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1879年的克鲁克斯，年的克鲁克斯，18
2、90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：1895 1895年年1111月月8 8日，德国科学家伦琴日，德国科学家伦琴Rntgen)Rntgen)在研究阴极射线管气体放电时，发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现附近涂有铂氰化钡的纸板上能发出肉眼可见的荧光的荧光,并且将手置于阴极射线管与铂氰化钡并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板之间，在纸板上显示出手的轮廓及骨骼影像.因为对这种射线还不了解，所
3、以伦琴给它取名因为对这种射线还不了解，所以伦琴给它取名为为“X“X射线。射线。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，射线的论文，?论论新的射线新的射线?，并公布了他夫人的，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19世纪世纪90年代物理学上的三年代物理学上的三大发现之一，为此，伦琴于大发现之一，为此，伦琴于1901年荣获年荣获全世界首次颁发的诺贝尔物理学奖。全世界首次颁发的诺贝尔物理学奖。51919世纪世纪9090年代物理学上的三大发现年代物理学上的三大发现
4、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月又成功地别离出另一新元素镭(Ra)。放射性(radioactivity)这个名词就是居里夫人所创的。10同在1898年，威廉韦恩发现了带正
5、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射线机的根本线路X射线管射线管+X线真空高压电场靶面X-ray灯丝灯丝12X线线球球管管Xray13X线球管线球管阴
6、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。142X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
7、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承受高适当的障碍物靶面来承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局部转变为子所带的动能局部转变为X线能。线能。15原子构造原子构造163X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线或特征辐射线或特征辐射(characteristic radiation)：是高速：是高
8、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。173X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一样，因而出各不一样，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。183X线的组成线的组成特征辐射：高速电子撞击靶原子时，原特征辐射：高速电子撞击靶原子时，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
9、分布最低的原那么，处于高能态按能量分布最低的原那么，处于高能态的外壳电子必然要向内壳层填补，产生的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电子跃迁现象，在跃迁过程中将其多余的能量以光子的形式放射出来，产生的能量以光子的形式放射出来，产生X线，跃迁的电子能量差决定了这种线，跃迁的电子能量差决定了这种X线线的波长。由靶物质所决定的的波长。由靶物质所决定的X线为标识线为标识放射，它与放射，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构造特性，不同它表征了靶物质的原子构造特性，不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
10、征辐射203X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，大线管内，高速运动的电子撞击阳极靶面时，大局部电子撞击到靶面物质的原子核或原子核附局部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；近产生连续放射；另少局部电子撞击了靶面物质原子的内层电子，另少局部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，标识射线占很小一局部，是在连续射线谱上出现的几线占很小一局部，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
11、，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。214X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，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
12、位置置23245X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。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
13、roses.Can you believe it?26鸭嘴兽鸭嘴兽275X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。285X线的质与量线的质与量X线强度线强度intensit
14、y 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
15、比。比。3靶物质：靶的原子序数越高，产生靶物质：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
16、位32跟骨轴位标准投照方法跟骨轴位标准投照方法 336X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线穿过物质线穿过物质时不被吸收的本领，与时不被吸收的本领，与X线的能量和被穿透物质线的能量和被穿透物质的本身构造和原子性质有关的本身构造和原子性质有关，是，是X线透视和摄影线透视和摄影的根底。的根底。荧光作用荧光作用fluorescence action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ion
17、ization action：物质受到：物质受到X线照线照射，使原子核外电子脱离原子轨道，物质处于离射，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，是子状态这种作用称电离作用，是X线损伤和治疗线损伤和治疗的根底。的根底。346X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，由于电离作用，使胶片上的卤化银发生光化学反响，出现银颗粒的沉淀，卤化银发生光化学反响，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。此为线摄影的根底。此为线摄影的根底。着色作用着色作用pigme
18、ntation 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。356X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
