现代物理学革命的开始-X射线课件.ppt

1、现代物理学革命的开始现代物理学革命的开始 18951895年，物理学已经有了相当的发展，几个主要部门年，物理学已经有了相当的发展，几个主要部门-牛牛顿力学、热力学和分子运动论、电磁学和光学，都已经建顿力学、热力学和分子运动论、电磁学和光学，都已经建立了完整的理论，在应用上也取得了巨大成果。这时物理立了完整的理论，在应用上也取得了巨大成果。这时物理学家普遍认为，物理学已经发展到顶了，以后的任务无非学家普遍认为，物理学已经发展到顶了，以后的任务无非是在细节上作些补充和修正而已，没有太多的事好做了。是在细节上作些补充和修正而已，没有太多的事好做了。X X射线的发现唤醒了沉睡的物理学界。它像一声春雷，

2、引发射线的发现唤醒了沉睡的物理学界。它像一声春雷，引发了一系列重大发现，把人们的注意力引向更深入、更广阔了一系列重大发现，把人们的注意力引向更深入、更广阔的天地，从而揭开了现代物理学革命的序幕。的天地，从而揭开了现代物理学革命的序幕。为什么做个B超检查，就知道你肾脏里是否有一个 石头?或者胆囊里头是否有一个石头？伦琴（伦琴（Wilhelm Conrad RontgerWilhelm Conrad Rontger），德国科学家。），德国科学家。18951895，发现了，发现了x-rays.x-rays.X射线的发现射线的发现二、放射性的发现二、放射性的发现太阳光下实验太阳光下实验阴天的实验阴天的

3、实验伦琴夫人手骨伦琴夫人手骨X 线照片线照片 (1895年年12月月22日日)1901年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖X射线的性质 人的肉眼看不见人的肉眼看不见X射线，但射线，但X射线能使气体电离，使照相射线能使气体电离，使照相底片感光，能穿过不透明的物体，还能使荧光物质发出荧底片感光，能穿过不透明的物体，还能使荧光物质发出荧光。光。X射线呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转；当穿过射线呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转；当穿过物体时仅部分被散射。物体时仅部分被散射。X射线对动物有机体（其中包括对人体）能产生巨大的生射线对动物有机体（其中包括对人体）能产生巨大的生理上的影响，能杀伤生物细胞。

4、理上的影响，能杀伤生物细胞。X X射线的本质射线的本质 X射线也是电磁波的一种，射线也是电磁波的一种，波长在波长在108cm左右左右1-3 X1-3 X射线的产生及射线的产生及X X射线管射线管X X射线的产生：射线的产生：X射线是高速运动的粒子与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生的。靶物质靶物质电子源电子源h 3h 2h 1高速运动的电子受障碍物阻止，由于它们相互作用产生高速运动的电子受障碍物阻止，由于它们相互作用产生X X射线。射线。轫致辐射（碰撞法）：用高速电子流轰击轫致辐射（碰撞法）：用高速电子流轰击阳极靶而获得。阳极靶而获得。一一 连续连续X射线的产生射线

5、的产生（一）连续X射线谱1.X 射线的产生的条件射线的产生的条件1）高速运动的电子流）高速运动的电子流；2）适当的障碍物）适当的障碍物 靶靶(target)阳极阳极阴极阴极窗口窗口1）X 射线管射线管2）低压电源）低压电源 3）高压电源）高压电源4）整流电路）整流电路 2.X射线的产生装置射线的产生装置(高度真空的玻璃管高度真空的玻璃管)(灯丝、电子射线，灯丝、电子射线，5 10 伏伏)(加速电场，万伏加速电场，万伏)(将交流电变成直流电将交流电变成直流电)管电压管电压管电流管电流靶靶2.X 射线的硬度（Hardness of X Rays）X射线的贯穿本领。射线的贯穿本领。医学上常用管电压的

6、千伏数（医学上常用管电压的千伏数（KVKV）来表）来表示示X X射线的硬度射线的硬度(如如50KV,100KV50KV,100KV等等).).管电压管电压 电子速度电子速度v 光子频率光子频率 贯穿本领贯穿本领hmveU221指指X射线的贯穿本领，决定于射线的贯穿本领，决定于h，与，与N无关无关3.X射线的分类（根据硬度）射线的分类（根据硬度）.名称名称管电压（管电压（KV）最最短波短波长长（nm）主要用途主要用途（目前多用于诊断，（目前多用于诊断，不用于治疗）不用于治疗）极软极软X射线射线5200.250.062软组织摄影、表皮软组织摄影、表皮治疗治疗软软X射线射线201000.0620.0

