1.X线的产生
X线是由高速运行的自由电子群撞击在一定物质后被突然阻止而产生的,因此,它的产生必须具备三个条件,即自由活动的电子群、电子群以高速度运行和电子群运行过程中被突然阻止。这三个条件的发生,又必须具备两项基本设备,即X线管和高电压装置。X线管的阴极电子受阳极高电压的吸引而高速运动,撞击到阳极靶面而受阻时,99.8%的动能转变为热,仅0.2%转变为电磁波辐射,这种辐射就是X线。
2.X线的特性
X线本身是一种电磁波,波长极短并且以光的速度直线传播,其波长范围为0.0006~50nm,诊断用X线的波长为0.008~0.031nm (相当于40~150kV所产生的X线)。X线除具有可见光的基本特性外,主要有以下几种特性。
1) 穿透作用
X线波长很短,光子的能量很大,对物质具有很强的穿透能力,能透过可见光不能透过的物质。由于X线具有这种能穿透动物体的特殊性能,故可用来进行诊断。但穿透的程度与被穿透物质的原子序数及厚度有关,原子序数高或厚度大的物质则穿透弱,反之,则穿透强。穿透程度又与X线的波长有关,X线的波长愈短,则穿透力愈强,反之,则弱。波长的长短由管电压 (kV) 决定,管电压愈高则波长愈短。在实际工作中,以千伏的高低表示穿透力的强弱。
2) 荧光作用
X线是肉眼所不能看见的,当它照射在某些荧光物质上,如铂氰化钡、硫化锌、镉和钨酸钙时,则可发出微弱光线,即荧光。这是X线用于荧光透视检查的基础。
3) 摄影作用
摄影作用也即感光作用,X线与可见光一样,具有光化学效应,可使摄影胶片的感光乳剂中的溴化银感光,经化学显影定影后,变成黑色金属银的X线影像。由于这种作用,X线又可用作摄影检查。
此外,X线还有电离作用和生物学作用。
3.X线机的基本构造
X线机是X线诊断的基本设备,任何X线机不论其结构简单或复杂,都是由X线管、变压器和控制器三个基本部分所组成。
1) X线管
X线管是X线机的最主要元件。X线是由X线管产生的,它是一个高压真空管,由下面几个部分构成。
(1) 阴极。通常是一条长螺旋形灯丝,双焦点X线管装有两条灯丝。它的用途是当通以低压电流使灯丝点燃加热时能发射电子,灯丝装在一个阴极集射罩内,其一端与罩相连,使罩为负电位而使电子呈束状聚射。对电子进行聚焦集束,使撞击靶面的电子束具有一定的形状和大小,形成X线管的焦点。
(2) 阳极。是一块钨靶,镶在铜柱上,在管内制成具有倾角的斜面,能耐高温的钨块称为靶面,它承受高速运动的电子撞击而产生X线。电子的撞击面称为焦点面,产生的热借铜柱而传导出去。但现时的X线管内的阳极端,多连接一个防护的铜质阳极罩,其顶面有椭圆入射孔,使电子束能通过而入射于靶面,其侧面有圆孔,为X线的射出孔。
(3) 管壁。由特种硬质玻璃制成,用以固定阴极和阳极,并维持管内的真空,静止阳极X线管。现代大型X线机,为提高X线管的性能和诊断效果,都已使用旋转阳极X线管。与静止阳极不同,旋转阳极是一个钨制或合金圆盘,连接在电动机转子的轴上,圆盘周围倾斜。曝光时阳极高速旋转,使电子撞击的焦点面不是固定在靶面的一个地方,而是整个圆盘的周围,故能耐受的热容量大大提高,可使X线管功率增加2~5倍,有效焦点面积也缩小数倍,使X线的摄影效果和清晰度大为改进。
2) 变压器
变压器是一种利用电磁感应原理进行能量变换的电机,一个变压器主要由一个铁芯、一组初级线圈和一组次级线圈构成,在初级线圈中通过交流电时,根据两组线圈的圈数比例关系,初级线圈的电压可以产生一定的升高或降低。变压器也是X线机的一个很重要的组成部分,一台X线机必定有一个或两个X线管灯丝变压器和一个高压变压器。一般还有自耦变压器,有些还有整流管灯丝变压器等。
3) 控制器