19、同，会出现不同的反响。线的敏感性不同，会出现不同的反响。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，对病变组织进展一定量的变组织进展一定量的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“放射治疗和放射治疗和“放射线防护的根放射线防护的根底。底。367X线产生的效率及其影响线产生的效率及其影响 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
20、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局部约损失的能量仅有极小局部约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为阳极靶面物为阳极靶面物质的原子序数，质的原子序数，kV为管电压。产生为管电压。产生X线线的效率与靶面物质的原子序数和管电压的效率与靶面物质的原子序数和管电压成正比。成正比。377X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
21、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387X线产生的效率及其影响线产生的效率及其影响398X线衰减线衰减 吸收衰减吸收衰减absorption attenuationx线与物质相互作线与物质相互作用用扩散衰减扩散衰减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作用，线光子与原子内层电子作用，将其全部能量传递给轨道的电子，电子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道飞出成为自由获得
22、能量后脱离原子轨道飞出成为自由电子即光电子，而电子即光电子，而X线光子本身被原子吸线光子本身被原子吸收，这种现象叫光电效应收，这种现象叫光电效应photo electric effect。这种被击原子对光子。这种被击原子对光子能量的吸收叫做光电吸收，此种吸收多能量的吸收叫做光电吸收，此种吸收多发生在低能量的光子和原子序数较高的发生在低能量的光子和原子序数较高的物质作用时。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：假设入射的康普顿散射吸收：假设入射的X线光子能量比线光子能量比外壳层轨道电子的结合能大得多，这些被光子外壳层轨道电子的结合能大得多，这些被光子碰撞的电子
23、就可视为自由电子。碰撞的电子就可视为自由电子。X线光子与原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，光子将局部能量传递给电子，轨道电子获得能量子将局部能量传递给电子，轨道电子获得能量后摆脱原子核的束缚，从原子中射出。而入射后摆脱原子核的束缚，从原子中射出。而入射光子损失掉一局部能量，就改变了频率和方向，光子损失掉一局部能量，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
24、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
25、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局子能量的完全吸收；而康普顿效应是物质对光子能量的小局部吸收。部吸收。(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，光子能量的大局部转换为特征的大局部转换为特征X线，小部转换为光电子的动能；而
26、康线，小部转换为光电子的动能；而康普顿效应中，光子能量的大局部转换为散射线，小局部转换普顿效应中，光子能量的大局部转换为散射线，小局部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，增强天然组织的比照度；而康普顿效质量，减少图像灰雾，增强天然组织的比照度；而康普顿效应中，由于散射保存了绝大局部能量，穿过人体进入接收器，应中，由于散射保存了绝大局部能量，穿过人体进入接收器，产生图像灰雾，降低了影像比照度。产生图像灰雾，降低了影像
27、比照度。(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离或激发，诱发各种化学反响和生物损伤，对被检者危害很大；而康普诱发各种化学反响和生物损伤，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局部，即顿效应对被检者来说只是吸收了光子能量中的一小局部，即转换为反冲电子的那局部动能。反冲电子将其它原子电离或转换为反冲电子的那局部动
28、能。反冲电子将其它原子电离或激发，导致生物损伤，绝大局部能量保存在散射线中，并射激发，导致生物损伤，绝大局部能量保存在散射线中，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 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。光子的能量一局部转变为正负电子应。光子的能量一局部转变为正负
29、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，缺乏线光子的能量较低，缺乏以引起对电子效应。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，向空间各个方线点光源，向空间各个方向辐射，在半径不同的各球面上，其强度的减向辐射，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。通常在弱与焦点到物体距离的平方成反比。通常在X线摄影中改变焦点至胶片的距离，从而调节线摄影中改变焦点至胶片的距离，从而调节X线的强度。线的强度。焦点焦点探测器距离由探测器距
30、离由50 cm分别变为分别变为70 cm、100 cm、140 cm、200 cm时，时，X线强度线强度变为原来强度的变为原来强度的1/2、1/4、1/8、1/16。47 48X射线通过物质时，那么根据光子能量射线通过物质时，那么根据光子能量hv的的不同，它们物质的相互作用有以下三种情况：不同，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。“光电效应的电子可以是自光电效应的电子可以是自由电子，也可以是束缚电子。光子能量
31、由电子，也可以是束缚电子。光子能量hv不太不太大是发生这种相互作用大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
32、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
33、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541、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异。另
34、一方面是基于人体组织有密度和厚度的差异。因此，因此，X线影像的形成，应具备以下三个根本条线影像的形成，应具备以下三个根本条件：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，被穿透的组织构造，必须存在着密度和厚第二，被穿透的组织构造，必须存在着密度和厚度的差异；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、荧屏线片、荧屏或电视屏显示才能获得具有黑白比照、层次差或电视屏显示才能获得具有黑白比照、层次差异的异的X线影像。线影像。552、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
