1、章章X线成像基本理论线成像基本理论1本章主要内容本章主要内容第一节第一节 X X线的产生及特性线的产生及特性第二节第二节 X线影像的形成及其影响线影像的形成及其影响第三节第三节 X线防护线防护第四节第四节 医学影像质量保证和质量控制医学影像质量保证和质量控制2第一节第一节 X X线的产生及特性线的产生及特性X X线的发现线的发现在在1895年以前，由阴极射线管产生的年以前，由阴极射线管产生的X射线在实验里已经存在了射线在实验里已经存在了30多年，在射多年，在射线发现前，不断有人抱怨，放在阴极射线发现前，不断有人抱怨，放在阴极射线管附近的照相底片模糊或感光。线管附近的照相底片模糊或感光。如如18
2、79年的克鲁克斯，年的克鲁克斯，1890年的古德斯年的古德斯比德等人，比德等人，但发现但发现 X 射线的却是伦琴。射线的却是伦琴。3第一节第一节 X X线的产生及特性线的产生及特性X X线的发现线的发现：18951895年年1111月月8 8日，德国科学家伦琴（日，德国科学家伦琴（R R ntgenntgen)在研究阴极射线管气体放电时，发现附近涂有在研究阴极射线管气体放电时，发现附近涂有铂氰化钡的纸板上能发出肉眼可见的荧光铂氰化钡的纸板上能发出肉眼可见的荧光,并并且将手置于阴极射线管与铂氰化钡板之间，在且将手置于阴极射线管与铂氰化钡板之间，在纸板上显示出手的轮廓及骨骼影像纸板上显示出手的轮廓
3、及骨骼影像.因为对这因为对这种射线还不了解，所以伦琴给它取名为种射线还不了解，所以伦琴给它取名为“X射射线线”。4X X线的发现线的发现1895年年12月月28日，伦琴向德国物理学医学日，伦琴向德国物理学医学会递交了第一篇关于会递交了第一篇关于X射线的论文，论射线的论文，论新的射线，并公布了他夫人的新的射线，并公布了他夫人的X射线手射线手骨照片。骨照片。这个发现成为这个发现成为1919世纪世纪9090年代物理学上的年代物理学上的三大发现三大发现之一，为此，伦琴于之一，为此，伦琴于19011901年荣年荣获全世界首次颁发的诺贝尔物理学奖。获全世界首次颁发的诺贝尔物理学奖。51919世纪世纪909
4、0年代物理学上的三大发现年代物理学上的三大发现1895 发现发现 X 射线射线(伦琴伦琴)1896 发现放射性发现放射性(贝克勒尔贝克勒尔)1897 发现电子发现电子(J J 汤姆逊汤姆逊)6伦琴伦琴的夫人贝尔格 第一张X线照片781897年英国物理学家汤姆逊(Joseph John Thomson)在从事阴极射线的实验中发现带负电的电子(electron)。9次年，1898年7月在法国巴黎，居里(Curie)夫妇两人首次自沥青铀矿中提炼出一种新元素，命名为釙(Po)以纪念居里夫人的祖国波兰。同年12月又成功地分离出另一新元素镭(Ra)。放射性(radioactivity)这个名词就是居里夫人
5、所创的。10同在1898年，威廉韦恩发现了带正电的质子，1899 年原籍纽西兰的拉塞福(Rutherford)发现了带2个正电单位的粒子，称为阿尔法射线，且证明带一个负电单位的贝他()射线就是电子。在1900年韦拉特(Villard)发现另一种电磁波射线，能量比X射线还高，命名为伽玛()射线。不带电的中子是最后被发现的，迟至1932年2月才由查兑克(Chadwick)发现。至此人类对原子核里面的构造，才有较清楚的了解。11第一节第一节 X X线的产生及特性线的产生及特性X X线是如何产生的呢？线是如何产生的呢？图16-1 X射线机的基本线路X射线管射线管+X线真空高压电场靶面X-ray灯丝灯丝
6、12X线线球球管管Xray13X线球管线球管阴极。由金属丝组成，用低压电源加热，阴极。由金属丝组成，用低压电源加热，引起热发射，提供足够数量的电子；引起热发射，提供足够数量的电子；真空室。能耐受足够的阳极和阴极间的真空室。能耐受足够的阳极和阴极间的电压，该电压把电子加速，称为管电压；电压，该电压把电子加速，称为管电压；阳极。通常为镶嵌在铜制圆柱柱端斜面阳极。通常为镶嵌在铜制圆柱柱端斜面上的小钨块（靶），供高能电子轰击，上的小钨块（靶），供高能电子轰击，将电子能量转变为将电子能量转变为X-射线光子。射线光子。14（2）X线产生的条件线产生的条件 电子源，提供足够数量的电子；电子源，提供足够数量的
