x(或γ)射线在物质中的衰减课件

1、重庆医科大学影像技术教研室 重庆医科大学附属第一医院放射科 陆云峰,第五章 X（或）射线在物质中的衰减,学习目标,1、掌握连续X射线在物质中的衰减特点、影响X射线衰减吸收的主要因素及X线的滤过。 2、熟悉窄束X线及宽束X线的概念及其在介 质中的衰变规律。 3、了解X线在人体中的衰减规律，知晓X线 在医疗领域的临床应用。,概述,以点源为球心，半径不同的各球面上的射线强度，与距离（即半径）的平方成反比-射线强度衰减的平方反比法则。距离增加一倍,射线强度将衰减为原来的1/4，这一衰减称为距离所致的衰减,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效应等一系列作用，致使出射方向上的射线强度衰减，这一衰减称为物质所致的衰减。,衰减：距离、物质,问题回顾：,什么是光电效应，有何特点？,什么是康普顿效应，有何特点？,一、窄束X射线在物质中的衰减规律,第一节 单能X射线在物质中的衰减规律,窄束X线：散射线成分很少的辐射束,X射线在穿过物质时其强度呈指数关系衰减，其衰减率为X线在其传播行程中物质吸收系数的线性分值。 N=N。 e-x 组织衰减系数（决定于原子序数和电子密度）,

2、指数衰减规律就是射线强度在物质层中都以相同的比率衰 减。从理论上讲，按等比率衰减永远也不会为零。,二、宽束X射线在物质中的衰减规律,宽束X线 ： 是含有散射线成分的X射线束,二、宽束X射线在物质中的衰减规律,积累因子：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记数率 之比 B=N/N=（N+N）/N=1+N/N 衰减规律：I=BI。e-x,理论上，连续能谱窄束X线的衰减可由下式描述：,表示各种能量X线的线性衰减数； 表示各种能量X线束的入射强度， 表示射线通过的厚度。,第二节 连续X射线在物质中的衰减规律,第二节 连续X射线在物质中的衰减规律,一、连续X射线在物质中的衰减特点,X线强度变小（量减小），硬度变大（质提高）,第二节 连续X射线在物质中的衰减规律,一、连续X射线在物质中的衰减特点,连续能谱X线有更大的衰减,第二节 连续X射线在物质中的衰减规律,一、连续X射线在物质中的衰减特点,厚度增加，X线束强度不断减弱 能谱宽度（光子能量范围）逐渐变窄 调节X线质与量： X线管电压的峰值决定线束光子最大能量 滤过能使线束平均能量接近最大能量,X线管激发电压与滤过条件是决定线束线

3、质的重要条件,二、影响X射线衰减的因素,射线性质对衰减的影响 物质原子序数对衰减的影响 物质密度对衰减的影响 每克电子数对衰减的影响,二、影响X射线衰减的因素,射线性质对衰减的影响,入射光子的能量越大，X线的穿透就越强。 射线能量越高，衰减越少。,二、影响X射线衰减的因素,原子序数愈高的物质，吸收X线愈多 低Z物质，透射量随入射 线能量增加而增加； 高Z物质则不然（射线 能量透射量突然-K边 界吸收） 在X线诊断范围内，50号元 素锡比82号元素铅有更好的 屏蔽效果,物质原子序数对衰减的影响,二、影响X射线衰减的因素,X线的衰减与物质密度呈正比。 密度加倍，单位体积内的原子、电子数加倍，相互作用几率亦加倍,物质密度对衰减的影响,二、影响X射线衰减的因素,单位体积内电子数多的物质比电子数少的物质更容易衰减X线。 原子序数高的元素每克电子数低于原子序数低的元素。,每克电子数对衰减的影响,三、X射线的滤过,三、X射线的滤过,低能光子对检查者皮肤和表浅组织的伤害 过滤，在X射线管出口放置一定均匀厚度的金属，预先把X射线束中的低能成分吸收掉,将X射线的平均能量提高,这种过程称为过滤。 所用的金属

