1、第五章第五章 X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减潞河医院放射科潞河医院放射科 王珍琦王珍琦X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减 X射线在其传播过程中强度的衰减，包射线在其传播过程中强度的衰减，包括距离所致衰减（扩散衰减）和物质所致括距离所致衰减（扩散衰减）和物质所致衰减（吸收衰减）两个方面。衰减（吸收衰减）两个方面。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减1.扩散衰减扩散衰减 扩散衰减也就是因距离所致的衰减。扩散衰减也就是因距离所致的衰减。对应于均匀物质中的对应于均匀物质中的X射线点源在向空间各射线点源在向空间各个方向上辐射时，在半径不同球面上的个方向上辐射时，在半径不同球面上的X射射线的
2、强度与距离（即半径）的平方成反比线的强度与距离（即半径）的平方成反比，这一规律称为，这一规律称为X射线强度衰减的平方反比射线强度衰减的平方反比定律。定律。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减 X射线强度衰减的平方反比定律射线强度衰减的平方反比定律 距离增加一倍，则射线强度将衰减为原来距离增加一倍，则射线强度将衰减为原来的四分之一。的四分之一。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减 平方反比定律只在真空中成立，在空气中平方反比定律只在真空中成立，在空气中由于气体分子的吸收严格说是不成立的。由于气体分子的吸收严格说是不成立的。故而，在一般摄影中，可以通过改变故而，在一般摄影中，可以通过改变X射线
3、射线管焦点到胶片的距离来调节管焦点到胶片的距离来调节X射线的强度。射线的强度。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减2.吸收衰减吸收衰减 也就是物质所致的也就是物质所致的X射线的衰减。射线的衰减。当射线通过物质时，由于射线光子与物质当射线通过物质时，由于射线光子与物质原子发生光电效应、康普顿效应和电子对原子发生光电效应、康普顿效应和电子对效应等一系列作用，致使出射方向上的射效应等一系列作用，致使出射方向上的射线强度减弱，这一衰减称为物质所致的衰线强度减弱，这一衰减称为物质所致的衰减。减。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减 X射线强度在物质中的衰减规律是射线强度在物质中的衰减规律是X射射线摄
4、影、透视、造影、线摄影、透视、造影、X-CT检查和放射治检查和放射治疗的基本依据。同时也是进行屏蔽防护设疗的基本依据。同时也是进行屏蔽防护设计的理论依据。计的理论依据。单能单能X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律何为单能何为单能X线？线？是指由能量相同的光子组成的是指由能量相同的光子组成的X线称为单能线称为单能射线。射线。它具有单一的波长或频率。它具有单一的波长或频率。单能单能X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 X射线强度衰减到其初始值的一半时所需某射线强度衰减到其初始值的一半时所需某种物质的衰减厚度，定义为半价层。种物质的衰减厚度，定义为半价层。(half-value laye
5、r,HVL)它与线性衰减系数的关系：它与线性衰减系数的关系：HVL=0.693/单能单能X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 半价层半价层HVL也是也是X射线光子能量和衰减物质射线光子能量和衰减物质材料的函数，当指明衰减材料后，材料的函数，当指明衰减材料后，HVL表表示该种物质对示该种物质对X射线光子的衰减能力。射线光子的衰减能力。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减 单能单能X线在物质中的衰减可分为线在物质中的衰减可分为 窄束窄束X线在物质中的衰减可分为线在物质中的衰减可分为 宽束宽束X线在物质中的衰减可分为线在物质中的衰减可分为X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减一、窄束一、窄束
6、X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律一）、窄束一）、窄束X线的概念线的概念 何为窄束？何为窄束？是指所包括的散射线成分很少的辐射束。是指所包括的散射线成分很少的辐射束。那么，即使射线束有一定的宽度，只要所含那么，即使射线束有一定的宽度，只要所含的散射光子很少，都可近似的称为窄束。的散射光子很少，都可近似的称为窄束。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减二）、窄束二）、窄束X线的衰减规律线的衰减规律 研究表明，单能研究表明，单能X线通过均匀物质层时，其线通过均匀物质层时，其强度的衰减符合指数规律。即：强度的衰减符合指数规律。即：=0e-x：穿过物质层后的射线强度；：穿过物质层后的射线强度；