7、电子；在真空条件下高电压产生的强电在真空条件下高电压产生的强电场和高速运动的电子流；场和高速运动的电子流；适当的障碍物（靶面）来接受高适当的障碍物（靶面）来接受高速运动电子所带的能量，使高速电速运动电子所带的能量，使高速电子所带的动能部分转变为子所带的动能部分转变为X线能。线能。15原子结构原子结构16（3）X线的组成线的组成连续放射又称连续连续放射又称连续X线或韧致辐射线或韧致辐射（bremsstrahlung）：是高速电子）：是高速电子与靶原子核相互作用产生的一束波与靶原子核相互作用产生的一束波长不等、连续的混合射线。长不等、连续的混合射线。标识放射又称标识标识放射又称标识X线或特征辐射线
8、或特征辐射(characteristic radiation)：是高速：是高速运动的电子与靶原子的内层轨道电运动的电子与靶原子的内层轨道电子相互作用所产生的。子相互作用所产生的。17（3）X线的组成线的组成韧致辐射韧致辐射:单位时单位时间内大量的、能量间内大量的、能量不等的高速运动的不等的高速运动的电子同时撞击靶面，电子同时撞击靶面，且与靶原子相互作且与靶原子相互作用时损失的能量也用时损失的能量也各不相同，因而出各不相同，因而出射的射的X线是一束波线是一束波长不等、连续的混长不等、连续的混合射线。合射线。18（3）X线的组成线的组成特征辐射特征辐射：高速电子撞击靶原子时，原：高速电子撞击靶原子
9、时，原子内层轨道电子被击出而留下一个空位，子内层轨道电子被击出而留下一个空位，按能量分布最低的原则，处于高能态的按能量分布最低的原则，处于高能态的外壳电子必然要向内壳层填补，产生电外壳电子必然要向内壳层填补，产生电子跃迁现象，在跃迁过程中将其多余的子跃迁现象，在跃迁过程中将其多余的能量以光子的形式放射出来，产生能量以光子的形式放射出来，产生X线，线，跃迁的电子能量差决定了这种跃迁的电子能量差决定了这种X线的波线的波长。由靶物质所决定的长。由靶物质所决定的X线为标识放射，线为标识放射，它与它与X线管的管电流无关。线管的管电流无关。它表征了靶物质的原子结构特性，不同它表征了靶物质的原子结构特性，不
10、同的靶材料都有自己特定的线状光谱。的靶材料都有自己特定的线状光谱。19特征辐射特征辐射20（3）X线的组成线的组成综上所述：综上所述：X线管内，高速运动的电子撞击阳极靶面时，线管内，高速运动的电子撞击阳极靶面时，大部分电子撞击到靶面物质的原子核或原子核大部分电子撞击到靶面物质的原子核或原子核附近产生连续放射；附近产生连续放射；另少部分电子撞击了靶面物质原子的内层电子，另少部分电子撞击了靶面物质原子的内层电子，出现跃迁现象，产生标识放射。所产生的出现跃迁现象，产生标识放射。所产生的X线线谱是由连续放射和标识放射叠加而成，标识射谱是由连续放射和标识放射叠加而成，标识射线占很小一部分，是在连续射线谱
11、上出现的几线占很小一部分，是在连续射线谱上出现的几个向上突出的尖端，随着管电压的升高，标识个向上突出的尖端，随着管电压的升高，标识射线的量会增加。射线的量会增加。21（4）X线的本质线的本质 X线属于电磁辐射的一种，波长介入线属于电磁辐射的一种，波长介入紫外线和紫外线和射线之间（约射线之间（约110-810-12m），具有电磁波和光量子），具有电磁波和光量子双重特性，微粒性和波动性。双重特性，微粒性和波动性。波粒二象性在表现时各有侧重：传波粒二象性在表现时各有侧重：传播时主要表现为波动性，具有波长播时主要表现为波动性，具有波长和频率；辐射和吸收时，主要表现和频率；辐射和吸收时，主要表现为微粒性
12、，具有能量、质量和动量。为微粒性，具有能量、质量和动量。22X线线在在电电磁磁波波谱谱中中的的位位置置2324（5）X线的质与量线的质与量X线按硬度分为硬线按硬度分为硬X射线和软射线和软X射线。射线。软软X射线指射线指40KV以下的管电压产生的以下的管电压产生的X射线。一般用于乳腺摄影。而一般诊断射线。一般用于乳腺摄影。而一般诊断X线摄影采用的都是硬线摄影采用的都是硬X射线。射线。半价层（半价层（half value layer，HVL）是指）是指入射的入射的X线强度减弱为原来的一半时某均线强度减弱为原来的一半时某均匀吸收体的厚度。半价层越厚，表示匀吸收体的厚度。半价层越厚，表示X线线质越硬。
13、一般用铝的厚度表示。质越硬。一般用铝的厚度表示。25 Its a radiography of three roses.Can you believe it?26鸭嘴兽鸭嘴兽27（5）X线的质与量线的质与量X线的质（线质），一般用于表示线的质（线质），一般用于表示X线的线的硬度（硬度（hardness of X-ray），即穿透物），即穿透物质的能力，它代表光子的能量，有时也质的能力，它代表光子的能量，有时也指在某一波长范围内指在某一波长范围内X线光子的平均能量。线光子的平均能量。X线的量：指单位时间内通过与射线方向线的量：指单位时间内通过与射线方向垂直的单位面积的辐射能量，即垂直的单位面积的
