ask
当前位置 : 主页 > 常见问题 > x射线机

x线机前景

作者:医鹭久歌浏览:153更新时间:2015-05-05 14:28:40

    x线机是什么?

    X线机是医学上六大成像设备之一,是诊断疾病的常用工具,也是各医院的经济增长点。

    自从1895年伦琴发现X线以来,在医学领域首先应用于拍摄、透视骨像,然后从外科领域逐步过渡到内科领域,使X线的应用范围扩展到那些自然对比度较差(吸收差较小)的组织、器官(胃、肠道、支气管、血管以及脑室等),使X线诊断技术日益成熟。 医用X线诊断技术是世界上最早应用的非创伤性体内器官的检查技术。


    一、X线机的研制历程

    从出现X线机到现在100多年的历史中,常规X线技术发展十分迅速,大体上可分为以下4个时代:

    ①气体X线管和感应圈时代(1895~1916年)。

    这个时代的X线机主要是由气体X线管和感应圈组成,或由静电起电机组成。伦琴使用的X线机的管电压只有40kV~50kV,管电流强度电流仅有1mA,当时拍摄一张手的X线照片要用30min~1h。

    ②热电子X线管、变压器式高压发生器的实用化时代(1910~1925年)。

    这个时期由于考林杰发明了热电子X线管,纳斯科开发了变压器式高压发生装置,从而奠定了现代X线设备的基础。

    ③防电击、防散射X线设备的实用化时代(1925~1945年)。

    在这个时代的前半个时期,防电击、防散射型X线机,三相高压发生器,电容充放电X线装置,旋转阳极X线球管相继出现,可以说是诊断X线机的成熟时代。在1935年,西门子公司已能生产单相全波、65kV、400mA,85kV、300mA的X线机;同年也制成了三相六峰60kV、1000mA的X线机等产品。

    ④高条件、大容量、控制技术现代化时代(1945年~现在)。

    大功率旋转阳极X线球管的问世是X线机大功率化的前提,并使X线像质有了明显提高,使某些活动器官的诊断和细微结构的放大摄影成为可能。在这个时期各种辅助装置相继出现,也使X线机本身及有关X线诊断技术得到进一步的改进和提高,如断层、记波和光学缩影等。这时X线成像设备已成为基础研究和临床各科诊疗工作中不可缺少的常规设备了。20世纪50年代初,X线影像增强器的出现,使诊断X线机的性能和应用范围有了一个新的发展。最引人注目的是X线电视、录像和间接动态摄影技术的出现,它们在一定程度上解决了动态检查、影像再现等问题,简化了操作,机械运动更灵活、安全,X线防护措施更完善,为现代医疗技术发展提供了日益完善的诊断手段。与此同期,尽管出现了一系列的新的影像技术,如B型超声、红外热像、纤维光学内窥镜等,但X线成像设备仍显示出越来越重要的地位。

    20世纪60年代初,电子技术飞速发展,特别是20世纪70年代以来,电子计算机和信息技术渗透到各行各业,X线技术和设备发生了更深刻的变化,X线计算机断层扫描(X-CT) 的出现是X线技术的一个重要突破。从而使X线诊断学向包括X-CT影像、核素成像、红外热像、超声影像等的影像综合诊断学拓延。与此同时,X线机已不再是一个简单的机电产品,而发展成为一类包含多学科技术的医用工程设备。


    二、现代医学对X线成像设备发展的要求

    由于现代医疗技术的进步,对X线成像设备的要求也越来越高,越来越严格,概括起来主要包括提高成像质量、降低照射剂量和实现操作自动化3个方面,其针对性的改良措施于下面详述。

