摄影学成像原理第二节X线信号的采集

1、摄影学成像原理,X线信号的采集,复习,1、摄影程序：,透视,拍片,2、X线影像信息的传递：,1）形成人体信息,2）形成密度影像（如: 胶片）,3）形成视觉影像,4）形成诊断,复习,3、X线产生的条件：,有电子源,高电压所产生的电场和真空条件下，产生高速电子流,有适当的障碍物（靶面）接受高速电子所带 的能量,4、增感屏的作用,复习,1）基层,5、增感屏的结构,2）反射层或吸收层,3）荧光层,4）保护层,有一定的刚性 有弹性 不易发生化学反应 均匀透射线,高清晰型或高速率增感屏,母体、赋活剂、融剂,复习,1）增感屏的吸收率,5、荧光物质的发光效率,2）荧光转换效率,3）荧光传递效率,K层吸收峰,（五）增感屏的分类,增感屏分类方法有三种 1.增感率分类 2.相对增感速度分类 3.发光色谱分类,1增 感 率,定义： 在照片上取得相同的密度值 (1.0) 时，无屏与有屏所需要的曝光量之比值。,公式： F= D n / Ds F：增感率， Dn：无屏时曝光量(m R，毫伦琴)， Ds：有屏时曝光量(m R)。,1增 感 率,灵敏度：精确地表示曝光量与增感屏发光特性的相关性。灵敏度是增感屏要在照片上

2、取得密度值为1.0时，需要的的曝光量（m R,毫伦琴),灵敏度与增感屏速率之间的一般关系是； 灵敏度(m R)= 128 / 增感率,例如,实际速率为100的增感屏要在照片上取得相同的密度值时(1.0)，就要求有1.28mR的曝光量。,增感率与灵敏度的关系,思考： 使用反射层的增感屏与使用吸收层的增感屏，他们的灵敏度哪个大？,2相对增感速度,相对增感速度： 也称相对感度（relative speed RS），是增感屏最有用的分类方法。 在实际X线摄影检查中，不用增感屏的机会是极少的，而频繁变换的是在不同种类的增感屏之间。 因此，现在多采用相对增感速度的概念，即对不同增感屏之间的增感率进行比较。,2相对增感速度,增感速度的计算方法： 以产生密度1.0（Dmin+1.0）的屏片A的曝光量对数（lgEA）与屏片B的曝光量对数（ lgEB ）之差的反对数乘以100。,举例：,屏片A产生密度1.0时所需曝光量对数值为0.7，而屏片B此时的曝光量对数值为0.55，设屏片A的相对感度为100，则，屏片B对屏片A的相对感度是：,RSBA=10A-B100=100.7-0.55100=140,2相对增感

3、速度,计算：,屏片M的相对感度为140，其产生密度1.0时所需曝光量对数值为0.55，那么相对感度为100的屏片N，其产生密度1.0时所需的曝光量对数值为多少？,根据公式： RSBA=10A-B100,RSMN=10N-M100=140,10N-0.55 =1.4,N=0.7,注意： 1.有些厂家也根据相对增感速度的定义，但使用自 己的描述性术语，这些术语通常采用商标或代号。 2.每一制造厂都以自己的CaW04中速屏为标准进行校准。各厂家的相对感度可能不一致。 3.大多数制造厂仅给出标称相对感度,但实际上感度是变化的，特别是随kVp而波动。 4.随增感屏老化相对感度随之下降。,3发光色谱,增感屏发光色谱： 是指荧光体受X线激发后所产生的荧光的波长范围。,3发光色谱,增感屏发光色谱： 不同的荧光材料受X线激发后发出的光线，必然带有该材料的特征性波长，即带有特定的颜色。,(1)典型增感屏CaW04,1897年开始使用至今的增感屏。 发光光谱：蓝紫色区域（350560nm，峰值在420nm）。,主要缺点： 对X线光子的吸收效率和荧光转换效率较低。现已逐渐被稀土型增感屏取代。,(2)稀土型增感

