X線成像基礎理論一駐馬店市衛生學校醫學影像教研室董戰軍3/31/2024.X線成像基礎理論一駐馬店市衛生學校3/31/2024.1第一節X線焦點及線量分布一、X線焦點二、線量分布三、X線束3/31/2024.第一節X線焦點及線量分布一、X線焦點3/31/20242一、X線管焦點在X線成像系統中，對X線成像質量影響最大的是X線管焦點，焦點的大小除與X線機本身的設計有關外，還與焦點的的投影方位及使用的曝光條件有關。焦點的的大小是X線管成像性能的主要表征之一。3/31/2024.一、X線管焦點在X線成像系統中，對X線成像質量影響3（一）概念1、實際焦點及主副焦點（1）實際焦點：X線管陽極靶面實際接受電子轟擊的面積稱之為實際焦點。

實際焦點的面積與X線管的功率成正比，其大小取決于聚焦槽的形狀、寬度以及燈絲在聚焦槽的位置。3/31/2024.（一）概念1、實際焦點及主副焦點3/31/2024.4（一）概念（2）主焦點與副焦點主焦點：由燈絲較前面位置發射的電子形成的焦點，其電子密度較大。副焦點：由燈絲側面發射出的電子形成的焦點，其電子密度較小。主副焦點形成電子軌跡3/31/2024.（一）概念（2）主焦點與副焦點主副焦點形成電子軌跡3/31/5X線輻射強度分布3/31/2024.X線輻射強度分布3/31/2024.6（一）概念2、有效焦點及標稱值（1）有效焦點：有效焦點的大小3/31/2024.（一）概念2、有效焦點及標稱值有效焦點的大小3/31/2027（一）概念陽極傾角用α表示，有效焦點與實際焦點的關系是：有效焦點＝a×bsinα其中：a為焦點的寬，b為焦點的長有效焦點：既旨實際焦點在像面上不同方位的投影。3/31/2024.（一）概念陽極傾角用α表示，有效焦點與實際焦點的關系是：3/8（一）概念（2）有效焦點的標稱值：

1982年國際電工委員會（IEC）336號版物上闡述了用無量綱的數字來表示有效焦點的大小，如：2.0、1.0、0.6等，此數字稱為有效焦點標稱值。3/31/2024.（一）概念（2）有效焦點的標稱值：3/31/2024.9（二）焦點的測試1、針孔照相設備成像法1962年國際放射委員會及測定委員會（ICRU）規定的方法。只適用于測試大于0.3mm焦點。2、狹縫照相設備成像法根據IEC-336呈出版物的要求，確定用狹縫照相成像方法測試焦點的大小。3/31/2024.（二）焦點的測試1、針孔照相設備成像法3/31/2024.10（二）焦點的測試（1）設備的要求材料用鎢、錸鎢合金、鉑銥合金或金鉑合金等制成。狹縫尺寸的基本要求如圖：狹縫尺寸要求3/31/2024.（二）焦點的測試（1）設備的要求狹縫尺寸要求3/31/20211（二）焦點的測試（2）測試方法1）狹縫照相設備的準直：必須使X線的中心狹縫入射面的中心，中心線與狹縫基準線的夾角小于或等于10-3弧度（rad）。對準直要求3/31/2024.（二）焦點的測試（2）測試方法對準直要求3/31/2024.12（二）焦點的測試2）狹縫照相設備的位置焦點與狹縫入射面的距離要求必須大于10cm，影像放大率在規定放大倍數不超過5%。大于10cm設備位置3/31/2024.（二）焦點的測試2）狹縫照相設備的位置大于10cm設備位置313（二）焦點的測試3）狹縫的方位在測量焦點的長度時，狹縫的方向必須與X線管長軸方向垂直；測量焦點的寬度時，狹縫的方向必須與X線管的長軸方向平行。X線管長軸球管短軸球管左右方向球管前后方向3/31/2024.（二）焦點的測試3）狹縫的方位X線管長軸球管短軸球管左右方向14（二）焦點的測試4）膠片的位置膠片必須與狹縫的平面平行，與X線的中心線相垂直。縫-片距與焦-縫距的比值，為焦點的放大率（M）。焦點的放大必須符合下表：焦點的標稱值放大率（M）F≤0.40.4＜F≤1.0F≥1.1M≥3M≥2M≥13/31/2024.（二）焦點的測試4）膠片的位置焦點的標稱值放15（二）焦點的測試（3）曝光條件

按下表中規定選取曝光條件，分別攝取焦點在長度方向和寬度方向的照片影像，規定照片的最大密度值在1.0~1.4之間。

X線管標稱電壓（KV）曝光條件管電壓管電流≤7575~150150~200標稱電壓標稱電流的50%75KV曝光時間為0.1s50%標稱電壓3/31/2024.（二）焦點的測試（3）曝光條件X線管標稱曝光條件16（二）焦點的測試（4）焦點的狹縫照片測量測量出焦點像的長和寬，按下式計算出焦點的長和寬：

3/31/2024.（二）焦點的測試（4）焦點的狹縫照片測量3/31/2024.17（三）X線管焦點成像性能主要參量能夠反應焦點成像性能的主要參量有：焦點的尺寸（F）、焦點的極限分辨率（ω）、焦點的調制傳遞函數（MTF）、和焦點的增漲值（B）。1、焦點的尺寸

式中，F代表焦點尺寸，b代表物-片距，a代表焦-物距。HSHab3/31/2024.（三）X線管焦點成像性能主要參量能夠反應焦點成像性能的18（三）X線管焦點成像性能主要參量2、焦點的極限分辨率（1）定義：ω在規定條件下，不能成像的最小空間頻率。即在星形測試卡像面上出現第一個模糊帶所對應的空間頻率值：