控制器或称操纵器,是开动一台X线机并调节X线质量的必备装置。控制器通常包括有各种按钮或电源开关、各种仪表、各种调节器、计时器、交换器、保险丝、指示灯等,集中装在一个称为控制台或操纵台的箱内。其基本用途是调节管电流,以控制X线的量; 调节管电压,以控制X线的质; 调节限时器,控制X线的照射时间,获得符合诊断要求的X线影像,从而选择不同部位的最佳投照条件。X线机除上述的电气部分外,尚有立柱、道轨、诊断床等附属机械和点片摄影、滤线器摄影、断层摄影等辅助装置。
4.X线机的使用方法
各种类型的X线机都有一定的性能规格与构造特点,使用之前必须先了解清楚,切勿超性能使用,不同型号机器形式虽有差别,但操作程序大致相同。必须使用得法,方能发挥其效率,妥善保养,才能经久耐用。X线机的种类多,结构及性能各异,但都有各自的使用说明和操作规程,使用者必须严格遵守。一般应按下列规程操作。
(1) 操纵机器以前,应先看控制台面上各种仪表、调节器、开关等是否处于零位。
(2) 合上电源闸,按下机器电源按钮,调电源电压于标准位,机器预热。特别要注意在冬季室温较低时,如不经预热,突然大容量曝光,易损坏X线管。
(3) 根据工作需要,进行技术选择,如焦点及台次交换、摄影方式、透视或摄影的条件选择。在选择摄影条件时,应注意毫安、千伏和时间的选择顺序,即首先选毫安值,然后选千伏值,切不可先选择千伏值后定毫安值。
(4) 曝光时操纵脚闸或手开关的动作要迅速,用力要均衡适当。严格禁止超容量使用,并尽量避免不必要的曝光。摄影曝光过程中,不得调节任何调节旋钮。曝光过程中应注意观察控制台面上的各种指示仪表的动作情况,倾听各电器部件的工作声音,以便及时发现故障。
(5) 机器使用完毕,各调节器置最低位,关闭机器电源,最后断开电源闸。
5.X线的检查技术与诊断方法
1) X线影像形成的原理
X线能使动物体在荧光屏或X线片上形成影像,首先是由于它具有穿透能力、荧光作用和摄影作用等特性。其次是由于动物组织本身存在密度和厚度的差别,当X线穿透各种不同组织结构时,它被吸收的程度不同,达到荧光屏或X线片上的X线量也有差异,因此在荧光屏或X线片上就形成黑白对比不同的影像。X线穿透密度不同而厚度相等的组织时,密度高的组织比密度低的组织吸收X线多; 穿透厚度不同而密度相等的组织或器官时,厚的部分吸收X线多。
2) X线影像的密度、对比度与清晰度
一张质量好的X线照片,其影像应有适当的密度、良好的对比度和较高的清晰度。
(1) 密度。即照片黑色的深浅度,也即光线能透过X线照片的程度,这由被检部物质的密度决定的。物质的密度取决于构成该物质的原子序数和单位体积中的原子数目,此二者又构成物质的比重,所以物质的密度与比重是一致的。如在动物体中骨骼的密度大于肌肉。此外,照片的密度又与曝光的程度有密切关系。
(2) 对比度。即不同密度的组织,在其所形成的照片影像中显现出的密度差异,如骨骼和肌肉在照片上就要表现出应有的密度差异。良好的对比度应是黑白分明、界限清楚。
(3) 清晰度。即被检部组织在照片上微细结构与外形轮廓的清晰程度。清晰度良好的照片,应能显现精细的骨小梁和锐利的边缘轮廓。
3) 天然对比与人工对比
(1) 天然对比。动物体各种组织和器官彼此的密度与比重不同,吸收X线的程度有差异,所透过的X线在荧光屏上形成的影像有明暗之分,在照片上有黑白之别,形成不同的对比。
这种差异是动物体本身天然具有的,故称天然对比。动物体中根据其组织结构的比重不同,可以大致分为骨骼、软组织 (包括体液)、脂肪和气体四类,其比重与X线吸收的比例具有一定的关系。
骨骼: 骨骼在动物体中是含钙最多 (68%) 的组织,而钙的原子序数为20,原子量为40,密度最高,比重最大,吸收X线最多,故在X线照片上感光最少,显示为白色阴影,而在荧光屏上则产生荧光最弱,显示为黑暗的阴影。
软组织及体液: 软组织包括皮肤、肌肉、结缔组织与软骨、腺体与脏器等,体液包括血液、淋巴液、脑脊液、尿液等。它们大多由氢 (H)、碳 (C)、氮 (N)、氧 (O) 等原子构成,彼此之间的密度与比重差异很小,对X线的吸收率大致相似,故它们之间不存在明显的对比。但与脂肪组织有一定的对比,对骨骼与气体则呈明显对比。在X线照片上呈灰白色,在荧光屏上呈暗灰色。
