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1、X 線成像理論中級專業(yè)知識軟射線攝影X 線成像理論中級專業(yè)知識軟射線攝影一、基本概念一、基本概念40kV 以下管電壓產生的 X 線，因其能量低、波長較長，穿透物質的能力較弱，稱“軟 X 線”。用這種射線攝影稱“軟 X 線攝影”。40kV 以下管電壓產生的 X 線，因其能量低、波長較長，穿透物質的能力較弱，稱“軟 X 線”。用這種射線攝影稱“軟 X 線攝影”。低能量的軟 X 線，適用于肢體組織較薄、不與骨重疊及原子序數(shù)較低的軟組織。如乳腺、陰莖、喉側位等。選用 40kV 以下的管電壓攝影，可獲得一張良好的軟組織 X 線照片，又稱“軟組織攝影”。低能量的軟 X 線，適用于肢體組織較薄、不與骨重疊及

2、原子序數(shù)較低的軟組織。如乳腺、陰莖、喉側位等。選用 40kV 以下的管電壓攝影，可獲得一張良好的軟組織 X 線照片，又稱“軟組織攝影”。軟 X 線攝影的原理 X 線照片影像的清晰度與對比度有不可分的關系，不同能量的 X 線穿過肢體時，被吸收衰減的方式及吸收系數(shù)不同，因而形成 X 線的對比度變化，從而得到不同的攝影效果。軟 X 線攝影的原理 X 線照片影像的清晰度與對比度有不可分的關系，不同能量的 X 線穿過肢體時，被吸收衰減的方式及吸收系數(shù)不同，因而形成 X 線的對比度變化，從而得到不同的攝影效果。隨著管電壓 kV 值的降低，物質對 X 線的吸收變?yōu)榭灯疹D吸收逐漸減少，光電吸收增加。在光電吸收

3、作用中，光電吸收系數(shù)()與原子序數(shù)(Z)的 4 次方成正比。人體組織的原子序數(shù)不同，組織對不同能量射線的吸收系數(shù)也不同。隨著管電壓 kV 值的降低，物質對 X 線的吸收變?yōu)榭灯疹D吸收逐漸減少，光電吸收增加。在光電吸收作用中，光電吸收系數(shù)()與原子序數(shù)(Z)的 4 次方成正比。人體組織的原子序數(shù)不同，組織對不同能量射線的吸收系數(shù)也不同。兩種厚度相同僅吸收系數(shù)不同的物質，給予不同的管電壓時，因組織對 X 線的吸收系數(shù)()不同，則 X 線對比度不同，如表8-8-1 所示，表中的 X 線對比度 K兩種厚度相同僅吸收系數(shù)不同的物質，給予不同的管電壓時，因組織對 X 線的吸收系數(shù)()不同，則 X 線對比度

4、不同，如表8-8-1 所示，表中的 X 線對比度 KX X值，是以厚度為 5cm 的脂肪和肌肉的吸收系數(shù)之差計算而得。值，是以厚度為 5cm 的脂肪和肌肉的吸收系數(shù)之差計算而得。表 7-1 相同厚度組織對不同能量射線的吸收系數(shù)及對比度表 7-1 相同厚度組織對不同能量射線的吸收系數(shù)及對比度射線波長（nm）射線波長（nm）人體組織吸收系數(shù)（）人體組織吸收系數(shù)（）管電壓管電壓（kV）（kV）0 0maxmax肌肉肌肉脂肪脂肪對比度對比度（K（KX X）20200.0620.0620.0930.0931.94961.94961.74231.74236.496.4925250.0500.0500.07

5、30.0731.08601.08600.86600.86602.992.9930300.0410.0410.0620.0620.70430.70430.57250.57251.791.7935350.0350.0350.0530.0530.51020.51020.42310.42311.181.1840400.0310.0310.0470.0470.40120.40120.33930.33930.840.8445450.0280.0280.0420.0420.33520.33520.28890.28890.630.6350500.0250.0250.0380.0380.29330.29330.

