X射線成像物理基礎(chǔ)

1、X X射線及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用射線及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用X-ray and its medical applicationsX X射線及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用射線及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用 X-ray and its medical applications一、一、X X射線的基本原理射線的基本原理二、二、X X射線的基本性質(zhì)射線的基本性質(zhì)三、三、X X射線在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用射線在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用四、四、X X射線的輻射防護(hù)射線的輻射防護(hù) 五、總結(jié)五、總結(jié)一、一、X X射線的基本原理射線的基本原理The basic principles of X-ray1 1、X X射線概述射線概述2 2、X X射線產(chǎn)生射線產(chǎn)生3 3、X X射線硬度和強(qiáng)度射線

2、硬度和強(qiáng)度4 4、X X射線衍射射線衍射5 5、X X射線譜射線譜1 1、X X射線概述射線概述X-ray Overviewl18951895年，年，倫琴倫琴發(fā)現(xiàn)當(dāng)高速電子撞擊某些固發(fā)現(xiàn)當(dāng)高速電子撞擊某些固體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看不見的射線，它能透體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看不見的射線，它能透過許多對(duì)可見光不透明的物質(zhì)，對(duì)感光乳過許多對(duì)可見光不透明的物質(zhì)，對(duì)感光乳膠有膠有感光作用感光作用，并能使許多物質(zhì)產(chǎn)生熒光，并能使許多物質(zhì)產(chǎn)生熒光，倫琴稱它為倫琴稱它為X X射線（射線（X-rayX-ray）。）。l研究表明研究表明X X射線是波長大約在射線是波長大約在1010-3-31nm1nm范范圍內(nèi)的電磁波。圍內(nèi)的電

3、磁波。倫琴及其拍攝的第一張倫琴及其拍攝的第一張X X照片照片l X X射線的產(chǎn)生裝置：射線的產(chǎn)生裝置：uX X射線管射線管u低壓電源低壓電源u高壓電源高壓電源 2 2、X X射線產(chǎn)生射線產(chǎn)生X-ray productionl X X射線是在射線是在高度真空高度真空的的X X射射線管中產(chǎn)生的，是線管中產(chǎn)生的，是高速電子高速電子與與陽極靶面陽極靶面相互作用的結(jié)果相互作用的結(jié)果 510V幾十幾十幾百幾百kVX X射線管的結(jié)構(gòu)射線管的結(jié)構(gòu) X-ray tube structurel 高速電子與陽極靶面相互作用存在以下四高速電子與陽極靶面相互作用存在以下四個(gè)物理過程：個(gè)物理過程：電離、激發(fā)、彈性散射、韌

4、電離、激發(fā)、彈性散射、韌致輻射。致輻射。電離：電離：原子的原子的外層價(jià)電子外層價(jià)電子或或內(nèi)層電子內(nèi)層電子在高在高速電子作用下完全脫離了原子軌道，使原速電子作用下完全脫離了原子軌道，使原子變成離子，稱為電離，包括外層電離和子變成離子，稱為電離，包括外層電離和內(nèi)層電離。內(nèi)層電離。二次電子二次電子入射電子入射電子出射電子出射電子A 外層電離外層電離二次電子二次電子入射電子入射電子出射電子出射電子B 內(nèi)層電離內(nèi)層電離標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X射線射線l外層電離：外層電離：最外層電子軌道的能級(jí)差較小，所以最外層電子軌道的能級(jí)差較小，所以外層電離的光譜一般是在紫外線、可見光和紅外外層電離的光譜一般是在紫外線、可見光和紅外

5、線的波長范圍，線的波長范圍，不屬于不屬于X X線線；l內(nèi)層電離：內(nèi)層電離：內(nèi)層電子脫離軌道，使原子處于激發(fā)內(nèi)層電子脫離軌道，使原子處于激發(fā)態(tài)，通過內(nèi)層電子的能級(jí)躍遷而輻射態(tài)，通過內(nèi)層電子的能級(jí)躍遷而輻射標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X X射線射線。光學(xué)光譜光學(xué)光譜激發(fā)：激發(fā)：高速電子撞擊原子外層電子，由于作高速電子撞擊原子外層電子，由于作用較弱，用較弱，不足以使其電離不足以使其電離，僅將其推入高能，僅將其推入高能級(jí)的空殼層，使原子處于激發(fā)態(tài)，這種作用級(jí)的空殼層，使原子處于激發(fā)態(tài)，這種作用叫激發(fā)。叫激發(fā)。發(fā)射光學(xué)光譜，不產(chǎn)生發(fā)射光學(xué)光譜，不產(chǎn)生X X射線射線。彈性散射：彈性散射：高速電子受高速電子受原子核電場原子核電

