第十章射線新

第十章射線新第一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五勞厄相1912年勞厄用晶體衍射的方法證實(shí)，X射線是電磁波(103

nm~10nm)，具有電磁波的一般通性，具有波粒二象性。準(zhǔn)直縫X射線····勞厄斑晶體·一、X射線的本質(zhì)第一節(jié)X射線的性質(zhì)第二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（一）物理特性⑴光子流⑵穿透作用——成像、防護(hù)⑶電離作用——生物效應(yīng)的基礎(chǔ)、測量射線強(qiáng)度的原理；⑷熒光效應(yīng)——X射線透視（二）光化學(xué)作用（感光作用）——X射線照相（三）生物效應(yīng)二、X射線的基本性質(zhì)第三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五倫琴（W.K.Rontgen，1845-1923）德國物理學(xué)家。1900年因發(fā)現(xiàn)X射線獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。（一）X射線的產(chǎn)生條件⑴高速電子流⑵陽極靶一、X射線的產(chǎn)生裝置第二節(jié)X射線的產(chǎn)生及其強(qiáng)度和硬度第四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（二）X射線的產(chǎn)生裝置X射線的產(chǎn)生裝置主要包括三個(gè)組成部分：X射線管，低壓電源，高壓電源。其中，X射線管是核心部分。-CBX射線X射線管+AX射線管的工作原理陰極的作用—釋放電子，陰極—陽極之間有強(qiáng)電場（幾十~幾百kV/m），電子在強(qiáng)電場作用下，向陽極加速運(yùn)動(dòng)——碰撞在靶上——有X射線輻射。第五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五X射線管第六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五3、醫(yī)用電子加速器電子感應(yīng)加速器電子感應(yīng)加速器是利用感生電場來加速電子的裝置。在電磁鐵的兩極之間安置一個(gè)環(huán)形真空室，當(dāng)用交變電流激勵(lì)電磁鐵時(shí)，在環(huán)形室內(nèi)就會(huì)感生出很強(qiáng)的、同心環(huán)狀的感生電場。用電子槍將電子注入環(huán)形室，電子在有旋電場的作用下被加速，并在洛侖茲力的作用下，在固定的圓軌道上回旋。將高能電子從真空室中引出撞靶而產(chǎn)生高能X射線。第七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五

電子回旋加速器電子回旋加速器的主要結(jié)構(gòu)是作為電極的兩個(gè)金屬半圓形真空盒，置于電磁鐵產(chǎn)生的均勻磁場中。

兩D形電極之間加高頻交變電壓時(shí)，兩電極縫隙之間產(chǎn)生高頻交變電場。電子被這一電場加速后進(jìn)入D1，在D1內(nèi)受磁場力作用而作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電子從D1出來再次進(jìn)入兩電極縫隙之間時(shí)，其間電場恰好改變方向，電子被電場加速后進(jìn)入D2。電子在交變電場和均勻磁場的作用下，多次累積式地被加速而沿著螺旋形平面軌道運(yùn)動(dòng)，直到能量足夠高時(shí)被引出加速器擊靶產(chǎn)生X射線或直接被利用作高能電子束治療。SBNO第八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五

電子直線加速器電子直線加速器是采用微波電場加速電子的裝置，其加速電子的徑跡是直線。主要由電子注入系統(tǒng)、加速系統(tǒng)以及引出系統(tǒng)組成。加速系統(tǒng)為一微波諧振腔，包括產(chǎn)生微波的設(shè)備（如磁控管、速調(diào)管）和傳輸微波并加速電子的加速管。電子在加速管中微波電磁場作用下，不斷被加速，然后經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁鐵偏轉(zhuǎn)而打靶產(chǎn)生高能X射線。第九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五第三代直線加速器CLINAC2100C(Varian,USA)?？梢援a(chǎn)生6和18MeV的高能X射線及6，9，12，16和20MeV的高能電子束直線加速器第十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五(nm)0.050.10.1500.020.1080.1280.147KLLL連續(xù)X射線譜標(biāo)識(shí)X射線譜X射線譜（按波長分）二、X射線產(chǎn)生的物理機(jī)制第十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（一）連續(xù)X射線譜1、連續(xù)X射線產(chǎn)生的物理機(jī)制——軔致輻射高速運(yùn)動(dòng)的電子撞擊在陽極靶上，電子在靶原子核電場作用下，速度的量值和方向都發(fā)生急劇變化，電子的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為X光子的能量h而輻射出去。+hmax=EE+軔致輻射hEE-h第十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五2、連續(xù)X射線譜的特點(diǎn)⑴存在短波極限min；⑵U↑→峰值和min向短波方向移動(dòng)；⑶短波極限min僅由電壓管的大小決定。

