您好,欢迎来电子发烧友网! ,新用户?[免费注册]

当前位置:电子发烧友网 > 图书频道 > 仪器 > 《医学影像设备》 > 第2章 X线成像设备

第1节 X线成像设备发展史

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。