放射物理与防护 重重庆医科大学影像技医科大学影像技术教研室教研室重重庆医科大学附属第一医院放射科医科大学附属第一医院放射科 陆云峰云峰 第五章 X（或γ）射线在物质中的衰减 学学习目目标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 以点源以点源为球心，半径不同的各球面上的球心，半径不同的各球面上的射射线强度，与距离（即半径）的平方成反度，与距离（即半径）的平方成反比比--------射射线强度衰减的平方反比法度衰减的平方反比法则距离增加一倍离增加一倍, ,射射线强度将衰减度将衰减为原来的原来的1/41/4，，这一衰减称一衰减称为距离所致的衰减距离所致的衰减 当射当射线通通过物物质时，由于射，由于射线光子与物光子与物质原子原子发生光生光电效效应、康普、康普顿效效应和和电子子对效效应等一系列作用，致使出射方向上的等一系列作用，致使出射方向上的射射线强度衰减，度衰减，这一衰减称一衰减称为物物质所致的所致的衰减。
衰减衰减：距离、物质 问题回顾：什么是光什么是光电效效应，有何特点？，有何特点？ 什么是康普什么是康普顿效效应，有何特点？，有何特点？ 一、窄束X射线在物质中的衰减规律第一第一节 单能能X射射线在物在物质中的衰减中的衰减规律律窄束X线：散射线成分很少的辐射束5精选版课件ppt X X射射线在穿在穿过物物质时其其强度呈指数关系衰减，其衰减率度呈指数关系衰减，其衰减率为X X线在其在其传播行程中物播行程中物质吸收系数的吸收系数的线性分性分值 N=NN=N e e- -µxµ 组织衰减系数（决定于原子序数和衰减系数（决定于原子序数和电子密度）子密度） 6精选版课件ppt 指数衰减指数衰减规律就是射律就是射线强度在物度在物质层中都以相同的比率衰中都以相同的比率衰减从理论上上讲，按等比率衰减永，按等比率衰减永远也不会也不会为零7精选版课件ppt 二、宽束X射线在物质中的衰减规律宽束束X X线 ：： 是含有散射是含有散射线成分的成分的X X射射线束束8精选版课件ppt 二、宽束X射线在物质中的衰减规律积累因子：物累因子：物质中所考中所考虑的那一点的光子的那一点的光子总 计数与未数与未经碰撞原射碰撞原射线光子光子记数率数率 之比之比 B=N/NB=N/Nｎｎ= =（（N Nｎｎ+N+Nｓｓ））/N/Nｎｎ=1+N=1+Nｓｓ/N/Nｎｎ衰减衰减规律：律：I=BII=BI。
e e- -µx x9精选版课件ppt 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第二节 连续X射射线在物在物质中的衰减中的衰减规律律10精选版课件ppt 第二第二节 连续X X射射线在物在物质中的衰减中的衰减规律律一、一、连续X射射线在物在物质中的衰减特点中的衰减特点X线强度变小（量减小），硬度变大（质提高）11精选版课件ppt 第二第二节 连续X X射射线在物在物质中的衰减中的衰减规律律一、一、连续X射射线在物在物质中的衰减特点中的衰减特点连续能谱X线有更大的衰减12精选版课件ppt 第二第二节 连续X X射射线在物在物质中的衰减中的衰减规律律一、一、连续X射射线在物在物质中的衰减特点中的衰减特点•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13精选版课件ppt 二、影响X射线衰减的因素•射射线性性质对衰减的影响衰减的影响•物物质原子序数原子序数对衰减的影响衰减的影响•物物质密度密度对衰减的影响衰减的影响•每克每克电子数子数对衰减的影响衰减的影响14精选版课件ppt 二、影响X射线衰减的因素 射射线性性质对衰减的影响衰减的影响•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15精选版课件ppt 二、影响X射线衰减的因素v原子序数愈高的物原子序数愈高的物质，吸收，吸收X X线愈多愈多v低低Z Z物物质，透射量随入射，透射量随入射 线能量增加而增加；能量增加而增加； 高高Z Z物物质则不然（射不然（射线能量能量↑→透射量突然透射量突然↓---K边界吸收界吸收）） 在在X X线诊断范断范围内，内，5050号元号元素素锡比比8282号元素号元素铅有更好的有更好的屏蔽效果屏蔽效果物物质原子序数原子序数对衰减的影响衰减的影响16精选版课件ppt 二、影响X射线衰减的因素vX X线的衰减与物的衰减与物质密度呈正比密度呈正比v密度加倍，密度加倍，单位体位体积内的原子、内的原子、电子数加倍，子数加倍，相互作用几率亦加倍相互作用几率亦加倍物物质密度密度对衰减的影响衰减的影响17精选版课件ppt 二、影响X射线衰减的因素v单位体位体积内内电子数多的物子数多的物质比比电子数少的物子数少的物质更更容易衰减容易衰减X X线v原子序数高的元素每克原子序数高的元素每克电子数低于原子序数低的子数低于原子序数低的元素每克每克电子数子数对衰减的影响衰减的影响18精选版课件ppt 三、X射线的滤过19精选版课件ppt 三、X射线的滤过v低能光子低能光子对检查者皮肤和表浅者皮肤和表浅组织的的伤害害v过滤，在，在X X射射线管出口放置一定均匀管出口放置一定均匀厚度的金属，厚度的金属，预先把先把X X射射线束中的低能束中的低能成分吸收掉成分吸收掉, ,将将X X射射线的平均能量提高的平均能量提高, ,这种种过程称程称为过滤。
