X射線多媒體課件

1901年，首屆諾貝爾物理學(xué)獎授予德國物理學(xué)家倫琴(WilhelmKonradR?ntgen，1845—1923)，以表彰他在1895年發(fā)現(xiàn)了X射線。X射線迅速被醫(yī)學(xué)界廣泛利用，成為透視人體、檢查傷病的有力工具，后來又發(fā)展到用于金屬探傷，對工業(yè)技術(shù)也有一定的促進作用。第十六章X射線(X-rays)第十三章X射線第一節(jié)X射線的產(chǎn)生一、X射線的產(chǎn)生裝置①高速運動的電子流②適當?shù)恼系K物—金屬靶。1、產(chǎn)生X射線的方法：高速電子受阻輻射同步輻射受激輻射基本條件：第十三章X射線2、X射線產(chǎn)生裝置主要裝置為：1.X射線管2.低壓交流電源3.高壓直流電源第十三章X射線

說明：（一）電子動能轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線的能量不到1%，

99%以上都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使陽極溫度升高。因此①被轟擊區(qū)域應(yīng)用熔點高的物質(zhì)——鎢來作；②根據(jù)功率的不同采用散熱片、通風冷卻、陽極作成中空用水或油循環(huán)冷卻；銅圓柱鎢板電子束第十三章X射線③大功率的X射線管，多采用旋轉(zhuǎn)陽極（二）理論和實驗表明，靶Z越大，發(fā)生

X射線的效率越高。鎢Z=74旋轉(zhuǎn)陽極電子束第十三章X射線3、實際焦點與有效焦點實際焦點：燈絲發(fā)射的電子，經(jīng)聚焦加速后，投射到陽極靶上的積。有效焦點：實際焦點在垂直于X射線管軸線方向上投影的面積。cd實際焦點愈大X射線管的散熱愈好；有效焦點愈小，所成的像愈清晰。ab電子束長燈絲形成的焦點叫大焦點，治療用。短燈絲形成的焦點叫小焦點，診斷用。第十三章X射線二、X射線的強度和硬度1、X射線的強度定義：指單位時間通過與射線方向垂直的單位面積的輻射能量。用I表示。單位：W?m-2I=∑Nihυi=N1hυ1+N2hυ2+……NnhυnNi表示單位時間通過與射線方向垂直的單位面積的光子數(shù)第十三章X射線I=∑Nihυi=N1hυ1+N2hυ2+……Nnhυn①改變管電流②改變管電壓控制強度的方法第十三章X射線X射線強度的表示：管電流的mA數(shù)。

用管電流的毫安數(shù)（mA）和輻射時間（s）的乘積表示X射線的總輻射量，單位：mA·s。通常采用的方法是：

在管電壓保持一定的條件下，通過調(diào)節(jié)管電流來控制X射線的強度。第十三章X射線2．Ｘ射線的硬度定義：指X射線的貫穿本領(lǐng)。它只決定于X射線的能量hυ

與光子數(shù)目無關(guān)。提高X射線硬度的方法：增大管電壓表示：管電壓的千伏數(shù)（kV）第十三章X射線

表13-1X射線按硬度的分類名稱極軟X射線軟X射線硬X射線極硬X射線管電壓

（kV）5~2020~100100~250250以上最短波長（nm）0.25~0.0620.062~0.0120.012~0.0050.005以下主要用途軟組織攝影,表皮治療透視和攝影較深組織治療深部組織治療根據(jù)用途把X射線按硬度分為極軟、軟、硬、極硬四類：第十三章X射線例：產(chǎn)生X射線的必要條件是：