    1.提高X线成像质量

    (1)高压发生装置中频化  高压发生装置由工频(50Hz)变压器式结构改为中频或高频(200Hz~18kHz)逆变器式。这将在以下各方面显示其优点:①X线频谱单色化。即提高了X线质的平均强度(半价层)或感光 有效成分。由于中频机电压脉动量小,它提供的X线质量与三相十二峰相当,因此皮肤剂量低,曝光时间短,成像质量高。②X线输出稳定。中频机一般采用桥式串联逆变电路,可以通过调频而获得不同的电压值,同时达到自动稳定电压,且不存在电压和空间电荷补偿问题。③实现了变压器结构小型化。按照E/(f·n·A)=常数的规律,要得到同样电压E,如果频率f增加若干倍,则变压器绕组匝数n和铁芯截面积A的乘积就可以减少至若干分之一。④有利于向智能化发展。中频机已经全部电子化,很容易引进微机技术。微机的应用将使X线成像设备的性能提高到一个崭新的水平,为X线影像数字化创造了条件。

    (2)采用特殊造影方法  为适应不断提高成像质量的要求,出现了一系列特殊造影法(如心血管造影、小片摄影、乳腺摄影等新技术),开发出了各种型号和规格的旋转阳极X线球管。

    (3)采用足够短的曝光时间来减少影像的动态模糊度  为此,需用大功率X线管和供电主机,选用能供给接近直流或矩形脉冲的高压电路;选用动作迅速的无触点开关或高压控制元件;采用自动曝光控时装置和自动负载调整系统,充分利用X线管的负载特性以达到进一步缩短曝光时间的目的。

    2.降低对医务人员和受检者照射量的措施

    (1)选用间接摄影方式、稀土增感屏、高敏感胶片。

    (2)采用X线电视系统或脉冲录像装置以及其他高效能荧光转换器件。

    (3)采用大功率短时间曝光、新型狭缝摄影法等。

    3.实现操作和诊断自动化的手段

    (1)采用脉冲透视的摄影条件自动化、智能化。

    (2)采用器官部位选择摄影条件的单钮技术。

    (3)采用遥控诊视床,包括自动透视亮度调节、自动照射野调节、自动定位等装置来进行摄影。

    因此,现代X线成像设备的设计和制造,除从自身经济上和工艺上的考虑外,大都是按上述思路进行改进的。


    X线的产生与性质

     一、X线的产生

    1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线管中气体放电时,用一只嵌有2个金属电极(1个阳极,1个阴极)的密封玻璃管,将管内空气抽出,并在两电极端加上几万伏的高压。 为了防止高压放电时的光线外泄,在玻璃管外面套上一层黑色纸板,他在暗室中进行这项实验时,偶然发现距玻璃管2 m远的地方,一块用铂氰化钡溶液浸泡过的纸板发出了明亮的荧光。再进一步试验,用纸板、木板、书都遮挡不住这种荧光,更令人惊奇的是,当用手去拿这块发荧光的纸板时,竟在板上看到了手骨的影子。当时伦琴认定这是一种人眼看不见、但能穿透物体的射线。由于当时无法解释它的原理,不明它的性质,故借用数学中代表未知数的“X”作代号,称为X线,一直延用至今。由于伦琴的发现,逐渐形成了一门崭新的学科医用放射诊断学。他的发现在人类历史上具有极其重要的意义,为自然科学中的医学开辟了一条崭新的道路。为此,1901年伦琴荣获首届诺贝尔物理学奖。

    由此,我们知道,X线是在稀薄气体放电和阴极射线的实验中被发现的。X线被发现后,人 们努力研制产生X线的仪器,找到了每当高速带电粒子撞击物质而突然受阻时都能产生X线 的规律。在实际应用中用于获得X线的带电粒子都是电子。现在所用的一切人工X线辐射源 ,都是利用高速电子撞击靶物质而产生的。

    概括起来,产生X线必须具备3个条件:

    ①要有一个电子源。能根据需要,随时提供足够数量的电子,这些电子在电场作用下奔向阳极,便形成管电流。这个电子源在阴极端。

    ②要有一个能经受高速电子撞击而产生X线的靶,即阳极。

    ③要有高速电子流。为获得高速电子流需具备2个条件,其一是有一个由高电压产生的强电场,使电子从中获得高速运动的能量;其二是有一真空度较高的空间,以使电子在运动中不受气体分子的阻挡和电离放电而降低能量,同时,也能保护灯丝不致因氧化而被烧毁。