14、辐射能量，即X线的光线的光子数子数 X线束中的光子数。线束中的光子数。28（5）X线的质与量线的质与量X线强度（线强度（intensity of X-ray），是指在），是指在单位时间内垂直于单位时间内垂直于X线传播方向的单位面线传播方向的单位面积上所通过的光子数目和能量的总和。积上所通过的光子数目和能量的总和。常用质和量来表示常用质和量来表示X线强度。线强度。在实际工作中，常用在实际工作中，常用X线管的管电流与照线管的管电流与照射时间的乘积毫安秒射时间的乘积毫安秒(mAs)来表示来表示X线的线的量。用管电压近似描述量。用管电压近似描述X线的质。线的质。29影响影响X线强度的主要因素线强度的主
15、要因素（1）管电压管电压(kV)：X线强度与线强度与kV的平方成的平方成正比。正比。（2）毫安秒毫安秒(mAs)：X线强度与线强度与mAs 成正成正比。比。（3）靶物质靶物质：靶的原子序数越高，产生：靶的原子序数越高，产生X线的效率越高，线的效率越高，X线的强度就越大。线的强度就越大。（4）距离：）距离：X线的强度与距离的平方成反线的强度与距离的平方成反比。比。30oACB X线强度的空间分布线强度的空间分布阳极效应：越靠阳极效应：越靠近阳极端的射线近阳极端的射线被靶面物质吸收被靶面物质吸收的越多，出射的的越多，出射的X线强度越小。线强度越小。也称足跟效应。也称足跟效应。31足跟效应的利用足跟
16、效应的利用摄影体位可以利用靠近阳极出射的摄影体位可以利用靠近阳极出射的X线能比阴极弱的特点。如：线能比阴极弱的特点。如：跟骨轴位跟骨轴位胸部后前立位胸部后前立位32跟骨轴位标准投照方法跟骨轴位标准投照方法 33（6）X线效应线效应 1、物理效应（物理特性）：、物理效应（物理特性）：穿透作用（穿透作用（penetration action）：指）：指X线穿过物线穿过物质时不被吸收的本领，与质时不被吸收的本领，与X线的能量和被穿透物线的能量和被穿透物质的本身结构和原子性质有关质的本身结构和原子性质有关，是，是X线透视和摄线透视和摄影的基础。影的基础。荧光作用（荧光作用（fluorescence a
17、ction）指某些荧光物）指某些荧光物质受到质受到X线照射时，物质原子发生电离或被激发线照射时，物质原子发生电离或被激发辐射出可见光和紫外线。辐射出可见光和紫外线。电离作用（电离作用（ionization action）：物质受到）：物质受到X线线照射，使原子核外电子脱离原子轨道，物质处于照射，使原子核外电子脱离原子轨道，物质处于离子状态这种作用称电离作用，是离子状态这种作用称电离作用，是X线损伤和治线损伤和治疗的基础。疗的基础。34（6）X线效应线效应2、化学效应：、化学效应：感光作用（感光作用（sensitization action）X线照射到胶片，由于电离作用，使胶片上的线照射到胶片，
18、由于电离作用，使胶片上的卤化银发生光化学反应，出现银颗粒的沉淀，卤化银发生光化学反应，出现银颗粒的沉淀，称为称为X线的感光作用线的感光作用。此为线摄影的基础。此为线摄影的基础。着色作用（着色作用（pigmentation action）某些物质如铂氰化钡、增感屏、铅玻璃、水晶某些物质如铂氰化钡、增感屏、铅玻璃、水晶等等,经经X线长时间照射后，其结晶体脱水渐渐改线长时间照射后，其结晶体脱水渐渐改变颜色，发生脱水、着色变颜色，发生脱水、着色,称为着色作用（脱称为着色作用（脱水作用）。水作用）。35（6）X线效应线效应3、生物效应：、生物效应：X线对生物细胞特别是增殖性细胞经线对生物细胞特别是增殖性
19、细胞经一定量的一定量的X线照射后，可以产生抑制、损线照射后，可以产生抑制、损伤甚至坏死，即为伤甚至坏死，即为X线的生物效应线的生物效应（biological effect）。不同的组织细胞）。不同的组织细胞对对X线的敏感性不同，会出现不同的反应。线的敏感性不同，会出现不同的反应。放射治疗就是利用放射治疗就是利用X线的生物效应，对病线的生物效应，对病变组织进行一定量的变组织进行一定量的X线照射，它也是射线照射，它也是射线工作者及受检者应注意防护的原因。线工作者及受检者应注意防护的原因。此为此为“放射治疗放射治疗”和和“放射线防护放射线防护”的基础。的基础。36（7）X线产生的效率及其影响线产生的
