X(或γ)射线在物质中衰减

,重庆医科大学影像技术教研室,重庆医科大学附属第一医院放射科,陆云峰,第五章,X,（或,）射线在物质中的衰减,学习目标,1,、掌握连续,X,射线在物质中的衰减特点、影响,X,射线衰减吸收的主要因素及,X,线的滤过。,2,、熟悉窄束,X,线及宽束,X,线的概念及其在介,质中的衰变规律。,3,、了解,X,线在人体中的衰减规律，知晓,X,线,在医疗领域的临床应用。,概述,以点源为球心，半径不同的各球面上的射线强度，与距离（即半径）的平方成反比,-,射线强度衰减的平方反比法则。距离增加一倍,射线强度将衰减为原来的,1/4,，这一衰减称为距离所致的衰减,当射线通过物质时，由于射线光子与物质原子发生光电效应、康普顿效应和电子对效应等一系列作用，致使出射方向上的射线强度衰减，这一衰减称为物质所致的衰减。,衰减：距离、物质,问题回顾：,什么是光电效应，有何特点？,什么是康普顿效应，有何特点？,一、窄束,X,射线在物质中的衰减规律,第一节 单能,X,射线在物质中的衰减规律,窄束,X,线：散射线成分很少的辐射束,X,射线在穿过物质时其强度呈指数关系衰减，其衰减率为,X,线在其传播行程中物质吸收系数的线性分值。,N=N,。,e,-,x,组织衰减系数（决定于原子序数和电子密度）,指数衰减规律就是射线强度在物质层中都以相同的比率衰,减。从理论上讲，按等比率衰减永远也不会为零。,二、宽束,X,射线在物质中的衰减规律,宽束,X,线 ： 是含有散射线成分的,X,射线束,二、宽束,X,射线在物质中的衰减规律,积累因子：物质中所考虑的那一点的光子总,计数与未经碰撞原射线光子记数率,之比,B=N/N=,（,N+N,）,/N=1+N/N,衰减规律：,I=BI。e,-,x,理论上，连续能谱窄束,X,线的衰减可由下式描述,：,表示各种能量,X,线的线性衰减数； 表示各种能量,X,线束的入射强度， 表示射线通过的厚度。,第二节 连续,X,射线在物质中的衰减规律,第二节 连续,X,射线在物质中的衰减规律,一、连续,X,射线在物质中的衰减特点,X,线强度变小（量减小），硬度变大（质提高）,第二节 连续,X,射线在物质中的衰减规律,一、连续,X,射线在物质中的衰减特点,连续能谱,X,线有更大的衰减,第二节 连续,X,射线在物质中的衰减规律,一、连续,X,射线在物质中的衰减特点,厚度增加，,X,线束强度不断减弱,能谱宽度（光子能量范围）逐渐变窄,调节,X,线质与量：,X,线管电压的峰值决定线束光子最大能量,滤过能使线束平均能量接近最大能量,X,线管激发电压与滤过条件是决定线束线质的重要条件,二、影响,X,射线衰减的因素,射线性质对衰减的影响,物质原子序数对衰减的影响,物质密度对衰减的影响,每克电子数对衰减的影响,二、影响,X,射线衰减的因素,射线性质对衰减的影响,能量（,K,eV,）,透过百分数（,%,）,能量（,K,eV,）,透过百分数（,%,）,20,0.04,60,13.0,30,2.5,80,16.0,40,7.0,100,18.0,50,10.0,150,22.0,入射光子的能量越大，,X,线的穿透就越强。,射线能量越高，衰减越少。,二、影响,X,射线衰减的因素,原子序数愈高的物质，吸收,X,线愈多,低,Z,物质，透射量随入射,线能量增加而增加；,高,Z,物质则不然（射线,能量,透射量突然,-K,边,界吸收,）,在,X,线诊断范围内，,50,号元,素锡比,82,号元素铅有更好的,屏蔽效果,物质原子序数对衰减的影响,二、影响,X,射线衰减的因素,X,线的衰减与物质密度呈正比。,密度加倍，单位体积内的原子、电子数加倍，相互作用几率亦加倍,物质密度对衰减的影响,二、影响,X,射线衰减的因素,单位体积内电子数多的物质比电子数少的物质更容易衰减,X,线。,原子序数高的元素每克电子数低于原子序数低的元素。,每克电子数对衰减的影响,三、,X,射线的滤过,三、,X,射线的滤过,低能光子对检查者皮肤和表浅组织的伤害,过滤，在,X,射线管出口放置一定均匀厚度的金属，预先把,X,射线束中的低能成分吸收掉,将,X,射线的平均能量提高,这种过程称为过滤。,所用的金属片称为滤过板。,X,射线管组装体本身的过滤叫固有过滤,包括,X,线管的玻璃管壁、绝缘油、管套上的窗口和不可拆卸的滤过板,。,用,铝当量,（,mm Al,）,表示，,一般诊断,X,线机的固有滤过在,0.5,2 mm Al,（一）固有滤过,（二）附加滤过,用工具可拆卸的附,加过滤板,可选择的附加过滤,板,遮光器中的反光镜,有机玻璃窗的过滤,（,1,）过滤板的选择,铝,13,对低能射线是很好的过滤物质,铜,29,对高能射线是很好的过滤物质铜,高原子序数物质不能单独作滤过板使用,（,2,）过滤板的厚度,过滤板的厚度增加，低能射线迅速衰减，但高能射线衰减缓慢。