短波極限鎢靶在較低管電壓下產(chǎn)生的連續(xù)X射線譜第十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（二）標(biāo)識(shí)X射線譜（特征X射線譜）對(duì)于鎢靶，管電壓在70kV以上產(chǎn)生的X射線譜第十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五1、特征X射線的產(chǎn)生機(jī)制高速運(yùn)動(dòng)的電子與陽極靶內(nèi)某個(gè)原子的內(nèi)層電子作用，靶原子的內(nèi)層軌道電子吸收能量從靶原子中逸出——在原子的內(nèi)層電子中出現(xiàn)空位；外層電子向空位躍遷，并在躍遷過程中放出一個(gè)光子，光子能量為電子躍遷前后的能級(jí)差。2、特征X射線的特性（1）為線狀光譜，波長分布不連續(xù)（2）波長僅與靶材料有關(guān)，與管電壓無關(guān)第十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（一）

X射線的強(qiáng)度定義——指單位時(shí)間內(nèi)與射線方向垂直的單位面積的X射線的能量使X射線的強(qiáng)度增加的方法：（1）增加管電流（2）增加管電壓三、X射線的強(qiáng)度與硬度第十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（二）

X射線的量與質(zhì)1、X射線的量：指X射線束的光子數(shù)2、X射線的硬度（X射線的質(zhì)）：指X光子的能量，表示X射線的穿透本領(lǐng)。與過濾物質(zhì)的厚度有關(guān)。在醫(yī)學(xué)上通常用管電壓的千伏數(shù)（kV）來表示X射線的硬度，并通過調(diào)節(jié)管電壓來控制X射線的硬度。第十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五

X射線按硬度的分類名稱管電壓(kV)最短波長(nm)主要用途極軟X射線軟X射線硬X射線極硬X射線5~2020~100100~250250以上0.248~0.0620.062~0.0120.012~0.0050.005以下軟組織攝影,表皮治療透視和攝影較深組織治療深部組織治療第十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)X射線的吸收

定義：當(dāng)X射線通過物質(zhì)時(shí)，X光子與物質(zhì)中的原子發(fā)生多種相互作用，原方向上的X射線的被衰減。即X射線不斷被吸收。第十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五II0x式中Ｉ是通過厚度為d的物質(zhì)層后的射線強(qiáng)度，I0是入射線的強(qiáng)度，μ為線性吸收系數(shù)。(10-6)

一、單色X射線的吸收規(guī)律朗伯定律第二十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五(10-7)

二、質(zhì)量吸收系數(shù)與質(zhì)量厚度1、質(zhì)量吸收系數(shù)

對(duì)于同一種物質(zhì)來說，線性吸收系數(shù)μ與它的密度ρ近似成正比，因?yàn)槲阵w的密度越大，則單位體積中可能與光子發(fā)生作用的原子就越多，光子在單位路程中被吸收或散射的概率也就越大。2、質(zhì)量厚度

表示單位面積、厚度為x的物質(zhì)的量。第二十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五將上述兩式代入式（10-6）中，可得排除了密度ρ對(duì)吸收的影響

