1、X线成像基础理论一线成像基础理论一驻马店市卫生学校 医学影像教研室 董战军8:52:12医学影像技术第一节第一节 X X线焦点及线量分布线焦点及线量分布l一、X线焦点l二、线量分布l三、X线束8:52:12医学影像技术一、一、X线管焦点线管焦点l 在X线成像系统中，对X线成像质量影响最大的是X线管焦点，焦点的大小除与X线机本身的设计有关外，还与焦点的的投影方位及使用的曝光条件有关。焦点的的大小是X线管成像性能的主要表征之一。8:52:12医学影像技术（一）概念（一）概念l1、实际焦点及主副焦点l（1）实际焦点：X线管阳极靶面实际接受电子轰击的面积称之为实际焦点。 实际焦点的面积与X线管的功率成
2、正比，其大小取决于聚焦槽的形状、宽度以及灯丝在聚焦槽的位置。8:52:12医学影像技术（一）概念（一）概念l（2）主焦点与副焦点l主焦点：由灯丝较前面位置发射的电子形成的焦点，其电子密度较大。l副焦点：由灯丝侧面发射出的电子形成 的焦点，其电子密度较小。主副焦点形成电子轨迹8:52:12医学影像技术X线辐射强度分布8:52:12医学影像技术（一）概念（一）概念l2、有效焦点及标称值l（1）有效焦点：有效焦点的大小8:52:13医学影像技术（一）概念（一）概念l阳极倾角用表示，有效焦点与实际焦点的关系是： 有效焦点 absin 其中：a为焦点的宽，b为焦点的长l有效焦点：既旨实际焦点在像面上不同
3、方位的投影。8:52:13医学影像技术（一）概念（一）概念l（2）有效焦点的标称值： 1982年国际电工委员会（IEC）336号版物上阐述了用无量纲的数字来表示有效焦点的大小，如：2.0、1.0、0.6等，此数字称为有效焦点标称值。8:52:13医学影像技术（二）焦点的测试（二）焦点的测试l1、针孔照相设备成像法 1962年国际放射委员会及测定委员会（ICRU）规定的方法。只适用于测试大于0.3mm焦点。l2、狭缝照相设备成像法 根据IEC-336呈出版物的要求，确定用狭缝照相成像方法测试焦点的大小。8:52:13医学影像技术（二）焦点的测试（二）焦点的测试l（1）设备的要求 材料用钨、铼钨合
4、金、铂铱合金或金铂合金等制成。狭缝尺寸的基本要求如图：狭缝尺寸要求8:52:13医学影像技术（二）焦点的测试（二）焦点的测试l（2）测试方法l1）狭缝照相设备的准直：必须使X线的中心狭缝入射面的中心，中心线与狭缝基准线的夹角小于或等于10-3弧度（rad）。对准直要求8:52:13医学影像技术（二）焦点的测试（二）焦点的测试l2）狭缝照相设备的位置 焦点与狭缝入射面的距离要求必须大于10cm，影像放大率在规定放大倍数不超过5%。大于10cm设备位置8:52:13医学影像技术（二）焦点的测试（二）焦点的测试l3）狭缝的方位 在测量焦点的长度时，狭缝的方向必须与X线管长轴方向垂直；测量焦点的宽度时
5、，狭缝的方向必须与X线管的长轴方向平行。X线管长轴球管短轴球管左右方向球管前后方向8:52:13医学影像技术（二）焦点的测试（二）焦点的测试l4）胶片的位置 胶片必须与狭缝的平面平行，与X线的中心线相垂直。缝-片距与焦-缝距的比值，为焦点的放大率（M）。焦点的放大必须符合下表： 焦点的标称值 放大率（M） F0.4 0.4F1.0 F1.1 M3 M2 M18:52:13医学影像技术（二）焦点的测试（二）焦点的测试l（3）曝光条件 按下表中规定选取曝光条件，分别摄取焦点在长度方向和宽度方向的照片影像，规定照片的最大密度值在1.01.4之间。 X线管标称电压（KV）曝光条件 管电压 管电流757
6、5150150200 标称电压 标称电流的50% 75KV 曝光时间为0.1s 50%标称电压8:52:13医学影像技术（二）焦点的测试（二）焦点的测试l（4）焦点的狭缝照片测量 测量出焦点像的长和宽，按下式计算出焦点的长和宽： 像的宽焦点的宽放大率0.7像的长焦点的长放大率8:52:13医学影像技术（三）（三）X线管焦点成像性能主要参量线管焦点成像性能主要参量 能够反应焦点成像性能的主要参量有：焦点的尺寸（F）、焦点的极限分辨率（）、焦点的调制传递函数（MTF）、和焦点的增涨值（B）。l1、焦点的尺寸 式中，F代表焦点尺寸，b代表物-片距，a代表焦-物距。HSHabbH Fa8:52:13医
7、学影像技术（三）（三）X线管焦点成像性能主要参量线管焦点成像性能主要参量l2、焦点的极限分辨率（1）定义：在规定条件下，不能成像的最小空间频率。即在星形测试卡像面上出现第一个模糊带所对应的空间频率值： 值大时成像性能好。12 d8:52:13医学影像技术（三）（三）X线管焦点成像性能主要参量线管焦点成像性能主要参量l（2）测试方法l1）测试设备：主要是星形测试卡、摄影设备和胶片。l星形测试卡：厚度为0.03mm0.05mm，顶角必须0.035rad或10-3rad（约2）,直径至少为45mm。星形测试卡8:52:13医学影像技术（三）（三）X线管焦点成像性能主要参量线管焦点成像性能主要参量l2
