X(或γ)射線在物質(zhì)中的衰減PPT課件

1、重慶醫(yī)科大學(xué)影像技術(shù)教研室 重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科 陸云峰,第五章 X（或）射線在物質(zhì)中的衰減,學(xué)習(xí)目標(biāo),1、掌握連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減特點(diǎn)、影響X射線衰減吸收的主要因素及X線的濾過(guò)。 2、熟悉窄束X線及寬束X線的概念及其在介 質(zhì)中的衰變規(guī)律。 3、了解X線在人體中的衰減規(guī)律，知曉X線 在醫(yī)療領(lǐng)域的臨床應(yīng)用。,概述,以點(diǎn)源為球心，半徑不同的各球面上的射線強(qiáng)度，與距離（即半徑）的平方成反比-射線強(qiáng)度衰減的平方反比法則。距離增加一倍,射線強(qiáng)度將衰減為原來(lái)的1/4，這一衰減稱(chēng)為距離所致的衰減,當(dāng)射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，由于射線光子與物質(zhì)原子發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)等一系列作用，致使出射

2、方向上的射線強(qiáng)度衰減，這一衰減稱(chēng)為物質(zhì)所致的衰減。,衰減：距離、物質(zhì),問(wèn)題回顧：,什么是光電效應(yīng)，有何特點(diǎn)？,什么是康普頓效應(yīng)，有何特點(diǎn)？,5,一、窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律,第一節(jié) 單能X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律,窄束X線：散射線成分很少的輻射束,6,X射線在穿過(guò)物質(zhì)時(shí)其強(qiáng)度呈指數(shù)關(guān)系衰減，其衰減率為X線在其傳播行程中物質(zhì)吸收系數(shù)的線性分值。 N=N。 e-x 組織衰減系數(shù)（決定于原子序數(shù)和電子密度）,7,指數(shù)衰減規(guī)律就是射線強(qiáng)度在物質(zhì)層中都以相同的比率衰 減。從理論上講，按等比率衰減永遠(yuǎn)也不會(huì)為零。,8,二、寬束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律,寬束X線 ： 是含有散射線成分的X射線束,9,二、寬

3、束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律,積累因子：物質(zhì)中所考慮的那一點(diǎn)的光子總 計(jì)數(shù)與未經(jīng)碰撞原射線光子記數(shù)率 之比 B=N/N=（N+N）/N=1+N/N 衰減規(guī)律：I=BI。e-x,10,理論上，連續(xù)能譜窄束X線的衰減可由下式描述：,表示各種能量X線的線性衰減數(shù)； 表示各種能量X線束的入射強(qiáng)度， 表示射線通過(guò)的厚度。,第二節(jié) 連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律,11,第二節(jié) 連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律,一、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減特點(diǎn),X線強(qiáng)度變小（量減?。捕茸兇螅ㄙ|(zhì)提高）,12,第二節(jié) 連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律,一、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減特點(diǎn),連續(xù)能譜X線有更大的衰減,13,第二節(jié) 連續(xù)X射線

4、在物質(zhì)中的衰減規(guī)律,一、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減特點(diǎn),厚度增加，X線束強(qiáng)度不斷減弱 能譜寬度（光子能量范圍）逐漸變窄 調(diào)節(jié)X線質(zhì)與量： X線管電壓的峰值決定線束光子最大能量 濾過(guò)能使線束平均能量接近最大能量,X線管激發(fā)電壓與濾過(guò)條件是決定線束線質(zhì)的重要條件,14,二、影響X射線衰減的因素,射線性質(zhì)對(duì)衰減的影響 物質(zhì)原子序數(shù)對(duì)衰減的影響 物質(zhì)密度對(duì)衰減的影響 每克電子數(shù)對(duì)衰減的影響,15,二、影響X射線衰減的因素,射線性質(zhì)對(duì)衰減的影響,入射光子的能量越大，X線的穿透就越強(qiáng)。 射線能量越高，衰減越少。,16,二、影響X射線衰減的因素,原子序數(shù)愈高的物質(zhì)，吸收X線愈多 低Z物質(zhì)，透射量隨入射 線能量

5、增加而增加； 高Z物質(zhì)則不然（射線 能量透射量突然-K邊 界吸收） 在X線診斷范圍內(nèi)，50號(hào)元 素錫比82號(hào)元素鉛有更好的 屏蔽效果,物質(zhì)原子序數(shù)對(duì)衰減的影響,17,二、影響X射線衰減的因素,X線的衰減與物質(zhì)密度呈正比。 密度加倍，單位體積內(nèi)的原子、電子數(shù)加倍，相互作用幾率亦加倍,物質(zhì)密度對(duì)衰減的影響,18,二、影響X射線衰減的因素,單位體積內(nèi)電子數(shù)多的物質(zhì)比電子數(shù)少的物質(zhì)更容易衰減X線。 原子序數(shù)高的元素每克電子數(shù)低于原子序數(shù)低的元素。,每克電子數(shù)對(duì)衰減的影響,19,三、X射線的濾過(guò),20,三、X射線的濾過(guò),低能光子對(duì)檢查者皮膚和表淺組織的傷害 過(guò)濾，在X射線管出口放置一定均勻厚度的金屬，預(yù)

