① 影像學的X線成像
(一)X線的產生1895年,德國科學家倫琴發現了具有很高能量,肉眼看不見,但能穿透不同物質,能使熒光物質發光的射線。因為當時對這個射線的性質還不了解,因此稱之為X射線。為紀念發現者,後來也稱為倫琴射線,現簡稱X線(X-ray)。
一般說,高速行進的電子流被物質阻擋即可產生X線。具體說,X線是在真空管內高速行進成束的電子流撞擊鎢(或鉬)靶時而產生的。因此,X線發生裝置,主要包括X線管、變壓器和操作台。
X線管為一高真空的二極體,杯狀的陰極內裝著燈絲;陽極由呈斜面的鎢靶和附屬散熱裝置組成。
變壓器為提供X線管燈絲電源和高電壓而設置。一般前者僅需12V以下,為一降壓變壓器;後者需40~150kV(常用為45~90kV)為一升壓變壓器。
操作台主要為調節電壓、電流和曝光時間而設置,包括電壓表、電流表、時計、調節旋鈕和開關等。
在X線管、變壓器和操作台之間以電纜相連。X線機主要部件及線路見圖1-1-1。
X線的發生程序是接通電源,經過降壓變壓器,供X線管燈絲加熱,產生自由電子並雲集在陰極附近。當升壓變壓器向X線管兩極提供高壓電時,陰極與陽極間的電勢差陡增,處於活躍狀態的自由電子,受強有力的吸引,使成束的電子,以高速由陰極向陽極行進,撞擊陽極鎢靶原子結構。此時發生了能量轉換,其中約1%以下的能量形成了X線,其餘99%以上則轉換為熱能。前者主要由X線管窗口發射,後者由散熱設施散發。
(二)X線的特性X線是一種波長很短的電磁波。波長范圍為0.0006~50nm。X線診斷常用的X線波長范圍為0.008~0.031nm(相當於40~150kV時)。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。
除上述一般物理性質外,X線還具有以下幾方面與X線成像相關的特性:
穿透性:X線波長很短,具有很強的穿透力,能穿透一般可見光不能穿透的各種不同密度的物質,並在穿透過程中受到一定程度的吸收即衰減。X線的穿透力與X線管電壓密切相關,電壓愈高,所產生的X線的波長愈短,穿透力也愈強;反之,電壓低,所產生的X線波長愈長,其穿透力也弱。另一方面,X線的穿透力還與被照體的密度和厚度相關。X線穿透性是X線成像的基礎。
熒光效應:X線能激發熒光物質(如硫化鋅鎘及鎢酸鈣等),使產生肉眼可見的熒光。即X線作用於熒光物質,使波長短的X線轉換成波長長的熒光,這種轉換叫做熒光效應。這個特性是進行透視檢查的基礎。
攝影效應:塗有溴化銀的膠片,經X線照射後,可以感光,產生潛影,經顯、定影處理,感光的溴化銀中的銀離子(Ag )被還原成金屬銀(Ag),並沉澱於膠片的膠膜內。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。依金屬銀沉澱的多少,便產生了黑和白的影像。所以,攝影效應是X線成像的基礎。
電離效應:X線通過任何物質都可產生電離效應。空氣的電離程度與空氣所吸收X線的量成正比,因而通過測量空氣電離的程度可計算出X線的量。X線進入人體,也產生電離作用,使人體產生生物學方面的改變,即生物效應。它是放射防護學和放射治療學的基礎。 X線之所以能使人體在熒屏上或膠片上形成影像,一方面是基於X線的特性,即其穿透性、熒光效應和攝影效應;另一方面是基於人體組織有密度和厚度的差別。由於存在這種差別,當X線透過人體各種不同組織結構時,它被吸收的程度不同,所以到達熒屏或膠片上的X線量即有差異。這樣,在熒屏或X線上就形成黑白對比不同的影像。
因此,X線影像的形成,應具備以下三個基本條件:首先,X線應具有一定的穿透力,這樣才能穿透照射的組織結構;第二,被穿透的組織結構,必須存在著密度和厚度的差異,這樣,在穿透過程中被吸收後剩餘下來的X線量,才會是有差別的;第三,這個有差別的剩餘X線,仍是不可見的,還必須經過顯像這一過程,例如經X線片、熒屏或電視屏顯示才能獲得具有黑白對比、層次差異的X線影像。