35、，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。值骨骼值骨骼肌肉肌肉脂肪脂肪水水 56不同密度组织厚度一样与不同密度组织厚度一样与X线成像的关系线成像的关系 57不同密度物质厚度一样与不同密度物质厚度一样与X线线成像的关系成像的关系58不同厚度组织密度一样与不同厚度组织密度一样与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异是产生影像比密度和厚度的差异是产生影像
36、比照的根底，是照的根底，是X线成像的根本条线成像的根本条件件603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，使卤化银复原，构成黑色金属银的影像使卤化银复原，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
37、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，提供的诊断信息较丰富。息较丰富。影响因素：影响因素：照射量照射量mAs管电压管电压(kVp)焦焦-片距离片距离FFD被照体被照体照射野面积照射野面积增感屏及增感屏增感屏及增感屏-胶片组合胶片组合照片冲洗因素照片冲洗因素623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
38、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。影响感光效应的因素很多，主要因素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、胶有管电压、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 634X线照片比照度线照片比照度X线比照度：当线比照度：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线比照度。线比照度。
39、胶片比照度：胶片比照度：X线比照度只有通过胶片或线比照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线比照度的放大能力，称为胶片比照度。线比照度的放大能力，称为胶片比照度。X线照片比照度是照片影像上相邻两线照片比照度是照片影像上相邻两点的密度差，也称光学比照度或物理比点的密度差，也称光学比照度或物理比照度，它依存于被照体吸收照度，它依存于被照体吸收X线的差异所线的差异所产生的产生的X线比照度，以及胶片对线比照度，以及胶片对X线比照线比照度的放大结果度的放大结果。644X线照片比照度线照片比照度影响影响X线照片比照度的因素：线照片比照度的因素：被照体：被
40、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 胶片胶片值：表示胶片对值：表示胶片对X线比照度线比照度反响能力的大小。反响能力的大小。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，一般认为管电压控制照片比定的，一般认为管电压控制照片比照度照度 654X线照片比照度线照片比照度High KVLow KV665X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
41、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Xray705X线几何投影线几何投影影像的放大：影像的放大：放大率放大率M1+b/a X线管阳极靶对线管阳极靶对X线线投影的放大与晕影投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735X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(S
42、2)；中心射线局；中心射线局部的投影部的投影S1，有放大，但仍呈球有放大，但仍呈球形形746X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。不到胸骨的影像。大物体的密度明显低于小物体的密度，重大物体的密度明显低于小物体的密度，重叠后的影像比照度好，小物体易于显示，如叠后的影像比照度好，小物体易于显示，如胸片肺野中的肋骨影像。胸片肺野中的肋骨影像。大小物体密度较高且相等，重叠后的影像大小物体密度较高且
43、相等，重叠后的影像比照度差，小物体隐约可见，如膝关节正位比照度差，小物体隐约可见，如膝关节正位照片中髌骨的影像。照片中髌骨的影像。75766X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，假设清晰度是指影像边缘的锐利程度，假设出现影像边缘不锐利，那么称为模糊。出现影像边缘不锐利，那么称为模糊。几何模糊：几何模糊：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
44、6X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，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786X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 797散射线产生及
45、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；80817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
46、相邻两铅条间填充物栅比：铅条的高度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、平行式及穿插式及穿插式。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响引起的病理反响。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
47、接作用是指电离辐射直接作用于具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
48、线对人体的危害线对人体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响，使得细胞分子受到损伤间接伤害。反响，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，大局部的细胞会所幸细胞有自行修复的能力，大局部的细胞会恢复正常。恢复正常。假假设细胞严重受损而无
49、法修复假假设细胞严重受损而无法修复或修复有错误时，那么其将显现出安康受损的或修复有错误时，那么其将显现出安康受损的病症。病症。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、皮肤辐射损伤等如白内障
50、、皮肤辐射损伤等也可视为近期效应。也可视为近期效应。88案例调查案例调查 从日本核爆生存者长期调查显示，承受低剂从日本核爆生存者长期调查显示，承受低剂量约量约250毫西弗以下者，并无任何临床病毫西弗以下者，并无任何临床病症，白血病或其他实体癌的发生率都和一般人症，白血病或其他实体癌的发生率都和一般人一样。但是为了辐射平安的缘故，国际放射防一样。但是为了辐射平安的缘故，国际放射防护委员会护委员会(ICRP)做了一个很保守又很重要的做了一个很保守又很重要的假设：人体只要承受到辐射，不管剂量是多少，假设：人体只要承受到辐射，不管剂量是多少，都有引发癌症和不良遗传的机率存在，没有低都有引发癌症和不良遗