7、0：入射强度；：入射强度；：线衰减系数；：线衰减系数；x：吸收物质层的厚度。：吸收物质层的厚度。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减二、宽束二、宽束X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律一）、宽束一）、宽束X线的概念线的概念 所谓宽束所谓宽束X线是含有散射线成分的线是含有散射线成分的X线束。线束。窄束与宽束的区别就在于是否考虑了散射窄束与宽束的区别就在于是否考虑了散射线的影响。线的影响。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减二）、积累因子概念二）、积累因子概念 若用窄束的衰减规律来处理宽束的问题，若用窄束的衰减规律来处理宽束的问题，因为没有考虑散射线的影响，将会高估材因为没有考虑散射线的
8、影响，将会高估材料的屏蔽效果，使防护设计不够安全。料的屏蔽效果，使防护设计不够安全。因而引入宽束积累因子的概念。因而引入宽束积累因子的概念。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减 积累因子：它表示在物质中所考虑的那一点积累因子：它表示在物质中所考虑的那一点的光子总计数与未经碰撞原射线光子计数率的光子总计数与未经碰撞原射线光子计数率之比，用之比，用B表示。即：表示。即：B=N/NnX射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减 B=N/NnB：表示积累因子；：表示积累因子；N：为物质中所考虑的那一点的光子的总计：为物质中所考虑的那一点的光子的总计数率；数率；Nn：为物质中所考虑的那一点的未经碰撞的：为物
9、质中所考虑的那一点的未经碰撞的原射线光子的计数率。原射线光子的计数率。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减 N=Ns+Nn Ns：为物质中所考虑的那一点的散射光子：为物质中所考虑的那一点的散射光子的计数率。的计数率。也就是也就是B=N/Nn=1+Ns/Nn 积累因子的大小反映了在考虑的那一点散积累因子的大小反映了在考虑的那一点散射光子数对总光子数的贡献。射光子数对总光子数的贡献。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减 积累因子是描述散射光子的影响的物理量积累因子是描述散射光子的影响的物理量，它反映了宽束与窄束的差别。，它反映了宽束与窄束的差别。对宽束而言，对宽束而言，B总是大于总是大于1的；
10、在理想窄束的；在理想窄束中中Ns=0，B=1.X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减三）、宽束三）、宽束X线的衰减规律线的衰减规律 宽束宽束X线的衰减比较复杂，可在窄束线的衰减比较复杂，可在窄束X线的线的指数衰减规律上引入积累因子指数衰减规律上引入积累因子B加以修正：加以修正：=B0e-x连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 窄束和宽束窄束和宽束X线的指数衰减规律只是对单能线的指数衰减规律只是对单能的的X线来讲的。线来讲的。一般情况下，一般情况下，X线束是由能量连续分布的光线束是由能量连续分布的光子组成的。子组成的。当穿过一定厚度的物质层时，各能量成分当穿过一定厚度的物质层时，各
11、能量成分衰减的情况并不一样，并不遵守单一的指衰减的情况并不一样，并不遵守单一的指数规律。数规律。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律一、连续一、连续X线在物质中的衰减特点线在物质中的衰减特点 连续能谱的连续能谱的X线束是能量从最小值到最大线束是能量从最小值到最大值之间的各种光子组合成的混合射线束，值之间的各种光子组合成的混合射线束，当连续当连续X线通过物质层时，其量和质都有线通过物质层时，其量和质都有变化。变化。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 特点是：特点是：X线强度变小（量减小），硬度变线强度变小（量减小），硬度变大（质提高）。大（质提高）。这是由于低能光子