（9-6）3、半價(jià)層：

X射線穿過物質(zhì)強(qiáng)度被衰減一半所對(duì)應(yīng)的厚度（或質(zhì)量厚度），稱為該物質(zhì)的半價(jià)層?？梢杂冒雰r(jià)層表示物質(zhì)對(duì)X射線的吸收規(guī)律：

或

第二十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五三、吸收系數(shù)與波長和原子序數(shù)的關(guān)系

對(duì)于醫(yī)學(xué)上常用的低能Ｘ射線，光子能量在幾十到幾百keV之間，各種元素的線性吸收系數(shù)近似地適合下式與吸收物質(zhì)的性質(zhì)和Ｘ射線的波長有關(guān)。Z為吸收物質(zhì)的原子序數(shù)，常數(shù)ａ約為３～４。當(dāng)吸收物質(zhì)為水、空氣和人體組織時(shí)，對(duì)于醫(yī)學(xué)上常用的Ｘ射線，ａ可取3.5。第二十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五結(jié)論：１、當(dāng)波長一定時(shí)，物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)與其原子序數(shù)的3.5次方成正比。人體肌肉組織的主要成分是Ｈ、Ｏ、Ｃ等，而骨的主要成分是Ｃa3(PO4)，其中Ｃa和Ｐ的原子序數(shù)比肌肉組織中任何主要成分的原子序數(shù)都高，因此骨骼的質(zhì)量衰減系數(shù)比肌肉組織的大，在Ｘ射線照片或透視熒光屏上顯示出明顯的陰影．在胃腸透視時(shí)服鋇鹽也是因?yàn)殇^鹽的原子序數(shù)較高(Ｚ＝５６)，吸收本領(lǐng)大，可以顯示出胃腸的陰影。鉛的原子序數(shù)很高(Z=82)，因此鉛板和鉛制品是應(yīng)用最廣泛的防護(hù)材料。２、當(dāng)吸收物質(zhì)一定時(shí)，物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)與波長的3次方成正比。這就是說，Ｘ射線的波長越短，貫穿本領(lǐng)越大，即硬度越大。因此，在淺部治療時(shí)應(yīng)使用較低的管電壓，在深部治療時(shí)則使用較高的管電壓。第二十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)X射線在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用X射線在醫(yī)療上的應(yīng)用，可分為診斷和治療兩個(gè)方面。第二十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五

一、X射線診斷Ｘ射線常規(guī)透視、攝影、Ｘ－ＣＴ以及近幾年出現(xiàn)的數(shù)字減影血管造影技術(shù)是醫(yī)學(xué)影像診斷中應(yīng)用最普遍的檢查手段。（一）透視其基本原理是，由于體內(nèi)不同組織或臟器對(duì)Ｘ射線的吸收本領(lǐng)不同，強(qiáng)度均勻的Ｘ射線投射到熒光屏上，就可以顯示出明暗不同的熒光像。這種方法稱為Ｘ射線透視術(shù)。