6、25630.25630.500.50通過上面敘述及列表數(shù)據(jù)分析，可以得出如下結論：通過上面敘述及列表數(shù)據(jù)分析，可以得出如下結論：（1）人體結構中，相鄰兩組織在物理特性（密度、厚度）或化學特性（原子序數(shù)）等方面存在一定的差異，是形成照片對比度的基礎。（1）人體結構中，相鄰兩組織在物理特性（密度、厚度）或化學特性（原子序數(shù)）等方面存在一定的差異，是形成照片對比度的基礎。（2）射線對比度的大小取決于線吸收系數(shù)（）之差，線吸收系數(shù)除與構成被照體物質的有效原子序數(shù)有關外,還與被照體物質的密度（）及作用 X 線波長（）有關,其關系為:（2）射線對比度的大小取決于線吸收系數(shù)（）之差，線吸收系數(shù)除與構成被照體

7、物質的有效原子序數(shù)有關外,還與被照體物質的密度（）及作用 X 線波長（）有關,其關系為:（3）管電壓越低，透過肌肉與脂肪后的 X 線對比度越大，照片對比度越強，隨著管電壓的升高，X 線對比度明顯降低。（3）管電壓越低，透過肌肉與脂肪后的 X 線對比度越大，照片對比度越強，隨著管電壓的升高，X 線對比度明顯降低。（4）當 X 線的波長在 0.093nm0.062nm 范圍時，肌肉和脂肪之間獲得的對比度（K（4）當 X 線的波長在 0.093nm0.062nm 范圍時，肌肉和脂肪之間獲得的對比度（KX X）值最大。）值最大。（5）軟 X 線攝取的軟組織照片的對比度較硬 X 線攝取的軟組織照片的對比

8、度好。（5）軟 X 線攝取的軟組織照片的對比度較硬 X 線攝取的軟組織照片的對比度好。二、乳腺攝影的原理和特性二、乳腺攝影的原理和特性（一）乳房結構特點（一）乳房結構特點雖然人體的組織結構、解剖與生理很復雜，但可用四種主要物質來表示，即氣體、脂肪、肌肉和骨。氣體密度最低，骨密度最高，脂肪和肌肉界于之間，我們將脂肪、肌肉和皮膚等都稱為軟組織。雖然人體的組織結構、解剖與生理很復雜，但可用四種主要物質來表示，即氣體、脂肪、肌肉和骨。氣體密度最低，骨密度最高，脂肪和肌肉界于之間，我們將脂肪、肌肉和皮膚等都稱為軟組織。乳房的大體解剖包括乳頭、乳暈、皮膚、脂肪、乳腺葉、輸乳管及乳房懸韌帶等，全部為軟組織結

9、構，彼此間密度十分近似，缺乏天然對比。為了增加其對 X 線的吸收差異,獲得良好對比度的乳腺（軟組織）結構影像，必須選擇軟 X 線攝影技術。乳房的大體解剖包括乳頭、乳暈、皮膚、脂肪、乳腺葉、輸乳管及乳房懸韌帶等，全部為軟組織結構，彼此間密度十分近似，缺乏天然對比。為了增加其對 X 線的吸收差異,獲得良好對比度的乳腺（軟組織）結構影像，必須選擇軟 X 線攝影技術。（二）乳腺攝影原理（二）乳腺攝影原理乳腺 X 線攝影與普通 X 線攝影和高電壓攝影成像原理一樣。它們的不同點在于使用的 X 線能量不同。乳腺 X 線攝影與普通 X 線攝影和高電壓攝影成像原理一樣。它們的不同點在于使用的 X 線能量不同。乳

10、腺 X 線攝影使用的是鉬靶 X 線機，X 線球管陽極靶面為鉬（Mo）制成，可產生軟 X 射線，其機械結構按乳腺生理特征設計，因而又稱“乳腺攝影機”。乳腺 X 線攝影使用的是鉬靶 X 線機，X 線球管陽極靶面為鉬（Mo）制成，可產生軟 X 射線，其機械結構按乳腺生理特征設計，因而又稱“乳腺攝影機”。乳腺攝影機的管電壓調節(jié)范圍為 2040kV。當管電壓在 35kV左右時，鉬能產生 K 系特征輻射（標識輻射）。K 系特征輻射的平均能量為 20keV，20keV 的電子能量躍遷時所釋放的 X 線波長約0.063nm。恰好是軟組織攝影所獲得 X 線對比度最大的理想波長范圍之內。乳腺攝影機的管電壓調節(jié)范圍