8、）测试方法：拍摄星卡时，先做好准直，要求基准线与测试卡所成角度必须 10-3rad。调节焦点至星卡（距离大于25cm）和星卡至胶片的距离,使星卡照片的两个方向上测得的最外模糊区尺寸ZW和ZL，应大于和接近影像直径1/3，但不得小于25mm.曝光负载应使显影最大密度值在1.01.4之间。8:52:13医学影像技术对星卡实验要求星卡大于25cm星卡位置示意图8:52:13医学影像技术（三）（三）X线管焦点成像性能主要参量线管焦点成像性能主要参量l3）计算方法： 可采用下式： 28.65FLZL（M-1）28.65FWZW（M-1）星卡模糊带测试示意图8:52:13医学影像技术（三）（三）X线管焦点
9、成像性能主要参量线管焦点成像性能主要参量l3、焦点的调制传递函数（MTF）l（1）定义：是描述X线管焦点这个面光源使肢体成像时肢体组织影像再现率的函数关系。l（2）MTF域值范围： MTF最大值为1，最小值为零，即： 0MTF1MTF1，表示成像系统的输入对比度与输出对比度相等。MTF0，表示成像系统输出对比度为0，即影像消失。8:52:13医学影像技术（三）（三）X线管焦点成像性能主要参量线管焦点成像性能主要参量l4、焦点的增涨值（B）l定义：B值是描述X线管焦点极限分辨率随负荷条件而相对变化 的量，又称散焦值或晕值。l（1）焦点增涨的观察 以管电压、管电流分别作为参量，观察焦点尺寸的变化。
10、如下表：表2-38:52:13医学影像技术焦点增涨的观察焦点增涨的观察8:52:13医学影像技术（三）（三）X线管焦点成像性能主要参量线管焦点成像性能主要参量 管电流2001200mA管电压（KV） 焦点增涨 40 70% 80 30% 120 15% 管电压40KV120KV管电流（mA） 焦点增涨 200 13% 600 55% 1200 67%某X线管1.0焦点随管电流、管电压的变化情况A随管电流情况B随管电压情况8:52:13医学影像技术（三）（三）X线管焦点成像性能主要参量线管焦点成像性能主要参量l（2）焦点增涨的原因分析l电子间库仑斥力 方向矢量l（3）计算：IEC阐述了这一概念，
11、并用下式表示与计算：B50/100l50表示用表2-6规定的负载因素所测得焦点的极限分辨力；100表示用表2-7规定负载因素所测得的焦点的极限分辨力。8:52:13医学影像技术表表2-650负载因素负载因素X线管标称电压（KV）曝光条件 管电压 管电流7575150150200 标称电压 50%的额定管电流 曝光时间0.1秒 75KV 同上 50%标称电压 同上8:52:14医学影像技术表表2-7100负载因素负载因素X线管标称电压（KV）曝光条件 管电压 管电流KV7575KV150150KV200 标称电压 在规定管电压下，曝 光时间为0.1s的最大 管电流 75KV 同上 50%标称电压
12、 同上一般X线焦点的增涨值B1，焦点的增涨值B接近1时，成像性能受负荷条件的影响小。8:52:14医学影像技术焦点增涨焦点增涨用针孔法摄取的焦点增涨像8:52:14医学影像技术二、线量分布二、线量分布l（一）焦点面上的线量分布l焦点密度扫描图焦点像宽上的线量分布焦点像长上的线量分布8:52:14医学影像技术二、线量分布二、线量分布l（二）照射野的线量分布l照射野是指通过X线窗口的X线束入射肢体曝光面的大小。l在照射野上的线量分布是不一样的，用一块厚为1mm的铅板，在上面加工几排平行的针孔，并将些铅板置于焦点和胶片正中。用适当的条件进行曝光，可得到一张多个焦点针孔的照片。如图：8:52:14医学
13、影像技术二、线量分布二、线量分布l（二）照射野的线量分布l1、焦点的方位性 在平行于X线管长轴方向上，近阳极端有效焦点小，近阴极端有效焦点大。在短轴方向，有效焦点大小对称。焦点方位特性示意图8:52:14医学影像技术二、线量分布二、线量分布l2、焦点的阳极效应l平行于X线管长轴方向上，近阳极端X线量少，近阴极端的X线量多，线量分布是非对称性的；在X线管短轴方向上，X线量的分布基本上对称相等。X线量空间分布（长轴）X线量空间分布（短轴）8:52:14医学影像技术三、三、X线束线束l（一）X线束的形状l1、照射野：通过X线管窗口的X线束入射于肢体其曝光面的大小称照射野。l在摄影时将X线照射野调至与
14、被检部位等大，一般情况下，选用的照射野边缘在暗盒边缘内1cm。活动遮线器示意图8:52:14医学影像技术三、三、X线束线束l2、中心线、斜射线l中心线：X线束中心部分垂直于窗口的那一条射线称中心线，是摄影方向的代表。l斜射线：在X线束中，中心线以外的X线都称为斜射线。斜射线与中心线成角，离中心线越远成角越大。8:52:14医学影像技术三、三、X线束线束l（二）X线束的能量谱lX线管产生的X线是由两部分组成： 连续X线 标识X线X线束光子能量谱示意图8:52:14医学影像技术三、三、X线束线束01.24KVmax01.5（二）X线束的能量谱 波长计算公式：m a0.5e n28:52:14医学影像技术