6、場的作用而的作用而改變運(yùn)動(dòng)方向，但是能量不變，稱為彈性散改變運(yùn)動(dòng)方向，但是能量不變，稱為彈性散射。這種作用射。這種作用沒有光譜輻射沒有光譜輻射，也沒有能量損，也沒有能量損失。失。韌致輻射：韌致輻射：高速電子在高速電子在原子核電場原子核電場作用作用下，速度突然變小時(shí)，它的一部分能量下，速度突然變小時(shí)，它的一部分能量轉(zhuǎn)變成電磁波發(fā)射出來，這種情況叫韌轉(zhuǎn)變成電磁波發(fā)射出來，這種情況叫韌致輻射。致輻射。l韌致輻射所產(chǎn)生的韌致輻射所產(chǎn)生的X X射射線是一束線是一束波長不等的波長不等的連續(xù)光譜。連續(xù)光譜。21hE 出射電子出射電子入射電子入射電子韌致輻射示意圖韌致輻射示意圖連續(xù)連續(xù)X線線高速電子與陽極靶原

7、子撞擊的結(jié)果，產(chǎn)生兩種類型高速電子與陽極靶原子撞擊的結(jié)果，產(chǎn)生兩種類型的電磁輻射。的電磁輻射。l 一種是一種是光學(xué)光譜，光學(xué)光譜，波長在可見光、紅外線、紫外波長在可見光、紅外線、紫外線附近；線附近；l 另一種是另一種是X X射線射線。 （1 1）內(nèi)層電離內(nèi)層電離產(chǎn)生的標(biāo)明陽極靶材料元素特性的產(chǎn)生的標(biāo)明陽極靶材料元素特性的標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X X射線射線； （2 2）高速電子與核電場作用所形成的）高速電子與核電場作用所形成的韌致輻射韌致輻射， 這是一束這是一束連續(xù)連續(xù)X X射線射線。X X射線產(chǎn)生總結(jié)射線產(chǎn)生總結(jié)3 3、X X射線硬度和強(qiáng)度射線硬度和強(qiáng)度X-ray hardness and intensi

8、tylX X射線的硬度射線的硬度是指它的是指它的貫穿本領(lǐng)，決定于波貫穿本領(lǐng)，決定于波長長。波長愈短的。波長愈短的X X射線，光子的能量愈大，射線，光子的能量愈大，貫穿本領(lǐng)愈強(qiáng)，它的硬度就愈大，常用于貫穿本領(lǐng)愈強(qiáng)，它的硬度就愈大，常用于深部治療。深部治療。lX X射線的硬度由管電壓控制，管電壓愈高，射線的硬度由管電壓控制，管電壓愈高，轟擊陽極的電子動(dòng)能就愈大，發(fā)射光子的轟擊陽極的電子動(dòng)能就愈大，發(fā)射光子的能量也愈大，能量也愈大，X X射線愈硬。因此，在醫(yī)學(xué)上射線愈硬。因此，在醫(yī)學(xué)上通常用通常用管電壓管電壓來衡量來衡量X X射線的硬度射線的硬度。名名 稱稱管電壓管電壓(kV)最短波長最短波長(nm

9、)主要用途主要用途極軟極軟X射線射線軟軟X射線射線硬硬X射線射線極硬極硬X射線射線52020100250以上以上0.250.0620.0620.0120.005以下以下軟組織攝影，表皮治療軟組織攝影，表皮治療透視和攝影透視和攝影較深組織治療較深組織治療深部組織治療深部組織治療1002500.0120.005lX X射線的強(qiáng)度射線的強(qiáng)度是指單位時(shí)間通過與射線方向是指單位時(shí)間通過與射線方向垂直的垂直的單位面積的輻射能量單位面積的輻射能量。通常是在一定。通常是在一定的管電壓下，用管電流的的管電壓下，用管電流的mAmA數(shù)來表示數(shù)來表示X X射線射線的強(qiáng)度。的強(qiáng)度。l有兩種方法增加強(qiáng)度：有兩種方法增加強(qiáng)

