X射線基礎(chǔ)知識(shí)精講

X射線根底學(xué)問萬東醫(yī)療?2023大綱

1X射線覺察與進(jìn)展

2X射線的產(chǎn)生和性質(zhì)

3X射線與物質(zhì)的作用與成像

4X射線的防護(hù)

5X射線根底術(shù)語

6爭(zhēng)論1X射線覺察與進(jìn)展X射線的覺察1895年倫琴1901年諾貝爾物理獎(jiǎng)放射性的覺察1896年貝克勒爾〔鈾〕1898年居里夫婦〔釙、鐳〕1903年諾貝爾物理獎(jiǎng)電子的覺察1897年湯姆生1906年諾貝爾物理獎(jiǎng)人類爭(zhēng)論微觀世界的“三大覺察”e-γ射線X射線圖1三大覺察的關(guān)系原子電子高速電子X射線覺察與進(jìn)展1895年11月8日,德國(guó)物理學(xué)家在其試驗(yàn)室作CRT試驗(yàn)時(shí)覺察X射線,也稱倫琴射線1901年,倫琴因此成為第一個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主。覺察X射線后三個(gè)月,幫助首例外科手術(shù),20min拍攝1張頭顱片之后X射線應(yīng)用快速進(jìn)展,廣泛用于物質(zhì)構(gòu)造分析、工業(yè)探傷、科研等領(lǐng)域在臨床上的應(yīng)用,X射線攝影/透視,X射線CT劑量掌握與圖象質(zhì)量診斷X射線的技術(shù)進(jìn)展始終致力于用完量低的劑量獲得清晰影像：提高X射線產(chǎn)生的效率X射線管、高壓發(fā)生掌握提高X射線的質(zhì)量高壓發(fā)生掌握、濾過、限束器、濾線柵提高X射線影像信息的獵取力量床面板、增感屏、閃爍屏、數(shù)字化探測(cè)器提高X射線系統(tǒng)影像焦點(diǎn)、SID/SOD、準(zhǔn)直、參數(shù)的組合、后處理進(jìn)展比照僅以一樣kV一樣mA臨床胸片攝影條件作比照,可近似認(rèn)為DOSE正比于kV2*mAs工頻高頻DRkV686868mA100100100ms100020050表1不同X射線攝影系統(tǒng)的胸片曝光條件比照放射性來自？X射線來自？電子/光子？問題思考2X射線的產(chǎn)生和性質(zhì)X射線的本質(zhì)和特性

X射線本質(zhì)上是電磁波,介于紫外線和伽瑪射線之間,具備高能量和穿透力波長(zhǎng)短2X10-9~6X10-12m,頻率高3X1016~3X1020Hz波粒二象性,傳播時(shí)表達(dá)波動(dòng)性,與物質(zhì)作用時(shí)表達(dá)粒子性物理特性-穿透性(原子序數(shù)高\(yùn)密度大不易穿透,例如骨骼)-熒光作用(熒光屏\增感屏\閃爍屏)-電離作用(可用于測(cè)量X射線,導(dǎo)致機(jī)體損傷,用于機(jī)體治療)-熱作用化學(xué)效應(yīng)-感光作用(攝影/工業(yè)探傷)-著色作用(物質(zhì)結(jié)晶體脫水變色)生物效應(yīng)(電離和激發(fā))-對(duì)增殖性強(qiáng)的細(xì)胞的抑制\損傷\壞死-放射治療-對(duì)正常細(xì)胞的損傷,留意放射防護(hù)表2

人體組織對(duì)X射線的透過性可透性組織中等透過性組織不透過性組織氣體結(jié)締組織骨骼脂肪組織肌肉組織含鈣的組織軟骨血液X射線的產(chǎn)生高速電子撞擊物質(zhì)突然受阻產(chǎn)生X射線1、電子源(加熱的燈絲)2、靶面(電子撞擊的物質(zhì))3、高速電子流高電壓產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)真空度較高的空間-電子高速運(yùn)動(dòng)中不受氣體分子阻擋-愛護(hù)燈絲不致因氧化而燒毀X射線管1陽極靶盤2轉(zhuǎn)子（陽極散熱棒）3定子線圈4燈絲5玻殼圖2

X射線管X射線譜醫(yī)用診斷X射線主要使用連續(xù)X線。物質(zhì)構(gòu)造光譜分析時(shí)使用特征X線。連續(xù)X射線最短波長(zhǎng),只與管電壓有關(guān)。圖3

X射線譜強(qiáng)度波長(zhǎng)特征X線連續(xù)X線連續(xù)輻射又稱軔致輻射a)高速電子遇原子核受阻后,能量損失,損失的動(dòng)能以光子形式放出。b)電子作用核場(chǎng)區(qū)的深度不一樣,受阻程度不一樣,能量損失不一樣，釋放出光子的能量不一樣，由此形成連續(xù)的射線譜。連續(xù)X射線的產(chǎn)生原理圖4