12、容易被吸收，致使这是由于低能光子容易被吸收，致使X线束线束通过物质后高能光子在射线束中所占比率通过物质后高能光子在射线束中所占比率相对变大。相对变大。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律1cm1cm水模型水模型（1cm1cm*4 4）10001000光子光子1000光子光子228228光子光子228光子光子 40keV 47keV 52keV 55keV 平均能量平均能量 650 474 365 探测器探测器探测器探测器-35 -27 -23 -211cm水水1cm水水1cm水水1cm水水连续连续X X线通过物质时的衰减模型线通过物质时的衰减模型连续连续X线在物质中的衰减规律线在
13、物质中的衰减规律 如此下去，如此下去，X线的平均能量将逐渐提高，并线的平均能量将逐渐提高，并接近入射线最大能量。接近入射线最大能量。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律1 2 3 4水膜厚度水膜厚度（cm）1000 800 600 400 200光子数光子数100kV单能单能X X线线100kV连续能谱连续能谱X X线线连续连续X X线与单能线与单能X X线通过物质时衰减的比较线通过物质时衰减的比较连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 由上图我们可知在相同条件下，与单能由上图我们可知在相同条件下，与单能X线线相比较，连续能谱相比较，连续能谱X线有更大的衰减。线有更大
14、的衰减。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 不同厚度的吸收体对不同厚度的吸收体对X线能谱的影响：线能谱的影响：吸收体厚度依次增加，吸收体厚度依次增加，X线束相对强度线束相对强度不断地减弱。能谱组成也不断地变化，低不断地减弱。能谱组成也不断地变化，低能成分减弱很快，高能成分的比率不断增能成分减弱很快，高能成分的比率不断增加，加，X线的能谱宽度（光子能量范围）逐渐线的能谱宽度（光子能量范围）逐渐变窄。变窄。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 可以利用可以利用X线的这种衰减特点来调节线的这种衰减特点来调节X线的线的质与量。质与量。X线管电压的峰值决定线管电压的峰值决定
15、X线束的光子最大能线束的光子最大能量，可用滤过的方法，使其线束平均量接量，可用滤过的方法，使其线束平均量接近最大能量。近最大能量。X线管的激发电压与滤过条件是决定线管的激发电压与滤过条件是决定X线束线束质的重要条件。质的重要条件。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律二、影响二、影响X线衰减的因素线衰减的因素 决定决定X线衰减程度的因素有：线衰减程度的因素有：1.X线本身的性质线本身的性质 2.吸收物质的性质（即物质的密度）吸收物质的性质（即物质的密度）3.原子序数原子序数 4.每克物质含有的电子数每克物质含有的电子数连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律1.射线本身性
16、质对衰减的影响射线本身性质对衰减的影响 一般来讲，入射光子的能量越大，一般来讲，入射光子的能量越大，X线的穿线的穿透力就越强，透力就越强，随着光子能量的增加，透过光子所占的百随着光子能量的增加，透过光子所占的百分比数也就增加。分比数也就增加。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 低能光子绝大部分通过光电效应而被衰减低能光子绝大部分通过光电效应而被衰减，只有极少数的低能光子透过。随，只有极少数的低能光子透过。随X线能量线能量的增加，康普顿散射占了优势。的增加，康普顿散射占了优势。这是因为：光电衰减系数与这是因为：光电衰减系数与X X线能量线能量的三次方成反比，而康普顿衰减系数的三次
17、方成反比，而康普顿衰减系数与与X X线的能量一次方成反比。线的能量一次方成反比。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 总之，不管那种效应占优势，都可以说，总之，不管那种效应占优势，都可以说，入射入射X线能量越高，衰减就越少。线能量越高，衰减就越少。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律2.物质原子序数对衰减的影响物质原子序数对衰减的影响 原子序数越高的物质，吸收原子序数越高的物质，吸收X线也越多。线也越多。为何会是如此？为何会是如此？因为：光电衰减系数与原子序数因为：光电衰减系数与原子序数Z Z的的四次方成正比；四次方成正比；康普顿衰减系数与原子序数康普顿衰减系数与原