10、度：增加管電流，增加管增加管電流，增加管電壓。電壓。lX X射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)中時(shí)，必須考慮劑量和選射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)中時(shí)，必須考慮劑量和選擇波長，以適合診斷和治療的要求。所以擇波長，以適合診斷和治療的要求。所以X X射線的硬度和強(qiáng)度是兩個(gè)重要的物理量。射線的硬度和強(qiáng)度是兩個(gè)重要的物理量。4、X射線衍射射線衍射X-ray diffraction 晶體的微觀結(jié)構(gòu)（原子、分子或離子的排列）具有晶體的微觀結(jié)構(gòu)（原子、分子或離子的排列）具有周期性，當(dāng)周期性，當(dāng)X X射線照到晶體上時(shí)，組成晶體的每一個(gè)射線照到晶體上時(shí)，組成晶體的每一個(gè)原子都可看作一個(gè)子波源，向各個(gè)方向發(fā)出子波，原子都可看作一個(gè)子波源，向各個(gè)方向

11、發(fā)出子波，在某些方向上的在某些方向上的X X射線會(huì)相加干涉，使得在一些特定射線會(huì)相加干涉，使得在一些特定的方向的光束加強(qiáng)。的方向的光束加強(qiáng)。 晶體可能產(chǎn)生衍射的方向決定于晶體微觀結(jié)構(gòu)的類晶體可能產(chǎn)生衍射的方向決定于晶體微觀結(jié)構(gòu)的類型及其基本尺寸；而衍射強(qiáng)度決定于晶體中各組成型及其基本尺寸；而衍射強(qiáng)度決定于晶體中各組成原子的元素種類及其分布排列的坐標(biāo)。晶體衍射方原子的元素種類及其分布排列的坐標(biāo)。晶體衍射方法是目前研究晶體結(jié)構(gòu)最有力的方法法是目前研究晶體結(jié)構(gòu)最有力的方法XX射線結(jié)構(gòu)射線結(jié)構(gòu)分析分析勞厄（勞厄（LaueLaue，1879-19601879-1960）19121912年通過年通過X X

12、射線在晶體射線在晶體中衍射的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)證實(shí)中衍射的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)證實(shí)了了X X射線的波動(dòng)性質(zhì)和晶射線的波動(dòng)性質(zhì)和晶體內(nèi)部的周期結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的周期結(jié)構(gòu)19131913年布拉格父子（年布拉格父子（W. H. W. H. BraggBragg，1862-1942 and W. 1862-1942 and W. L. BraggL. Bragg，1890-19711890-1971）通過通過X X射線的衍射強(qiáng)度分射線的衍射強(qiáng)度分布測定晶體的晶格結(jié)構(gòu)布測定晶體的晶格結(jié)構(gòu) W. H. BraggW. L. Bragg 晶體的空間點(diǎn)陣可劃分為一族平行且等間距的平晶體的空間點(diǎn)陣可劃分為一族平行且等間距的平面點(diǎn)陣，或

13、者稱晶面面點(diǎn)陣，或者稱晶面( (crystal plane) )。ddd1,2,3,sin2nnd布拉格條件布拉格條件(Bragg condition)lX X射線由射線由連續(xù)連續(xù)X X射線射線和和標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X X射線射線組成，醫(yī)學(xué)組成，醫(yī)學(xué)應(yīng)用的是連續(xù)應(yīng)用的是連續(xù)X X射線。射線。5 5、X X射線譜射線譜X-ray spectraK L L L 0.21.081.281.47 ()0.51.01.50相相對(duì)對(duì)強(qiáng)強(qiáng)度度 X射線譜示意圖射線譜示意圖l當(dāng)當(dāng)X X射線管在管電壓較低時(shí)，射線管在管電壓較低時(shí)，它只發(fā)射連續(xù)它只發(fā)射連續(xù)X X射線。不產(chǎn)射線。不產(chǎn)生標(biāo)識(shí)生標(biāo)識(shí)X X射線射線)2-5 鎢的連續(xù)