連續(xù)X線產(chǎn)生原理特征X線又稱標(biāo)識(shí)X線。高速電子能大于原子內(nèi)〔K-〕層電子的結(jié)合能時(shí)；a)將K層電子擊出，K層形成空穴；b)外層電子躍遷回K層填補(bǔ)空穴，釋放光子。該躍遷以量子能級(jí)釋放能量，量子能級(jí)僅取決于靶物質(zhì)的原子序數(shù)，而與外加電壓無關(guān)。由此形成特征X線。特征X射線的產(chǎn)生原理圖5

特征X線產(chǎn)生原理I=KiZUnK=1.1X10-9~1.4X10-9i:管電流Z:靶材料原子序數(shù)U:管電壓n:≈2最大強(qiáng)度約在最短波長(zhǎng)的1.5倍處。平均能量為最大能量的1/3~1/2。X射線的強(qiáng)度與平均能量X射線的量與質(zhì)1．通常用X射線的強(qiáng)度表示X射線的量，即垂直于X射線傳播方向單位面積上、單位時(shí)間內(nèi)通過的光子數(shù)量與能量乘積的總和2．X射線的量即X光子的數(shù)目，可以用管電流mA與照射時(shí)間s的乘積即mAs來反響3．肯定管電壓下，管電流越大，單位時(shí)間撞擊陽極靶面的電子數(shù)越多，激發(fā)的X線光子正比增加；照射時(shí)間長(zhǎng)，X線量正比增大4．X射線的質(zhì)又稱線質(zhì)，僅與光子能量有關(guān)，表示X射線的硬度，即穿透物質(zhì)的力量，通常以管電壓〔kV值〕近似描述5．管電壓對(duì)陰極電子加速，使其獲得足夠能量撞擊陽極靶面，管電壓越高，撞擊能量越大，激發(fā)的X射線光子強(qiáng)度越高，穿透能力越大η=KZU約99%都轉(zhuǎn)變成熱能出射X射線缺乏陽極靶面產(chǎn)生X射線的10%,利用率很低高原子序數(shù)的材料/高熔點(diǎn)的材料恒定的高壓X射線的產(chǎn)生效率X射線/光子/電磁波？單色/單能X射線？連續(xù)X線與靶物質(zhì)/管電壓？特征X線與靶物質(zhì)/管電壓？X射線機(jī)/X光機(jī)?問題思考3X射線與物質(zhì)的作用及成像光電效應(yīng)(吸取效應(yīng))-X射線光子與原子內(nèi)層電子作用,被原子吸取,內(nèi)層電子擺脫原子成為自由電子的過程-發(fā)生幾率與光子能量的3次方成反比-低kV攝影或承受造影劑時(shí),光電效應(yīng)居主,產(chǎn)生好的比照度,但組織吸取X射線多光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)(散射效應(yīng))-X射線光子與原子外層電子作用,轉(zhuǎn)變頻率和角度散射出去,外層電子擺脫原子成為自由電子的過程-高kV攝影時(shí),康普頓效應(yīng)居主,組織吸取X射線少,但散射線多,既影響影像,又為防護(hù)提出了較高要求康普頓效應(yīng)真空狀態(tài)的衰減規(guī)律：射線強(qiáng)度的衰減與距離的平方成反比窄束X線的衰減規(guī)律：I=I0e-ux射線強(qiáng)度的衰減與物質(zhì)的密度、厚度成指數(shù)衰減關(guān)系寬束X線的衰減規(guī)律：I=BI0e-ux主要考慮散射線的影響，在窄束衰減規(guī)律根底上引入修正因子連續(xù)X線-隨吸取物質(zhì)厚度的增加,強(qiáng)度衰減,能譜變窄,向高能轉(zhuǎn)移-承受濾過,轉(zhuǎn)變射線能譜,吸取低能射線,愛護(hù)患者X射線的衰減X射線的濾過X線濾過

-固有濾過

-附加濾過散射線的抑制和消退X線管放射的原發(fā)X射線進(jìn)入機(jī)體后的兩種狀況1、透射 ——即X射線穿過人體，將其局部能量消耗在體內(nèi)，使其本身的能量衰減，這種衰減了的原發(fā)X射線含有人體組織密度信息，是X線攝影成像時(shí)要充分利用的2、散射 ——即X射線和人體組織發(fā)生康普頓效應(yīng)轉(zhuǎn)變方向，任意方向的散射線不能產(chǎn)生與人體解剖形態(tài)有關(guān)的影響密度，僅增加灰霧度，導(dǎo)致影像的比照度下降濾線柵板是用于濾除攝影時(shí)人體產(chǎn)生的散射線的有效部件散射線的抑制和消退圖6散射線圖7