20、效率及其影响 X线产生的效率是指发生的线产生的效率是指发生的X线能量占全线能量占全部电子撞击阳极靶面总能量的百分率。部电子撞击阳极靶面总能量的百分率。电子撞击阳极靶面的全部能量中，碰撞电子撞击阳极靶面的全部能量中，碰撞损失的能量最后将全部转化为热，辐射损失的能量最后将全部转化为热，辐射损失的能量仅有极小部分（约损失的能量仅有极小部分（约0.2）转）转变为变为X线能。线能。K Z kV 式中：式中：K为常数为常数10-9，Z为阳极靶面物质为阳极靶面物质的原子序数，的原子序数，kV为管电压。产生为管电压。产生X线的线的效率与靶面物质的原子序数和管电压成效率与靶面物质的原子序数和管电压成正比。正比。
21、37（7）X线产生的效率及其影响线产生的效率及其影响影响影响X线产生的效率因素：线产生的效率因素：管电压的影响：管电压的影响：KV光子动能光子动能XX线线强度强度XX线效率线效率阳极靶面物质的影响：原子序数阳极靶面物质的影响：原子序数 X线线波长波长 X线强度线强度X X线效率线效率 管电流的影响：管电流的影响：mAs 撞击阳极靶面撞击阳极靶面的电子数目的电子数目 X线强度线强度X X线效率线效率38（7）X线产生的效率及其影响线产生的效率及其影响39（8）X线衰减线衰减 吸收衰减（吸收衰减（absorption attenuation）（）（x线与物质相互作线与物质相互作用）用）扩散衰减（扩
22、散衰减（diffusion attenuation）（能量分散）（能量分散）401、吸收衰减、吸收衰减光电吸收：光电吸收：X线光子与原子内层电子线光子与原子内层电子作用，将其全部能量传递给轨道的作用，将其全部能量传递给轨道的电子，电子获得能量后脱离原子轨电子，电子获得能量后脱离原子轨道飞出成为自由电子即光电子，而道飞出成为自由电子即光电子，而X线光子本身被原子吸收，这种现象线光子本身被原子吸收，这种现象叫光电效应叫光电效应（photo electric effect）。）。这种被击原子对光子能量的吸收叫做光这种被击原子对光子能量的吸收叫做光电吸收，此种吸收多发生在低能量的光电吸收，此种吸收多发
23、生在低能量的光子和原子序数较高的物质作用时子和原子序数较高的物质作用时。41光电效应光电效应421、吸收衰减、吸收衰减康普顿散射吸收：若入射的康普顿散射吸收：若入射的X线光子能量比外线光子能量比外壳层轨道电子的结合能大得多，这些被光子碰壳层轨道电子的结合能大得多，这些被光子碰撞的电子就可视为自由电子。撞的电子就可视为自由电子。X线光子与原子线光子与原子外层轨道电子（自由电子）相互作用时，光子外层轨道电子（自由电子）相互作用时，光子将部分能量传递给电子，轨道电子获得能量后将部分能量传递给电子，轨道电子获得能量后摆脱原子核的束缚，从原子中射出。而入射光摆脱原子核的束缚，从原子中射出。而入射光子损失
24、掉一部分能量，就改变了频率和方向，子损失掉一部分能量，就改变了频率和方向，与原入射方向成某一角度散射，这个过程称康与原入射方向成某一角度散射，这个过程称康普顿散射普顿散射(Compton scattering)。这个过程只。这个过程只涉及自由电子对光子能量的吸收称康普顿散射涉及自由电子对光子能量的吸收称康普顿散射吸收。吸收。43光电效应与康普顿效应的比较光电效应与康普顿效应的比较（1）两者作用对象不一样：光电效应是入射光子与原子内）两者作用对象不一样：光电效应是入射光子与原子内层电子，特别是层电子，特别是K电子作用的结果；而康普顿效应是与原子电子作用的结果；而康普顿效应是与原子中外层电子或自由
25、电子的作用结果。中外层电子或自由电子的作用结果。(2)两者作用条件不一样：当光子能量稍大于轨道电子结合两者作用条件不一样：当光子能量稍大于轨道电子结合能时，最容易发生光电效应，低能能时，最容易发生光电效应，低能X线以光电效应为主；当线以光电效应为主；当光子能量远大于轨道电子的结合能时，最容易发生康普顿效光子能量远大于轨道电子的结合能时，最容易发生康普顿效应，这是康普顿效应可以看作光子与自由电子相碰撞，高能应，这是康普顿效应可以看作光子与自由电子相碰撞，高能X线以康普顿效应为主。线以康普顿效应为主。(3)两者对光子能量吸收程度不一样：光电效应是物质对光两者对光子能量吸收程度不一样：光电效应是物质