所用的金属片称所用的金属片称为滤过板20精选版课件ppt vX X射射线管管组装体本身装体本身的的过滤叫固有叫固有过滤v包括包括X X线管的玻璃管管的玻璃管壁、壁、绝缘油、管套油、管套上的窗口和不可拆上的窗口和不可拆卸的卸的滤过板板v用用铝当量当量（（mm Almm Al））表示，表示，一般一般诊断断X X线机的固有机的固有滤过在在0.50.5～～2 mm Al2 mm Al（一）固有滤过21精选版课件ppt （二）附加（二）附加滤过v用工具可拆卸的附用工具可拆卸的附 加加过滤板板v可可选择的附加的附加过滤 板板v遮光器中的反光遮光器中的反光镜v有机玻璃窗的有机玻璃窗的过滤22精选版课件ppt （1）过滤板的选择v铝1313对低能射低能射线是很好的是很好的过滤物物质v铜2929对高能射高能射线是很好的是很好的过滤物物质铜v高原子序数物高原子序数物质不能不能单独作独作滤过板使板使用用23精选版课件ppt （2）过滤板的厚度v过滤板的厚度增加，低能射板的厚度增加，低能射线迅速衰减，但高能迅速衰减，但高能射射线衰减衰减缓慢24精选版课件ppt （3）过滤板厚度对受照剂量的影响表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25精选版课件ppt （（4 4））过滤与投照与投照时间v适当增加照射适当增加照射时间v高千伏、厚高千伏、厚滤过摄影影时间延延长了，了，但受照射但受照射剂量却大幅降低。
量却大幅降低26精选版课件ppt （（5 5）楔型或梯形）楔型或梯形滤过板板v投投照照部部位位厚厚度度相相差差太太多多，，会会使使照照片片黑黑化化不不均均匀匀，，造造成成诊断断困困难，，可可用用楔楔型型或或梯梯形形滤过板板来来补偿这种种差差别27精选版课件ppt 第三第三节 诊断放射学中断放射学中X X射射线的衰减的衰减vX X射射线透透过，胶片呈黑色胶片呈黑色vX X射射线被吸收，胶片呈白色被吸收，胶片呈白色vX X射射线影像是人体的不同影像是人体的不同组织对射射线不不同衰减的同衰减的结果 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28精选版课件ppt 一、人体的构成元素和一、人体的构成元素和组织密度密度 人体骨骼由胶体蛋白和钙质组成，其中钙质占50～60％[钙质中Ca3(PO4)2占85％；CaCO3占10％；Mg3(PO4)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v人体吸收人体吸收X X射射线最多的是最多的是门牙v吸收吸收X X射射线最少的是充最少的是充满气体的肺。
气体的肺29精选版课件ppt 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=BIe-µx人体各组织对X线的衰减顺序：骨骼、肌肉、脂肪、空气30精选版课件ppt 表5-4 人体不同组织的线衰减系数μ（m-1）31精选版课件ppt 第四第四节 X X射射线的的临床床应用用一、常一、常规X线摄影技影技术•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）32精选版课件ppt 第四第四节 X X射射线的的临床床应用用二、数字化二、数字化X射射线成像技成像技术computed radiography----CR 宽容度大，容度大，摄影条件易影条件易选折；折；辐射射剂量低；量低；清晰度高；影像后期清晰度高；影像后期处理；理；图像存像存储、、传输；；IP可重复利用可重复利用digital radiography----DR 成像成像环节少，减少信息少，减少信息丢失；失；费用用较CR贵33精选版课件ppt 第四第四节 X X射射线的的临床床应用用三、介入放射技三、介入放射技术interventional radiology---IVR 是以影像是以影像诊断断为基基础，，在医学影像在医学影像诊断断设备的引的引导下，利用穿刺下，利用穿刺针、、导管及其他介入器材，通管及其他介入器材，通过人体人体原有孔道，插至病原有孔道，插至病变部位部位进行行诊断性造影和治断性造影和治疗，或，或采集采集组织，，进行行细胞学及生化胞学及生化检查应用:Ø肿瘤的介入治疗Ø非肿瘤病变的介入治疗Ø心脏及大血管疾病的介入治疗Ø神经系统疾病的介入治疗优势：Ø创伤小Ø定位准Ø精度高Ø疗效好Ø恢复快34精选版课件ppt 第四第四节 X X射射线的的临床床应用用四、四、计算机断算机断层成像技成像技术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35精选版课件ppt 五、利用五、利用X射射线的的肿瘤放射治瘤放射治疗技技术 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36精选版课件ppt 思考思考题 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？37精选版课件ppt 。