4、屏,1972年开始进入临床使用。 所谓稀土元素，是指钇系和镧系15种元素的总称。,稀土增感屏的发光光谱有两类：,发光光谱主要位于蓝色光区，需与感蓝片匹配使用的增感屏 发光光谱主要位于绿色光区，需与感绿片匹配使用的增感屏，,(2)稀土型增感屏,特点: 稀土型增感屏的X线光子的吸收 效率和荧光转换效率高于钨酸钙屏。,（六）增感屏的影像效应,使用增感屏的最大优点是将X线曝光量按一定的比例进行放大，从而大幅度提高了X线利用率以及减少病人的照射剂量。,由此也带来包括对清晰度、颗粒性、增感屏老化等负面效应的影响。,百利而无一害？,1影响影像的清晰度,增感屏的荧光涣散是影响影像清晰度的最大弊端。 荧光体本身呈晶体颗粒状态，荧光晶体颗粒受X线照射后，每个颗粒都成为一个独立发光光源，产生的荧光向任意方向扩散，晶体颗粒越大，荧光的散射面积越大。,涂布的乳剂层有一定厚度，这就使得X线光子在荧光层内的吸收点到胶片有一定距离，距离越远荧光荧光散射面积越大。影像清晰度越差。 另外，荧光晶体大小、形态、浓度、发光效率都会影响到影像清晰度。,1影响影像的清晰度,2 增感屏颗粒性,定义： 影像学中把胶片密度的随机变化称

5、为 噪声或颗粒性（斑点化）。它反映出影像 颗粒性的好坏。,2 增感屏颗粒性,例如：在X线照片上，有时会看到一定量的非均匀分布的微小的黑色斑点 ，特别是在对细节进行观察和在较低对比度的情况下尤为显著。这种变化往往是随机的，也没有规律可循。,3 增感屏老化,增感屏实际上是一种能反复使用的能量转换器，荧光材料的特性使它能吸收光子能谱范围内一部分辐射能量，从而以较低能量光子的方式发射能量。,那么，它能够永久反复使用吗？,NO!,3 增感屏老化,荧光材料长期受到X线照射，其活性会逐渐下降。荧光晶体的正常寿命为57年，增感屏的使用频率越高，活性下降越大。 老化的增感屏会出现大面积的脱水变色，发光强度和发光均匀性均受到影响。 外在的污染，例如显影液，汗迹等的附着也会影响到它的局部发光效率。 因此,增感屏的更换应作为常规进行（最好批量更换）。,二. 医用X线胶片,胶片（Film）: 是一种感光材料，将被照体信息加以记录、存储和传递的介质。也可以被认为是一种人体信息的检测器。,胶片种类繁多,分类方法也各异,现临床上分为一般摄影用X线胶片，影像增强器记录胶片，特殊胶片，用于数字成像的干式胶片等。,一般摄影

6、用X线胶片 (General Radiography Films),医用X线胶片属于银盐感光材料,主要分为: 1.感蓝胶片 是配合发蓝色荧光的增感屏使用的色盲胶片,其吸收光谱的峰值在420nm。适用于大部分普通摄影,低灰雾、中高对比度。 特点：影像锐利度较高。,一般摄影用X线胶片 (General Radiography Films),医用X线胶片属于银盐感光材料,主要分为: 1.感蓝胶片 是配合发蓝色荧光的增感屏使用的色盲胶片,其吸收光谱的峰值在420nm。适用于大部分普通摄影,低灰雾、中高对比度。 特点：影像锐利度较高。 2.感绿胶片 这是一种配合发绿色荧光的增感屏使用的正色胶片,其吸收光谱的峰值在550nm。 最大特点：在与发绿色荧光稀土增感屏组合下感度可高达1200,被照体X线的接受剂量大幅度减少。,一般摄影用X线胶片 (General Radiography Films),医用X线胶片属于银盐感光材料,主要分为: 1.感蓝胶片 是配合发蓝色荧光的增感屏使用的色盲胶片,其吸收光谱的峰值在420nm。适用于大部分普通摄影,低灰雾、中高对比度。 特点：影像锐利度较高。 2.感绿胶片

7、 这是一种配合发绿色荧光的增感屏使用的正色胶片,其吸收光谱的峰值在550nm。 最大特点：在与发绿色荧光附辑土增感屏组合下感度可高达1200,被照体X线的接受剂量大幅度减少。 3.T颗粒胶片 属新型乳剂颗粒的X线胶片。它是将卤化银颗粒切割成扁平状,以预期的方式系统地排列,并在乳剂中加入防止交迭效应的染料, 特点：增加了影像的清晰度。,医用X线胶片基本结构（双面胶片）,双面乳剂胶片结构共有7层，由保护层、乳剂层、底层和片基分双面组成,1片基层 X线胶片使用透明聚酯材料（polyethylene terephthalate，PET）或聚对苯二甲酸乙二醇脂（涤纶）作为片基， 片基厚度约为150m，它为组成胶片的其余成分提供了物理支架。 它并不参与影像的形成过程。 有些胶片的片基含有淡蓝色染料，使影像色调偏蓝，易于人眼观察。,1片基层 透明聚酯作为片基材料的优点： 化学性能稳定、熔点高、收缩性低； 坚韧牢固，并具有一定的刚性和弹性，表面平整度好； 均匀透光，聚酯片基透光率为8790。聚酯的缺点是不易与乳剂粘合，可能产生静电。,2粘合层 因片基表面有憎水性，不易与亲水的乳剂层粘连。为使乳剂层牢固