7、12透视和摄影透视和摄影硬硬X射线射线1002500.0120.005较深组织治疗较深组织治疗极硬极硬X射线射线250以上以上0.005以下以下深组织治疗深组织治疗易透性组织易透性组织中等透性组织中等透性组织不易透性组织不易透性组织低低组织组织中中组织组织高高组织组织气体气体脂肪组织脂肪组织结缔组织结缔组织肌肉组织肌肉组织软骨软骨血液血液骨骼骨骼4.人体组织器官按照衰减系数的大小分为三类人体组织器官按照衰减系数的大小分为三类.5.X射线影像形成的主要条件射线影像形成的主要条件1 1、X X射线应具有一定的穿透力射线应具有一定的穿透力2 2、被穿透的组织必须存在衰减系、被穿透的组织必须存在衰减系

8、数和厚度的差异数和厚度的差异3 3、显像、显像X 线线 胶胶 片片白白荧荧 光光 屏屏黑黑灰灰透射透射X线线（气管）（气管）低低组织组织（肌肉）（肌肉）中中组织组织（骨）（骨）高高组织组织灰灰白白黑黑1.普通普通 X 射线成像射线成像普通普通 X 射线透视射线透视普通普通 X 射线摄影（射线摄影（X光片）光片）存贮保管难存贮保管难!取片查询难取片查询难!后期处理难后期处理难!远程传输难远程传输难!普通普通 X 射线成像的缺点射线成像的缺点2.数字化数字化 X 射线成像射线成像计算机计算机处理处理存贮器存贮器(D/A)转换转换显显示示打打印印检检 测测 器器(模拟信号模拟信号)数字化设备数字化设

9、备(A/D转换转换)8 10 10 9 2 0 2 8 8 10 6 1 3 8 4 8 1 0 1 0 0 9 10 5 10 4 4 5 6 0 10 10 3 9 8 5 6 7 5 10 9 1 8 9 4 0 1 6 10 10 2 9 10 2 0 0 2 7 4 1 3 4 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0数字化数字化 X 射线成像优点射线成像优点存储存储显示显示/打印打印远程传输远程传输图像处理图像处理3ZK血管阻塞血管阻塞第三节.X 射线造影及减影(Angiography)将造影剂注入人体内某腔室或管道，将造影剂注入人体内某腔室或

10、管道，人为增加其与周围组织的差异，从而人为增加其与周围组织的差异，从而显示其形态。显示其形态。血管阻塞血管阻塞 动脉血管造影动脉血管造影3KZ某些物质的质量衰减系数某些物质的质量衰减系数(m2.kg-1)空气空气水水肌肉肌肉骨骨碘碘等效等效Z能量能量(MeV)7.67.47.412.71270.0100.4820.4990.5092.04.010.0200.0690.0710.0730.2680.5冠状动脉造影冠状动脉造影Subtraction 造影前图像造影前图像A造影剂充盈图像造影剂充盈图像B减影后的图像减影后的图像ABABAB造影前图像造影前图像造影剂充盈图像造影剂充盈图像减影后的图像减

11、影后的图像时间减影技术时间减影技术 将不同时间拍摄的统一部位的影像相将不同时间拍摄的统一部位的影像相减，来判断病灶。减，来判断病灶。4.血管造影介入治疗系统 广泛应用于神经外科、心脏内科、肿瘤、广泛应用于神经外科、心脏内科、肿瘤、腹部脏器官、骨科、泌尿科、妇科的介入治疗。腹部脏器官、骨科、泌尿科、妇科的介入治疗。美中不足美中不足：血管的深度信息没有得到体现。信息不够全面。血管的深度信息没有得到体现。信息不够全面。存在所谓的遮挡效应。存在所谓的遮挡效应。如何获得断层图像？如何获得断层图像？1917年奥地利数学家雷当（年奥地利数学家雷当（Radon）1963年美国物理学家柯马克（年美国物理学家柯马

12、克（A.M.Cormack）(1974)Hounsfield和和Cormack共同获得了共同获得了1979年的诺贝尔生理和医学奖。年的诺贝尔生理和医学奖。物物理理数数学学工工程程信息信息技术技术+=CT(1974)(2006)更更 清清 晰晰二维图像二维图像 更更 直直 观观三维图像三维图像多个腰椎横突骨多个腰椎横突骨折折普通普通X射线治疗机射线治疗机主要用于治疗皮肤肿瘤主要用于治疗皮肤肿瘤第五节 X 射线用于治疗 X射线刀射线刀 主要用于各器官、组织肿瘤的放射治疗主要用于各器官、组织肿瘤的放射治疗第六节第六节 防防 护护 X X射线对生物组织有破坏作用，过量照射会引起白血射线对生物组织有破坏作用，过量照射会引起白血病、角化病及毛发脱落。病、角化病及毛发脱落。常用的防护物品有常用的防护物品有：铅板、含铅玻璃、含铅胶皮裙和铅板、含铅玻璃、含铅胶皮裙和手套以及混凝土等。手套以及混凝土等。