濾線柵影像獲取系統(tǒng)X-ray可見光X射線成像濾過熒光感光光電轉(zhuǎn)換反射濾線柵圖9X射線成像圖8

可見光成像X射線成像正是由于人體組織對(duì)X射線的透過性(衰減)不同,而形成的比照信息

在膠片上,完全透過呈黑色,完全不透過呈白色圖10X射線圖象高比照攝影？低kV，骨骼，比照劑，光電效應(yīng)，人體吸取高kV攝影？短時(shí)間，矽肺，康普頓效應(yīng)乳腺攝影？軟射線，高比照，高區(qū)分，光電效應(yīng)問題思考4X射線的防護(hù)X射線的防護(hù)患者低能射線的濾除：濾過限束器的使用：防止其它部位受輻射鉛防護(hù)用具的使用：愛護(hù)腺體〔晶狀體、甲狀腺、性腺〕醫(yī)生依靠距離的防護(hù)隔室操作鉛防護(hù)用具的使用：愛護(hù)腺體〔晶狀體、甲狀腺、性腺〕孕婦?14歲以下兒童透視/攝影?問題思考5X射線根底術(shù)語Radiography攝影Tomography斷層攝影Bucky濾線器攝影Fluorography透視APR器官程序攝影AEC自動(dòng)曝光IBS/ABC自動(dòng)透視DSI數(shù)字點(diǎn)片圖象SFC點(diǎn)片(攝影)PF脈沖透視HLF高劑量透視CINE電影攝影DSA數(shù)字減影血管造影臨床功能根底術(shù)語系統(tǒng)部件根底術(shù)語X-RayGeneratorX線高壓發(fā)生器X-RayTubeAssemblyX線管組件Collimator限束器HV-Cable高壓電纜RadiographyTable攝影床DiagnoseTable診斷床Standby立式攝影架Ceiling吊架C-armC形臂I.I(ImageIntensifier)影像增加器CCDCameraCCD攝象機(jī)X-RayTVX線電視系統(tǒng)數(shù)字影像系統(tǒng)根底術(shù)語DR〔數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)〕CR〔計(jì)算機(jī)攝影系統(tǒng)〕IP板WORKLIST登錄工作站ACQUIRE采集工作站REPORT診斷工作站PACS〔圖象存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)〕DICOM標(biāo)準(zhǔn)〔醫(yī)學(xué)影像數(shù)字傳輸協(xié)議〕HIS〔醫(yī)院信息系統(tǒng)〕RIS〔放射信息系統(tǒng)〕發(fā)生器、X射線管組件指標(biāo)根底術(shù)語kV管電壓40~125/150;/40~110/120/125mA管電流10~1000;0.3~80ms/s〔攝影〕加載時(shí)間0.001~10smAs〔攝影〕電流時(shí)間積0.1~1000min/s〔透視〕加載時(shí)間kHz主逆變頻率25/33/40/50/100/200PPS脈沖透視速率1/2.5/6.25/12.5/25/FPSCINE/DSA速率1/2.5/6.25/12.5/25/kW標(biāo)稱功率20/32/40/50/63/80/100?°陽極靶角RPM陽極轉(zhuǎn)速3000/9000mm焦點(diǎn)0.6/1.2HU陽極熱容量300KHU/1.5MHU圖象系統(tǒng)指標(biāo)根底術(shù)語?GHz主頻2.0?GB硬盤80G/160G?寸監(jiān)視器14/17/19/21?”影像增加器9/12?K×?K探測(cè)器像素1K/3K/4K?LP/mm極限區(qū)分率1.2/2.0/3.4/5PPS脈沖透視速率1/2.5/6.25/12.5/25/FPSCINE/DSA速率1/2.5/6.25/12.5/25/LIH末幀保持?s成像速度〔DR/CR〕?uGy靜態(tài)成像劑量5?uR動(dòng)態(tài)成像劑量50機(jī)電系統(tǒng)指標(biāo)根底術(shù)語?kg床面承載≥135?N鎖止力/啟動(dòng)力100N/50N?mm床面縱向/橫向移動(dòng)行程?mm/s〔行程〕運(yùn)動(dòng)速度100?°/s〔角度〕運(yùn)動(dòng)速度10?mmSID1000/1100/1500/1800?°C形臂/床身/管組件/探測(cè)器旋轉(zhuǎn)角度?L柵密度〔每厘米線條數(shù)〕40/70/80/?m柵焦距1/1.2/1.5?:?濾線柵格比8:1/10:1/12:1?”×?”膠片/分割/平板探測(cè)器尺寸14×17表3公司部件型代號(hào)CBC(形)臂CB-4DJ吊架DJ50GC(導(dǎo))管床GC-2GFS高(頻)(高壓)發(fā)生(裝置)GFS501-1FJ附件FSB發(fā)生(器)變(壓器)FSB302-1FSK發(fā)生(器)控(制臺(tái))FSK302-1LS立(式)攝(影架)LS-3SC攝(影)床SC4-4SZ攝(影)裝(置)SZ-5TX圖象TX-DSI1000XS限束(器)XS1-2XDSX射線探測(cè)器系統(tǒng)XDS3000ZC診(斷)