A.加熱燈絲

B.高速電子流與靶材料

C.高壓電源

D.散熱裝置B.高速電子流與靶材料第十三章X射線例：在產(chǎn)生X射線時，提高X射線的效率的方法是：

A.利用輕的元素作靶材料

B.利用原子序數(shù)高的物質(zhì)作靶材料

C.利用任意元素作靶材料

D.加強散熱裝置B.利用原子序數(shù)高的物質(zhì)作靶材料第十三章X射線

例：用管電流的毫安數(shù)表示x射線的輻射強度是因為：A.管電流的毫安數(shù)就是打在靶上的高速電子數(shù)；B.管電流的毫安數(shù)就是x射線的總光子數(shù)C.管電流的毫安數(shù)就是x射線的實際輻射強度D.x射線的輻射強度與管電流成正比D.x射線的輻射強度與管電流成正比第十三章X射線例：X射線的貫穿本領(lǐng)決定于

A.X射線的強度;B.X射線的硬度；

C.照射物質(zhì)時間的長短；

D.靶面積的大小。B.X射線的硬度；第十三章X射線例：調(diào)節(jié)x射線強度的主要方法是：

A.調(diào)節(jié)燈絲電壓；

B.調(diào)節(jié)管電壓；

C.調(diào)節(jié)散熱裝置；

D.調(diào)節(jié)輻射時間。A.調(diào)節(jié)燈絲電壓第十三章X射線第二節(jié)X射線譜(X-raySpectrum)

將X射線的強度按照波長的順序排列開來的圖譜,稱為X射線譜。②標識X射線譜:強度較大的離散譜

（線狀構(gòu)成的部分）X射線譜包含兩個部分:①連續(xù)X射線譜:含有各種波長

(照片的背景部分)第十三章X射線一．連續(xù)Ｘ射線譜

(

continuousX-raySpectrum)1．譜線的特點

（1）管電壓一定時，譜線強度隨波長變化，存在短波極限。相對強度50kV40kV30kV20kV管電壓較低時（低于50KV），只出現(xiàn)連續(xù)Ｘ射線譜。

（2）管電壓增大，短波極限λmin向短波方向移動。強度為零的波長稱為短波極限λmin第十三章X射線產(chǎn)生連續(xù)Ｘ射線譜的微觀機制是由于韌致輻射（bremsstralung）2．產(chǎn)生機制一個電子的動能全部轉(zhuǎn)換為一個X光子的能量時：第十三章X射線即第十三章X射線

例：設(shè)X射線管電壓為100kV。問電子剛碰到靶時的速度多大？連續(xù)X射線譜的最短波長和相應(yīng)光子能量為多大？解：第十三章X射線二．標識X射線譜(characteristicX-raySpectrum)①只有達到一定的管電壓，標識X射線譜才會出現(xiàn)；1．譜線的特點②譜線λ決定于靶材料，與管電壓無關(guān)。KLγLβLα0.02nm第十三章X射線對于不同元素制成的靶，具有不同的線狀X射線譜，可作為這些元素的標識，所以稱“標識X射線譜”。利用微區(qū)分析技術(shù)鑒定元素成分。第十三章X射線2、產(chǎn)生機制內(nèi)層電子受激的結(jié)果第十三章X射線MαLβLαKβKγKαKMLN若K層出現(xiàn)空位形成的X射線即稱為K線系L層出現(xiàn)空位即形成L線系λK系L系M系M層出現(xiàn)空位即形成M線系EL-EK=hυKαEM-EK=hυKβ………E自-EK=hυmax=hc/λmin第十三章X射線②每一線系都有自己的最短波長邊界③靶元素原子序數(shù)愈高，對應(yīng)的線系（K、L…線系）的波長愈短?！甙械臉俗R譜決定于靶材料各層的能量差值。E自-EK=hυmax=hc/λmin①標識x射線是內(nèi)層電子受激的結(jié)果第十三章X射線

例：連續(xù)x射線的產(chǎn)生是由于：A.韌致輻射；B.靶原子外層電子躍遷輻射；C.靶原子內(nèi)層電子躍遷輻射；D.以上說法均不對。A.韌致輻射第十三章X射線