11、為 2040kV。當管電壓在 35kV左右時，鉬能產生 K 系特征輻射（標識輻射）。K 系特征輻射的平均能量為 20keV，20keV 的電子能量躍遷時所釋放的 X 線波長約0.063nm。恰好是軟組織攝影所獲得 X 線對比度最大的理想波長范圍之內。K 系輻射是鉬靶產生全部輻射的最強部分，即鉬靶 X 線管產生的 X 線能譜中的兩個峰值部分，范圍較窄，波長恒定，單色性強，適宜乳腺攝影。K 系輻射是鉬靶產生全部輻射的最強部分，即鉬靶 X 線管產生的 X 線能譜中的兩個峰值部分，范圍較窄，波長恒定，單色性強，適宜乳腺攝影。為了保證乳腺攝影的成像效果及質量，在成像系統(tǒng)結構中，還應具備以下特征：為了保證

12、乳腺攝影的成像效果及質量，在成像系統(tǒng)結構中，還應具備以下特征：（1）X 線管焦點應控制在 0.5mm 以下；（1）X 線管焦點應控制在 0.5mm 以下；（2）暗盒采用吸收系數(shù)較小的材料制成；（2）暗盒采用吸收系數(shù)較小的材料制成；（3）增感屏的熒光體能吸收軟射線，晶體顆粒細微，且只使用單頁后屏；（3）增感屏的熒光體能吸收軟射線，晶體顆粒細微，且只使用單頁后屏；（4）X 線膠片選用與屏/膠系統(tǒng)匹配的單乳劑、r 值大的專用乳腺膠片；（4）X 線膠片選用與屏/膠系統(tǒng)匹配的單乳劑、r 值大的專用乳腺膠片；（5）窗口濾過常用 0.03mm 鉬/0.025mm 銠，以適應不同密度乳腺攝影選擇；（5）窗口濾

13、過常用 0.03mm 鉬/0.025mm 銠，以適應不同密度乳腺攝影選擇；（6）濾線柵常用 80LP/cm 超密紋柵或高穿透單元濾線柵（HTC）；（6）濾線柵常用 80LP/cm 超密紋柵或高穿透單元濾線柵（HTC）；（7）實施加壓技術；（7）實施加壓技術；（8）利用 CR 系統(tǒng)攝影，必須使用乳腺專用影影像板和乳腺處理軟件，影像讀取的象素點應小于 100m。（8）利用 CR 系統(tǒng)攝影，必須使用乳腺專用影影像板和乳腺處理軟件，影像讀取的象素點應小于 100m。總之，乳腺攝影的特點就是利用鉬靶 X 線管產生的 X 線的能譜特性，增加光電效應的幾率，擴大乳腺組織的 X 線吸收差異，以此獲取具有一定對

14、比的乳腺組織影像?？傊橄贁z影的特點就是利用鉬靶 X 線管產生的 X 線的能譜特性，增加光電效應的幾率，擴大乳腺組織的 X 線吸收差異，以此獲取具有一定對比的乳腺組織影像。（三）相位對比乳腺攝影原理（三）相位對比乳腺攝影原理1.概念1.概念（1）相位對比 X 線透過物體時，由于光電效應和康普頓散射效應，消減了 X 射線的強度，產生了吸收對比差；與此同時，又由于 X 線的折射、干涉和衍射，產生相位對比的現(xiàn)象，使得圖像具有邊緣增強的效應，我們將這種效果稱其為“相位對比”。（1）相位對比 X 線透過物體時，由于光電效應和康普頓散射效應，消減了 X 射線的強度，產生了吸收對比差；與此同時，又由于 X

15、 線的折射、干涉和衍射，產生相位對比的現(xiàn)象，使得圖像具有邊緣增強的效應，我們將這種效果稱其為“相位對比”。（2）折射與反射 光線穿過物體后不在直進，而偏離一定的角度稱為折射；當一束光線照射到物體表面時，會在對稱入射角的方向射出一束光線，稱其為反射。（2）折射與反射 光線穿過物體后不在直進，而偏離一定的角度稱為折射；當一束光線照射到物體表面時，會在對稱入射角的方向射出一束光線，稱其為反射。（3）干涉與衍射 干涉和衍射是波的特有現(xiàn)象。X 線是一種電磁波，必然有干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象。凡是電磁波，都有它各自的頻率和波長，在傳播過程中，當兩列波彼此相遇后，仍像相遇以前一樣，各自保持原有的波形，繼續(xù)向前傳播