26、对光子能量的完全吸收；而康普顿效应是物质对光子能量的小部子能量的完全吸收；而康普顿效应是物质对光子能量的小部分吸收。分吸收。(4)两者的能量分配关系不一样：在光电效应中，光子能量两者的能量分配关系不一样：在光电效应中，光子能量的大部分转换为特征的大部分转换为特征X线，小部转换为光电子的动能；而康线，小部转换为光电子的动能；而康普顿效应中，光子能量的大部分转换为散射线，小部分转换普顿效应中，光子能量的大部分转换为散射线，小部分转换为反冲电子的动能。为反冲电子的动能。44光电效应与康普顿效应的比较光电效应与康普顿效应的比较(5)两者对图像质量影响不一样：光电效应有利于提高图像两者对图像质量影响不一
27、样：光电效应有利于提高图像质量，减少图像灰雾，增强天然组织的对比度；而康普顿效质量，减少图像灰雾，增强天然组织的对比度；而康普顿效应中，由于散射保留了绝大部分能量，穿过人体进入接收器，应中，由于散射保留了绝大部分能量，穿过人体进入接收器，产生图像灰雾，降低了影像对比度。产生图像灰雾，降低了影像对比度。(6)两者对被检者的危害程度不一样：光电效应对被检者来两者对被检者的危害程度不一样：光电效应对被检者来说是光子能量的完全吸收，人体组织因光电效应而辐射的特说是光子能量的完全吸收，人体组织因光电效应而辐射的特征征X线也最终在体内吸收，这都导致对组织的电离或激发，线也最终在体内吸收，这都导致对组织的电
28、离或激发，诱发各种化学反应和生物损伤，对被检者危害很大；而康普诱发各种化学反应和生物损伤，对被检者危害很大；而康普顿效应对被检者来说只是吸收了光子能量中的一小部分，即顿效应对被检者来说只是吸收了光子能量中的一小部分，即转换为反冲电子的那部分动能。反冲电子将其它原子电离或转换为反冲电子的那部分动能。反冲电子将其它原子电离或激发，导致生物损伤，绝大部分能量保留在散射线中，并射激发，导致生物损伤，绝大部分能量保留在散射线中，并射出体外。可见康普顿效应对被检者的伤害程度要小得多。出体外。可见康普顿效应对被检者的伤害程度要小得多。451、吸收衰减、吸收衰减电子对效应电子对效应(electric pair
29、 effect)：当具当具有较大能量的入射光子与原子核周围的有较大能量的入射光子与原子核周围的电场相互作用时，会转变为一个负电子电场相互作用时，会转变为一个负电子和一个正电子，这一现象称为对电子效和一个正电子，这一现象称为对电子效应。光子的能量一部分转变为正负电子应。光子的能量一部分转变为正负电子的静止质量，其余转变为正负电子的动的静止质量，其余转变为正负电子的动能。一般医用能。一般医用X线光子的能量较低，不足线光子的能量较低，不足以引起对电子效应。以引起对电子效应。462、扩散衰减、扩散衰减扩散衰减（距离衰减）扩散衰减（距离衰减）自焦点发射出来的自焦点发射出来的X线点光源，向空间各个方向线点
30、光源，向空间各个方向辐射，在半径不同的各球面上，其强度的减弱辐射，在半径不同的各球面上，其强度的减弱与焦点到物体距离的平方成反比。通常在与焦点到物体距离的平方成反比。通常在X线线摄影中改变焦点至胶片的距离，从而调节摄影中改变焦点至胶片的距离，从而调节X线线的强度。的强度。焦点焦点探测器距离由探测器距离由50 cm分别变为分别变为70 cm、100 cm、140 cm、200 cm时，时，X线强度变为线强度变为原来强度的原来强度的1/2、1/4、1/8、1/16。47 48X射线通过物质时，则根据光子能量（射线通过物质时，则根据光子能量（hv）的不）的不同，它们物质的相互作用有以下三种情况：同，
31、它们物质的相互作用有以下三种情况：X射线的光子打在吸收物上，打出电子来，而射线的光子打在吸收物上，打出电子来，而光子本身消失了，此即光电效应。对光子来说，光子本身消失了，此即光电效应。对光子来说，这是真实吸收。这是真实吸收。“光电效应光电效应”的电子可以是自由的电子可以是自由电子，也可以是束缚电子。光子能量电子，也可以是束缚电子。光子能量hv不太大不太大是发生这种相互作用是发生这种相互作用X射线通过物质后，波长和能量发生改变，此射线通过物质后，波长和能量发生改变，此称称compton效应；当效应；当hv增大时，发生增大时，发生compton效应；效应；光子能光子能hv大于电子静止质量的两倍时大
