简单介绍X线机成像原理及其构成

前言

当在真空中，高速运动的电子轰击金属靶时，靶就放出X射线，X射线也可以称为伦琴射线，它是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为(20～0.06)×10-8厘米之间，具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等（监护仪原理）。我们将放出的X射线分为以下两类：

(1)如果被靶阻挡的电子的能量，不越过一定限度时，只发射连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射;

(2)一种不连续的，它只有几条特殊的线状光谱，这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射。连续光谱的性质和靶材料无关，而特征光谱和靶材料有关，不同的材料有不同的特征光谱这就是为什么称之为“特征”的原因。

这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光以及空气电离等效应，X线机成像原理就是利用了X射线这一特性（X线机的种类）。那么，X线机成像原理是什么呢?在介绍X线机成像原理之前，先来让我们了解一下医用X线机成像装置结构知识（助听器选配）。

医用X线机成像装置结构

常见的医用X线机主要有30毫安、50毫安、100毫安三种，主要供医院病房和急诊室作X射线透视和拍片用，有单独拍片功能的，也有拍片加透视功能的。

医用X线机成像装置基本上有以下几部分组成：控制台、高压发生器、X线管、摄影床及成像装置;根据成像装置又分普通X线及和数字X线机，普通机成像靠暗盒和胶片;数字式可分为DR和CR，DR成像装置称为平板探测器(FPD)， CR的则称为IP板。普通医用X线机成像装置一般由主机和辅助设备两大部分构成，如下图所示为：X线机构成简图。

X线机构成简图

(1)X射线机主机(X线发生装置) 包括 X射线管头、高压发生器、X射线控制器。X射线机主机功能：产生X射线并对X射线的能量、剂量、曝光时间。

(2)辅助设备 包括辅助装置与配套设备，其功能：配合主机部分进行临床诊疗。

X线机成像原理介绍

X线之所以能使人体在荧屏上或胶片上形成影像，一方面是基于X线的特性，即其穿透性、荧光效应和摄影效应;另一方面是基于人体组织有密度和厚度的差别。由于存在这种差别，当X线透过人体各种不同组织结构时，它被吸收的程度不同，所以到达荧屏或胶片上的X线量即有差异。这样，在荧屏或X线上就形成黑白对比不同的影像。

因此，X线影像的形成，应具备以下三个基本条件：

首先，X线应具有一定的穿透力，这样才能穿透照射的组织结构;

第二，被穿透的组织结构，必须存在着密度和厚度的差异，这样，在穿透过程中被吸收后剩余下来的X线量，才会是有差别的;

第三，这个有差别的剩余X线，仍是不可见的，还必须经过显像这一过程，例如经X线片、荧屏或电视屏显示才能获得具有黑白对比、层次差异的X线影像。

人体组织结构和器官形态不同，厚度也不一致。其厚与薄的部分，或分界明确，或逐渐移行。厚的部分，吸收X线多，透过的X线少，薄的部分则相反。在X线片和荧屏上显示出的黑白对比和明暗差别以及由黑到白和由明到暗，其界线呈比较分明或渐次移行，都是与它们厚度间的差异相关的。

人体组织结构，是由不同元素所组成，依各种组织单位体积内各元素量总和的大小而有不同的密度。人体组织结构的密度可归纳为三类：

(1)低密度的有脂肪组织以及存在于呼吸道、胃肠道、鼻窦和乳突内的气体等;

(2)中等密度的有软骨、肌肉、神经、实质器官、结缔组织以及体内液体等;

(3)属于高密度的有骨组织和钙化灶等。

当强度均匀的X线穿透厚度相等的不同密度组织结构时，由于吸收程度不同，在X线片上或荧屏上显出具有黑白(或明暗)对比、层次差异的X线影像。

在人体结构中，胸部的肋骨密度高，对X线吸收多，照片上呈白影;肺部含气体密度低，X线吸收少，照片上呈黑影。

X线穿透低密度组织时，被吸收少，剩余X线多，使X线胶片感光多，经光化学反应还原的金属银也多，故X线胶片呈黑影;使荧光屏所生荧光多，故荧光屏上也就明亮。高密度组织则恰相反

病理变化也可使人体组织密度发生改变。例如，肺结核病变可在原属低密度的肺组织内产生中等密度的纤维性改变和高密度的钙化灶。在胸片上，于肺影的背景上出现代表病变的白影。因此，不同组织密度的病理变化可产生相应的病理X线影像。

总结

X线机广泛地应用于骨伤、胸肺、头颅及节育环等透视与摄像，尤其是在经常爆发大规模传染性疾病的当下，X线机在机动快捷、使用方便、利于隔离、及时诊断等方面的优越性，对避免交叉感染，控制疫情扩散起到了非常重要的作用。