X(或γ)射线在物质中的衰减

一、连续X射线在物质中的衰减特点
X线管激发电压与滤过条件是决定线束线质的重要条件
二、影响X射线衰减的因素
• • • •
射线性质对衰减的影响 物质原子序数对衰减的影响 物质密度对衰减的影响 每克电子数对衰减的影响
二、影响X射线衰减的因素
射线性质对衰减的影响
能量（KeV） 透过百分数（%） 能量（KeV） 20 30 40 50 0.04 2.5 7.0 10.0 60 80 100 150 透过百分数（%） 13.0 16.0 18.0 22.0
x表示射线
第二节
连续X射线在物质中的衰减规律
一、连续X射线在物质中的衰减特点
X线强度变小（量减小），硬度变大（质提高）
第二节
连续X射线在物质中的衰减规律
一、连续X射线在物质中的衰减特点
连续能谱X线有更大的衰减
第二节
连续X射线在物质中的衰减规律
• 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
0.2076×102
0.7342×102
0.6047×102
90
100
0.1832×102
0.1801×102
0.1994×102
0.1942×102
0.5408×102
0.4865×102
110
120 130 140 150
0.1774×102
0.1755×102 0.1742×102 0.1732×102 0.1724×102
三、介入放射技术 interventional radiology---IVR 是以影像诊断为基础，在医学影像诊断设备的引
导下，利用穿刺针、导管及其他介入器材，通过人体 原有孔道，插至病变部位进行诊断性造影和治疗，或 采集组织，进行细胞学及生化检查 应用: 肿瘤的介入治疗
优势： 创伤小 定位准
4.78×10-4（1850mR）
3.28×10-4（1270mR） 1.20×10-4（465mR）
22
47 80
厚滤过技术对降低受检者剂量有重要意义
（4）过滤与投照时间
适当增加照射时间 高千伏、厚滤过摄影时间延长 了，但受照射剂量却大幅降低。
（5）楔型或梯形滤过板
投照部位厚度相差太多，会使照片 黑化不均匀，造成诊断困难，可用 楔型或梯形滤过板来补偿这种差别
衰减规律：I=BI。e-µx
第二节 连续X射线在物质中的衰减规律
理论上，连续能谱窄束X线的衰减可由下式描述：
I = I1 + I 2 + ...+ I n I = I01e
- μ1x
+ I02 e
- μ2 x
+ ...+ I0n e
- μn x
I 01 表 n 表示各种能量X线的线性衰减数；
示各种能量X线束的入射强度， 通过的厚度。
• 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。
二、影响X射线衰减的因素
物质原子序数对衰减的影响
原子序数愈高的物质，吸收X线愈多 低Z物质，透射量随入射 线能量增加而增加； 高Z物质则不然（射线 能量↑→透射量突然↓---K边 界吸收） 在X线诊断范围内，50号元 素锡比82号元素铅有更好的 屏蔽效果
57
60 80 100
6 5 4
12 10 8
18 14 12
48 39 35
（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）
滤板厚度（mmAl） 皮肤照射量（C· kg－1） 照射量下降百分数（％） 0 6.14×10-4（2380mR） 0
0.5
1.0 3.0
概述
衰减：距离、物质 以点源为球心，半径不同的各球面上的 射线强度，与距离（即半径）的平方成反 比----射线强度衰减的平方反比法则。距 离增加一倍,射线强度将衰减为原来的1/4， 这一衰减称为距离所致的衰减 当射线通过物质时，由于射线光子与物 质原子发生光电效应、康普顿效应和电子 对效应等一系列作用，致使出射方向上的 射线强度衰减，这一衰减称为物质所致的 衰减。
第四节
X射线的临床应用
二、数字化X射线成像技术 computed radiography----CR
宽容度大，摄影条件易选折；辐射剂量低； 清晰度高；影像后期处理；图像存储、传输； IP可重复利用
digital radiography----DR
成像环节少，减少信息丢失；费用较CR贵
第四节
X射线的临床应用