脂肪组织: 脂肪虽然也属软组织,并且由与软组织基本相同的元素组成,但因单位体积内的原子数目较少,排列疏松,密度与比重较小,故与其他软组织和体液之间仍呈现一定的对比,在对比度好的X线照片上显现密度稍低的灰黑色阴影。
气体: 存在于呼吸器官和胃肠道内的气体,虽然也由上述原子组成,但排列非常稀疏、密度最低,吸收X线最少,与其他组织对比明显,故其阴影恰与骨骼相反,在照片上阴影最黑,在荧光屏上最为明亮。此外,物体的厚度也影响X线的吸收而与对比度有关,如很厚的软组织表现的阴影密度也可以大于很薄的骨组织。
(2) 人工对比。动物体组织器官虽然具有一定的天然对比,如胸部的胸廓、心、肺之间或四肢的骨骼与肌肉之间最为明显,但其他部位的软组织和器官之间则缺乏天然对比,若要使这些组织结构与器官显现出来,就必须用人工方法,在管腔内或器官的周围注入对比剂(造影剂)造成人为的对比差异,故称人工对比。如在消化道内投入比重大的硫酸钡,则可使消化器官的内腔显影,在腹腔内注入密度低的气体,同样可使肝、胃、肾、膀胱等器官外形显现。由于人工对比的成功和广泛应用,已大大扩大了X线诊断的应用范围。
6.透视检查法
1) 透视的意义与操作
透视与摄影属于普通检查,是两种基本的常规检查法。利用X线的穿透能力和荧光作用,在X线透过动物体后再照射到荧光屏上,则显现荧光影像,通过观察荧光影像而进行诊断的方法就是X线透视法。透视检查具有很多优点,方法简单易行,不需要复杂的设备器材,成本费用很低,而且能迅速得出检查结果; 透视又能从不同方位和角度观察病变,获得更全面和完整的印象,不仅观察到组织器官形态上的改变,还可看到器官的运动情况,在胸部和消化道检查,透视最为常用。
但透视也有一定的缺点,如不能保留永久性记录,而且荧光影像不甚清晰,病变性质不易准确判断,细微的变化容易忽略,对组织厚度大的部位,对比度低而不能清楚观察。
与摄影检查比较,两者的优缺点则相反。摄影检查需要特殊设备器材,手续比较麻烦,费用较高,不能立即得出结果,只能拍摄固定位置的照片和只能显现器官的静止影像。但摄影的优点是可以保留永久性记录,便于复查比较,对细微病变能清楚显现,判断病变性质的准确率高。厚度较大的组织器官也能显现清楚。故透视与摄影需要互相配合,取长补短。
现在由于发展了影像增强器,有了X线电视、电影和录像装置,上述的常规概念已发生了变化。
2) 透视检查的器材设备
(1) 荧光屏。荧光屏由荧光纸与铅玻璃组成,镶在一个镜框上。荧光纸通常是一块涂以硫化锌铬的淡黄色纸板,在X线照射下能产生荧光。铅玻璃为透明无色玻璃,能阻挡射到荧光纸上的X线,保护检查者免受其损害。荧光屏是透视检查的主要器材。
(2) 活动光门。活动光门亦称活动光栏或光栅,装在机头或管头的放射窗上,能随意替换暗室。用X线电视装置透视,无需暗室,可在明室进行。
(3) 暗适应眼镜。暗适应眼镜通常使用深红色眼镜,因为人的眼睛要在黑暗中看清楚东西,先要在黑暗环境中适应一定时间,戴上红色眼镜一定时间后,可以起到这种适应作用。
3) 透视前的准备
(1) 透视者应有充分的暗适应。如透视前需在暗室中适应10~15分钟,戴上红色眼镜或暗色眼镜同样时间,亦可以达到适应,但在强阳光下需要更长的时间才能适应,而阴天或夜间则能较快适应。
(2) 做好被检宠物的保定工作。除去体表被检部位的泥沙、污物及敷料油膏,尤其要避免沾染含有碘、铅类药物,皮毛尽量刷净擦干。若在X线室内透视,尚需准备盛接粪尿的用具和扫帚,并注意避免引起宠物惊扰。
(3) 调节好透视照射视野。使其小于荧光屏的范围。检查者穿戴好防护的铅橡皮围裙与手套。并要考虑人、宠物和设备的安全措施。
4) 透视方法与注意事项