第二十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五

（二）X射線攝影原理：如果讓透過人體的Ｘ射線投射到照相膠片上，顯像后就可在照片上觀察到組織或臟器的影像，該技術(shù)稱為Ｘ射線攝影。其基本原理是，由于體內(nèi)不同組織或臟器對(duì)Ｘ射線的吸收本領(lǐng)不同，強(qiáng)度均勻的Ｘ射線投射到熒光屏上，就可以顯示出明暗不同的熒光像。這種方法稱為Ｘ射線透視術(shù)。如果讓透過人體的Ｘ射線投射到照相膠片上，顯像后就可在照片上觀察到組織或臟器的影像，該技術(shù)稱為Ｘ射線攝影。Ｘ射線透視或攝影可以清楚地觀察到骨折的程度、肺結(jié)核病灶、體內(nèi)腫瘤的位置和大小、臟器形狀以及斷定期體內(nèi)異物的位置等。Ｘ射線透視或攝影可以清楚地觀察到骨折的程度、肺結(jié)核病灶、體內(nèi)腫瘤的位置和大小、臟器形狀以及斷定期體內(nèi)異物的位置等。第二十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（三）造影檢查引入造影劑進(jìn)行X射線檢查的方法，稱為X射線造影檢查。（四）數(shù)字減影技術(shù)其基本原理是，把穿過人體的Ｘ射線影像通過影像增強(qiáng)器轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈱W(xué)圖像，然后經(jīng)攝像管變成視頻信號(hào)，再把視頻信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，就可獲得一幅圖像的數(shù)字信號(hào)，并暫存入圖像存儲(chǔ)器．把未注入造影劑時(shí)獲得的影像稱為“原像”或“本底圖像”，注入造影劑后的圖像稱為“造影像”，這兩種圖像分別以數(shù)字形式存在兩個(gè)圖像存儲(chǔ)器內(nèi)。通過圖像處理器將代表“原像”和“造影像”的數(shù)字相減，即從造影像中減去原像，使充盈造影劑的血管圖像保下來，而骨髓等無關(guān)組織的影像則被減影除去。保留下來的血管圖像信號(hào)再經(jīng)過放大處理使對(duì)比度提高，然后以數(shù)模轉(zhuǎn)換器恢復(fù)為視頻信號(hào)，輸入監(jiān)視器的陰極或柵極，就可得到實(shí)時(shí)血管圖像。（五）X-CT第二十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五

X射線在臨床上主要用于治療癌癥，其治療機(jī)制是，X射線通過人體組織能產(chǎn)生電離作用、康普頓散射及生成電子對(duì)，由此可誘發(fā)出一系列生物效應(yīng)。研究表明，X射線對(duì)生物組織細(xì)胞有破壞作用，尤其是對(duì)于分裂活動(dòng)旺盛或正在分裂的細(xì)胞，其破壞力更強(qiáng)。組織細(xì)胞分裂旺盛是癌癥的特征，因此用X射線照射可以抑制它的生長或使它壞死。用于治療的X射線設(shè)備有兩種，即普通X射線治療機(jī)和“X-刀”。普通治療機(jī)與常規(guī)攝影X射線機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同，只是X射線管采用了大焦點(diǎn)，常用來治療皮膚腫瘤?！癤-刀”是利用直線加速器產(chǎn)生的高能量X射線和電子線作為放射源，圍繞等中心點(diǎn)作2700~3600旋轉(zhuǎn)，依其垂直旋轉(zhuǎn)與操作臺(tái)1800范圍內(nèi)水平旋轉(zhuǎn)，在靶區(qū)形成多個(gè)非共面的聚集照射弧，使照射線集中于某中心點(diǎn)上以獲得最大的輻射量?！埃兀丁笨捎糜诟髌鞴?、組織腫瘤的放射治療。二、X放射治療第二十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五一.選擇題1、①貫穿作用②電離作用③熒光作用④感光作用⑤生物效應(yīng)，以上屬于X射線的基本性質(zhì)的是：（A）①②③④⑤（B）②③④⑤（C）①②③⑤（D）①②2、X射線對(duì)物質(zhì)的貫穿本領(lǐng)是：（A）X射線的強(qiáng)度（B）X射線的硬度（C）X射線的衍射（D）X射線的干涉3、X射線的量決定于：（1）燈絲電壓；（2）陽靶厚度；（3）管電流大??；（4）管電壓大小。練習(xí)十第三十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五4、增大X射線硬度的方法通常是：（1）增大管電壓；（2）增加管電流；（3）減小管電壓；（4）增大燈絲電壓。5、對(duì)于軟組織成像常采用什么樣的X射線攝影：（A）極軟X射線（B）軟X射線（C）極硬X射線（D）硬X射線二．填空題1、通過X射線管的電流叫做電流，它是由熱電子從

極奔向

靶形成的。2、X射線強(qiáng)度常用

表示。X射線的硬度常用

表示。X射線硬度大則其貫穿本領(lǐng)。