32、于电子静止质量的两倍时（1.02Mev），光子在原子核场附近将转化为），光子在原子核场附近将转化为一对正、负电子。这被称作电子对效应；一对正、负电子。这被称作电子对效应；49X射线与物质相互作用的总结射线与物质相互作用的总结热能99%透射X射线衰减后的强度I0散射X射线电子荧光X射线相干的非相干 的反冲电子俄歇电子光电子康普顿效应俄歇效应 光电效应50 光子能量光子与物质作用形式0.0110 MeV0.010.8 MeV0.84.0 MeV4.010MeV三种形式都存在光电效应占主导地位 康普顿散射占主导地位电子对效应占优势 但目前医学影像中使用的X射线能量范围一般不超过0.3 MeV，显然电
33、子对效应不能发生。X光子能量较小时，主要是光电效应，中等能量时是康普顿散射，高能量时是电子对效应。51第二节第二节 X线影像的形成及其影响线影像的形成及其影响X线照片影像是线照片影像是如何形成的？如何形成的？影响影响X线照片质线照片质量的因素有哪量的因素有哪些？些？52一、一、X线照片影像线照片影像定义：具有被照体影像信息的透射定义：具有被照体影像信息的透射线作用于增感屏线作用于增感屏-胶片系统，使胶片胶片系统，使胶片中的乳剂感光，经显影后，以光学中的乳剂感光，经显影后，以光学影像的形式表现出来，即将影像信影像的形式表现出来，即将影像信息记录显示在胶片上，成为可见的息记录显示在胶片上，成为可见
34、的光密度影像，即光密度影像，即X线照片影像。线照片影像。53普通摄影与普通摄影与X线摄影线摄影54（1）、）、X线照片影像的形成线照片影像的形成X线为什么能使人体在荧屏上或胶片上形成影像？线为什么能使人体在荧屏上或胶片上形成影像？一方面是基于一方面是基于X线的特性；线的特性；另一方面是基于人体组织有密度和厚度的差别。另一方面是基于人体组织有密度和厚度的差别。因此，因此，X线影像的形成，应具备以下三个基本条线影像的形成，应具备以下三个基本条件：件：首先，首先，X线应具有一定的穿透力；线应具有一定的穿透力；第二，被穿透的组织结构，必须存在着密度和第二，被穿透的组织结构，必须存在着密度和厚度的差异；
35、厚度的差异；第三，必须经过显像过程，例如经第三，必须经过显像过程，例如经X线片、荧线片、荧屏或电视屏显示才能获得具有黑白对比、层次屏或电视屏显示才能获得具有黑白对比、层次差异的差异的X线影像。线影像。55（2）、物质对）、物质对X线的衰减规律线的衰减规律 I I=I I0e-ud 式中式中I I0为入射为入射X线强度，线强度，I I为出射为出射X线强线强度，度，d为物质厚度，为物质厚度，e为自然底数，为自然底数，为为物质对该波长的线性吸收系数。物质对该波长的线性吸收系数。的物理意义是：表示单能窄束的物理意义是：表示单能窄束X线通线通过单位厚度物质时强度的相对变化过单位厚度物质时强度的相对变化。
36、值骨骼值骨骼肌肉肌肉脂肪脂肪水水 56不同密度组织（厚度相同）与不同密度组织（厚度相同）与X线成像的关系线成像的关系 57不同密度物质（厚度相同）与不同密度物质（厚度相同）与X线线成像的关系成像的关系58不同厚度组织（密度相同）与不同厚度组织（密度相同）与X线成像的线成像的关系关系 59总结总结密度和厚度的差别是产生影像对密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，是比的基础，是X线成像的基本条线成像的基本条件件60（3）光学密度与感光效应）光学密度与感光效应光学密度：光学密度：胶片中的感光乳剂（卤化银）在光胶片中的感光乳剂（卤化银）在光（或辐（或辐 射线）作用下致黑的程度称为射线）作用下致黑的程度
37、称为照片的密度（照片的密度（density），又称光学密度），又称光学密度或黑化度。或黑化度。光学密度是由于胶片上乳剂感光后，光学密度是由于胶片上乳剂感光后，光量子被卤化银吸收，经过化学处理，光量子被卤化银吸收，经过化学处理，使卤化银还原，构成黑色金属银的影像使卤化银还原，构成黑色金属银的影像.61光学密度及其影响因素光学密度及其影响因素人眼对光学密度的识别范围在人眼对光学密度的识别范围在0.252.0之间，该密度之间，该密度范围即是诊断需要的密度范围。通常除了胶片本底灰范围即是诊断需要的密度范围。通常除了胶片本底灰雾外，密度在雾外，密度在0.31.5之间的照片影像，提供的诊断信之间的照片影像