18、子序数Z Z成正比。成正比。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律3.物质密度对衰减的影响物质密度对衰减的影响 X线的衰减与物质的密度成正比关系。线的衰减与物质的密度成正比关系。这是因为密度加倍，则单位体积内的原子这是因为密度加倍，则单位体积内的原子、电子数也加倍，故而相互作用的几率也、电子数也加倍，故而相互作用的几率也就加倍。就加倍。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 人体内出骨骼外，其他组织的有效原子序人体内出骨骼外，其他组织的有效原子序数相差甚微，但由于密度不同，便形成衰数相差甚微，但由于密度不同，便形成衰减的差别，而产生了减的差别，而产生了X线影像。线影像。
19、连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律4.每克电子数对衰减的影响每克电子数对衰减的影响 射线的衰减与一定厚度内的电子数有关。射线的衰减与一定厚度内的电子数有关。电子数越多的物质比电子数少的物质更容电子数越多的物质比电子数少的物质更容易衰减易衰减X线。线。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 每克电子数一般用电子每克电子数一般用电子*克克-1作单位。作单位。由于随原子序数的提高，中子数的增长比由于随原子序数的提高，中子数的增长比电子数增长得要快，所以原子序数高的元电子数增长得要快，所以原子序数高的元素比原子序数低的元素每克电子数要少。素比原子序数低的元素每克电子数要少。
20、连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律物质物质 有效原子序数有效原子序数 每克电子数每克电子数 氢氢 1 5.97 碳碳 6 3.01 脂肪脂肪 6.46 3.34 水水 7.42 3.34 肌肉肌肉 7.64 3.31 空气空气 7.78 3.01 氧氧 8 3.01 铝铝 13 2.90 骨骨 13.80 3.19 铜铜 29 2.75 铅铅 82 2.38连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律三、三、X线的滤过线的滤过 何为滤过？何为滤过？在在X线管出口放置一定均匀厚度的金属，预线管出口放置一定均匀厚度的金属，预先把先把X线束中的低能成分吸收掉，将线束中的低能成分
21、吸收掉，将X线的线的平均能量提高，这种过程就是所谓的滤过平均能量提高，这种过程就是所谓的滤过。所用的金属片就叫做滤过板。所用的金属片就叫做滤过板。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 为何要用滤过？为何要用滤过？是因为医用是因为医用X X线属于连续能谱，当其通过人体时，绝大线属于连续能谱，当其通过人体时，绝大部分低能成分都被皮肤和表浅几厘米的组织吸收。由于部分低能成分都被皮肤和表浅几厘米的组织吸收。由于低能光子不能透过人体，对形成低能光子不能透过人体，对形成X X线影像不起任何作用，线影像不起任何作用，但却大大增加了被检者的皮肤照射量。为获得最佳影像但却大大增加了被检者的皮肤照射
22、量。为获得最佳影像质量，同时尽量减少无用的低能光子对人体的伤害，采质量，同时尽量减少无用的低能光子对人体的伤害，采用恰当的的滤过措施，兼顾应用与防护的双重目的。用恰当的的滤过措施，兼顾应用与防护的双重目的。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 X线的滤过分类：线的滤过分类：1.固有滤过固有滤过 2.附加滤过附加滤过连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律1.固有滤过固有滤过 是指是指X线管组装体本身的滤过。线管组装体本身的滤过。固有滤过包括：固有滤过包括：X线管的玻璃管壁、绝缘油线管的玻璃管壁、绝缘油、管套上的窗口和不可拆卸的滤过板。、管套上的窗口和不可拆卸的滤过板。连
23、续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 固有滤过一般都用铝当量表示。固有滤过一般都用铝当量表示。所谓铝当量（所谓铝当量（mmAl）：是指一定厚度的铝：是指一定厚度的铝板与其他滤过材料相比较，对板与其他滤过材料相比较，对X线具有相同线具有相同的衰减效果，则此铝板厚度（的衰减效果，则此铝板厚度（mm）就是该）就是该滤过材料的铝当量。滤过材料的铝当量。一般诊断一般诊断X线机的固有滤过在线机的固有滤过在0.52mmAl。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 个别特殊情况需要使用低滤过个别特殊情况需要使用低滤过X线，因为滤线，因为滤过虽然可以提高过虽然可以提高X线的平均能量，但却