    二、X线的各种作用

    X线是一种波长极短、能量很大的电磁波。因此X线除具有可见光的某些性质外,还具有自 身的特性。当X线通过物质时,由于X线光子与构成物质的原子发生相互作用而产生光电效 应、康普顿效应和电子对效应等,在此过程中由于散射和吸收使X线强度被减弱。X线通过 物质的减弱程度不但与吸收物质的性质、密度和厚度有关,还与X线自身的性质有关。

    1.物理作用

    (1)穿透作用  因为X线的能量很大,波长很短,故能穿透 物质的原子间隙,但其穿透程度与物质的性质、结构有关。X线束进入人体后,一部分被吸 收和散射,另一部分透过人体沿原方向传播。透过X线光子的空间分布与人体结构相对应,这便形成了X线影像。在这里,透过的光子与被衰减的光子都具有同等重要性,如果全部光子都透过,则胶片呈现均匀黑色,没有任何影像;如果所有光子都被衰减,则胶片呈现一片白色,也没有任何影像。可见,X线影像是人体的不同组织的密度和厚度对射线引起不同衰减的结果。人体各组织对X线的衰减按骨、肌肉、脂肪、空气的顺序由大变小。一些组织比其他组织能衰减更多的射线,这种差别的大小就形成了X线影像的对比度。为了扩大X线的诊断范围,还常用各种人工造影检查技术增加组织间的对比度。在X线通过人体的衰 减中,组织的密度是最重要的因素。在一定厚度中,某一组织的密度影响着阻止射线的能力 ,与被阻挡的光子数量成正比,而与能透过的光子数量成反比。由于组织密度的差异, 形成了X线影像。

    (2)荧光作用  某些物质受到X线照射时会产生荧光,如磷、铂氰化钡、硫化锌镉等,因而可制成:①荧光屏。在一块特制的平板上涂上一层 荧光物质的荧光屏板,当X线透视时,被X线照射会产生荧光。②增感屏。在摄影时,把特制的涂有荧光物质的屏板置于暗盒前后壁,胶片在中间,X线照射时,胶片对所见荧光的感光可达90%,而无增感屏时,胶片所受X线直接感光不到10%。增感 屏可使被检者受到的照射量大大减少。

    (3)电离作用  具有足够能量的X线光子照射物质时,使核外电子脱离原子轨道,这种作用叫电离作用。在光电效应和散射研究中,出现光电子和反冲电子脱离其原子轨道的过程叫一次电离,这些光电子或反冲电子在行进中又和其他原子碰撞,使被击原子逸出电子为二次电离。在气体中较固体和液体中电荷的电离容易,因此,可以利用电离电荷的多少来测定X线的辐射量,许多X线测量仪器都是根据这种原理制成的。

    2.化学作用

    (1)感光作用  当X线照射到胶片上的时候,由于电离作用,使溴化银药膜起化学变化,出现银粒沉淀,这就是X线的感光作用。银粒沉淀的多少,由胶片受X线的照射量而定,再经化学显影,变成黑色的金属银,组成X线影像,未感光的溴化银则可以被定影液溶去。X线摄影就是利用这种X线化学感光作用,使人体结构影像显现在胶片上。

