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王歆，2015年11月2日

一、  醫(yī)療X光機(jī)及原理

醫(yī)療X光機(jī)，是利用X射線的對(duì)人體的穿透、差別吸收、感光及熒光作用，將人體各部分的密度分布信息投射到攝影膠片上，根據(jù)陰影濃淡的對(duì)比，結(jié)合臨床表現(xiàn)、化驗(yàn)結(jié)果和病理診斷，判斷人體部位是否正常的診斷設(shè)備。

1895年，物理學(xué)家倫琴無(wú)意中將萬(wàn)伏高壓加載在兩個(gè)金屬電極的真空玻璃管兩端電極上時(shí)，發(fā)現(xiàn)在距玻璃管兩米處，一塊用鉑氰化鋇溶液浸洗過(guò)的紙板發(fā)出明亮的熒光。當(dāng)用手去拿這塊紙板時(shí)，紙板上呈現(xiàn)出手骨的影像。倫琴認(rèn)定：這是一種人眼看不見(jiàn)、但能穿透物體的射線。因無(wú)法解釋其原理和性質(zhì)，故借用了數(shù)學(xué)中代表未知數(shù)的“X”作為代號(hào)，稱(chēng)為X射線。經(jīng)過(guò)對(duì)X射線的不斷研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)X線實(shí)際上是一種波長(zhǎng)極短、能量很大的電磁波。其穿透物質(zhì)的能力與射線光子的能量及被穿透物質(zhì)的密度有關(guān)，X線的波長(zhǎng)越短，光子的能量越大，穿透力越強(qiáng)；被穿透物質(zhì)的密度越大，對(duì)X射線的吸收越大，穿透力越弱。對(duì)人體進(jìn)行X光透視時(shí)，利用差別吸收這種性質(zhì)可以把密度不同的骨骼與肌肉、脂肪等軟組織區(qū)分開(kāi)來(lái)，這是X線透視和攝影的物理基礎(chǔ)。

醫(yī)療X光機(jī)發(fā)展由此開(kāi)始。在經(jīng)歷了離子X射線光機(jī)、電子X射線光機(jī)、數(shù)字X射線光機(jī)等多個(gè)階段，目前我國(guó)醫(yī)療機(jī)構(gòu)使用的X光機(jī)主要可分為傳統(tǒng)X光機(jī)與數(shù)字X光機(jī)（也稱(chēng)DR機(jī)，Digital Radiography）兩類(lèi)。相比于傳統(tǒng)X光機(jī)，DR機(jī)能使醫(yī)院提高圖像質(zhì)量、降低誤診率、降低廢片率、減少運(yùn)營(yíng)成本、實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)字化管理，同時(shí)大幅減少病人取片時(shí)間。以DR機(jī)取代傳統(tǒng)X光機(jī)是醫(yī)療X光機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。

DR機(jī)主要由高壓發(fā)生器、X射線球管、探測(cè)器、機(jī)架和控制及圖像處理軟件。其中，高壓發(fā)生器用于形成直流高壓，X射線球管用于形成X射線，探測(cè)器用于接收經(jīng)人體吸收后的X射線，機(jī)架用于調(diào)整其余部件的位置狀態(tài)，控制及圖像處理軟件用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控和后期圖像處理。DR機(jī)的主要成像過(guò)程為：

（1）       增壓：高壓發(fā)生器通過(guò)變頻技術(shù)，將傳統(tǒng)工業(yè)交流電增壓為數(shù)百千伏級(jí)的高壓直流電。

（2）       產(chǎn)生射線：向真空的X射線管陰極通以低電壓，激發(fā)自由電子；在X線管兩端通以高壓電，自由電子群在電場(chǎng)的作用下高速定向朝陽(yáng)極端鎢靶面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電子撞擊靶面時(shí)，產(chǎn)生X射線。

（3）       射線穿透及采集：將形成的X射線照射病人患處，射線在進(jìn)過(guò)人體吸收及衰減后，被身體下方的探測(cè)器接收。由于人體不同組織對(duì)X射線的吸收能力不同，穿透人體被探測(cè)器接收的X射線含量也隨之改變。

（4）       成像：在使用CCD探測(cè)器的DR機(jī)中，X射線照射探測(cè)器中的熒光層，激發(fā)可見(jiàn)光，再通過(guò)電荷耦合器或攝像管將可見(jiàn)光轉(zhuǎn)化為視頻信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)圖像卡進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換成數(shù)字化矩陣圖像；在使用平板探測(cè)器的DR機(jī)中，非晶硒層經(jīng)X射線照射后，按照吸收X射線的大小產(chǎn)生比例的正負(fù)電荷對(duì)，經(jīng)過(guò)薄膜晶體管形成像素信號(hào)后最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

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中國(guó)醫(yī)療數(shù)字X光機(jī)行業(yè)發(fā)展研究.pdf