24、降低线的平均能量，但却降低了组织的对比度。了组织的对比度。对于软组织摄影（如乳腺摄影），如果降对于软组织摄影（如乳腺摄影），如果降低了对比度就会严重影响照片的质量，所低了对比度就会严重影响照片的质量，所以要用最小的固有滤过，以要用最小的固有滤过，连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律2.附加滤过附加滤过 附加滤过包括：用工具可拆卸的附加滤过附加滤过包括：用工具可拆卸的附加滤过板、可选择的附加滤过板、遮光器中的反板、可选择的附加滤过板、遮光器中的反镜和有机玻璃窗的滤过等等。镜和有机玻璃窗的滤过等等。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律1）.滤过板的选择滤过板的选择 理想
25、的滤过板应把一切无用的低能成分吸理想的滤过板应把一切无用的低能成分吸收掉，而让有用的高能成分全部透过。收掉，而让有用的高能成分全部透过。常选择的是复合滤过板。常选择的是复合滤过板。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 在在X射线诊断中通常都用铝和铜做滤过板，射线诊断中通常都用铝和铜做滤过板，铝对低能射线是很好的滤过物质，铜对高铝对低能射线是很好的滤过物质，铜对高能射线是很好的滤过物质。能射线是很好的滤过物质。在一般诊断中都是用单一的铝作滤过板。在一般诊断中都是用单一的铝作滤过板。铜不能单独作滤过板，它经常和铝结合为铜不能单独作滤过板，它经常和铝结合为复合滤过板。复合滤过板。连续连
26、续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 为什么在管电压较高时多采用铜铝滤过板？为什么在管电压较高时多采用铜铝滤过板？在使用时高原子序数的铜面向在使用时高原子序数的铜面向X射线管，射线管，低原子序数的一层铝面向被检者。这是因为低原子序数的一层铝面向被检者。这是因为光电效应在铜中能产生光电效应在铜中能产生8keV的标识辐射，这的标识辐射，这种射线能增加受检者的皮肤剂量，可用铝层种射线能增加受检者的皮肤剂量，可用铝层把它吸收掉，至于铝的标识辐射只有把它吸收掉，至于铝的标识辐射只有1.5keV，空气即把它全部吸收掉了。，空气即把它全部吸收掉了。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律2
27、）.滤过板的厚度滤过板的厚度 随滤过板厚度的增加，低能射线迅速衰减随滤过板厚度的增加，低能射线迅速衰减，但高能射线衰减缓慢。，但高能射线衰减缓慢。在实际工作中，采用多厚的滤过板合适，在实际工作中，采用多厚的滤过板合适，应根据具体检查类型考虑管电压和滤过板应根据具体检查类型考虑管电压和滤过板厚度的适当组合。厚度的适当组合。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 必须指出：使用低滤过而进行的高千伏摄必须指出：使用低滤过而进行的高千伏摄影，对受检者是十分有害的。影，对受检者是十分有害的。不过现在不过现在X线机上，一般都会有连锁控制，线机上，一般都会有连锁控制，使机器在无适当滤过的情况下，
28、不能曝光使机器在无适当滤过的情况下，不能曝光，以避免出现差错。，以避免出现差错。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律3）.滤过板厚度对受照剂量的影响滤过板厚度对受照剂量的影响 在相同管电压和管电流的情况下，滤过板在相同管电压和管电流的情况下，滤过板的厚度越厚，受检者所受剂量会大幅下降的厚度越厚，受检者所受剂量会大幅下降。厚滤过技术对降低受检者剂量的重要意义厚滤过技术对降低受检者剂量的重要意义。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律 附加滤过可使附加滤过可使X射线的强度减小，但提射线的强度减小，但提高了高了X射线的有效能量，线质变硬了。射线的有效能量，线质变硬了。连续连
29、续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律4）.滤过与投照时间滤过与投照时间 采用高千伏、厚滤过摄影虽然照射时间延采用高千伏、厚滤过摄影虽然照射时间延长了，但受照剂量却大幅降低了。长了，但受照剂量却大幅降低了。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律5）.楔形或梯形滤过板楔形或梯形滤过板 在投照部位的厚度相差太多的情况下，会在投照部位的厚度相差太多的情况下，会使照片一边黑化度太浓，另一边黑花度太使照片一边黑化度太浓，另一边黑花度太淡，造成诊断困难。淡，造成诊断困难。此时可用楔形或梯形滤过板来补偿这种差此时可用楔形或梯形滤过板来补偿这种差别。别。连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质
