X(或γ)射線在物質中的衰減ppt課件

1、放射物理與防護第五章 X（或）射線在物質中的衰減學習目標學習目標1、掌握連續(xù)X射線在物質中的衰減特點、影響X射線衰減吸收的主要因素及X線的濾過。2、熟悉窄束X線及寬束X線的概念及其在介 質中的衰變規(guī)律。3、了解X線在人體中的衰減規(guī)律，知曉X線 在醫(yī)療領域的臨床應用。概述 以點源為球心，半徑不同的各球面上的射線強度，與距離（即以點源為球心，半徑不同的各球面上的射線強度，與距離（即半徑）的平方成反比半徑）的平方成反比-射線強度衰減的平方反比法則。距離增加射線強度衰減的平方反比法則。距離增加一倍一倍, ,射線強度將衰減為原來的射線強度將衰減為原來的1/41/4，這一衰減稱為距離所致的衰減，這一衰減稱

2、為距離所致的衰減 當射線通過物質時，由于射線光子與物質原子發(fā)生光電效應、康當射線通過物質時，由于射線光子與物質原子發(fā)生光電效應、康普頓效應和電子對效應等一系列作用，致使出射方向上的射線強普頓效應和電子對效應等一系列作用，致使出射方向上的射線強度衰減，這一衰減稱為物質所致的衰減。度衰減，這一衰減稱為物質所致的衰減。衰減：距離、物質問題回顧：什么是光電效應，有何特點？什么是光電效應，有何特點？ 什么是康普頓效應，有何特點？什么是康普頓效應，有何特點？5一、窄束X射線在物質中的衰減規(guī)律第一節(jié)第一節(jié) 單能單能X射線在物質中的衰減規(guī)律射線在物質中的衰減規(guī)律窄束X線：散射線成分很少的輻射束6 X X射線在

3、穿過物質時其強度呈指數(shù)關系衰減，其衰減率為射線在穿過物質時其強度呈指數(shù)關系衰減，其衰減率為X X線在其傳播行程中物線在其傳播行程中物質吸收系數(shù)的線性分值。質吸收系數(shù)的線性分值。 N=NN=N。 e e- -x 組織衰減系數(shù)（決定于原子序數(shù)和電子密度）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)律就是射線強度在物質層中都以相同的比率衰指數(shù)衰減規(guī)律就是射線強度在物質層中都以相同的比率衰減。從理論上講，按等比率衰減永遠也不會為零。減。從理論上講，按等比率衰減永遠也不會為零。8二、寬束X射線在物質中的衰減規(guī)律寬束寬束X X線線 ： 是含有散射線成分的是含有散射線成分的X X射線束射線束9二

4、、寬束X射線在物質中的衰減規(guī)律積累因子：物質中所考慮的那一點的光子總積累因子：物質中所考慮的那一點的光子總 計數(shù)與未經(jīng)碰撞原射線光子記數(shù)率計數(shù)與未經(jīng)碰撞原射線光子記數(shù)率 之比之比 B=N/NB=N/N= =（N N+N+N）/N/N=1+N=1+N/N/N衰減規(guī)律：衰減規(guī)律：I=BII=BI。e e- -x x10nx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線束的入射強度， 表示射線通過的厚度。01Ix-0nx-0201n21n2x1-eI.+eI+eI=II.+I+I=I第二節(jié)第二節(jié) 連續(xù)連續(xù)X射線在物質中的衰減規(guī)律射線在物質中的衰減規(guī)律1

5、1第二節(jié)第二節(jié) 連續(xù)連續(xù)X X射線在物質中的衰減規(guī)律射線在物質中的衰減規(guī)律一、連續(xù)一、連續(xù)X射線在物質中的衰減特點射線在物質中的衰減特點X線強度變?。繙p?。?，硬度變大（質提高）12第二節(jié)第二節(jié) 連續(xù)連續(xù)X X射線在物質中的衰減規(guī)律射線在物質中的衰減規(guī)律一、連續(xù)一、連續(xù)X射線在物質中的衰減特點射線在物質中的衰減特點連續(xù)能譜X線有更大的衰減13第二節(jié)第二節(jié) 連續(xù)連續(xù)X X射線在物質中的衰減規(guī)律射線在物質中的衰減規(guī)律一、連續(xù)一、連續(xù)X射線在物質中的衰減特點射線在物質中的衰減特點厚度增加，X線束強度不斷減弱能譜寬度（光子能量范圍）逐漸變窄調節(jié)X線質與量： X線管電壓的峰值決定線束光子最大能量 濾過能