14、Xl每條連續(xù)譜線存在著最每條連續(xù)譜線存在著最短波長，叫短波長，叫短波極限短波極限minmin。50kV40kV30kV20kV ()0.4 0.61.00.80.2相相對(duì)對(duì)強(qiáng)強(qiáng)度度 鎢的連續(xù)鎢的連續(xù)X射線譜射線譜5.15.1、連續(xù)、連續(xù)X X射線譜射線譜Continuous X-ray spectral當(dāng)管電壓增大時(shí)，各波長強(qiáng)度都增大，且強(qiáng)當(dāng)管電壓增大時(shí)，各波長強(qiáng)度都增大，且強(qiáng)度最大的波長和短波極限都度最大的波長和短波極限都向短波方向移動(dòng)向短波方向移動(dòng)。l 當(dāng)管當(dāng)管電壓升高到一定值電壓升高到一定值時(shí)，連續(xù)譜將迭加四條譜線，時(shí)，連續(xù)譜將迭加四條譜線，在曲線上出現(xiàn)了四個(gè)高峰。在曲線上出現(xiàn)了四個(gè)高峰

15、。5.25.2、標(biāo)識(shí)、標(biāo)識(shí)X X射線射線characteristic X-ray鎢的鎢的K系標(biāo)識(shí)線系標(biāo)識(shí)線0.0179 nm0.0184 nm0.0208 nm0.0213 nm200 kV150 kV100 kV65 kV (nm)0.040.030.020.01.0相對(duì)相對(duì)強(qiáng)度強(qiáng)度圖圖10-2.4 鎢在較高管電壓下的鎢在較高管電壓下的X的射線譜的射線譜l當(dāng)當(dāng)電壓變化電壓變化，連續(xù)譜發(fā)生變化，但這四條譜，連續(xù)譜發(fā)生變化，但這四條譜線在圖中的線在圖中的位置始終不變位置始終不變。鎢的鎢的K系標(biāo)識(shí)線系標(biāo)識(shí)線0.0179 nm0.0184 nm0.0208 nm0.0213 nm200 kV150

16、kV100 kV65 kV (nm)0.040.030.020.01.0相對(duì)相對(duì)強(qiáng)度強(qiáng)度圖圖10-2.4 鎢在較高管電壓下的鎢在較高管電壓下的X的射線譜的射線譜鎢的鎢的K系標(biāo)識(shí)線系標(biāo)識(shí)線0.0179 nm0.0184 nm0.0208 nm0.0213 nm200 kV150 kV100 kV65 kV (nm)0.040.030.020.01.0相對(duì)相對(duì)強(qiáng)度強(qiáng)度l大量實(shí)驗(yàn)表明，這些大量實(shí)驗(yàn)表明，這些譜線的波長決定于陽極靶的材譜線的波長決定于陽極靶的材料料，不同元素制成的靶具有不同的線狀，不同元素制成的靶具有不同的線狀X X射線譜，可以射線譜，可以作為這些元素的標(biāo)識(shí)，所以這些譜線叫作為這些元素

17、的標(biāo)識(shí)，所以這些譜線叫標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X X射線。射線。（1 1）任何元素的特征）任何元素的特征X X射線的射線的波長是固定不變波長是固定不變的。的。（2 2）標(biāo)識(shí)線只有在）標(biāo)識(shí)線只有在一定的管電壓一定的管電壓下才能出現(xiàn)。下才能出現(xiàn)。（3 3）標(biāo)識(shí)線的最高頻率與靶元素的原子序數(shù)的平方）標(biāo)識(shí)線的最高頻率與靶元素的原子序數(shù)的平方成正比。成正比。標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X X射線的特點(diǎn)射線的特點(diǎn)二、二、X X射線的基本性質(zhì)射線的基本性質(zhì)The basic nature of the X-ray 1、物理效應(yīng)、物理效應(yīng)穿透作用：穿透作用：指指X X射線通過物質(zhì)時(shí)不被吸收的射線通過物質(zhì)時(shí)不被吸收的本領(lǐng)。本領(lǐng)。波長越短，穿透能力