8、地粘附在片基上，在片基表面涂有一薄层粘合膜，以防止乳剂层在加工时脱落。还 可以防止产生气泡或者其 它变形现象，例如在洗片 机辊轴上弯曲或者在洗片 时冷、热或干、湿快速变 化造成的物理收缩。,3乳剂层 X线胶片中最重要的成分。 感光乳剂层由AgX、明胶、少量的有机和无机附加物组成。 AgX晶体悬浮在明胶中形成了感光乳剂，感光乳剂被极其均匀地涂于片基上，其每面的厚度按生产厂家不同，可以从510m。,3乳剂层 (1)卤化银AgX： 卤族元素F、Cl、Br、I与Ag的化合物，统称为AgX。 AgX以微晶体颗粒状态存在，这是一种具有感光性能的物质，起着记录影像的作用。 AgX是胶片产生影像的核心。各类胶片感光性能的差别主要来自感光乳剂层中AgX的光光敏度。 胶片记录下的影像效果由AgX晶体颗粒的种类、大小、形态、分布及乳剂层厚度决定。 其中AgCl、AgBr、AgI都具有照相的性质，只有AgF极易溶于水，不能用于感光材料。,3乳剂层 (1)卤化银AgX： 卤化银AgX晶体颗粒的两种基本形状：,传统的AgX晶体颗粒,扁平颗粒（T颗粒）,3乳剂层 (1)卤化银AgX：,传统的AgX晶体颗粒,由AgB

9、r加上微量的AgI构成 无规则的立体结构 通常一个晶体约109个原子 各原子间依靠中等强度的离子键结合在一起。,3乳剂层 (1)卤化银AgX：,扁平颗粒,完全由AgBr构成 制备成二维的扁平形状，并与片基平行排列，形成了更大的受光面积,3乳剂层 (1)卤化银AgX：,扁平颗粒,优点： 加大了晶体的受光面积 加入的品红染料，可阻碍透射光及折射光，从而减少影像模糊 晶体表面积加大，更容易接触到显影、定影液，保证了在胶片快速冲洗系统中使用 胶片对比度较低、宽容度较大， 信息记录能力较感蓝胶片更高,3乳剂层,(2)明胶： 各种用于感光材料的AgX均不溶于水，更不能直接涂布在片基上。因此，需要一种胶体物质，使AgX晶体处于永久性的悬浮状态，互不接触，并均匀涂布在片基上，这种介质就是明胶。明胶是动物骨皮精选提炼而成。由于卤化银加入明胶后呈淡黄色的牛乳状，所以称之为“乳剂”。把它涂在片基上，干燥后即形成了乳剂层。,4保护层 在胶片表面均涂有一层粘性很强的保护膜。保护膜是一层坚硬的保护性明胶，用以防止质地柔软的乳剂层受到刮擦和磨损等机械损伤，保护胶片免受触摸时皮肤上的油脂，汗和影液等的污染。保护膜具有抗静电作用。,X线胶片的主要性能,X线胶片的性能主要包括： 1、胶片的感光特性 2、成像特性 3、物理特性,X线胶片的主要性能,感光特性 主要包括感光度（sensitivity S）、本底灰雾（Dmin）、最大密度（Dmax）、对比度（contrast C）、宽容度（latitude L ）等参数。 这些参数在胶片的生产过程中就已经形成。,在实际使用过程中，这些参数能够通过胶片特性曲线测试计算获得,1胶片特性曲线和感光特性,胶片特性曲线的定义：,是描绘曝光量与光密度之间关系的一条曲线 又称为H-D曲线 每一类型的胶片都有一条特定的特性曲线,密度值D,相对曝光量的对数值lgRH,1胶片特性曲线和感光特性,典型的特性曲线由足部、直线部、肩部和反转部四部分组成。 能综合表达并计算出感光特性参数的标志是胶片特性曲线，,1胶片特性曲线和感光特性,足部： 1、H-D曲线的起始不为零，存在本底灰雾 2、曝光不足部分,1胶片特性曲

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