6、使線束平均能量接近最大能量X線管激發(fā)電壓與濾過條件是決定線束線質的重要條件14二、影響X射線衰減的因素射線性質對衰減的影響射線性質對衰減的影響物質原子序數(shù)對衰減的影響物質原子序數(shù)對衰減的影響物質密度對衰減的影響物質密度對衰減的影響每克電子數(shù)對衰減的影響每克電子數(shù)對衰減的影響15二、影響X射線衰減的因素 射線性質對衰減的影響射線性質對衰減的影響能量（能量（KeV）透過百分數(shù)（透過百分數(shù)（%）能量（能量（KeV）透過百分數(shù)（透過百分數(shù)（%）200.046013.0302.58016.0407.010018.05010.015022.0入射光子的能量越大，X線的穿透就越強。射線能量越高，衰減越少。1

7、6二、影響X射線衰減的因素v 原子序數(shù)愈高的物質，吸收原子序數(shù)愈高的物質，吸收X X線愈多線愈多v 低低Z Z物質，透射量隨入射物質，透射量隨入射 線能量增加而增加；線能量增加而增加； 高高Z Z物質則不然（射線物質則不然（射線能量能量透射量突然透射量突然-K邊邊界吸收界吸收） 在在X X線診斷范圍內，線診斷范圍內，5050號元號元素錫比素錫比8282號元素鉛有更好的號元素鉛有更好的屏蔽效果屏蔽效果物質原子序數(shù)對衰減的影響物質原子序數(shù)對衰減的影響17二、影響X射線衰減的因素v X X線的衰減與物質密度呈正比。線的衰減與物質密度呈正比。v 密度加倍，單位體積內的原子、電子數(shù)加倍，相互作用幾率亦加

8、倍密度加倍，單位體積內的原子、電子數(shù)加倍，相互作用幾率亦加倍物質密度對衰減的影響物質密度對衰減的影響18二、影響X射線衰減的因素v 單位體積內電子數(shù)多的物質比電子數(shù)少的物質更容易衰減單位體積內電子數(shù)多的物質比電子數(shù)少的物質更容易衰減X X線。線。v 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。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)對衰減的影響每克電子數(shù)對衰減的影響19三、X射線的濾過20三、X射線的濾過v 低能光子對檢查者皮膚和表淺組織的傷害低能光子對檢查者皮膚和表淺組織的傷害v 過濾，在過濾，在X X射線管出口放置一定均勻厚度的金屬，預先把射線管出口放置一定均勻厚度的

9、金屬，預先把X X射線束射線束中的低能成分吸收掉中的低能成分吸收掉, ,將將X X射線的平均能量提高射線的平均能量提高, ,這種過程稱為過濾這種過程稱為過濾。 所用的金屬片稱為濾過板。所用的金屬片稱為濾過板。21vX X射線管組裝體本身的過濾叫固射線管組裝體本身的過濾叫固有過濾有過濾v包括包括X X線管的玻璃管壁、絕緣油線管的玻璃管壁、絕緣油、管套上的窗口和不可拆卸的、管套上的窗口和不可拆卸的濾過板。濾過板。v用鋁當量（用鋁當量（mm Almm Al）表示，一般）表示，一般診斷診斷X X線機的固有濾過在線機的固有濾過在0.50.52 2 mm Almm Al（一）固有濾過22（二）附加濾過（二

10、）附加濾過v 用工具可拆卸的附用工具可拆卸的附 加過濾板加過濾板v 可選擇的附加過濾可選擇的附加過濾 板板v 遮光器中的反光鏡遮光器中的反光鏡v 有機玻璃窗的過濾有機玻璃窗的過濾23（1）過濾板的選擇v 鋁鋁1313對低能射線是很好的過濾物質對低能射線是很好的過濾物質v 銅銅2929對高能射線是很好的過濾物質銅對高能射線是很好的過濾物質銅v 高原子序數(shù)物質不能單獨作濾過板使用高原子序數(shù)物質不能單獨作濾過板使用24（2）過濾板的厚度v 過濾板的厚度增加，低能射線迅速衰減，但高能射線衰減緩慢。過濾板的厚度增加，低能射線迅速衰減，但高能射線衰減緩慢。光子能量（光子能量（KeV）1mmAL（%）2mm

11、AL（%）3mmAL（%）4mmAL（%）10100100100100205882921003024425693401223327350816225760612184880510143910048123525（3）過濾板厚度對受照劑量的影響濾板厚度（mmAl） 皮膚照射量（Ckg1） 照射量下降百分數(shù)（）06.1410-4（2380mR）00.54.7810-4（1850mR）221.03.2810-4（1270mR）473.01.2010-4（465mR）80表5-3 濾過板厚度對照射量的影響（60kV，100mA）厚濾過技術對降低受檢者劑量有重要意義26（4 4）過濾與投照時間）過濾與投照