例：連續(xù)x射線譜中的最短波長與什么因素有關(guān)？

A.與管電流有關(guān)；

B.與靶材料有關(guān)；

C.與靶面積大小有關(guān)；

D.只與管電壓有關(guān)。D.只與管電壓有關(guān)。第十三章X射線

例：x射線機在固定電壓下產(chǎn)生的連續(xù)x射線譜，具有下列哪一個特征？

A.單一波長；

B.范圍從λ=0到λ→∞的波長；

C.最小波長；

D.最小頻率。C.最小波長第十三章X射線

例：若某X射線管的管電壓為200KV，則連續(xù)譜的短波極限為

A.6.2?B.0.062?C.12.4?D.6.2×10-5?B.0.062?第十三章X射線

例：管電壓為100KV的X射線光子的最大能量和最短波長分別為Emax、λmin,則

A.Emax=100keV,λmin=0.124?B.Emax=100keV,λmin=1.24×10-4?C.Emax=100J,λmin=0.124?D.Emax=100J,λmin=1.24×10-4?Emax=eU,A.Emax=100keV,λmin=0.124?第十三章X射線

例：若已知X射線管上的電壓增加了一倍后，連續(xù)X射線譜的最短波長變化了0.5?，試求該波長的最小值。解：第十三章X射線

例：如果要得到最短波長為0.5?的X射線，至少要加多大的電壓于X射線管？在此情況下，電子運動到陽極有多大的動能？第十三章X射線一、X射線的基本性質(zhì)①電離作用③熒光作用④光化學(xué)作用⑤生物效應(yīng)②貫穿作用第三節(jié)X射線的基本性質(zhì)λ：0.001～10nm的電磁波第十三章X射線第四節(jié)物質(zhì)對X射線的衰減規(guī)律一、單色X射線的衰減規(guī)律I=I0e－μXxI0I吸收物質(zhì)1、宏觀吸收規(guī)律：μ——物質(zhì)的線性衰減系數(shù)，單位：m-1

、cm-1μ越大，強度減小得越快，物質(zhì)對X射線吸收越強。II0μ大xμ小第十三章X射線Xm=xρ稱為質(zhì)量厚度，單位：kg·m-2,g·cm－2

。2、質(zhì)量衰減系數(shù)：—線性衰減系數(shù)—吸收物質(zhì)的密度質(zhì)量衰減系數(shù)μm用來比較不同物質(zhì)對x射線的吸收本領(lǐng)。單位:m2kg-1，

cm2·g-13、質(zhì)量厚度第十三章X射線4、半價層(表示衰減快慢的量)半價層：X射線在物質(zhì)中強度被衰減一半時對應(yīng)的物質(zhì)厚度，用X1/2表示。故X射線的衰減規(guī)律又可寫為：第十三章X射線二、質(zhì)量衰減系數(shù)與波長、原子序數(shù)的關(guān)系K大致是一個常數(shù)α通常在3～4之間，與吸收物質(zhì)和射線波長有關(guān)（一）對于低能（長波）軟X射線，各元素的質(zhì)量衰減系數(shù)近似地適合下式第十三章X射線1、λ一定，z愈大的物質(zhì)，吸收本領(lǐng)愈強。由上式可得出兩個有用的結(jié)論：人體骨的主要成分Ca、P,Z較大，吸收強。肌肉的成分H、O、C原子系數(shù)較小，吸收弱。在做胃腸造影時需先服用鋇鹽（Z=56），由于吸收強，可以顯示胃腸的陰影。用鉛（Z=82）作防護X射線的材料。第十三章X射線2、當z一定時，波長愈長的X射線，愈容易被吸收。λ小，μm

小，吸收少，貫穿的深度大λ大，μm

大，吸收多，貫穿的深度小

因此，可通過改變波長來控制射線對人體的貫穿深度，從而達到治療不同深度部位疾病的目的。第十三章X射線X3（硬）X2X1X銅X鋁X射線的硬化：X射線進入物體后愈來愈硬的現(xiàn)象。

濾線板（錫板、銅板和鋁板）：是專門用于吸收長波的裝置，從而使X射線的硬度較高，射線譜的范圍較窄。第十三章X射線（二）對于高能（短波）硬X射線，吸收系數(shù)與原子系數(shù)無關(guān)。若放射診斷采用波長太短的X射線，骨骼的陰影將不太明顯。