30、中的衰减规律 楔形或梯形滤过板薄的部分吸收的射线较楔形或梯形滤过板薄的部分吸收的射线较少，使更多的射线通过人体较厚的部位，少，使更多的射线通过人体较厚的部位，从而使照片两侧的黑化度趋于一致。从而使照片两侧的黑化度趋于一致。诊断放射学中诊断放射学中X线的衰减线的衰减 X线束射入体内，一部分被吸收散射，另一线束射入体内，一部分被吸收散射，另一部分通过人体沿原方向传播。透过的部分通过人体沿原方向传播。透过的X光子光子按特定形式分布，便形成了按特定形式分布，便形成了X线影像。线影像。透过的光子与衰减的光子都具有同等的重透过的光子与衰减的光子都具有同等的重要性。要性。诊断放射学中诊断放射学中X线的衰减线
31、的衰减一、人体的构成元素和组织密度一、人体的构成元素和组织密度 从物质结构上看，人体是由骨骼、软组织从物质结构上看，人体是由骨骼、软组织、肺、消化道以及腔体内的气体组成。、肺、消化道以及腔体内的气体组成。软组织占人体组织的大部分，它包括肌肉软组织占人体组织的大部分，它包括肌肉、脂肪和碳水化合物等。、脂肪和碳水化合物等。诊断放射学中诊断放射学中X线的衰减线的衰减 人体骨骼由胶体蛋白和钙质组成，其中钙人体骨骼由胶体蛋白和钙质组成，其中钙质占质占5060；软组织内水占软组织内水占75，蛋白质、脂肪及碳水，蛋白质、脂肪及碳水化合物占化合物占23，其余，其余2是是K、Na、Cl、Fe等元素。等元素。诊断
32、放射学中诊断放射学中X线的衰减线的衰减 人体除少量的钙、磷等中等原子序数的物人体除少量的钙、磷等中等原子序数的物质外，其余全由低原子序数物质组成。质外，其余全由低原子序数物质组成。人体吸收人体吸收X线最多的是门牙，吸收线最多的是门牙，吸收X线最少线最少的是充满气体的肺。的是充满气体的肺。诊断放射学中诊断放射学中X线的衰减线的衰减 光子与物质的作用截面积随原子序数的增光子与物质的作用截面积随原子序数的增加而增大，故射线束的衰减系数也随原子加而增大，故射线束的衰减系数也随原子序数的增加而显著增大，所以高原子序数序数的增加而显著增大，所以高原子序数的物质对的物质对X射线有较强的衰减。射线有较强的衰减
33、。对于混合物或化合物可采用有效原子序数对于混合物或化合物可采用有效原子序数来描述其对来描述其对X射线的衰减性质。射线的衰减性质。诊断放射学中诊断放射学中X线的衰减线的衰减 有效原子序数：有效原子序数：是指在相同照射条件下，是指在相同照射条件下，1kg复杂物质复杂物质与与1kg单质所吸收的辐射能相同时，则此单单质所吸收的辐射能相同时，则此单质的原子序数（质的原子序数（Z）就称为复杂物质的有效）就称为复杂物质的有效原子序数（原子序数（Z）.诊断放射学中诊断放射学中X线的衰减线的衰减二二、X线通过人体的衰减规律线通过人体的衰减规律 诊断诊断X射线与人体组织作用时，除一部分为射线与人体组织作用时，除一
34、部分为直接透射外，其余部分主要通过光电效应直接透射外，其余部分主要通过光电效应和康普顿效应被吸收和散射。和康普顿效应被吸收和散射。光子与物质的相互作用除与光子本身的能光子与物质的相互作用除与光子本身的能量有关外，还与物质的原子序数有关。量有关外，还与物质的原子序数有关。诊断放射学中诊断放射学中X线的衰减线的衰减 一般采用单能宽束一般采用单能宽束X线的指数减弱规律。线的指数减弱规律。=K3Z4 K：一个比例系数；：一个比例系数；：X线光子的波长；线光子的波长；Z：有效原子序数；：有效原子序数；：组织的密度。：组织的密度。诊断放射学中诊断放射学中X线的衰减线的衰减 人体各组织器官的密度、有效原子序
35、数和人体各组织器官的密度、有效原子序数和厚度不同，对厚度不同，对X线的衰减程度各异。当线的衰减程度各异。当X线线穿过人体组织时，由于透过量不同，从而穿过人体组织时，由于透过量不同，从而形成带有信息的形成带有信息的X射线影像，当它到达荧光射线影像，当它到达荧光屏或胶片时，就变成了肉眼可分辨的深浅屏或胶片时，就变成了肉眼可分辨的深浅不同的影像。不同的影像。这就是这就是X射线诊断的物理基础。射线诊断的物理基础。诊断放射学中诊断放射学中X线的衰减线的衰减 人体不同组织的质量衰减系数一般是：人体不同组织的质量衰减系数一般是：骨骼肌肉脂肪空气骨骼肌肉脂肪空气 X线在人体中，主要是通过光电效应和康普线在人体
36、中，主要是通过光电效应和康普顿效应两种作用形式使其衰减。顿效应两种作用形式使其衰减。诊断放射学中诊断放射学中X线的衰减线的衰减 例如：以拍手部片，说明例如：以拍手部片，说明X线在人体不同组织中线在人体不同组织中的衰减差别。的衰减差别。先用先用40kV的的X线拍片，在照片上可呈现高对比线拍片，在照片上可呈现高对比度的影像；度的影像；再用再用150kV的的X线拍片，其影像对比度将明显下线拍片，其影像对比度将明显下降。降。因为：在因为：在40kV时以光电效应为主；在时以光电效应为主；在150kV时时几乎全部都是由康普顿效应造成的吸收差别。几乎全部都是由康普顿效应造成的吸收差别。X线的临床应用线的临床