18、越強(qiáng)。波長越短，穿透能力越強(qiáng)。在波長一定條件下，在波長一定條件下，X X射線的穿透性取決于被通過物射線的穿透性取決于被通過物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。所以所以X X射線穿透物質(zhì)后的強(qiáng)度變化，反映了物質(zhì)內(nèi)部射線穿透物質(zhì)后的強(qiáng)度變化，反映了物質(zhì)內(nèi)部密度差異密度差異，這正是，這正是X X射線透視和攝影射線透視和攝影的物理基礎(chǔ)。的物理基礎(chǔ)。電離作用：電離作用：物質(zhì)受物質(zhì)受X X射線照射時(shí)，使核外電射線照射時(shí)，使核外電子脫離原子軌道，這種作用叫電離作用。子脫離原子軌道，這種作用叫電離作用。電離作用是電離作用是X X射線損傷和治療的基礎(chǔ)射線損傷和治療的基礎(chǔ)。熒光作用：熒光作用：有些物質(zhì)受有些

19、物質(zhì)受X X射線照射后，由于射線照射后，由于電離或激發(fā)使原子處于激發(fā)態(tài)，回到基態(tài)電離或激發(fā)使原子處于激發(fā)態(tài)，回到基態(tài)過程中過程中發(fā)出熒光發(fā)出熒光。熱作用：熱作用：物質(zhì)吸收物質(zhì)吸收X X射線最終絕大部分轉(zhuǎn)變射線最終絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使物體溫度升高。為熱能，使物體溫度升高。2 2、化學(xué)效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)感光作用：感光作用：當(dāng)當(dāng)X X射線照射到膠片的溴化銀射線照射到膠片的溴化銀上時(shí)，由于電離作用，使溴化銀藥膜起化上時(shí)，由于電離作用，使溴化銀藥膜起化學(xué)變化，出現(xiàn)銀粒沉淀，即學(xué)變化，出現(xiàn)銀粒沉淀，即X X射線的感光射線的感光作用。作用。X X射線攝影射線攝影就是利用這種就是利用這種X X線化學(xué)感線化學(xué)感光

20、作用光作用，使組織影象出現(xiàn)在膠片上。，使組織影象出現(xiàn)在膠片上。 著色作用：著色作用：某些物質(zhì)如鉛玻璃、水晶等，某些物質(zhì)如鉛玻璃、水晶等，經(jīng)經(jīng)X X射線長期照射后，其結(jié)晶體脫水而改射線長期照射后，其結(jié)晶體脫水而改變顏色。變顏色。3 3、生物效應(yīng)、生物效應(yīng) X X射線對(duì)生物細(xì)胞具有破壞、瓦解的作用，射線對(duì)生物細(xì)胞具有破壞、瓦解的作用，是是放射治療的基礎(chǔ)放射治療的基礎(chǔ)，也是，也是X X射線工作者應(yīng)注射線工作者應(yīng)注意防護(hù)的原因。它是由意防護(hù)的原因。它是由電離作用電離作用引起。引起。三、三、X X射線的衰減射線的衰減X-ray attenuation 單色平行單色平行X X射線束通過物質(zhì)時(shí)的衰減服從射線

21、束通過物質(zhì)時(shí)的衰減服從指指數(shù)吸收規(guī)律數(shù)吸收規(guī)律，即：，即： xeII0 xIIe0入射入射X X線線的強(qiáng)度的強(qiáng)度透射透射X X線線的強(qiáng)度的強(qiáng)度線性衰減線性衰減系數(shù)系數(shù)物質(zhì)厚度物質(zhì)厚度l 使射線強(qiáng)度減弱為一半所需的物質(zhì)厚度，稱為使射線強(qiáng)度減弱為一半所需的物質(zhì)厚度，稱為半價(jià)半價(jià)厚度厚度，又稱為，又稱為半價(jià)層半價(jià)層, ,用用x1/21/2表示：表示：693. 02ln21xu半價(jià)層與線性衰減系數(shù)成反比。半價(jià)層與線性衰減系數(shù)成反比。u線性衰減系數(shù)隨線性衰減系數(shù)隨光子的能量光子的能量和和物質(zhì)的種類物質(zhì)的種類而異。而異。如：對(duì)于如：對(duì)于50keV50keV的的X X光子，鋁的半價(jià)厚度為光子，鋁的半價(jià)厚度為