4、片称为滤过板。,X射线管组装体本身的过滤叫固有过滤 包括X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。 用铝当量（mm Al）表示，一般诊断X线机的固有滤过在0.52 mm Al,（一）固有滤过,（二）附加滤过,用工具可拆卸的附 加过滤板 可选择的附加过滤 板 遮光器中的反光镜 有机玻璃窗的过滤,（1）过滤板的选择,铝13对低能射线是很好的过滤物质 铜29对高能射线是很好的过滤物质铜 高原子序数物质不能单独作滤过板使用,（2）过滤板的厚度,过滤板的厚度增加，低能射线迅速衰减，但高能射线衰减缓慢。,（3）过滤板厚度对受照剂量的影响,表5-3 滤过板厚度对照射量的影响（60kV，100mA）,厚滤过技术对降低受检者剂量有重要意义,（4）过滤与投照时间,适当增加照射时间 高千伏、厚滤过摄影时间延长了，但受照射剂量却大幅降低。,（5）楔型或梯形滤过板,投照部位厚度相差太多，会使照片黑化不均匀，造成诊断困难，可用楔型或梯形滤过板来补偿这种差别,第三节 诊断放射学中X射线的衰减,X射线透过，胶片呈黑色。 X射线被吸收，胶片呈白色。 X射线影像是人体的不同组织对射线不同衰减的结果。,X线

5、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X光子按特定形式分布，便形成了X线影像。,一、人体的构成元素和组织密度 人体骨骼由胶体蛋白和钙质组成，其中钙质占5060钙质中Ca3(PO4)2占85；CaCO3占10；Mg3(PO4)2占5；软组织内水占75，蛋白质、脂肪及碳水化合物占23，其余2是K、Na、Cl、Fe等元素。 人体吸收X射线最多的是门牙。 吸收X射线最少的是充满气体的肺。,二 X线通过人体的衰减规律,单能宽束X线的指数衰减规律 I=BI。e-x,人体各组织对X线的衰减顺序：骨骼、肌肉、脂肪、空气,表5-4 人体不同组织的线衰减系数（m-1）,第四节 X射线的临床应用,一、常规X线摄影技术 X线潜影照射在胶片上，使胶片感光，然后通过显影、定影、水洗、脱水等过程在X线照片上产生X线影像 X线胶片比透视分辨率高，辐射剂量低 造影检查 造影剂-阳性（钡剂、碘剂等） -阴性（空气、氧气、二氧化碳等）,第四节 X射线的临床应用,二、数字化X射线成像技术 computed radiography-CR 宽容度大，摄影条件易选折；辐射剂量低；清晰度高；影像后期处理；

6、图像存储、传输；IP可重复利用 digital radiography-DR 成像环节少，减少信息丢失；费用较CR贵,第四节 X射线的临床应用,三、介入放射技术 interventional radiology-IVR 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，进行细胞学及生化检查 应用: 肿瘤的介入治疗 非肿瘤病变的介入治疗 心脏及大血管疾病的介入治疗 神经系统疾病的介入治疗,优势： 创伤小 定位准 精度高 疗效好 恢复快,第四节 X射线的临床应用,四、计算机断层成像技术 computed tomography-CT 优势： 断面图像对病灶定位、定性准确 密度分辨力高 CT增强增加组织对比s 图像后处理功能强大 具备一定的定量分析功能 不足： 空间分辨力不及X线摄影图像 病变密度与周围组织密度相近时， 较难区分 部分容积效应和周围间隙现象， 可导致微小病变遗漏 增强使用对比剂，可能发生过敏反应 电离辐射,五、利用X射线的肿瘤放射治疗技术 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高 皮肤和表浅组织肿瘤，利用低能X线或加速器产生电子线进行近距离照射治疗 深部肿瘤采用电子直线加速器的高能X线治疗 X线能量几个MeV 到数10个MeV，大剂 量窄束定向集中照射 高效、精确、无血、无痛的非手术治疗,思考题 1、根据宽束连续能量X线衰减的规律，解 释临床X线摄影应用滤过板的意义。 2、根据X线的衰减规律，思考不同肢体部 位X线摄影时，为提高影像清晰度及对 比度应如何选择X线摄影条件？,Thank You!,

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