6、先把X射線束中的低能成分吸收掉,將X射線的平均能量提高,這種過(guò)程稱(chēng)為過(guò)濾。 所用的金屬片稱(chēng)為濾過(guò)板。,21,X射線管組裝體本身的過(guò)濾叫固有過(guò)濾 包括X線管的玻璃管壁、絕緣油、管套上的窗口和不可拆卸的濾過(guò)板。 用鋁當(dāng)量（mm Al）表示，一般診斷X線機(jī)的固有濾過(guò)在0.52 mm Al,（一）固有濾過(guò),22,（二）附加濾過(guò),用工具可拆卸的附 加過(guò)濾板 可選擇的附加過(guò)濾 板 遮光器中的反光鏡 有機(jī)玻璃窗的過(guò)濾,23,（1）過(guò)濾板的選擇,鋁13對(duì)低能射線是很好的過(guò)濾物質(zhì) 銅29對(duì)高能射線是很好的過(guò)濾物質(zhì)銅 高原子序數(shù)物質(zhì)不能單獨(dú)作濾過(guò)板使用,24,（2）過(guò)濾板的厚度,過(guò)濾板的厚度增加，低能射線迅速衰減

7、，但高能射線衰減緩慢。,25,（3）過(guò)濾板厚度對(duì)受照劑量的影響,表5-3 濾過(guò)板厚度對(duì)照射量的影響（60kV，100mA）,厚濾過(guò)技術(shù)對(duì)降低受檢者劑量有重要意義,26,（4）過(guò)濾與投照時(shí)間,適當(dāng)增加照射時(shí)間 高千伏、厚濾過(guò)攝影時(shí)間延長(zhǎng)了，但受照射劑量卻大幅降低。,27,（5）楔型或梯形濾過(guò)板,投照部位厚度相差太多，會(huì)使照片黑化不均勻，造成診斷困難，可用楔型或梯形濾過(guò)板來(lái)補(bǔ)償這種差別,28,第三節(jié) 診斷放射學(xué)中X射線的衰減,X射線透過(guò)，膠片呈黑色。 X射線被吸收，膠片呈白色。 X射線影像是人體的不同組織對(duì)射線不同衰減的結(jié)果。,X線束射入體內(nèi)，一部分被吸收散射，另一部分通過(guò)人體沿原方向傳播。透過(guò)的

8、X光子按特定形式分布，便形成了X線影像。,29,一、人體的構(gòu)成元素和組織密度 人體骨骼由膠體蛋白和鈣質(zhì)組成，其中鈣質(zhì)占5060鈣質(zhì)中Ca3(PO4)2占85；CaCO3占10；Mg3(PO4)2占5；軟組織內(nèi)水占75，蛋白質(zhì)、脂肪及碳水化合物占23，其余2是K、Na、Cl、Fe等元素。 人體吸收X射線最多的是門(mén)牙。 吸收X射線最少的是充滿氣體的肺。,30,二 X線通過(guò)人體的衰減規(guī)律,單能寬束X線的指數(shù)衰減規(guī)律 I=BI。e-x,人體各組織對(duì)X線的衰減順序：骨骼、肌肉、脂肪、空氣,31,表5-4 人體不同組織的線衰減系數(shù)（m-1）,32,第四節(jié) X射線的臨床應(yīng)用,一、常規(guī)X線攝影技術(shù) X線潛影照

9、射在膠片上，使膠片感光，然后通過(guò)顯影、定影、水洗、脫水等過(guò)程在X線照片上產(chǎn)生X線影像 X線膠片比透視分辨率高，輻射劑量低 造影檢查 造影劑-陽(yáng)性（鋇劑、碘劑等） -陰性（空氣、氧氣、二氧化碳等）,33,第四節(jié) X射線的臨床應(yīng)用,二、數(shù)字化X射線成像技術(shù) computed radiography-CR 寬容度大，攝影條件易選折；輻射劑量低；清晰度高；影像后期處理；圖像存儲(chǔ)、傳輸；IP可重復(fù)利用 digital radiography-DR 成像環(huán)節(jié)少，減少信息丟失；費(fèi)用較CR貴,34,第四節(jié) X射線的臨床應(yīng)用,三、介入放射技術(shù) interventional radiology-IVR 是以影像診

10、斷為基礎(chǔ)，在醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備的引導(dǎo)下，利用穿刺針、導(dǎo)管及其他介入器材，通過(guò)人體原有孔道，插至病變部位進(jìn)行診斷性造影和治療，或采集組織，進(jìn)行細(xì)胞學(xué)及生化檢查 應(yīng)用: 腫瘤的介入治療 非腫瘤病變的介入治療 心臟及大血管疾病的介入治療 神經(jīng)系統(tǒng)疾病的介入治療,優(yōu)勢(shì)： 創(chuàng)傷小 定位準(zhǔn) 精度高 療效好 恢復(fù)快,35,第四節(jié) X射線的臨床應(yīng)用,四、計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù) computed tomography-CT 優(yōu)勢(shì)： 斷面圖像對(duì)病灶定位、定性準(zhǔn)確 密度分辨力高 CT增強(qiáng)增加組織對(duì)比s 圖像后處理功能強(qiáng)大 具備一定的定量分析功能 不足： 空間分辨力不及X線攝影圖像 病變密度與周?chē)M織密度相近時(shí)， 較難區(qū)分 部分容積效應(yīng)和周?chē)g隙現(xiàn)象， 可導(dǎo)致微小病變遺漏 增強(qiáng)使用對(duì)比劑，可能發(fā)生過(guò)敏反應(yīng) 電離輻射,36,五、利用X射線的腫瘤放射治療技術(shù) 腫瘤細(xì)胞自身分裂繁殖活躍，它對(duì)放射線的敏感性比發(fā)育成熟的正常細(xì)胞高 皮膚和表淺組織腫瘤，利用低能X線或加速器產(chǎn)生電子線進(jìn)行近距離照射治療 深部腫瘤采用電子直線加速器的