37、应用一、常规一、常规X线摄影技术线摄影技术二、数字化二、数字化X线成像技术线成像技术三、介入放射技术三、介入放射技术四、计算机断层成像技术四、计算机断层成像技术五、利用五、利用X线的肿瘤放射治疗技术线的肿瘤放射治疗技术X线的临床应用线的临床应用一、常规一、常规X线摄影技术线摄影技术 摄影是摄影是X线检查的一种基本方法。线检查的一种基本方法。原理：是透过人体带有信息的原理：是透过人体带有信息的X线潜影照射线潜影照射在胶片上，致使胶片感光，然后通过显影在胶片上，致使胶片感光，然后通过显影、定影、脱水等过程便在、定影、脱水等过程便在X线照片上产生线照片上产生X线影像。线影像。X线的临床应用线的临床应
38、用 X线胶片比透视荧光屏分辨率高，因此，线胶片比透视荧光屏分辨率高，因此，X线摄影比透视能发现更多有诊断价值的影线摄影比透视能发现更多有诊断价值的影像，而且可以永久保存，便于会诊和复查像，而且可以永久保存，便于会诊和复查对比。对比。而且，拍一次片的计量不足荧光透视的而且，拍一次片的计量不足荧光透视的1/8。X线的临床应用线的临床应用二、数字化二、数字化X线成像技术线成像技术 1.计算机计算机X线摄影线摄影 2.直接数字化直接数字化X线摄影系统线摄影系统 3.数字减影数字减影X线的临床应用线的临床应用1.计算机计算机X线摄影线摄影 (Computed radiography,CR)是将是将X线透
39、过人体后的信息记录在影像线透过人体后的信息记录在影像板（板（image plate,IP）上，经读取装置读）上，经读取装置读取，再由计算机算出一个数字化图像，又取，再由计算机算出一个数字化图像，又经数模转换器转换，在荧屏上显示出灰阶经数模转换器转换，在荧屏上显示出灰阶图像。图像。X线的临床应用线的临床应用 CR系统由激光扫描仪、影像板、和数字图系统由激光扫描仪、影像板、和数字图像工作站组成。像工作站组成。IP板的寿命一般在一万次左右。板的寿命一般在一万次左右。X线的临床应用线的临床应用 CR的优点是：的优点是：宽容度大，摄影条件易选择；宽容度大，摄影条件易选择；可降低投照时的辐射量；可降低投照
40、时的辐射量；影像清晰度比普通胶片的高；影像清晰度比普通胶片的高；对影像可进行后期处理；对影像可进行后期处理；可进行图像传输、存储；可进行图像传输、存储；IP可重复使用。可重复使用。X线的临床应用线的临床应用 CR与与X线摄影的区别主要表现在：线摄影的区别主要表现在：再现胶片的机会；再现胶片的机会；在不同场合下观片；在不同场合下观片；可进行后处理调节照片而不至于使病人再可进行后处理调节照片而不至于使病人再次接受辐射；次接受辐射；保存方便整洁。保存方便整洁。X线的临床应用线的临床应用2.直接数字化直接数字化X线摄影系统线摄影系统 (digital radiography,DR)是由电子暗盒、扫描控
41、制器、系统控制器是由电子暗盒、扫描控制器、系统控制器、影像监视器等组成，是直接将、影像监视器等组成，是直接将X线光子通线光子通过电子暗盒转化为数字化图像。过电子暗盒转化为数字化图像。X线的临床应用线的临床应用 DR具有与具有与CR相同的优点，还因为是直接相同的优点，还因为是直接摄影，比摄影，比CR的成像环节少，减少了信息的的成像环节少，减少了信息的丢失。丢失。但是但是DR电子暗盒费用昂贵，还需要改装已电子暗盒费用昂贵，还需要改装已有的有的X线机设备。所以，较适用于透视与点线机设备。所以，较适用于透视与点片摄影及造影检查。片摄影及造影检查。X线的临床应用线的临床应用3.数字减影数字减影 若将使用
42、造影剂前后的两幅图像相减，则若将使用造影剂前后的两幅图像相减，则去掉了没有造影剂部分的图像，得到了仅去掉了没有造影剂部分的图像，得到了仅有造影剂部分的图像，这就是减影。有造影剂部分的图像，这就是减影。用计算机进行这种图像的减影处理，就是用计算机进行这种图像的减影处理，就是数字减影。数字减影。X线的临床应用线的临床应用 在临床上常用于血管造影，即数字减影血在临床上常用于血管造影，即数字减影血管造影管造影(digital subtraction angiography,DSA)。X线的临床应用线的临床应用三、介入放射技术三、介入放射技术 介入放射学介入放射学 (interventiongal ra
43、diology,IVR)是以影像诊断为基础，在医学影像诊断设备的引是以影像诊断为基础，在医学影像诊断设备的引导下，利用穿刺针、导管及其他介入器材，通过导下，利用穿刺针、导管及其他介入器材，通过经皮穿刺途或通过人体原有孔道，插至病变部位经皮穿刺途或通过人体原有孔道，插至病变部位进行诊断性造影和治疗，或采集组织，进行细胞进行诊断性造影和治疗，或采集组织，进行细胞学及生化检查。学及生化检查。X线的临床应用线的临床应用 介入放射学包括两个基本内容：介入放射学包括两个基本内容：以影像诊断学为基础，利用导管等技术以影像诊断学为基础，利用导管等技术，在影像监视下对一些疾病进行非手术治，在影像监视下对一些疾病
