第十章射线新

第十章射线新第一页，共三十二页，编辑于2023年，星期五劳厄相1912年劳厄用晶体衍射的方法证实，X射线是电磁波(103

nm~10nm)，具有电磁波的一般通性，具有波粒二象性。准直缝X射线····劳厄斑晶体·一、X射线的本质第一节X射线的性质第二页，共三十二页，编辑于2023年，星期五（一）物理特性⑴光子流⑵穿透作用——成像、防护⑶电离作用——生物效应的基础、测量射线强度的原理；⑷荧光效应——X射线透视（二）光化学作用（感光作用）——X射线照相（三）生物效应二、X射线的基本性质第三页，共三十二页，编辑于2023年，星期五伦琴（W.K.Rontgen，1845-1923）德国物理学家。1900年因发现X射线获诺贝尔物理学奖。（一）X射线的产生条件⑴高速电子流⑵阳极靶一、X射线的产生装置第二节X射线的产生及其强度和硬度第四页，共三十二页，编辑于2023年，星期五（二）X射线的产生装置X射线的产生装置主要包括三个组成部分：X射线管，低压电源，高压电源。其中，X射线管是核心部分。-CBX射线X射线管+AX射线管的工作原理阴极的作用—释放电子，阴极—阳极之间有强电场（几十~几百kV/m），电子在强电场作用下，向阳极加速运动——碰撞在靶上——有X射线辐射。第五页，共三十二页，编辑于2023年，星期五X射线管第六页，共三十二页，编辑于2023年，星期五3、医用电子加速器电子感应加速器电子感应加速器是利用感生电场来加速电子的装置。在电磁铁的两极之间安置一个环形真空室，当用交变电流激励电磁铁时，在环形室内就会感生出很强的、同心环状的感生电场。用电子枪将电子注入环形室，电子在有旋电场的作用下被加速，并在洛仑兹力的作用下，在固定的圆轨道上回旋。将高能电子从真空室中引出撞靶而产生高能X射线。第七页，共三十二页，编辑于2023年，星期五

电子回旋加速器电子回旋加速器的主要结构是作为电极的两个金属半圆形真空盒，置于电磁铁产生的均匀磁场中。

两D形电极之间加高频交变电压时，两电极缝隙之间产生高频交变电场。电子被这一电场加速后进入D1，在D1内受磁场力作用而作匀速圆周运动，当电子从D1出来再次进入两电极缝隙之间时，其间电场恰好改变方向，电子被电场加速后进入D2。电子在交变电场和均匀磁场的作用下，多次累积式地被加速而沿着螺旋形平面轨道运动，直到能量足够高时被引出加速器击靶产生X射线或直接被利用作高能电子束治疗。SBNO第八页，共三十二页，编辑于2023年，星期五

电子直线加速器电子直线加速器是采用微波电场加速电子的装置，其加速电子的径迹是直线。主要由电子注入系统、加速系统以及引出系统组成。加速系统为一微波谐振腔，包括产生微波的设备（如磁控管、速调管）和传输微波并加速电子的加速管。电子在加速管中微波电磁场作用下，不断被加速，然后经偏转磁铁偏转而打靶产生高能X射线。第九页，共三十二页，编辑于2023年，星期五第三代直线加速器CLINAC2100C(Varian,USA)。可以产生6和18MeV的高能X射线及6，9，12，16和20MeV的高能电子束直线加速器第十页，共三十二页，编辑于2023年，星期五(nm)0.050.10.1500.020.1080.1280.147KLLL连续X射线谱标识X射线谱X射线谱（按波长分）二、X射线产生的物理机制第十一页，共三十二页，编辑于2023年，星期五（一）连续X射线谱1、连续X射线产生的物理机制——轫致辐射高速运动的电子撞击在阳极靶上，电子在靶原子核电场作用下，速度的量值和方向都发生急剧变化，电子的一部分动能转化为X光子的能量h而辐射出去。+hmax=EE+轫致辐射hEE-h第十二页，共三十二页，编辑于2023年，星期五2、连续X射线谱的特点⑴存在短波极限min；⑵U↑→峰值和min向短波方向移动；⑶短波极限min仅由电压管的大小决定。