人體組織結構,是由不同元素所組成,依各種組織單位體積內各元素量總和的大小而有不同的密度。人體組織結構的密度可歸納為三類:屬於高密度的有骨組織和鈣化灶等;中等密度的有軟骨、肌肉、神經、實質器官、結締組織以及體內液體等;低密度的有脂肪組織以及存在於呼吸道、胃腸道、鼻竇和乳突內的氣體等。
當強度均勻的X線穿透厚度相等的不同密度組織結構時,由於吸收程度不同,因此將出現如圖1-1-2所示的情況。在X線片上或熒屏上顯出具有黑白(或明暗)對比、層次差異的X線影像。
在人體結構中,胸部的肋骨密度高,對X線吸收多,照片上呈白影;肺部含氣體密度低,X線吸收少,照片上呈黑影。
X線穿透低密度組織時,被吸收少,剩餘X線多,使X線膠片感光多,經光化學反應還原的金屬銀也多,故X線膠片呈黑影;使熒光屏所生熒光多,故熒光屏上也就明亮。高密度組織則恰相反病理變化也可使人體組織密度發生改變。例如,肺結核病變可在原屬低密度的肺組織內產生中等密度的纖維性改變和高密度的鈣化灶。在胸片上,於肺影的背景上出現代表病變的白影。因此,不同組織密度的病理變化可產生相應的病理X線影像。
人體組織結構和器官形態不同,厚度也不一致。其厚與薄的部分,或分界明確,或逐漸移行。厚的部分,吸收X線多,透過的X線少,薄的部分則相反,因此,X線投影可有圖1-1-3所示不同表現。在X線片和熒屏上顯示出的黑白對比和明暗差別以及由黑到白和由明到暗,其界線呈比較分明或漸次移行,都是與它們厚度間的差異相關的。
A.X線透過梯形體時,厚的部分,X線吸收多,透過的少,照片上呈白影,薄的部分相反,呈黑影。白影與黑影間界限分明。熒光屏上,則恰好相反B.X線透過三角形體時,其吸收及成影與梯形體情況相似,但黑白影是逐步過渡的,無清楚界限。熒光屏所見相反C.X線透過管狀體時,其外周部分,X線吸收多,透過的少,呈白影,其中間部分呈黑影,白影與黑影間分界較為清楚。熒光屏所見相反
由此可見,密度和厚度的差別是產生影像對比的基礎,是X線成像的基本條件。應當指出,密度與厚度在成像中所起的作用要看哪一個占優勢。例如,在胸部,肋骨密度高但厚度小,而心臟大血管密度雖低,但厚度大,因而心臟大血管的影像反而比肋骨影像白。同樣,胸腔大量積液的密度為中等,但因厚度大,所以其影像也比肋骨影像為白。需要指出,人體組織結構的密度與X線片上的影像密度是兩個不同的概念。前者是指人體組織中單位體積內物質的質量,而後者則指X線片上所示影像的黑白。但是物質密度與其本身的比重成正比,物質的密度高,比重大,吸收的X線量多,影像在照片上呈白影。反之,物質的密度低,比重小,吸收的X線量少,影像在照片上呈黑影。因此,照片上的白影與黑影,雖然也與物體的厚度有關,但卻可反映物質密度的高低。在術語中,通常用密度的高與低表達影像的白與黑。例如用高密度、中等密度和低密度分別表達白影、灰影和黑影,並表示物質密度。人體組織密度發生改變時,則用密度增高或密度減低來表達影像的白影與黑影。 X線圖像是X線束穿透某一部位的不同密度和厚度組織結構後的投影總和,是該穿透路徑上各層投影相互疊加在一起的影像。正位X線投影中,它既包括有前部,又有中部和總後的組織結構。重疊的結果,能使體內某些組織結構的投影因累積增益而得到很好的顯示,也可使體內另一些組織結構的投影因減弱抵消而較難或不能顯示。
由於X線束是從X線管向人體作錐形投射,因此,將使X線影像有一定程度放大並產生伴影(圖1-1-4)。伴影使X線影像的清晰度減低。
錐形投射還可能對X線影像產生如圖1-1-5所示的影響。處於中心射線部位的X線影像,雖有放大,但仍保持被照體原來的形狀,並無圖像歪曲或失真;而邊緣射線部位的X線影像,由於傾斜投射,對被照體則既有放大,又有歪曲。
② X線成像原理是
X線成像基本原理,一方面是基於X線的穿透性、熒光效應和感光效應;另一方面是基於人體組織之間有密度和厚度的差別。當X線透過人體不同組織結構時,被吸收的程度不同,所以到達熒屏或膠片上的X線量即有差異。這樣,在熒屏或X線片上就形成明暗或黑白對比不同的影像。