44、进行非手术治疗。疗。在影像监视下，利用经皮穿刺、导管等在影像监视下，利用经皮穿刺、导管等技术，取得组织学、细菌学、生理和生化技术，取得组织学、细菌学、生理和生化资料，以明确病变的性质。资料，以明确病变的性质。X线的临床应用线的临床应用 介入放射学是在影像医学的引导下，为现介入放射学是在影像医学的引导下，为现代医学诊疗提供了新的给药途径和手术方代医学诊疗提供了新的给药途径和手术方法。法。与传统相比较，具有更直接有效、更简便与传统相比较，具有更直接有效、更简便微创的优点。微创的优点。X线的临床应用线的临床应用 由于其在疾病诊疗方面拥有传统的内外科由于其在疾病诊疗方面拥有传统的内外科学不具备的独有特
45、点（具有微创性；可重学不具备的独有特点（具有微创性；可重复性强；定位准确；疗效高，见效快；并复性强；定位准确；疗效高，见效快；并发症发生率低；多种技术的联合应用简便发症发生率低；多种技术的联合应用简便易行），在现代医疗诊治领域已迅速确立易行），在现代医疗诊治领域已迅速确立其重要地位。其重要地位。X线的临床应用线的临床应用四、计算机断层成像技术四、计算机断层成像技术 X线计算机体层摄影线计算机体层摄影 (computed tomography,CT)X-CT 是经过高度准直的窄束是经过高度准直的窄束X线，对人体线，对人体体层面进行扫描。体层面进行扫描。X线的临床应用线的临床应用 X-CT检查特点
46、是诊断的准确率高。检查特点是诊断的准确率高。X-CT是人体的断面图像，它具有不重叠、是人体的断面图像，它具有不重叠、层次分明、对比度高和密度分辨力强等特层次分明、对比度高和密度分辨力强等特点。点。X线的临床应用线的临床应用五、利用五、利用X线的肿瘤放射治疗技术线的肿瘤放射治疗技术 电离辐射可用于肿瘤的放射治疗，简称放电离辐射可用于肿瘤的放射治疗，简称放疗。疗。肿瘤细胞自身分裂繁殖活跃，它对放射线肿瘤细胞自身分裂繁殖活跃，它对放射线的敏感性比发育成熟的正常细胞大得多。的敏感性比发育成熟的正常细胞大得多。X线的临床应用线的临床应用 放疗就是利用放射线的这一生物效应特性放疗就是利用放射线的这一生物效
47、应特性，再加上适当的控制措施，从而达到抑制，再加上适当的控制措施，从而达到抑制和破坏肿瘤组织，最大限度保护正常组织和破坏肿瘤组织，最大限度保护正常组织的治疗目的。的治疗目的。X线的临床应用线的临床应用 皮肤和表浅组织的肿瘤，通常用低能皮肤和表浅组织的肿瘤，通常用低能X线或线或加速器产生的电子线进行近距离的照射治加速器产生的电子线进行近距离的照射治疗。疗。深部肿瘤多采用医用电子直线加速器产生深部肿瘤多采用医用电子直线加速器产生的高能的高能X线进行治疗。线进行治疗。X线的临床应用线的临床应用 它不用手术开颅就能对颅内肿瘤或病灶它不用手术开颅就能对颅内肿瘤或病灶进行准确的定向照射治疗，并能最大限度进
48、行准确的定向照射治疗，并能最大限度地减少正常组织的损伤，是一种高效、精地减少正常组织的损伤，是一种高效、精确、无血、无痛的非手术治疗方法。确、无血、无痛的非手术治疗方法。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减1.窄束及宽束窄束及宽束X线的定义是什么？线的定义是什么？窄束窄束X X线：是指所包括的散射线线：是指所包括的散射线成分很少的辐射束。成分很少的辐射束。宽束宽束X X线：是指含有散射线成分线：是指含有散射线成分的辐射束。的辐射束。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减2.何为半价层？何为半价层？X X射线强度衰减到其初始值的一半射线强度衰减到其初始值的一半时所需某种物质的衰减厚度，定时所需
49、某种物质的衰减厚度，定义为半价层。义为半价层。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减3.单能窄束单能窄束X线在物质中的衰减规律是什么？线在物质中的衰减规律是什么？单能窄束单能窄束X X线通过均匀物质时，其强弱的衰减符线通过均匀物质时，其强弱的衰减符合指数规律。合指数规律。=0 0e e-x-x：穿过物质层后的射线强度；：穿过物质层后的射线强度；0 0 ：入射强度；：入射强度；：线衰减系数；：线衰减系数；x x：吸收物质层的厚度。：吸收物质层的厚度。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减4.连续连续X线在物质中的衰减规律的特点？线在物质中的衰减规律的特点？连续能谱的连续能谱的X X射线束是能量从
50、最小值到最大值之射线束是能量从最小值到最大值之间的各种光子组合成的混合射线束，当连续间的各种光子组合成的混合射线束，当连续X X射射线通过物质层时，其量和质都有变化。特点是：线通过物质层时，其量和质都有变化。特点是：X X射线强度变小，硬度变大（质提高）。这是由射线强度变小，硬度变大（质提高）。这是由于低能光子容易被吸收，致使于低能光子容易被吸收，致使X X射线束通过物质射线束通过物质后高能光子在射线束中所占比率相对变大的缘后高能光子在射线束中所占比率相对变大的缘故。故。X射线在物质中的衰减射线在物质中的衰减5.影响诊断影响诊断X线在人体中衰减吸收的主要因素线在人体中衰减吸收的主要因素？1.1