    (2)着色作用  某些物质如铂氰化钡、铅玻璃、水晶等,经X线长期照射后,其结晶体脱水而改变颜色,这就叫着色作用。

    3.生物作用

    X线对生物组织细胞具有损伤的作用,称为X线的生物效应。可分为随机效应和非随机效应。随机效应是指发生伤害(并不达到严重程度)的几率与剂量的大小无关。对这种效应不存在剂量的阈值,任何微小的剂量均可能引起效应,只是发生的几率极其微小而已。随机效应主要表现形式是致癌效应和遗传效应。非随机效应的严重程度则随着剂量的变化而变化,对这种效应可能存在着剂量的阈值。过量或累积性的X线照射可以引起机体某些损伤,比如血液和造血器官的变化,眼晶体的改变,放射性皮肤损伤,性细胞的损伤引起生育能力的损害,胎内照射效应(胎内致死、畸形或发育障碍)等;所以X线工作者一定要重视防护,要学习和掌握必要的防护知识,充分利用各种防护器材,如铅板、铅玻璃、铅橡皮、衣裙和手套等,既要保护自己,也要保护受检者。另外,对人体不同组织,损伤的程度是不同的,凡生长力强和分裂活动快的组织细胞,对X线也就特别敏感,也越容易受到损害;X线停照后,恢复也慢。如神经系统、淋巴系统、生殖系统和肿瘤细胞等对X线都很敏感。而软组织如皮肤、肌肉、肺和胃等对X线敏感性较差,破坏性也相对小一些。在X线治疗上正是恰当地利用了这种特性。X线的生物效应归根结底是X线的电离作用造成的。

    三、X线的质和量

    在应用和深入了解X线之前,首先对X线本身要建立一个量度标准,以便区别不同的X线及其对物质的不同作用。

    1.物理方面X射线的量和质

    在一定时间内,通过与射线方向垂直的单位面积上的辐射能量,叫做X线的量。换句话说,从物理意义上讲,X线的量就表示在单位时间内X线线束内的光子数。X线穿透物质的本 领或者说这些光子的能量就表示X线的质(或硬度)。

    2.诊断方面X线的量和质

    由于X线光子的能量大,穿透本领强,因此直接而准确地测定X线光子的量是困难的,但可根据X线的特性,用间接的方法来测量。在实际工作中利用X线的电离、感光、荧光、热等特性,制成了各种测量仪器来测定X线的量。目前应用最广泛的是利用量度X线在空气中产生电离电荷的多少来测定X线的照射量。

    X线管的管电流决定于阴极灯丝电流,管电流愈大表明阴极发射的电子数愈多,则电子撞击阳极靶产生的X线量也愈多。X线的照射时间,是指X线机对X线管加上高电压而产生X线的时间,显然X线的照射量与照射时间成正比。所以在X线的诊断应用中,可以用X线管的管电流与照射时间的乘积来表示X线的量,通常以毫安秒(mAs)为单位。

    X线的质又叫线质,它表示X线的硬度,即穿透物质的能力。X线的质只与光子能量有关 而与个数无关。常用X线束的成分是连续能谱,当它穿透物质后能量分布又有不同变化,因而完整地描述它的线质比较复杂。由于一般情况下,并不需要严格的能谱分析,因此通常用表示X线穿透能力的半价层来表示X线的质,半价层就是使一束X线的强度减弱到其初始值一半时所需要的标准物质的厚度。X线束对不同物质的穿透能力(也就是不同物质对X线的吸收能力)各不一样,这样对一束X线 ,描述其质的半价层可用不同标准物质的不同厚度来表示。诊断用X线通常用铝作为表示半价层的物质,半价层愈大表示X线的质愈硬。在X线的诊断应用中,以X线管电压的大小来描述X线的质,是一种间接但却很确切实用的方法。管电压形成的电场对阴极电子加速使其获得足够能量撞击阳极靶而产生X线,管电压愈高,电子从电场中得到的能量愈大,撞击阳极靶面的力量愈强,产生的X线穿透能力愈大。所以管电压能反映X线的质。


免费下载:x射线机发展历史.doc

您可能想购买(促销价格9折)
联系我们
  • 广州医鹭久歌进出口有限公司
  • 电话:4000-1295-36
  • 邮编:511400
  • E-mail:yiliaomsl@qq.com
  • 网址:www.yiliaomsl.cn
  • 地址:广州番禺华南大厦815室
Copyright © 2014 广州医鹭久歌医疗设备网站 www.yiliaomsl.cn 版权所有 网站地图 粤ICP备14071360号