(1) 透视检查的条件。管电流通常使用2~3mA,最高时亦不能超过5mA。管电压按被检宠物种类及被检部位厚度而定,小宠物由50~70kV,大宠物由65~85kV不等。距离可根据具体情况考虑,一般在50~100cm之间。曝光时间由脚踏开关控制,通常踏下脚踏开关持续曝光3~5秒,再放松脚踏间歇2~3秒,断续地进行。
(2) 透视检查的程序。透视前先了解透视目的及临床初步意见,在被检查宠物已切实保定后,把荧光屏贴近宠物体,对准被检部位,并与X线中心垂直,然后开始透视检查。先适当开大光门,对被检部做一全面观察,同时留意器官的形态和运动功能情况,注意有无异常发现,再缩小光门,分区进行观察,一旦发现有可疑病变时,则缩小光门做重点深入观察。最后把光门开大复核一次,并与对称部位比较,记录检查结果。如认为需要配合摄影检查,则根据透视结果,确定摄影的部位和投照方法。
7.摄影检查法
X线透过宠物体后照射到胶片上,使胶片感光成像,经过暗室冲洗获得照片,通过观察照片影像进行诊断的方法就是X线摄影检查法。除普通摄影外,现在医学上已发展了多种特殊X线摄影技术,如体层摄影、记波摄影、放大摄影、荧光缩影、高千伏摄影、电影荧光摄影和电视录像、硒静电X线摄影及各种特殊造影等,除部分造影外,其他特殊摄影在兽医上尚未普及,主要使用普通的常规摄影方法。
1) X线摄影检查的器材设备
(1) X线胶片。X线胶片与一般照相胶片性质相似,不同之处是X线胶片的片基较厚,而且两面都涂有碘溴化银的感光药膜。X线胶片有多种规格 (如暗盒规格),但以27.9cm×35.6cm (11in×14in) 最普遍,其感光速度有3F、4F、5F三种,F值越大,感光速度越快,4F胶片相当于21°~24°胶卷感光速度。X线胶片应避光保存在阴凉干燥处,并立放以免受压。启封之后需注意防潮。出厂胶片的包装上注明有效期,已过期的胶片感光性能下降,使用时要适当提高曝光量弥补。
(2) 增感屏。增感屏是两块面上涂有荧光物质药膜的纸板或塑料板,能大大缩短曝光时间,分为低速、中速和高速三种,以钨酸钙中速屏较普遍,其尺寸规格亦与暗盒相同。目前市售的稀土增感屏和氟氯化钡增感屏是新型的增感屏,可使感光速度提高4~6倍。
(3) 片盒 (暗盒)。暗盒是装载X线胶片进行摄影的扁盒,盒面是铝板或塑料的,而盒底用其他金属制成,外面设有弹簧扣或弹性固定板,以便固定盒底并使增感屏与胶片紧贴,防止影像模糊。暗盒的大小规格与胶片相同。
(4) 聚光筒。也称遮线筒、遮光筒、集光筒,为圆锥形或圆筒形的金属筒,是由铅或其他重金属或含铅的塑料制成,装在机头或管头的放射窗上,用以限制照射范围,提高照片的影像清晰度和分辨率,减少散射线的数量。中型以上的X线机常备有不同规格的遮光筒。新型的遮光筒制成可以调节的方形缩光器,通过反射灯光装置,直接反映出照射野的大小和X线束的中心,更便于投照操作。
(5) 测厚尺。测厚尺是木制或铝制卡尺,用以测量被检部位的厚度,作为确定摄影曝光条件的根据。
(6) 滤线器。其形状如一块平板,是由很多薄铅条和能透过X线的物质如塑料、木条或铝条相间构成的铅栅,铅条的间隙与其厚度之比为滤线器的比值,如5∶1、8∶1和10∶1,比值大者滤线能力强,但吸收原发射线也多。铅条按一定的焦距排列,如80cm、100cm或150cm等,摄片时必须按此焦片距使用。应用时将它置于被投照物体与胶片之间,它的作用如同一个滤器,只容许由X线管射来的原发X线通过铅条间隙而到达胶片。从其他方向射来的散射线,则遇到铅条而被吸收,由于滤去对诊断无用而有害的散射线,使照片得到清晰的影像。滤线器又分为静止和活动的两种,前者在照片上显现铅的薄条影,后者可做匀速往返运动,故在照片上没有铅条影像,在兽医上多使用密纹静止滤线器,因制作精细,不大感到有明显的铅条影。拍摄肥厚的部位需要应用滤线器以减少散射线,但由于一部分X线为铅条吸收,需要增加曝光条件,一般管电流应增加1~4倍,或管电压增加5~10kV。
(7) 铅号码。铅号码包括铅制的数字、年、月、日、左、右、性别、宠物种类等,摄影时用以标记照片的日期和编号等。
