第一章　X线检查技术规范

第一节　X线的产生原理及X线摄影条件基本要素

一、X线的产生

自1895年11月8日德国物理学家威廉·康拉德·伦琴（德语：Wilhelm·Konrad·Röntgen，英语：William·Conrad·Roentgen）发现X线以来，经过科学家们反复研究，从理论上弄清了X线是在真空条件下，高速飞驰的电子撞击到金属原子内部，使原子核外电子发生跃迁现象而释放的一种能，X线的产生是能量转换的结果。现在所用的人工X线辐射源，都是利用高速电子撞击靶物质产生的。可见，产生X线必须具备三个基本条件：

（一）电子源

X线管灯丝通过电流加热后，随时提供足够数量的电子。

（二）高速电子流

灯丝加热产生的电子能以高速撞击阳极靶面必须具备两个条件：一是在X线管阴极与阳极之间施加高电压，两极间的电位差使阴极电子向阳极高速运动。二是X线管必须具备高真空度，使高速运动的电子不受气体分子的阻挡而降低能量，同时保护X线管灯丝不致因氧化而被烧毁。

（三）使电子骤然减速的阳极靶面

经受高速电子撞击产生X线，并形成高压电路的回路，见图1-1。

二、X线的特性

X线的本质是在均匀的、各向同性的介质中，直线传播的不可见电磁波，是一种波长很短的电磁波，除具有电磁波的通性外，还有以下特性：

（一）物理特性

1.穿透性

X线具有一定的穿透能力，其穿透性（penetrability）不但与其能量有关，还与被照物质的原子序数、密度及厚度有关。X线管管电压越高，产生的X线波长越短，穿透能力越强。X线对人体不同组织穿透性的差别是X线透视、摄影及CT检查的基础。

2.荧光效应

荧光效应（fluorescence effect）是指荧光物质在X线照射下被激发产生可见的荧光。如：钨酸钙、氰化铂钡、银激活的硫化锌等。暗室透视用的荧光屏、摄影用的增感屏、影像增强器（image intensifier，II）的输入/输出屏、非晶硅探测器的荧光物质等都能在X线激发下产生荧光。

3.电离作用

当X线照射气体或其他物质时，具有足够能量的X线光子不但能够击脱物质原子的轨道电子产生一次电离，脱离原子的电子再与其他原子碰撞，还会产生二次电离。诊断X线机上的电离室限时器就是根据气体电离形成电离电荷易被收集的原理制造而成。电离作用（ionizing effect）是X线放射治疗的基础，但对人体正常组织也会产生损伤。

4.热作用

X线照射物质时，X线能量绝大部分转变为热能，使物体产生温度升高。利用X线的热作用（heating effect）可以测定吸收剂量。

（二）化学特性

1.感光作用

X线能使很多物质产生光化学反应，如可使感光材料感光。人体X线摄影、X线照射量及其分布测定等，都是利用了感光作用（photosensitivity）的特性。

2.脱水、着色作用

某些物质如荧光屏、增感屏、铅玻璃、水晶等经X线长期照射后，因结晶水脱掉而变色。如：碘仿经X线照射后，能将碘析出而沉淀。

（三）生物效应

X线照射生物体能够产生电离和激发作用，使生物细胞产生抑制、损伤甚至坏死。人体不同组织对X线敏感程度不同，会产生不同反应。放射治疗就是利用X线生物效应治疗疾病。X线对人体正常组织也会产生损伤，因此，在临床诊断和治疗中，必须注意非受检部位及非治疗部位的屏蔽防护，同时放射工作人员也应注意自身特别是敏感部位的防护。

三、X线摄影条件基本因素

（一）管电压

管电压（tube voltage）是指加在X线管阴极与阳极之间的电压，X线管电压决定X线对物体的穿透力。对不同组织，不同体厚按计算公式求得，管电压千伏值=体厚×2+基数，体厚以厘米计算，基数因部位结构不同、X线机性能不同而异，一般约为20～30。在试验曝光条件时，若投照某部位的照片影像显示穿透力不足，可适当加大基数值，若显示穿透力过强，可适当降低基数值，以与mAs值配合，得到满意的X线照片密度为宜。

（二）管电流

在X线曝光过程中，流过X线管的电流值，与摄影时间的乘积组成管电流（tube current）量（mAs），决定照片的密度。

（三）摄影距离

焦点至探测器的距离为摄影距离（focus detector distance，FDD），俗称焦-片距（focusfilm distance，FFD）、源-像距（source-image distance，SID）等。

（四）照射野

通过X线管窗口的X线束入射于被照体的曝光面大小。

四、X线自动曝光控制

X线自动曝光控制（automatic exposure control，AEC）技术采用某种对X线敏感的检测器，把X线剂量转换成电流或电压，该电流或电压正比于X线剂量率，时间积分后的电压就正比于所接受的X线剂量。把积分电压与一个正比于图像密度的设定电压进行比较，由一个门限检测器给出剂量到达设定值的曝光终止信号以切断高压，这就形成了自动曝光控制。目前包括三种基本控制方式：

（一）光电管式自动曝光控制

摄影时，X线照射探测器的同时照到荧光材料上，使其产生荧光，荧光经反射后传输给光电管或光电倍增管，输出信号经放大后变为控制信号，这种控制信号正比于光电管或光电倍增管所接受的光强度，也正比于探测器所接受的X线剂量。当曝光时间达到某一定值时，便由门限检测器给出曝光结束信号，切断高压，就形成了自动剂量控制，即光电管式自动曝光控制（photoelectric tube type automatic exposure control）。

（二）电离室式自动曝光控制

电离室式自动曝光控制（ionization type automatic exposure control）的探测器为平行板电离室，X线照射后电离室内气体被电离，产生电离电荷，被收集放大而产生电信号。电离室输出的电流正比于所接受的X线剂量率，经多级放大后，在积分器内进行时间积分，然后送到门限检测器，当积分电压达到预设门限时，X线剂量到达设定值，输出信号触动触发器，发出曝光结束信号，立即切断高压，曝光结束。

（三）平板探测器自动曝光控制

平板探测器自动曝光控制（flat panel detector type automatic exposure control）也称平板探测器自动剂量控制，即在平板上设定一个或几个区域，用户界面也存在模拟的电离室选择区域，通过对透视或摄影时平板探测器采集获得的曝光指数（exposure index，EI）与系统中存储的器官EI（工厂实验室通过模体实际测得）进行比较，自动计算，优化透视或摄影采集的kV、mA、ms、铜滤过等相关参数，从而改变剂量，实现自动亮度控制和自动曝光控制。对设备进行保养时，如设备的透视或摄影采集平板探测器DEXI调整，器官程序中存储的各透视采集模式的平板探测器DEXI值都应随着一起调整。