短波极限钨靶在较低管电压下产生的连续X射线谱第十三页，共三十二页，编辑于2023年，星期五（二）标识X射线谱（特征X射线谱）对于钨靶，管电压在70kV以上产生的X射线谱第十四页，共三十二页，编辑于2023年，星期五1、特征X射线的产生机制高速运动的电子与阳极靶内某个原子的内层电子作用，靶原子的内层轨道电子吸收能量从靶原子中逸出——在原子的内层电子中出现空位；外层电子向空位跃迁，并在跃迁过程中放出一个光子，光子能量为电子跃迁前后的能级差。2、特征X射线的特性（1）为线状光谱，波长分布不连续（2）波长仅与靶材料有关，与管电压无关第十五页，共三十二页，编辑于2023年，星期五（一）

X射线的强度定义——指单位时间内与射线方向垂直的单位面积的X射线的能量使X射线的强度增加的方法：（1）增加管电流（2）增加管电压三、X射线的强度与硬度第十六页，共三十二页，编辑于2023年，星期五（二）

X射线的量与质1、X射线的量：指X射线束的光子数2、X射线的硬度（X射线的质）：指X光子的能量，表示X射线的穿透本领。与过滤物质的厚度有关。在医学上通常用管电压的千伏数（kV）来表示X射线的硬度，并通过调节管电压来控制X射线的硬度。第十七页，共三十二页，编辑于2023年，星期五

X射线按硬度的分类名称管电压(kV)最短波长(nm)主要用途极软X射线软X射线硬X射线极硬X射线5~2020~100100~250250以上0.248~0.0620.062~0.0120.012~0.0050.005以下软组织摄影,表皮治疗透视和摄影较深组织治疗深部组织治疗第十八页，共三十二页，编辑于2023年，星期五第三节X射线的吸收

定义：当X射线通过物质时，X光子与物质中的原子发生多种相互作用，原方向上的X射线的被衰减。即X射线不断被吸收。第十九页，共三十二页，编辑于2023年，星期五II0x式中Ｉ是通过厚度为d的物质层后的射线强度，I0是入射线的强度，μ为线性吸收系数。(10-6)

一、单色X射线的吸收规律朗伯定律第二十页，共三十二页，编辑于2023年，星期五(10-7)

二、质量吸收系数与质量厚度1、质量吸收系数

对于同一种物质来说，线性吸收系数μ与它的密度ρ近似成正比，因为吸收体的密度越大，则单位体积中可能与光子发生作用的原子就越多，光子在单位路程中被吸收或散射的概率也就越大。2、质量厚度

表示单位面积、厚度为x的物质的量。第二十一页，共三十二页，编辑于2023年，星期五将上述两式代入式（10-6）中，可得排除了密度ρ对吸收的影响

（9-6）3、半价层：

X射线穿过物质强度被衰减一半所对应的厚度（或质量厚度），称为该物质的半价层。可以用半价层表示物质对X射线的吸收规律：

或

第二十二页，共三十二页，编辑于2023年，星期五三、吸收系数与波长和原子序数的关系

对于医学上常用的低能Ｘ射线，光子能量在几十到几百keV之间，各种元素的线性吸收系数近似地适合下式与吸收物质的性质和Ｘ射线的波长有关。Z为吸收物质的原子序数，常数ａ约为３～４。当吸收物质为水、空气和人体组织时，对于医学上常用的Ｘ射线，ａ可取3.5。第二十三页，共三十二页，编辑于2023年，星期五结论：１、当波长一定时，物质的质量吸收系数与其原子序数的3.5次方成正比。人体肌肉组织的主要成分是Ｈ、Ｏ、Ｃ等，而骨的主要成分是Ｃa3(PO4)，其中Ｃa和Ｐ的原子序数比肌肉组织中任何主要成分的原子序数都高，因此骨骼的质量衰减系数比肌肉组织的大，在Ｘ射线照片或透视荧光屏上显示出明显的阴影．在胃肠透视时服钡盐也是因为钡盐的原子序数较高(Ｚ＝５６)，吸收本领大，可以显示出胃肠的阴影。铅的原子序数很高(Z=82)，因此铅板和铅制品是应用最广泛的防护材料。２、当吸收物质一定时，物质的质量吸收系数与波长的3次方成正比。这就是说，Ｘ射线的波长越短，贯穿本领越大，即硬度越大。因此，在浅部治疗时应使用较低的管电压，在深部治疗时则使用较高的管电压。第二十四页，共三十二页，编辑于2023年，星期五第四节X射线在医学上的应用X射线在医疗上的应用，可分为诊断和治疗两个方面。第二十五页，共三十二页，编辑于2023年，星期五