,光子能量（,KeV,）,1mmAL（%,）,2mmAL,（,%,）,3mmAL,（,%,）,4mmAL,（,%,）,10,100,100,100,100,20,58,82,92,100,30,24,42,56,93,40,12,23,32,73,50,8,16,22,57,60,6,12,18,48,80,5,10,14,39,100,4,8,12,35,（,3,）过滤板厚度对受照剂量的影响,滤板厚度（,mmAl,）,皮肤照射量（,C,kg,1,）,照射量下降百分数（）,0,6.14,10,-4,（,2380mR,）,0,0.5,4.78,10,-4,（,1850mR,）,22,1.0,3.28,10,-4,（,1270mR,）,47,3.0,1.20,10,-4,（,465mR,）,80,表,5-3,滤过板厚度对照射量的影响（,60kV,，,100mA,）,厚滤过技术对降低受检者剂量有重要意义,（,4,）过滤与投照时间,适当增加照射时间,高千伏、厚滤过摄影时间延长了，但受照射剂量却大幅降低。,（,5,）楔型或梯形滤过板,投照部位厚度相差太多，会使照片黑化不均匀，造成诊断困难，可用楔型或梯形滤过板来补偿这种差别,第三节 诊断放射学中,X,射线的衰减,X,射线透过，胶片呈黑色。,X,射线被吸收，胶片呈白色。,X,射线影像是人体的不同组织对射线不同衰减的结果。,X,线束射入体内，一部分被吸收散射，另一部分通过人体沿原方向传播。透过的,X,光子按特定形式分布，便形成了,X,线影像。,一、人体的构成元素和组织密度,人体骨骼由胶体蛋白和钙质组成，其中钙质占,50,60,钙质中,Ca,3,(PO,4,),2,占,85,；,CaCO,3,占,10,；,Mg,3,(PO,4,),2,占,5,；软组织内水占,75,，蛋白质、脂肪及碳水化合物占,23,，其余,2,是,K,、,Na,、,Cl,、,Fe,等元素。,人体吸收,X,射线最多的是门牙。,吸收,X,射线最少的是充满气体的肺。,二,X,线通过人体的衰减规律,单能宽束,X,线的指数衰减规律,I=BI。e,-,x,人体各组织对,X,线的衰减顺序：骨骼、肌肉、脂肪、空气,管电压（,kV,）,脂肪,肌肉,骨,40,0.3393,10,2,0.4012,10,2,2.4434,10,2,50,0.2653,10,2,0.2933,10,2,1.4179,10,2,60,0.2196,10,2,0.2455,10,2,0.9677,10,2,70,0.2009,10,2,0.2213,10,2,0.7342,10,2,80,0.1905,10,2,0.2076,10,2,0.6047,10,2,90,0.1832,10,2,0.1994,10,2,0.5408,10,2,100,0.1801,10,2,0.1942,10,2,0.4865,10,2,110,0.1774,10,2,0.1906,10,2,0.4530,10,2,120,0.1755,10,2,0.1882,10,2,0.4298,10,2,130,0.1742,10,2,0.1864,10,2,0.4132,10,2,140,0.1732,10,2,0.1852,10,2,0.4010,10,2,150,0.1724,10,2,0.1842,10,2,0.3918,10,2,表,5-4,人体不同组织的线衰减系数,（,m,-1,）,第四节,X,射线的临床应用,一、常规,X,线摄影技术,X,线潜影照射在胶片上，使胶片感光，然后通过显影、定影、水洗、脱水等过程在,X,线照片上产生,X,线影像,X,线胶片比透视分辨率高，辐射剂量低,造影检查,造影剂,-,阳性（钡剂、碘剂等）,-,阴性（空气、氧气、二氧化碳等）,第四节,X,射线的临床应用,二、数字化,X,射线成像技术,computed radiography-CR,宽容度大，摄影条件易选折；辐射剂量低；清晰度高；影像后期处理；图像存储、传输；,IP,可重复利用,digital radiography-DR,成像环节少，减少信息丢失；费用较,CR,贵,第四节,X,射线的临床应用,三、介入放射技术,interventional radiology-IVR,是以影像诊断为基础,，,在医学影像诊断设备的引导下，利用穿刺针、导管及其他介入器材，通过人体原有孔道，插至病变部位进行诊断性造影和治疗，或采集组织，进行细胞学及生化检查,应用,:,肿瘤的介入治疗,非肿瘤病变的介入治疗,心脏及大血管疾病的介入治疗,神经系统疾病的介入治疗,优势：,创伤小,定位准,精度高,疗效好,恢复快,第四节,X,射线的临床应用,四、计算机断层成像技术,computed tomography-CT,优势：,断面图像对病灶定位、定性准确,密度分辨力高,CT,增强增加组织对比,s,图像后处理功能强大,具备一定的定量分析功能,不足：,空间分辨力不及,X,线摄影图像,病变密度与周围组织密度相近时，,较难区分,部分容积效应和周围间隙现象，,可导致微小病变遗漏,增强使用对比剂，可能发生过敏反应,电离辐射,五、利用,X,射线的肿瘤放射治疗技术,肿瘤细胞自身分裂繁殖活跃，它对放射线的敏感性比发育成熟的正常细胞高,皮肤和表浅组织肿瘤，利用低能,X,线或加速器产生电子线进行近距离照射治疗,深部肿瘤采用电子直线加速器的高能,X,线治疗,X,线能量几个,MeV,到数,10,个,MeV,，大剂,量窄束定向集中照射,高效、精确、无血、无痛的非手术治疗,思考题,1,、根据宽束连续能量,X,线衰减的规律，解,释临床,X,线摄影应用滤过板的意义。,2,、根据,X,线的衰减规律，思考不同肢体部,位,X,线摄影时，为提高影像清晰度及对,比度应如何选择,X,线摄影条件？,Thank You!,