X射线投影成像研究性学习方案

一、引言

X射线投影影像形成的物理原理是学习“X射线投影成像”的基础，最终如何得到高质量的医学图像是学习“X射线投影成像”要达到的目标。本专题的学习不受限于教材内容安排的顺序，围绕以上两个关键点开展研究性学习。

X射线投影影像形成的物理原理，如图1所示。

X射线源 受检体 接收、转换、显示系统 强度均匀分布的X射线 不可见的X射线信息影像 图1 X射线投影影像形成原理图 可见影像

由X线管发出的强度大致均匀分布的X射线投照在受检体上，由于沿不同方向入射的X射线途经受检体时，遇到的组织器官的密度、有效原子序数及厚度不同，发生的衰减不同，使透过受检体的X射线的强度发生了变化，出现了X射线强度的差异，这种差异反映了沿X射线传播路径上组织器官的差异，称为X射线信息影像。携带人体内部信息的X射线信息影像不能为人眼所识别，需要通过某种接收、转换、显示系统将其转换成能被人眼所识别的可见的X射线影像，这种反映三维结构的二维影像称为投影像。

由图1可以看出，最终形成的X射线投影影像的质量取决于X射线源、受检体、接收转换显示系统及操作者所选用的成像参数。研究X线管、X射线与人体相互作用规律以及接收、转换、显示系统的工作原理和工作过程，才能充分了解影响图像质量的因素，在保证受检者安全的前提下，采取有效措施控制和改善图像质量。

二、研究性学习的内容 1、医学图像质量的评价。

2、采用不同的接收、转换、显示系统，构成了X射线透视、X射线摄影、计算机X射线摄影（CR)及直接数字化X射线摄影（DR），研究各种成像系统的工作原理及工作过程。

3、研究各种成像系统中影响图像对比度、空间分辨率的因素，以及图像中的噪声、伪影和畸变，采取什么措施可以有效控制图像质量。

三、研究性学习的具体要求 1、X射线透视

最早的X射线透视是直接用荧光屏进行X射线信息影像的接收、转换和显示的。荧光屏

透视的优点可以直接观察到脏器的运动，但由于这种方法得到的图像亮度太低，医生必须在暗室中进行观察，如今已被淘汰。取而代之的是X射线电视系统。

问题一：

（1）简述X射线电视系统的工作过程，说明X射线影像增强器的工作原理。 （2）X射线影像增强器的使用极大地增加了图像的亮度，但同时对图像的空间分辨率和对比度会带来什么影响？

2、X射线摄影 问题二：

（1）胶片特性会影响X射线照片的对比度，说明胶片的感光度、反差系数、宽容度、灰雾度、曝光量是如何影响X射线照片的对比度的？如何控制？

问题三：

（2）X射线摄影系统的工作过程如图2所示，说明为什么要使用滤过板、前准直器、滤线栅、增感屏？它们对X射线图像的质量有哪些影响？

问题四：

（3）在对受检者的不同部位进行X射线检查时，可通过控制摄影条件（如管电压、管电流、曝光时间）或采用其他方法，得到对比度好的X射线图像。对软组织拍片，如乳房检查，血管、消化道检查时，具体采用什么方法可以得到较高对比度的清晰图像？（要求说清原理）

问题五：

（4）在X射线摄影过程中，造成图像模糊的因素主要有哪些？如何控制？ 3、计算机X射线摄影（CR） 问题五：

（1）CR的物理基础是光激励发光（PSL）现象，什么是PSL现象？PSL现象能用于CR的核心依据是什么?

问题六：

（2）阐述CR系统成像的基本过程及每步所起的作用。

增感屏X线管 高压发生器滤过板 控制台 前准直器 图2 X射线摄影系统工作示意图 受检体 滤线栅 X胶片 （3）CR系统用激光扫描仪实现模拟图像数字化时，为什么要选用波长为600nm的激光进行扫描？激光扫描仪能以点扫描的方式快速完成对IP的扫描，跟踪收集由BaFX:Eu2发出的荧光，并获得具有良好信噪比的图像，是基于BaFX:Eu2晶体光激励发光的哪两点性质。

问题七：

（4）CR图像的空间分辨率主要由哪些因素决定？ （5）CR具有哪些优势和不足? 4、直接数字化X射线摄影（DR）

DR是采用特殊的X射线探测器直接将X射线信息影像转化为数字图像的X射线摄影技术。用到的特殊X射线探测器有两类，一类是固体探测器，另一类是气体探测器。

要求掌握基于薄膜晶体管（TFT）的平板探测器（FPD）。 问题八：

（1）介绍非晶态硒型FPD（直接转换型FPD）的结构，阐述其工作原理和工作过程。 （2）介绍非晶态硅型FPD（直接转换型FPD）的结构，阐述其工作原理和工作过程。 （3）平板探测器实现了将模拟的X射线信息影像向数字图像的转化，其中哪部分用来实现图像的分割和采样？哪部分用来实现采样数据的量化？

问题九：

（4）两种平板探测器所形成的DR图像的空间分辨率和密度分辨率主要由什么决定？ （5）DR的主要特点有哪些？