22、7mm, 7mm, 鉛的半鉛的半價(jià)厚度為價(jià)厚度為0.1mm0.1mm?？梢娿U對(duì)可見鉛對(duì)X X射線的衰減本領(lǐng)很強(qiáng)，這就是通常用鉛做防射線的衰減本領(lǐng)很強(qiáng)，這就是通常用鉛做防護(hù)材料的原因。護(hù)材料的原因。xIIe0 1 1、治療方面的應(yīng)用、治療方面的應(yīng)用 X X射線主要用于射線主要用于癌癥的治療癌癥的治療。它的機(jī)理是。它的機(jī)理是X X對(duì)對(duì)生物組織的破壞作用。在治療過程中，照射生物組織的破壞作用。在治療過程中，照射量要恰當(dāng)。量要恰當(dāng)。四、四、X X射線在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用射線在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用X-ray applications in medicineX X 射線用于腫瘤的放射治療射線用于腫瘤的放射治療l1896

23、1896年年1 1月發(fā)現(xiàn)月發(fā)現(xiàn)X X射線后僅幾周，芝加哥電氣射線后僅幾周，芝加哥電氣技師技師Emil GrubbeEmil Grubbe（1875-19601875-1960）即利用）即利用X X射線射線對(duì)一名對(duì)一名5555歲患乳腺癌的婦女進(jìn)行了放射治療歲患乳腺癌的婦女進(jìn)行了放射治療2 2、藥物分析方面的應(yīng)用、藥物分析方面的應(yīng)用 X X射線光衍射特性能用來分析物質(zhì)成分結(jié)射線光衍射特性能用來分析物質(zhì)成分結(jié)構(gòu)。構(gòu)。 在中草藥研究工作中有廣泛的作用，可在中草藥研究工作中有廣泛的作用，可以用來分析中草藥的有效成分的結(jié)構(gòu)，以用來分析中草藥的有效成分的結(jié)構(gòu)，尋求代用品，在保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境方面，尋求代用品，

24、在保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境方面，發(fā)揮了重大作用。發(fā)揮了重大作用。 勞厄（勞厄（LaueLaue，1879-19601879-1960）19121912年通過年通過X X射線在晶體射線在晶體中衍射的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)證實(shí)中衍射的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)證實(shí)了了X X射線的波動(dòng)性質(zhì)和晶射線的波動(dòng)性質(zhì)和晶體內(nèi)部的周期結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的周期結(jié)構(gòu)19131913年布拉格父子（年布拉格父子（W. H. W. H. BraggBragg，1862-1942 and W. 1862-1942 and W. L. BraggL. Bragg，1890-19711890-1971）通過通過X X射線的衍射強(qiáng)度分射線的衍射強(qiáng)度分布測定晶體的晶格結(jié)構(gòu)布

25、測定晶體的晶格結(jié)構(gòu) W. H. BraggW. L. Bragg 研究生物大分子結(jié)構(gòu)研究生物大分子結(jié)構(gòu)佩魯茲（佩魯茲（M. PerutzM. Perutz，1914-20021914-2002）和肯特魯）和肯特魯（C. KendrewC. Kendrew，1917-1917-19971997）19531953年通過年通過X X射射線衍射法完成了血紅蛋線衍射法完成了血紅蛋白和肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)分白和肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)分析析19471947年年卡文迪許實(shí)驗(yàn)室卡文迪許實(shí)驗(yàn)室建立了建立了“生物系統(tǒng)的分子結(jié)構(gòu)單元生物系統(tǒng)的分子結(jié)構(gòu)單元”（Unit for “Research on Unit for “Resea

26、rch on the Molecular Structure of the Molecular Structure of Biological Systems”Biological Systems”），），19621962年擴(kuò)大為年擴(kuò)大為“分子生物學(xué)實(shí)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)室” M. Perutz C. Kendrew威 爾 金 斯 （威 爾 金 斯 （ M . M . Wilkins Wilkins ，1916 1916 ）和 弗 蘭 克 林 （和 弗 蘭 克 林 （ R . R . FranklinFranklin，1920-1920-1958 1958 ）通過通過X X射線衍射線衍射法研究射

27、法研究DNADNA分子的分子的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)M. Wilkins R. Franklin 威爾金斯拍攝的威爾金斯拍攝的DNADNA分子的分子的X X射線衍射照片射線衍射照片照片顯示照片顯示DNADNA分子是單鏈結(jié)分子是單鏈結(jié)構(gòu)的螺旋體構(gòu)的螺旋體弗蘭克林于弗蘭克林于19521952年年5 5月月獲得的一張清晰的獲得的一張清晰的DNADNA分子的分子的X X光衍射照片光衍射照片由此推算由此推算DNADNA分子呈螺分子呈螺旋狀，而且認(rèn)識(shí)到是旋狀，而且認(rèn)識(shí)到是雙鏈同軸排列雙鏈同軸排列定量測定定量測定DNADNA螺旋體的螺旋體的直徑為直徑為1.01.0 nmnm，螺距，螺距為為3.43.4nmnmJ. Wat