一、X射线诊断Ｘ射线常规透视、摄影、Ｘ－ＣＴ以及近几年出现的数字减影血管造影技术是医学影像诊断中应用最普遍的检查手段。（一）透视其基本原理是，由于体内不同组织或脏器对Ｘ射线的吸收本领不同，强度均匀的Ｘ射线投射到荧光屏上，就可以显示出明暗不同的荧光像。这种方法称为Ｘ射线透视术。

第二十六页，共三十二页，编辑于2023年，星期五

（二）X射线摄影原理：如果让透过人体的Ｘ射线投射到照相胶片上，显像后就可在照片上观察到组织或脏器的影像，该技术称为Ｘ射线摄影。其基本原理是，由于体内不同组织或脏器对Ｘ射线的吸收本领不同，强度均匀的Ｘ射线投射到荧光屏上，就可以显示出明暗不同的荧光像。这种方法称为Ｘ射线透视术。如果让透过人体的Ｘ射线投射到照相胶片上，显像后就可在照片上观察到组织或脏器的影像，该技术称为Ｘ射线摄影。Ｘ射线透视或摄影可以清楚地观察到骨折的程度、肺结核病灶、体内肿瘤的位置和大小、脏器形状以及断定期体内异物的位置等。Ｘ射线透视或摄影可以清楚地观察到骨折的程度、肺结核病灶、体内肿瘤的位置和大小、脏器形状以及断定期体内异物的位置等。第二十七页，共三十二页，编辑于2023年，星期五（三）造影检查引入造影剂进行X射线检查的方法，称为X射线造影检查。（四）数字减影技术其基本原理是，把穿过人体的Ｘ射线影像通过影像增强器转变为光学图像，然后经摄像管变成视频信号，再把视频信号进行对数转换和模数转换后，就可获得一幅图像的数字信号，并暂存入图像存储器．把未注入造影剂时获得的影像称为“原像”或“本底图像”，注入造影剂后的图像称为“造影像”，这两种图像分别以数字形式存在两个图像存储器内。通过图像处理器将代表“原像”和“造影像”的数字相减，即从造影像中减去原像，使充盈造影剂的血管图像保下来，而骨髓等无关组织的影像则被减影除去。保留下来的血管图像信号再经过放大处理使对比度提高，然后以数模转换器恢复为视频信号，输入监视器的阴极或栅极，就可得到实时血管图像。（五）X-CT第二十八页，共三十二页，编辑于2023年，星期五

X射线在临床上主要用于治疗癌症，其治疗机制是，X射线通过人体组织能产生电离作用、康普顿散射及生成电子对，由此可诱发出一系列生物效应。研究表明，X射线对生物组织细胞有破坏作用，尤其是对于分裂活动旺盛或正在分裂的细胞，其破坏力更强。组织细胞分裂旺盛是癌症的特征，因此用X射线照射可以抑制它的生长或使它坏死。用于治疗的X射线设备有两种，即普通X射线治疗机和“X-刀”。普通治疗机与常规摄影X射线机的结构基本相同，只是X射线管采用了大焦点，常用来治疗皮肤肿瘤。“X-刀”是利用直线加速器产生的高能量X射线和电子线作为放射源，围绕等中心点作2700~3600旋转，依其垂直旋转与操作台1800范围内水平旋转，在靶区形成多个非共面的聚集照射弧，使照射线集中于某中心点上以获得最大的辐射量。“Ｘ－刀”可用于各器官、组织肿瘤的放射治疗。二、X放射治疗第二十九页，共三十二页，编辑于2023年，星期五一.选择题1、①贯穿作用②电离作用③荧光作用④感光作用⑤生物效应，以上属于X射线的基本性质的是：（A）①②③④⑤（B）②③④⑤（C）①②③⑤（D）①②2、X射线对物质的贯穿本领是：（A）X射线的强度（B）X射线的硬度（C）X射线的衍射（D）X射线的干涉3、X射线的量决定于：（1）灯丝电压；（2）阳靶厚度；（3）管电流大小；（4）管电压大小。练习十第三十页，共三十二页，编辑于2023年，星期五4、增大X射线硬度的方法通常是：（1）增大管电压；（2）增加管电流；（3）减小管电压；（4）增大灯丝电压。5、对于软组织成像常采用什么样的X射线摄影：（A）极软X射线（B）软X射线（C）极硬X射线（D）硬X射线二．填空题1、通过X射线管的电流叫做电流，它是由热电子从

极奔向

靶形成的。2、X射线强度常用

表示。X射线的硬度常用

表示。X射线硬度大则其贯穿本领。