表13-1X射線按硬度的分類名稱極軟X射線軟X射線硬X射線極硬X射線管電壓

（kV）5~2020~100100~250250以上最短波長（nm）0.25~0.0620.062~0.0120.012~0.0050.005以下主要用途軟組織攝影,表皮治療透視和攝影較深組織治療深部組織治療第十三章X射線

例：一束強度為I0的單色平行X射線，通過厚度為x1的物體后，強度為I1,若使它通過厚度為x2=2x1的同類物體，強度為I2,則I2/I1=e-μx1/2B.I2/I1=e-μx1C.I2/I1=2D.I2/I1=1/2B.I2/I1=e-μx1第十三章X射線

例：強度為I0的x射線通過物質(zhì)時，該物質(zhì)對x射線的吸收強度I與物質(zhì)厚度x及物質(zhì)的衰減系數(shù)μ的關(guān)系為

A.I=μxI0B.I=I0e-μxC.I=I0eμxD.I=I0(1-e-μx)D.I=I0(1-e-μx)吸收強度I=入射強度I0－透射強度I0e-μx第十三章X射線C.

例：兩種物質(zhì)對x射線吸收的半價層之比為，則它們的衰減系數(shù)之比為：第十三章X射線

例：X射線通過5個半價層的物質(zhì)后，強度減小為原來的

A.1/4B.1/5C.1/16D.1/32D.1/32第十三章X射線

例：某物質(zhì)對某種x射線的衰減系數(shù)為20cm-1,欲使透過的x射線的強度為原來入射的x射線的強度的50%，則該物質(zhì)的厚度應(yīng)為

A.3.465cmB.3.465×10-2cmC.13.86cmD.1.386cmB.3.465×10-2cm第十三章X射線

例：某物質(zhì)對x射線的質(zhì)量吸收系數(shù)為0.05cm2/g,則它的質(zhì)量半價層為：

A.13.86g/cm2

B.138.6g/cm2

C.13.86×10-2g/cm2

D.1.386g/cm2

A.13.86g/cm2第十三章X射線普通X射線攝影：X－CT示意圖：X射線重疊像X射線管檢測器非重疊像X－CT的基本原理第十三章X射線手術(shù)證實的肝內(nèi)膽管細胞癌病例。平掃示肝左葉外側(cè)段一低密度灶，密度不均勻。第十三章X射線μ探測器平移掃描………數(shù)字圖象視頻圖像數(shù)據(jù)采集圖像重建圖像轉(zhuǎn)換X－CT是以測定人體對X射線的衰減系數(shù)μ為基礎(chǔ)，用數(shù)學(xué)方法經(jīng)計算機處理而重建斷層圖像的裝置。X－CT的成像過程第十三章X射線氣管、支氣管樹外形顯示良好，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)被遮蔽。顯示膽囊的輪廓和表面形態(tài)將膽囊壁部分切除，可顯示膽囊內(nèi)多顆小結(jié)石

透明法重建．清楚顯示膽囊內(nèi)許多小結(jié)石膽囊三維重建正常氣道三維表面重建第十三章X射線橫斷面增強掃描．見腫瘤實質(zhì)部分明顯強化，囊性部分不強化MPR顯示透明技術(shù)顯示切割技術(shù)顯示容積顯示小腦蚓部海綿狀血管瘤第十三章X射線正常主動脈的MIP顯示．見主動脈顯示光滑整齊，邊緣規(guī)則，其主要分支顯示清楚。SSD聯(lián)合VR顯示．黃色為雙側(cè)腎臟，紅色為主動脈系統(tǒng)第十三章X射線X射線的硬度I=∑Nihυ常用mA數(shù)表示強度提高X射線硬度的方法X射線譜連續(xù)Ｘ射線譜韌致輻射標識X射線譜原子內(nèi)層出現(xiàn)空位X射線產(chǎn)