38、，提供的诊断信息较丰富。息较丰富。影响因素：影响因素：1.照射量（照射量（mAs）2.管电压管电压(kVp)3.焦焦-片距离（片距离（FFD）4.被照体被照体5.照射野面积照射野面积6.增感屏及增感屏增感屏及增感屏-胶片组合胶片组合7.照片冲洗因素照片冲洗因素62（3）光学密度与感光效应）光学密度与感光效应感光效应：感光效应：X线摄影效果，即线摄影效果，即X线对胶片的感光作线对胶片的感光作用，用，是指是指X线穿过人体被检组织后，使线穿过人体被检组织后，使感光系统（屏感光系统（屏-片系统）感光的效果，又片系统）感光的效果，又称称“感光效应感光效应”（sensitization effect）。）
39、。影响感光效应的因素很多，主要因素有影响感光效应的因素很多，主要因素有管电压、管电流、照射时间、胶管电压、管电流、照射时间、胶-片距、片距、增感屏、滤线栅等增感屏、滤线栅等 63（4）X线照片对比度线照片对比度X线对比度：当线对比度：当X线穿过被照体后，由于线穿过被照体后，由于人体组织密度差异，对人体组织密度差异，对X线的吸收系数不线的吸收系数不同，透过肢体的同，透过肢体的X线强度分布不均，即产线强度分布不均，即产生了生了X线对比度。线对比度。胶片对比度：胶片对比度：X线对比度只有通过胶片或线对比度只有通过胶片或屏屏-片系统的转换才能识别，这种胶片对片系统的转换才能识别，这种胶片对X线对比度的
40、放大能力，称为胶片对比度。线对比度的放大能力，称为胶片对比度。X线照片对比度是照片影像上相邻两点线照片对比度是照片影像上相邻两点的密度差，也称光学对比度或物理对比的密度差，也称光学对比度或物理对比度，它依存于被照体吸收度，它依存于被照体吸收X线的差异所产线的差异所产生的生的X线对比度，以及胶片对线对比度，以及胶片对X线对比度线对比度的放大结果的放大结果。64（4）X线照片对比度线照片对比度影响影响X线照片对比度的因素：线照片对比度的因素：1.被照体：被照体组织内的有效原子被照体：被照体组织内的有效原子序数、密度及厚度差异大小序数、密度及厚度差异大小 2.胶片胶片值：表示胶片对值：表示胶片对X线
41、对比度线对比度反应能力的大小。反应能力的大小。3.射线因素：射线因素：X线的质是由管电压决线的质是由管电压决定的，一般认为定的，一般认为管电压控制照片对管电压控制照片对比度比度 65（4）X线照片对比度线照片对比度High KVLow KV66（5）X线几何投影线几何投影实际焦点（实际焦点（Actual Focal Spot）有效焦点（有效焦点（Effective Focal Spot）67旋转阳极旋转阳极68图图16-2b)旋转阳极旋转阳极图16-2a)有效焦点69不同方位上的有效焦点尺寸不同方位上的有效焦点尺寸阳极侧阴极侧Xray70（5）X线几何投影线几何投影影像的放大：影像的放大：放大
42、率放大率M1+b/a X线管阳极靶对线管阳极靶对X线投线投影的（放大与晕影）影的（放大与晕影）焦点面使焦点面使X线投影放大线投影放大并产生伴影。当荧屏并产生伴影。当荧屏或胶片（或胶片（F）由）由A移至移至B时，投影将更放大，时，投影将更放大，伴影也增大伴影也增大 abab71放大与虚影放大与虚影72不同投照方位时影像变化不同投照方位时影像变化73（5）X线几何投影线几何投影歪斜失真：斜射投歪斜失真：斜射投照同样的球体，由照同样的球体，由于倾斜投射，使投于倾斜投射，使投影变形，呈蛋形影变形，呈蛋形(S2)；中心射线部；中心射线部分的投影（分的投影（S1），），有放大，但仍呈球有放大，但仍呈球形形
43、74（6）X线的失真与模糊线的失真与模糊歪斜失真歪斜失真放大失真放大失真重叠失真：重叠失真：大物体的密度明显高于小物体的密度，重叠后的影像大物体的密度明显高于小物体的密度，重叠后的影像中小物体不易显示，如胸片中看不到胸骨的影像。中小物体不易显示，如胸片中看不到胸骨的影像。大物体的密度明显低于小物体的密度，重叠后的影像大物体的密度明显低于小物体的密度，重叠后的影像对比度好，小物体易于显示，如胸片肺野中的肋骨影像。对比度好，小物体易于显示，如胸片肺野中的肋骨影像。大小物体密度较高且相等，重叠后的影像对比度差，大小物体密度较高且相等，重叠后的影像对比度差，小物体隐约可见，如膝关节正位照片中髌骨的影像
44、。小物体隐约可见，如膝关节正位照片中髌骨的影像。7576（6）X线的失真与模糊线的失真与模糊清晰度是指影像边缘的锐利程度，若出清晰度是指影像边缘的锐利程度，若出现影像边缘不锐利，则称为模糊。现影像边缘不锐利，则称为模糊。1.几何模糊：几何模糊：2.3.模糊度与有效焦点模糊度与有效焦点F成正比，与肢成正比，与肢-片距片距d成正比，与焦成正比，与焦-肢距（肢距（H）成反比。）成反比。有效焦点面积越大，产生的半影越大，有效焦点面积越大，产生的半影越大，影像就越模糊，这种模糊称几何学模影像就越模糊，这种模糊称几何学模糊糊。FdHdP77（6）X线的失真与模糊线的失真与模糊几何模糊：几何模糊：焦点越小，