12、時間v 適當增加照射時間適當增加照射時間v 高千伏、厚濾過攝影時間延長了，但受照射劑量卻大幅降低。高千伏、厚濾過攝影時間延長了，但受照射劑量卻大幅降低。27（5 5）楔型或梯形濾過板）楔型或梯形濾過板v 投照部位厚度相差太多，會使照片黑化不均勻，造成診斷困難，可用楔投照部位厚度相差太多，會使照片黑化不均勻，造成診斷困難，可用楔型或梯形濾過板來補償這種差別型或梯形濾過板來補償這種差別28第三節(jié)第三節(jié) 診斷放射學中診斷放射學中X X射線的衰減射線的衰減vX X射線透過，膠片呈黑色。射線透過，膠片呈黑色。vX X射線被吸收，膠片呈白色。射線被吸收，膠片呈白色。vX X射線影像是人體的不同組織對射線不

13、同衰減的結果。射線影像是人體的不同組織對射線不同衰減的結果。 X線束射入體內，一部分被吸收散射，另一部分通過人體沿原方向傳播。透過的X光子按特定形式分布，便形成了X線影像。29一、人體的構成元素和組織密度一、人體的構成元素和組織密度 人體骨骼由膠體蛋白和鈣質組成，其中鈣質占5060鈣質中Ca3(PO4)2占85；CaCO3占10；Mg3(PO4)2占5；軟組織內水占75，蛋白質、脂肪及碳水化合物占23，其余2是K、Na、Cl、Fe等元素。v人體吸收人體吸收X X射線最多的是門牙。射線最多的是門牙。v吸收吸收X X射線最少的是充滿氣體的肺。射線最少的是充滿氣體的肺。30二 X線通過人體的衰減規(guī)律

14、單能寬束X線的指數(shù)衰減規(guī)律 I=BI。e-xx-0nx-0201n21n2x1-eBI+.+eBI+eBI=IBI+.+BI+BI=I人體各組織對X線的衰減順序：骨骼、肌肉、脂肪、空氣31管電壓（kV）脂肪肌肉骨400.33931020.40121022.4434102500.26531020.29331021.4179102600.21961020.24551020.9677102700.20091020.22131020.7342102800.19051020.20761020.6047102900.18321020.19941020.54081021000.18011020.194210

15、20.48651021100.17741020.19061020.45301021200.17551020.18821020.42981021300.17421020.18641020.41321021400.17321020.18521020.40101021500.17241020.18421020.3918102表5-4 人體不同組織的線衰減系數(shù)（m-1）32第四節(jié)第四節(jié) X X射線的臨床應用射線的臨床應用一、常規(guī)一、常規(guī)X線攝影技術線攝影技術X線潛影照射在膠片上，使膠片感光，然后通過顯影、定影、水洗、脫水等過程在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-

16、陽性（鋇劑、碘劑等） -陰性（空氣、氧氣、二氧化碳等）33第四節(jié)第四節(jié) X X射線的臨床應用射線的臨床應用二、數(shù)字化二、數(shù)字化X射線成像技術射線成像技術computed radiography-CR 寬容度大，攝影條件易選折；輻射劑量低；清晰寬容度大，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、傳輸；度高；影像后期處理；圖像存儲、傳輸；IP可重復可重復利用利用digital radiography-DR 成像環(huán)節(jié)少，減少信息丟失；費用較成像環(huán)節(jié)少，減少信息丟失；費用較CR貴貴34第四節(jié)第四節(jié) X X射線的臨床應用射線的臨床應用三、介入放射技術三、介入放射技術intervent

17、ional radiology-IVR 是以影像診斷為基礎，在醫(yī)學影像診斷設備的引導下，是以影像診斷為基礎，在醫(yī)學影像診斷設備的引導下，利用穿刺針、導管及其他介入器材，通過人體原有孔道，插利用穿刺針、導管及其他介入器材，通過人體原有孔道，插至病變部位進行診斷性造影和治療，或采集組織，進行細胞至病變部位進行診斷性造影和治療，或采集組織，進行細胞學及生化檢查學及生化檢查應用: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： 創(chuàng)傷小 定位準 精度高 療效好 恢復快35第四節(jié)第四節(jié) X X射線的臨床應用射線的臨床應用四、計算機斷層成像技術四、計算機斷層成像技術computed tomography-CT優(yōu)勢：斷面圖像對病灶定位、定性準確密度分辨力高CT增強增加組織對比s圖像后處理功能強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圍組織密度相近時， 較難區(qū)分部分容積效應和周圍間隙現(xiàn)象， 可導致微小病變遺漏增強使用對比劑，可能發(fā)生過敏