ω值大時成像性能好。3/31/2024.（三）X線管焦點成像性能主要參量2、焦點的極限分辨率3/3119（三）X線管焦點成像性能主要參量（2）測試方法1）測試設備：主要是星形測試卡、攝影設備和膠片。星形測試卡：厚度為0.03mm~0.05mm，頂角必須≤0.035rad或10-3rad（約2°）,直徑至少為45mm。星形測試卡3/31/2024.（三）X線管焦點成像性能主要參量（2）測試方法星形測試卡3/20（三）X線管焦點成像性能主要參量2）測試方法：拍攝星卡時，先做好準直，要求基準線與測試卡所成角度必須≤10-3rad。調節焦點至星卡（距離大于25cm）和星卡至膠片的距離,使星卡照片的兩個方向上測得的最外模糊區尺寸ZW和ZL，應大于和接近影像直徑1/3，但不得小于25mm.曝光負載應使顯影最大密度值在1.0~1.4之間。3/31/2024.（三）X線管焦點成像性能主要參量2）測試方法：拍攝星卡時，先21對星卡實驗要求星卡大于25cm星卡位置示意圖3/31/2024.對星卡實驗要求星卡大于25cm星卡位置示意圖3/31/20222（三）X線管焦點成像性能主要參量3）計算方法：可采用下式：

星卡模糊帶測試示意圖3/31/2024.（三）X線管焦點成像性能主要參量3）計算方法：星卡模糊帶測試23（三）X線管焦點成像性能主要參量3、焦點的調制傳遞函數（MTF）（1）定義：是描述X線管焦點這個面光源使肢體成像時肢體組織影像再現率的函數關系。（2）MTF域值范圍：MTF最大值為1，最小值為零，即：0≤MTF≤1MTF＝1，表示成像系統的輸入對比度與輸出對比度相等。MTF＝0，表示成像系統輸出對比度為0，即影像消失。3/31/2024.（三）X線管焦點成像性能主要參量3、焦點的調制傳遞函數（MT24（三）X線管焦點成像性能主要參量4、焦點的增漲值（B）定義：B值是描述X線管焦點極限分辨率隨負荷條件而相對變化的量，又稱散焦值或暈值。（1）焦點增漲的觀察以管電壓、管電流分別作為參量，觀察焦點尺寸的變化。如下表：表2-33/31/2024.（三）X線管焦點成像性能主要參量4、焦點的增漲值（B）3/325焦點增漲的觀察3/31/2024.焦點增漲的觀察3/31/2024.26（三）X線管焦點成像性能主要參量管電流200~1200mA管電壓（KV）焦點增漲4070%8030%12015%管電壓40KV~120KV管電流（mA）焦點增漲20013%60055%120067%某X線管1.0焦點隨管電流、管電壓的變化情況A隨管電流情況B隨管電壓情況3/31/2024.（三）X線管焦點成像性能主要參量管電流200~12027（三）X線管焦點成像性能主要參量（2）焦點增漲的原因分析電子間庫侖斥力方向矢量（3）計算：IEC闡述了這一概念，并用下式表示與計算：B＝ω50/ω100ω50表示用表2-6規定的負載因素所測得焦點的極限分辨力；ω100表示用表2-7規定負載因素所測得的焦點的極限分辨力。3/31/2024.（三）X線管焦點成像性能主要參量（2）焦點增漲的原因分析3/28表2-6ω50負載因素X線管標稱電壓（KV）曝光條件管電壓管電流≤7575~150150~200標稱電壓50%的額定管電流曝光時間0.1秒75KV同上50%標稱電壓同上3/31/2024.表2-6ω50負載因素X線管標稱曝光條件管電壓29表2-7ω100負載因素X線管標稱電壓（KV）曝光條件管電壓管電流KV≤7575＜KV≤150150＜KV≤200標稱電壓在規定管電壓下，曝光時間為0.1s的最大管電流75KV同上50%標稱電壓同上一般X線焦點的增漲值B≥1，焦點的增漲值B接近1時，成像性能受負荷條件的影響小。3/31/2024.表2-7ω100負載因素X線管標稱曝光條件管電壓30焦點增漲用針孔法攝取的焦點增漲像3/31/2024.焦點增漲用針孔法攝取的焦點增漲像3/31/2024.31二、線量分布（一）焦點面上的線量分布焦點密度掃描圖焦點像寬上的線量分布焦點像長上的線量分布3/31/2024.二、線量分布（一）焦點面上的線量分布焦點像寬上的線量分布焦點32二、線量分布（二）照射野的線量分布照射野是指通過X線窗口的X線束入射肢體曝光面的大小。在照射野上的線量分布是不一樣的，用一塊厚為1mm的鉛板，在上面加工幾排平行的針孔，并將些鉛板置于焦點和膠片正中。用適當的條件進行曝光，可得到一張多個焦點針孔的照片。如圖：3/31/2024.二、線量分布（二）照射野的線量分布3/31/2024.33二、線量分布（二）照射野的線量分布1、焦點的方位性在平行于X線管長軸方向上，近陽極端有效焦點小，近陰極端有效焦點大。在短軸方向，有效焦點大小對稱。焦點方位特性示意圖3/31/2024.二、線量分布（二）照射野的線量分布焦點方位特性示意圖3/3134二、線量分布2、焦點的陽極效應平行于X線管長軸方向上，近陽極端X線量少，近陰極端的X線量多，線量分布是非對稱性的；在X線管短軸方向上，X線