2) X线摄影的步骤及注意事项
X线的摄影步骤。先从确定被检查的部位开始,进行胶片的准备、X线编号登记、被检部测厚。然后选择管电压 (kV)、管电流 (mA)、曝光时间 (秒)、遮光筒的大小及焦点胶片距等。再放置暗盒和摆好位置,对准X线中心线,最后进行曝光。对摄影检查的部位,要清洁干燥,去除附着的药物和绷带,并确定投照的方向位置 (如前后位或后前位、背腹位或腹背位、左侧位或右侧位、斜位或切线位等)。胶片的大小要与被检部大小一致,小的胶片装在大的暗盒时,要在盒面标记胶片的大小位置。X线编号与暗盒上的铅号码要核对无误。被检部的厚径不均匀时,可取其平均值或中间的厚度为准,X线管的阳极端应位于厚径较薄的一端。投照条件的选择,应使焦点胶片距保持不变,只根据不同的径厚改变千伏值。投照活动的器官可选择高毫安和短时间,投照骨关节等相对静止的组织器官,可以用较低的毫安和较长的时间;但携带式X线机毫安输出小,尽可能用较高千伏挡补救。暗盒的放置要正确,选择的遮光筒或可调的缩光器要使照射野与暗盒大小一致,X线中心线束要对准胶片中心。由于阳极效应的关系,X线量的分布在阴极端较密集而阳极端较稀少,为使胶片曝光均匀,投照狭长的部位,X线管长轴应与胶片长轴垂直,但投照长而宽的部位,X线管的长轴应与胶片长轴平行。曝光时应在宠物呼吸间歇或安静的瞬间进行,以免发生移动。
3) 暗室技术
暗室技术是取得质量优良的X线照片的一个重要环节,忽视这一环节,即使投照技术如何良好,往往也得不到良好的照片。相反,富有暗室技术经验者,对投照技术欠佳的照片,也可得到补救。所以暗室技术也是做好X线诊断工作的一个重要环节。
(1) 暗室设备
①安全红灯: 是装卸胶片及冲洗过程中唯一的照明光源,用一条未曝光的X线胶片,以黑纸盖着一半在红灯下经5分钟照射,冲洗后不变黑,两段无黑白的差异而胶片也不引起灰雾朦胧者为安全。
②裁刀: 为裁切X线胶片用,其规格以49.56cm者较适宜。
③洗片夹: 也称洗片架,为不锈钢制成,其规格与X线胶片或暗盒相同,由17.7cm×24.78cm至38.94cm×49.56cm或49.56cm×60.18cm等,系夹持胶片进行冲洗和晾干之用。
④洗片箱: 也称洗片筒 (桶),目前市售有两个或三个为一套,规格为13.5L,较小的两个为显影箱和定影箱,大的一个为洗影箱。因为容积大而用药多,在摄影工作量不大的基层单位不实用,故也可改用普通冲盆或方盆进行胶片的冲洗。
⑤冲片池: 为照片定影完毕后用流动清水进行冲洗的水池。
⑥定时钟: 即定时闹钟,为计算显影时间做报时之用,时间可随意调节。
⑦温度计: 为测量药液温度之用,除普通温度计外,最好有显影温度计 (50℃)。
⑧升温恒温器: 可使药液升温并保持一定温度,是冬春低温季节冲洗时使用的设备。
⑨观光片: 在暗室内供初步观察照片之用。
⑩其他用品设备: 暗室尚需有天平、漏斗、量杯、量筒、玻璃瓶、搅棒、锅、盆、剪刀等用品设备。
(2) 显影剂与定影剂
显影作用与显影剂: 胶片经过X线曝光照射后,其中已感光的溴化银形成潜影,经过显影剂的还原作用,使银离子还原为黑色的金属银,成为可见的影像。显影剂的组成包括:
还原剂: 有米吐尔,化学名是对甲氨基酚; 海得或坚安,化学名是对苯二酚菲尼酮(phenidone);苯-3羟基二氢钾二氮茂,这是最新的显影剂。
保护剂: 无水亚硫酸钠。
促进剂: 无水碳酸钠。
防灰剂: 溴化钾和苯骈三氮唑。
目前市售的X线胶片显影剂和定影剂为通用处方,是已配好的成品,按说明加水溶解配制即可。但各厂出品的胶片都附有其本身的配方,最好按其胶片厂的处方配制,兹举两种显影剂配方如下。
A.上海牌X线胶片显影剂配方
50℃温水 对甲基氨基酚 无水亚硫酸钠 加水至 | 800ml 3.5g 60g 1000ml | 无水碳酸钠 溴化钾 对苯二酚 | 40g 3.5g 9g |