16、；在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質點的總位移都等于兩列波分別引起的位移矢量和，互不干涉。（3）干涉與衍射 干涉和衍射是波的特有現(xiàn)象。X 線是一種電磁波，必然有干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象。凡是電磁波，都有它各自的頻率和波長，在傳播過程中，當兩列波彼此相遇后，仍像相遇以前一樣，各自保持原有的波形，繼續(xù)向前傳播；在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質點的總位移都等于兩列波分別引起的位移矢量和，互不干涉。當兩列頻率相同的光波在空中相遇發(fā)生疊加時，在某些區(qū)域內的總振動加強，在另外一些區(qū)域總振動減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域是互相間隔的，分布是穩(wěn)定的，出現(xiàn)了明暗相間條紋的現(xiàn)象叫做波的干涉。當兩列頻率相同的光波在空中

17、相遇發(fā)生疊加時，在某些區(qū)域內的總振動加強，在另外一些區(qū)域總振動減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域是互相間隔的，分布是穩(wěn)定的，出現(xiàn)了明暗相間條紋的現(xiàn)象叫做波的干涉?？梢姡a生波的干涉現(xiàn)象必須具條一定的條件：相干光源發(fā)出的相干光束相互疊加才能產生干涉。相干光源系指同一光源的同一部分（或兩個振動情況完全相同的光源）；相干光束系指能夠實現(xiàn)干涉的光束。也就是說，只有兩列光波的頻率相同，位相差恒定，振動方向一致的相干光源，才能產生光的干涉?？梢?，產生波的干涉現(xiàn)象必須具條一定的條件：相干光源發(fā)出的相干光束相互疊加才能產生干涉。相干光源系指同一光源的同一部分（或兩個振動情況完全相同的光源）；相干光束系指能夠實

18、現(xiàn)干涉的光束。也就是說，只有兩列光波的頻率相同，位相差恒定，振動方向一致的相干光源，才能產生光的干涉。光（波）能繞過障礙物繼續(xù)向前傳播的現(xiàn)象叫波的衍射。光的衍射會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？光通過狹縫后，光明顯地偏離了直線傳播的方向，使光屏上被照亮的范圍變寬，并且出現(xiàn)了明暗相間的條紋。光（波）能繞過障礙物繼續(xù)向前傳播的現(xiàn)象叫波的衍射。光的衍射會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？光通過狹縫后，光明顯地偏離了直線傳播的方向，使光屏上被照亮的范圍變寬，并且出現(xiàn)了明暗相間的條紋。光（波）的干涉、衍射、反射和折射在很多情況下是共存的。光（波）的干涉、衍射、反射和折射在很多情況下是共存的。通過對上述概念的理解，可得出以下結論：要得到穩(wěn)

19、定的干涉圖樣，兩個光源必須是相干光源；由兩個普通獨立光源發(fā)出的光，很難有相同的頻率，更不可能存在固定的相差，因此，不能產生光的干涉：若將一束光設法分成兩部分并使它們發(fā)生疊加，即可獲得干涉圖樣；通過雙縫干涉實驗證明，干涉圖樣中，相鄰兩條紋（明暗條紋）中心距離（寬度）與屏到雙縫的距離 L 成正比；與雙縫間距離 d 成反比；光的衍射現(xiàn)象中出現(xiàn)明暗相間的條紋，實際上是干涉的結果，說明光的干涉和衍射現(xiàn)象有密切關系通過對上述概念的理解，可得出以下結論：要得到穩(wěn)定的干涉圖樣，兩個光源必須是相干光源；由兩個普通獨立光源發(fā)出的光，很難有相同的頻率，更不可能存在固定的相差，因此，不能產生光的干涉：若將一束光設法分

20、成兩部分并使它們發(fā)生疊加，即可獲得干涉圖樣；通過雙縫干涉實驗證明，干涉圖樣中，相鄰兩條紋（明暗條紋）中心距離（寬度）與屏到雙縫的距離 L 成正比；與雙縫間距離 d 成反比；光的衍射現(xiàn)象中出現(xiàn)明暗相間的條紋，實際上是干涉的結果，說明光的干涉和衍射現(xiàn)象有密切關系2.相位對比乳腺攝影原理2.相位對比乳腺攝影原理相位對比乳腺攝影原理除利用了 X 線的微粒特性外，還利用X 線的波動性的表現(xiàn)。相位對比乳腺攝影原理除利用了 X 線的微粒特性外，還利用X 線的波動性的表現(xiàn)。X 線與可見光一樣，透射物體時均可發(fā)生折射，然而不同的是可見光的折射率大于 1，X 線的折射率小于 1。在 X 線攝影中，這一現(xiàn)象從未被利