1895年德國的物理學家倫琴在一隻嵌有兩個金屬電極(陰極和陽極)的真空玻璃管兩端電極上加上幾萬伏的高壓電時,發現在距玻璃管兩米遠的地方,一塊用鉑氰化鋇溶液浸洗過的紙板發出明亮的熒光。當用手去拿這塊紙板時,竟在紙板上看到手骨的影像。當時倫琴認定:這是一種人眼看不見、但能穿透物體的射線。因當時無法解釋它的原理和性質,故借用了數學中代表未知數的「X」作為代號,稱之為X射線。
X線影像的形成,是基於以下三個基本條件:
首先,X線具有一定的穿透力,能穿透人體的組織結構;
第二,被穿透的組織結構,存在這密度和厚度的差異,X線在穿透過程中被吸收的量不同,以致剩餘下來的X線量有差別;
第三,這個有差別的剩餘X線,是不可見的,經過顯像過程,例如經過X線片、熒屏或電視屏顯示,就能獲得具有黑白對比、層次差異的X線圖像。
X線實質是一種電磁波,它具有電磁波的共同屬性。此外具有物理學、化學、生物學等方面的特有性質。 一.物理特性:
1、X線在均勻的、各項同性的介質中,是直線傳播的不可見電磁波。 2、X線不帶電,故而不受外界磁場或電場的影響。
3、穿透作用:X線波長短具有較高能量,物質對它吸收弱,因此具有很強的穿透本領。
4、熒光作用:某些物質被X線照射後,能激發出可見熒光。
5、電離作用:具有足夠能量的X線光子能夠撞擊原子中的軌道電子,使之脫離原子產生一次電離。被擊脫的電子仍有足夠能量去電離更多的原子。
③ x光能幹什麼
X射線是一種高能射線。也叫倫琴射線。最先是1895年有德國倫琴發現。具有物理特性,如穿透人體或物體。具有化學效應,例如殺死癌細胞。一般醫學上使用的它的穿透性,例如透視、拍片、DSA,CT等檢查。射線具有致癌性,做檢查時最好做防護。孕婦禁止做X射線檢查。MR也就是磁共振不是X射線檢查,是一種比較安全的檢查方法,比較適合神經類等軟組織成像。B超也不是X射線,也是安全的。
④ X線的五大特性
(1)穿透作用。X射線因其波長短,能量大,照在物質上時,僅一部分被物質所吸收,大部分經由原子間隙而透過,表現出很強的穿透能力。
X射線穿透物質的能力與X射線光子的能量有關,X射線的波長越短,光子的能量越大,穿透力越強。X射線的穿透力也與物質密度有關,利用差別吸收這種性質可以把密度不同的物質區分開來。
(2)電離作用。物質受X射線照射時,可使核外電子脫離原子軌道產生電離。利用電離電荷的多少可測定X射線的照射量,根據這個原理製成了X射線測量儀器。在電離作用下,氣體能夠導電;某些物質可以發生化學反應;在有機體內可以誘發各種生物效應。
(3)熒光作用。X射線波長很短不可見,但它照射到某些化合物如磷、鉑氰化鋇、硫化鋅鎘、鎢酸鈣等時,可使物質發生熒光(可見光或紫外線),熒光的強弱與X射線量成正比。
這種作用是X射線應用於透視的基礎,利用這種熒光作用可製成熒光屏,用作透視時觀察X射線通過人體組織的影像,也可製成增感屏,用作攝影時增強膠片的感光量。
(4)熱作用。物質所吸收的X射線能大部分被轉變成熱能,使物體溫度升高。
(5)干涉、衍射、反射、折射作用。這些作用在X射線顯微鏡(左圖)、波長測定和物質結構分析中都得到應用。
(4)x線有什麼物理特性擴展閱讀
X射線照射到生物機體時,可使生物細胞受到抑制、破壞甚至壞死,致使機體發生不同程度的生理、病理和生化等方面的改變。不同的生物細胞,對X射線有不同的敏感度,可用於治療人體的某些疾病,特別是腫瘤的治療(下圖為治療腫瘤的X刀)。
在利用X射線的同時,人們發現了導致病人脫發、皮膚燒傷、工作人員視力障礙,白血病等射線傷害的問題,在應用X射線的同時,也應注意其對正常機體的傷害,注意採取防護措施。
⑤ x線為什麼能用於醫學檢查利用其何種特性
X線本質上是一種波長很短的電磁波,波長范圍為0.0006~50nm,而醫用X線診斷常用的X線波長范圍為0.008~0.031nm。除一般物理性質外,X線具有以下幾方面與X線成像相關的特性:
穿透性:
X線波長很短,具有很強的穿透力,並在穿透過程中受到一定程度的吸收即衰減。X線管電壓愈高,所產生的X線的波長愈短,穿透力也愈強。另一方面,X線的穿透力還與被照體的密度和厚度相關。此特性是X線成像的基礎。
熒光效應:
X線能激發熒光物質(如硫化鋅鎘及鎢酸鈣等),使產生肉眼可見的熒光。此特性是進行透視檢查的基礎。