45、焦点越小，半影越小，锐利半影越小，锐利度越高。度越高。要尽量选择小要尽量选择小焦点，增加焦焦点，增加焦体距，减小体体距，减小体片距片距78（6）X线的失真与模糊线的失真与模糊2.运动性模糊：在摄影过程中，焦点、运动性模糊：在摄影过程中，焦点、被照体、胶片三者任何一个发生移被照体、胶片三者任何一个发生移动，都能造成影像模糊。此模糊在动，都能造成影像模糊。此模糊在实际操作中是最常见的，也是最严实际操作中是最常见的，也是最严重的模糊。重的模糊。3.增感屏增感屏-胶片系统产生的模糊胶片系统产生的模糊 4.散射线模糊散射线模糊 79（7）散射线产生及消除）散射线产生及消除散射线是由散射线是由X线与物质相
46、互作用产线与物质相互作用产生的，与管电压、生的，与管电压、X线的波长、被线的波长、被照体的厚度，受照射面积成正比。照体的厚度，受照射面积成正比。散射线的消除：散射线的消除：1.抑制法：有滤过板、遮线筒等；抑制法：有滤过板、遮线筒等；2.消除法：滤线器；消除法：滤线器；8081（7）散射线产生及消除）散射线产生及消除滤线栅：是将宽度滤线栅：是将宽度为为0.05mm0.1mm的薄铅条，间隔以的薄铅条，间隔以能透过能透过X线的物质线的物质（如胶木纸板等）（如胶木纸板等）互相平行或呈一定互相平行或呈一定斜率排列而成。斜率排列而成。82滤线栅滤线栅栅比：铅条的高度与相邻两铅条间（填充物）栅比：铅条的高度
47、与相邻两铅条间（填充物）距离的比值。栅比距离的比值。栅比=d/h。滤线栅根据构造特点可分为聚焦式、平行式滤线栅根据构造特点可分为聚焦式、平行式及交叉式及交叉式。滤线器可分为固定滤线器和活动滤线器两种滤线器可分为固定滤线器和活动滤线器两种 平行式聚焦式dh83第三节 X线防护一、一、X线对人体的危害：线对人体的危害：辐射损伤是指一定辐射损伤是指一定量的电离辐射作用于量的电离辐射作用于肌体后，受照机体所肌体后，受照机体所引起的病理反应引起的病理反应。生物效应 原发作用继发作用直接作用间接作用84一、一、X线对人体的危害线对人体的危害直接作用是指电离辐射直接作用于具有直接作用是指电离辐射直接作用于具
48、有生物活性的大分子（如核酸、蛋白质、生物活性的大分子（如核酸、蛋白质、酶等），造成生物大分子损伤，引起电酶等），造成生物大分子损伤，引起电离、激发或化学键断裂，致使其正常功离、激发或化学键断裂，致使其正常功能和代谢作用发生障碍；能和代谢作用发生障碍；间接作用主要是指电离辐射使人体细胞间接作用主要是指电离辐射使人体细胞中含有大量的水分子电离，形成化学性中含有大量的水分子电离，形成化学性质非常活泼的自由基质非常活泼的自由基(H+、H2O2、OH、H2O等等)继而作用于生物大分子，造成损继而作用于生物大分子，造成损伤。伤。85直接与间接作用辐射对人体伤害的发展过程86一、一、X线对人体的危害线对人体
49、的危害人体吸收辐射能量时，细胞和水分子会首先被人体吸收辐射能量时，细胞和水分子会首先被游离或激发，造成游离或激发，造成DNA双链全断或只断单链的双链全断或只断单链的伤害（直接伤害）。因为水分占了人体约伤害（直接伤害）。因为水分占了人体约 70%的重量，而水分子被游离后会产生有害的的重量，而水分子被游离后会产生有害的OH自由基，这些自由基连续产生一连串化学自由基，这些自由基连续产生一连串化学反应，使得细胞分子受到损伤（间接伤害）。反应，使得细胞分子受到损伤（间接伤害）。所幸细胞有自行修复的能力，大部分的细胞会所幸细胞有自行修复的能力，大部分的细胞会恢复正常。恢复正常。假若细胞严重受损而无法修复或
50、假若细胞严重受损而无法修复或修复有错误时，则其将显现出健康受损的症状。修复有错误时，则其将显现出健康受损的症状。87一、一、X线对人体的危害线对人体的危害国际放射防护委员会（国际放射防护委员会（ICRP）从辐射防）从辐射防护角度出发，将这些效应分成随机性效护角度出发，将这些效应分成随机性效应（应（stochastic effect）和确定性效应）和确定性效应（deterministic effect）两类。）两类。随机性效应随机性效应:如癌症和遗传效应的发生可如癌症和遗传效应的发生可视为随机性效应（也可视为远期效应）。视为随机性效应（也可视为远期效应）。确定性效应确定性效应:如白内障、皮肤辐射