21、用過。X 線與可見光一樣，透射物體時均可發(fā)生折射，然而不同的是可見光的折射率大于 1，X 線的折射率小于 1。在 X 線攝影中，這一現(xiàn)象從未被利用過。在 PCM 系統(tǒng)中采用 0.1 或 0.3 的小焦點作為點狀的光源。這個點狀的焦點所產生的同一頻率、位相差恒定，振動方向一致的 X線束視為“相干光源”。在 PCM 系統(tǒng)中采用 0.1 或 0.3 的小焦點作為點狀的光源。這個點狀的焦點所產生的同一頻率、位相差恒定，振動方向一致的 X線束視為“相干光源”。當 X 線束經(jīng)過被照體時，被物體遮擋部分與未被物體遮擋的部分，將 X 線波分為兩部分，未遮擋的 X 線波沿直線方向前進，被遮擋部分的 X 線因“波

22、的折射”使透過的 X 線發(fā)生偏離，偏離當 X 線束經(jīng)過被照體時，被物體遮擋部分與未被物體遮擋的部分，將 X 線波分為兩部分，未遮擋的 X 線波沿直線方向前進，被遮擋部分的 X 線因“波的折射”使透過的 X 線發(fā)生偏離，偏離的 X 線行進一定的距離后與直進射線疊加，造成了波的干涉。由于波的干涉，在物體外側邊緣投影區(qū)域的總振動加強，相應的在物體內側邊緣處的區(qū)域總振動減弱，出現(xiàn)了波的高峰和低峰，這兩區(qū)域是互相間隔的，分布是穩(wěn)定的，于是出現(xiàn)了明暗相間的環(huán)狀影，使物體邊緣的影像對比增強。的 X 線行進一定的距離后與直進射線疊加，造成了波的干涉。由于波的干涉，在物體外側邊緣投影區(qū)域的總振動加強，相應的在物

23、體內側邊緣處的區(qū)域總振動減弱，出現(xiàn)了波的高峰和低峰，這兩區(qū)域是互相間隔的，分布是穩(wěn)定的，于是出現(xiàn)了明暗相間的環(huán)狀影，使物體邊緣的影像對比增強。常規(guī) X 線攝影，物片距較近，利用的是透過物體的直進射線成像。而相位對比技術，要求物-片距要有一定的距離，尋找到相位對比最佳的位置，這樣就導致了影像放大。影像放大必然半影也要增加，為了使半影控制在充許的閾值范圍內，又要保持相位對比效果，需要根據(jù)焦點的大小嚴格計算焦-物距和物-片距的相互距離關系。常規(guī) X 線攝影，物片距較近，利用的是透過物體的直進射線成像。而相位對比技術，要求物-片距要有一定的距離，尋找到相位對比最佳的位置，這樣就導致了影像放大。影像放大

24、必然半影也要增加，為了使半影控制在充許的閾值范圍內，又要保持相位對比效果，需要根據(jù)焦點的大小嚴格計算焦-物距和物-片距的相互距離關系。在 PCM 系統(tǒng)中，將放大攝影得到的圖像還原縮小成原始尺寸后，再進行顯示或打印膠片。由于這個還原縮小的過程，使影像板的熒光體粒子以及激光擴散狀況都假設性地縮小，因而提高了空間分辨率，再加上相位對比的邊緣增強效應，提高了圖像的銳利度。在 PCM 系統(tǒng)中，將放大攝影得到的圖像還原縮小成原始尺寸后，再進行顯示或打印膠片。由于這個還原縮小的過程，使影像板的熒光體粒子以及激光擴散狀況都假設性地縮小，因而提高了空間分辨率，再加上相位對比的邊緣增強效應，提高了圖像的銳利度。因物-片距較這，通過空隙法可消除散射線，于是不再使用濾線柵，與傳統(tǒng)使用濾線柵攝影相比，X 射線的利用率提高。因物-片距較這，通過空隙法可消除散射線，于是不再使用濾線柵，與傳統(tǒng)使用濾線柵攝影相比，X 射線的利用率提高。