攝影效應:
X線能使許多物質產生光化學反應,如照射塗有溴化銀的膠片,膠片感光後產生潛影,經顯、定影處理,感光的溴化銀中的銀離子被還原成金屬銀,並沉澱於膠片的膠膜內而呈黑色。若未感光則顯出膠片片基的透明本色。此特性是X線成像的基礎。
電離效應:
X線通過任何物質都可使原子、分子電離,進入人體時亦可使人體產生生物學方面的改變,即生物學效應。它是放射防護學和放射治療學的基礎。
⑥ x線具有哪些特性,它們分別是什麼的基礎
X線的是一種電磁波,它具有電磁波的共同屬性。此外具有物理學、化學、生物學等方面的特有性質。
一.物理特性:
1.X線在均勻的、各項同性的介質中,是直線傳播的不可見電磁波。
2.X線不帶電,故而不受外界磁場或電場的影響。
3.穿透作用:X線波長短具有較高能量,物質對它吸收弱,因此具有很強的穿透本領。
4.熒光作用:某些物質被X線照射後,能激發出可見熒光。
5.電離作用:具有足夠能量的X線光子能夠撞擊原子中的軌道電子,使之脫離原子產生一次電離。被擊脫的電子仍有足夠能量去電離更多的原子。
6.熱作用:X線被物質吸收,最終絕大部分都將變成熱能,使物體產生溫度升高。
二.化學作用:
1.感光作用:X線和可見光一樣,同樣具有光化學作用,可使膠片乳劑感光能使很多物質發生光化學作用。
2.著色作用:某些物質如鉛玻璃、水晶等經X線長期大劑量照射後,起結晶體脫落漸漸改變顏色稱著色作用或者脫水作用。
三.生物效應特性:
X線在生物體內也能產生電離及激發,使生物體產生生物效應。特別是一些增殖性強的細胞,經一定量的X線照射後,可產生擬制、損傷甚至壞死。
⑦ x線是什麼
X線是一種波長很短的電磁波,是一種光子,診斷上使用的X線波長為0.08-0.31埃(1埃=0.1納米=10的-10次方米),在醫學上用作輔助檢查方法之一。同時也是印刷業中的一個專用術語,表示中間線。
⑧ x線有哪些特性
X線的是一種電磁波,它具有電磁波的共同屬性。此外具有物理學、化學、生物學等方面的特有性質。
一.物理特性:
1.X線在均勻的、各項同性的介質中,是直線傳播的不可見電磁波。
2.X線不帶電,故而不受外界磁場或電場的影響。
3.穿透作用:X線波長短具有較高能量,物質對它吸收弱,因此具有很強的穿透本領。
4.熒光作用:某些物質被X線照射後,能激發出可見熒光。
5.電離作用:具有足夠能量的X線光子能夠撞擊原子中的軌道電子,使之脫離原子產生一次電離。被擊脫的電子仍有足夠能量去電離更多的原子。
6.熱作用:X線被物質吸收,最終絕大部分都將變成熱能,使物體產生溫度升高。
二.化學作用:
1.感光作用:X線和可見光一樣,同樣具有光化學作用,可使膠片乳劑感光能使很多物質發生光化學作用。
2.著色作用:某些物質如鉛玻璃、水晶等經X線長期大劑量照射後,起結晶體脫落漸漸改變顏色稱著色作用或者脫水作用。
三.生物效應特性:
X線在生物體內也能產生電離及激發,使生物體產生生物效應。特別是一些增殖性強的細胞,經一定量的X線照射後,可產生擬制、損傷甚至壞死。
⑨ X射線與普通光比有什麼特點
X射線又被稱為艾克斯射線、倫琴射線或X光
X射線的特徵是波長非常短介於紫外線和γ射線 間的電磁輻射,頻率很高,其波長約為(20~0.06)×10-8厘米之間。具有頻率值高,輻射同步,穿透力強等特點
物理效應 ●穿透作用 ●電離作用 ●熒光作用
化學效應 ●感光作用 ●著色作用
醫學領域 醫學影像
普通光即可見光是電磁波譜中人眼可以感知的部分,可見光譜沒有精確的范圍;一般人的眼睛可以感知的電磁波的波長在400到700納米之間,正常視力的人眼對波長約為555納米的電磁波最為敏感,這種電磁波處於光學頻譜的綠光區域。
波長范圍在770~350納米之間。波長不同的電磁波,引起人眼的顏色感覺不同。770~622nm,感覺為紅色;622~597nm,橙色;597~577nm,黃色;577~492nm,綠色;492~455nm,藍靛色;455~350nm,紫色
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