28、son F. Crick 19531953沃森（沃森（J. D. WatsonJ. D. Watson，19281928）和克里克（）和克里克（F. H. F. H. CrickCrick，19161916）在堿基互補(bǔ)）在堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了配對(duì)原則的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了DNADNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（1 1）透視和攝影：）透視和攝影：可利用體內(nèi)各種不同組織可利用體內(nèi)各種不同組織對(duì)對(duì)X X射線衰減的不同，來檢查身體內(nèi)部的情射線衰減的不同，來檢查身體內(nèi)部的情況，在熒光屏上或照相底片上留下灰度不況，在熒光屏上或照相底片上留下灰度不同的影象以供觀察。前者稱為同的影象以供觀察。

29、前者稱為熒光透視熒光透視，后者稱為后者稱為X X射線攝影射線攝影。 如果要檢查的組織與其周圍組織的線衰如果要檢查的組織與其周圍組織的線衰減系數(shù)相差較少時(shí)，可利用減系數(shù)相差較少時(shí)，可利用造影劑造影劑來提高來提高對(duì)比度。對(duì)比度。3 3、診斷方面的應(yīng)用、診斷方面的應(yīng)用（2 2）電子計(jì)算機(jī)斷層攝影（簡稱）電子計(jì)算機(jī)斷層攝影（簡稱CTCT）：）：CTCT原理示意圖原理示意圖4021303420421031001ln1ln1ln1ln13131IIdIIdIIdIIdeIeeIIddd同理可得： CT掃描示意圖掃描示意圖G. N. HounsfieldG. N. HounsfieldA. M. Corma

30、ckA. M. CormackMarconi生產(chǎn)的MX8000多層螺旋CT掃描系統(tǒng)由Marconi MX8000得到的肺動(dòng)脈栓塞的X-CT 掃描圖像CT 掃描圖像CT 掃描圖像X X射線輻射防護(hù)的基本原則：射線輻射防護(hù)的基本原則：l距離防護(hù)：距離防護(hù)：即增加距輻射源的距離。即增加距輻射源的距離。l屏蔽防護(hù)：屏蔽防護(hù)：即對(duì)射線進(jìn)行屏蔽。即對(duì)射線進(jìn)行屏蔽。l時(shí)間防護(hù)：時(shí)間防護(hù)：縮短照射時(shí)間?？s短照射時(shí)間。五、X X射線的輻射防護(hù)射線的輻射防護(hù)X-ray radiation protection醫(yī)療醫(yī)療X X射線的防護(hù)射線的防護(hù)l慎重使用放射診斷與治療慎重使用放射診斷與治療l提高記錄和顯示系統(tǒng)的靈敏

31、度提高記錄和顯示系統(tǒng)的靈敏度l提高提高X X射線的透過系數(shù)射線的透過系數(shù)l盡量減少照射野面積盡量減少照射野面積l采用新型材料，減少不必要的衰減采用新型材料，減少不必要的衰減l減少透視時(shí)間減少透視時(shí)間l遠(yuǎn)離照射野遠(yuǎn)離照射野l(fā)進(jìn)行必要的屏蔽進(jìn)行必要的屏蔽（1 1） X X射線的硬度是指它的貫穿本領(lǐng)，對(duì)于一定的吸射線的硬度是指它的貫穿本領(lǐng)，對(duì)于一定的吸收物質(zhì)，收物質(zhì)， X X射線被吸收愈少，則貫穿量愈大。射線被吸收愈少，則貫穿量愈大。 X X射線射線的管電壓愈高，轟擊陽極的電子動(dòng)能就愈大，發(fā)射光的管電壓愈高，轟擊陽極的電子動(dòng)能就愈大，發(fā)射光子的能量也愈大，愈不易被物質(zhì)吸收，因此，在醫(yī)學(xué)子的能量也愈大，愈不易被物質(zhì)吸收，因此，在醫(yī)學(xué)上通常用管電壓來衡量上通常用管電壓來衡量X X射線的硬度。管電壓愈高，射線的