X射线能量太高，只有10%左右被胶片吸收而形成潜影。要想得到较好的影像质量，只有增加照射时间或加大X射线剂量。这样对人体伤害过大。
        • ★作用
          • 增加胶片曝光，降低辐射
        • ★使用方式
          • 胶片夹在两片增感屏中间。
        • ★增感原理
        • ★构造
        • ★分类
          • 钨酸钙增感屏 稀土类增感屏
          • 钨酸钙增感屏 荧光转换效率低 稀土类增感屏 荧光转换效率高
      • 3)胶片处理系统
        • 手工操作过程：显影、漂洗、定影、水洗和干燥
        • 洗片机的优点：
          • ①摆脱了传统繁重的手工操作，开辟了明室操作的途径
          • ②极大地提高了冲洗效率和影像质量的稳定性
          • ③为X射线影像技术标准化和自动化
• 二、特殊X射线摄影
  • 1、软X射线摄影和高千伏X射线摄影
    • 软X射线摄影
      • (1) 软X射线产生方式
        • 20-40kV管电压产生低能X射线(软X射线)
      • ⑵基本原理
        • 软X射线与物质作用, 衰减以光电效应为主。其发生概率与物质有效原子序数3次方成正比，使密度相差无几的软组织对比度提高(软X线摄影物理基础)，影像更清晰
      • ⑶应用
        • 女性乳房疾病检查
        • 缺点：软X射线对人体伤害最大
    • 高千伏X射线摄影
      • (1) 高千伏X射线产生方式
        • 管电压大于120kV产生高能X射线
      • (2) 基本原理
        • 衰减以康普顿效应为主，发生概率与原子序数无关，骨骼、软组织及气体影像密度相差不大，使与骨骼相重叠的软组织或骨骼本身的细小结构及含气管腔等易于观察
  • 2、X射线造影及对比剂
    • 为什么要引入造影剂？
      • X射线影像是密度成像，密度差异小的器官或组织无法区分。软X射线虽能部分解决，但对人体伤害太大。
    • （1） X射线造影
      • 引入对比剂 形成密度差异 显示器官的形态、功能
    • （2） 对比剂
      • ★ 阳性对比剂
        • 有效原子序数大，对X射线吸收强，透视荧光屏显示为浓黑，胶片上则淡白 (如： 钡剂)
      • ★ 阴性对比剂
        • 相反（如空气、氧气、二氧化碳等）
      • ★选择条件
        • 良好显影效果、无毒、无刺激、无副作用；易吸收和排泄、不存在于体内；理化性质稳定。
• 三、X射线摄影图像质量评价(重点)
  • 1、评价医学影像质量的参数
    • 影像质量的好坏直接影响医生的诊断！
    • 医学影像的质量取决于成像方法、设备的特点、操作者选用的客观与主观成像参数以及被检者的配合等等
    • （1）对比度(contrast)
      • 一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的数量，即指一幅图像灰度反差的大小
      • 差异范围越大代表对比越大，差异范围越小代表对比越小。
      • 定义
        • 有差异的程度
      • ★客体对比度
        • 物体本身的物理对比度（由被检者组织器官密度、原子序数、厚度的差异形成）
      • ★主体对比度
        • X射线对比度（物理因子与人体相互作用后的变化）
      • ★图像对比度
        • 灰度差异（由客体对比度、X线对比度、胶片转换特性、设备决定）
      • ★对比度分辨率
        • 影像设备将客体对比度转换成图像对比度能力
      • ★低对比度分辨率
        • 在观察细节与背景之间对比度较低时 将细节从背景中鉴别出的能力
        • 评价影像设备性能的重要参数，确定能区分的组织最小密度差
      • X射线影像对比度形成的各个阶段
    • （2模糊与细节可见度
      • ★ 模糊(失锐)
        • 理论上，物体内每一个小物点的像有清晰的边缘，实际上，有不同程度的扩散，即变模糊。用小物点模糊图像的线度表示模糊度。
        • 降低细节的对比度，影响细节的可见度
      • ★空间分辨力(率)
        • 区分相互靠近物体的能力，用单位距离可分辨线对数目表示，单位LP·mm-1(或LP·cm-1)
        • 评价影像设备性能的重要参数，决定临床能观察到的病灶的最小尺寸。
    • （3）噪声与信噪比
      • ★图像噪声(noise)
        • 图像中可观察到光密度随机出现的变化
        • 使图像与被成像物体间对应关系发生系统误差，表现为图像中出现斑点、细粒、网纹、雪花等。
        • 来源
          • 量子噪声，电子噪声
      • ★信噪比(SNR)
        • 表示噪声的水平
        • 描述成像系统的噪声水平
      • 图像噪声可见度，因模糊存在而降低，因为噪声有相当细微的结构，图像模糊使每个像点与周围区域有融合趋向，结果使噪声的随机结构趋于平滑，而不能区分差异。通过数字图像处理可去掉噪声。
    • （4）伪影
      • 图像中出现了成像物体自身没有的虚假信息，也称伪像
      • 使一幅图像部分模糊或被错误地理解为解剖特征，造成误诊。如运动伪影
    • (5)畸变(失真)
      • 大小、形状、相对位置的改变
      • 成功的成像方法不但能产生适当图像对比度和可见度，且使被检者避免接受过多辐射剂量和长时间检查。
  • 2、影响X射线摄影图像质量的因素
    • （1） 影响图像对比度的因素
      • 1） X射线胶片特性的影响
        • 要求：正确选择乳胶类型、曝光量、处理过程 ；尽量减少灰雾。
        • (胶片把衰减后X射线差异转换为图像对比度）
      • 2） 被检者的影响
        • 组织成分(密度、原子序数) 体厚
      • 3） 光子能量的影响
        • （诊断用X射线与人体相互作用主要为光电响应和康普顿散射，而二者发生概率与光子能量密切相关）
      • 4） 散射线的影响
        • （因为散射线有可能达到胶片而感光）
        • 导致图像对比度降低
        • 减少散射线方法：用准直器、用滤线器、控制照射视野
    • （2）模糊对X射线影像质量的影响
      • 1）模糊源与图像总模糊度
        • 模糊源
      • 2）模糊对图像质量的影响
        • 降低影像对比度 减低细节可见度
        • 普通X射线胶片空间分辨力在0. 1~ 0. 2mm
    • （3） 噪声对图像质量的影响
      • 掩盖了微小细节
      • 1）X线量子噪声
        • 与入射X射线量成反比
        • 提高入射X射线的剂量➡️降低量子噪声
      • 2）胶片噪声
        • 颗粒噪声
        • 胶片感光度、增感屏与影像增强管的吸收转换效率影响图像噪声
      • 3）视频噪声
        • 视屏系统带来光、电子及颗粒噪声
      • 4）生理噪声
        • 运动
    • （4） X射线影像中的伪影和畸变
      • 1、伪影
        • ★滤线栅（用于吸收散射线）形成伪影
        • ★贮存、使用过程中产生伪影
        • ★增感屏表面刻痕、染色及外来物体，如毛发，尘埃、纸烟灰等也是伪影产生重要原因
      • 2.畸变
        • ★厚组织不同部位距检测器距离不同，造成不等量放大
        • ★被检体（被检部位）放置不恰当