第二章--X射线影像(第一节)

医学影像物理学第二章X射线影像主编：南京医科大学吴小玲编者：右江民族医学院杨文沛北华大学张瑞兰新乡医学院刘东华一、普通X射线摄像二、特殊X射线摄像三、X射线摄影图像质量评价第一节模拟X射线影像一、普通X射线摄像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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。X射线信息“影像”X射线影像均匀X射线非均匀X射线21112213143343441231413242342324胶片投影X射线影像的形成一、普通X射线摄像X射线摄影普通X线机控制台X射线摄影普通X照片一、普通X射线摄像2.采集、转换、显示系统（1）X射线电视系统影像增强管聚焦电极输出荧光屏输入荧光屏闭路视频系统光学图像分配系统摄像机摄像机录像机分光器X射线管一、普通X射线摄像X射线电视系统正常胸部的透视录像一、普通X射线摄像（2）X射线照片系统1）医用X射线胶片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医用胶片（或胶片-增感屏系统）和胶片处理系统功能:记录显示贮存特性:感光一、普通X射线摄像灰度:明暗或黑白程度胶片光密度(D):胶片变黑的程度IID0lgI0:投照光强I:透射光强胶片感光度决定所需曝光量感光速率:一、普通X射线摄像X射线胶片结构示意图粘结层片基保护膜感光层光密度:常用光密度的高低来表述影像的黑白影像密度:临床上常用影像密度的高低来表述X射线影像的白黑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。一、普通X射线摄像曝光量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胶片特性曲线（H-D曲线）光密度D与曝光量H的关系曲线0123Hlg2.01.0D0D3.0一、普通X射线摄像反差系数(contrastcoefficient):1212lglgHHDDH-D曲线直线部分的照射量范围即曝光宽容度(exposurelatitude)胶片宽容度(filmlatitude)一、普通X射线摄像2）增感屏(intensifyingscreen)荧光物质X射线激发增感原理:胶片感光增强荧光作用:增加胶片曝光，降低辐射一、普通X射线摄像分类:钨酸钙增感屏稀土类增感屏构造片基反射层与吸收层提高增感效率基层支持保护层保护荧光体层荧光性能一、普通X射线摄像增感屏构造示意图增感屏实物照片一、普通X射线摄像3）胶片处理系统洗片机优点：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手工操作过程：显影、漂洗、定影、水洗和干燥目前，胶片处理方式已发展到直接用激光打印机打印。一、普通X射线摄像（2）基本原理1.软X射线摄影软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4次方成正比，使密度相差无几的软组织对比度提高，影像更清晰。20~40kV管电压产生低能X射线(软X射线)（1）软X射线产生方式二、特殊X射线摄影（2）基本原理（1）高千伏X射线产生方式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120kV,80mA高千伏X射线照片2.高千伏X射线摄影管电压大于120kV产生高能X射线二、特殊X射线摄影3.X射线造影及对比剂(contrastmedium)（1）X射线造影（2）对比剂阳性对比剂阴性对比剂选择条件引入对比剂形成密度差异显示形态功能二、特殊X射线摄影X射线造影照片钡餐造影二、特殊X射线摄影（1）对比度(contrast)（2）模糊与细节可见度（3）噪声与信噪比（4）伪影(artifact)（5）畸变(distortion)1.评价医学影像质量的参数医学影像的质量决定于成像方法、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。三、X射线摄影图像质量评价物理对比度X射线对比度对比度分辨力(contrastresolution)低对比度分辨力客观对比度主观对比度客观对比度转换成图像对比度能力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图像对比度可见图像对比度（1）对比度(contrast)三、X射线摄影图像质量评价X射线影像对比度形成的各个阶段患者客观对比度主观对比度X射线图像对比度图像背景照射物体区照射接受器密度厚度原子序数穿透物体特征光子能量kV滤过器胶片特征类型处理曝光三、X射线摄影图像质量评价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)(unsharpness)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)小物点模糊图像的线度空间分辨力(空间分辨率)(spatialresolution)三、X射线摄影图像质量评价（3）噪声与信噪比粒子噪声电子噪声NSSNRS有用图像信号幅度N噪声幅度图像噪声可见度，因模糊存在而降低信噪比(signaltonoiseratio，SNR)图像噪声(noise)描述成像系统的噪声水平三、X射线摄影图像质量评价（4）伪影(artifact)（5）畸变(distortion)(失真)虚假信息伪像大小、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。三、X射线摄影图像质量评价（1）影响图像对比度的因数2.影响X射线摄影图像质量的因素1）X射线胶片特性的影响2）被检者的影响3）光子能量的影响乳胶类型、曝光量、处理过程、灰雾组织成分体厚光电效应康普顿散射4）散射线的影响图像对比度降低三、X射线摄影图像质量评价（2）模糊对X射线影像质量的影响模糊源运动模糊Hm焦点模糊Hf检测器模糊Hr图像总模糊度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0.1~0.2mm212m2f2rt)(HHHH1）模糊源与图像总模糊度三、X射线摄影图像质量评价（3）噪声对图像质量的影响掩盖了微小细节量子噪声与检测器检测到的X射线量成反比提高入射X线的剂量降低量子噪声胶片感光度、增感屏与影像增强管屏的吸收转换效率影响图像噪声视屏系统带来光、电子及颗粒噪声三、X射线摄影图像质量评价（4）X射线影像中的伪影和畸变1）伪影滤线栅形成伪影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）畸变组织器官大小、形状和位置的改变三、X射线摄影图像质量评价