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？
指数衰减规律就是射线强度在物质层中都以相同的比率衰 减。从理论上讲，按等比率衰减永远也不会为零。
二、宽束X射线在物质中的衰减规律
宽束X线 ： 是含有散射线成分的X射线束
二、宽束X射线在物质中的衰减规律
积累因子：物质中所考虑的那一点的光子总 计数与未经碰撞原射线光子记数率 之比 B=N/Nｎ=（Nｎ+Nｓ）/Nｎ=1+Nｓ/Nｎ
二、影响X射线衰减的因素
物质密度对衰减的影响
X线的衰减与物质密度呈正比。 密度加倍，单位体积内的原子、电子数加倍 ，相互作用几率亦加倍
二、影响X射线衰减的因素
每克电子数对衰减的影响
单位体积内电子数多的物质比电子数少的物质更 容易衰减X线。 原子序数高的元素每克电子数低于原子序数低的 元素。
非肿瘤病变的介入治疗
神经系统疾病的介入治疗
心脏及大血管疾病的介入治疗 精度高
疗效好
恢复快
第四节
优势：
X射线的临床应用
四、计算机断层成像技术 computed tomography---CT
• 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
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=BI。e-µx
I = BI1 + BI 2 + ... + BI n I = BI 01e -μ1x + BI 02 e -μ 2 x + ... + BI 0n e -μ n x
人体各组织对X线的衰减顺序：骨骼、肌肉、脂肪、空气
表5-4 人体不同组织的线衰减系数μ（m-1）
管电压（kV） 40 50 60 脂肪 0.3393×102 0.2653×102 0.2196×102 肌肉 0.4012×102 0.2933×102 0.2455×102 骨 2.4434×102 1.4179×102 0.9677×102
70
80
0.2009×102
0.1905×102
0.2213×102
三、X射线的滤过Leabharlann Baidu
三、X射线的滤过 低能光子对检查者皮肤和表浅组织的 伤害 过滤，在X射线管出口放置一定均匀 厚度的金属，预先把X射线束中的低 能成分吸收掉,将X射线的平均能量提 高,这种过程称为过滤。 所用的金属片称为滤过板。
（一）固有滤过 X射线管组装体本身 的过滤叫固有过滤
包括X线管的玻璃管 壁、绝缘油、管套 上的窗口和不可拆 卸的滤过板。
0.1906×102
0.1882×102 0.1864×102 0.1852×102 0.1842×102
0.4530×102
0.4298×102 0.4132×102 0.4010×102 0.3918×102
第四节
X射线的临床应用
一、常规X线摄影技术
• 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）
五、利用X射线的肿瘤放射治疗技术
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
用铝当量（mm Al） 表示，一般诊断X线 机的固有滤过在0.5 ～2 mm Al
（二）附加滤过
用工具可拆卸的附 加过滤板 可选择的附加过滤 板 遮光器中的反光镜 有机玻璃窗的过滤
（1）过滤板的选择 铝13对低能射线是很好的过滤物质 铜29对高能射线是很好的过滤物质铜 高原子序数物质不能单独作滤过板使 用
放射物理与防护
第五章 X（或γ）射 线在物质中的衰减
重庆医科大学影像技术教研室 重庆医科大学附属第一医院放射科 陆云峰
学习目标
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。
（2）过滤板的厚度
过滤板的厚度增加，低能射线迅速衰减，但高能 射线衰减缓慢。
光子能量（KeV） 1mmAL （ %） 2mmAL （ %） 3mmAL （ %） 4mmAL （ %）
10 20 30 40
50
100 58 24 12
8
100 82 42 23
16
100 92 56 32
22
100 100 93 73
问题回顾：
什么是光电效应，有何特点？ 什么是康普顿效应，有何特点？
第一节 单能X射线在物质中的衰减规律
一、窄束X射线在物质中的衰减规律
窄束X线：散射线成分很少的辐射束
X射线在穿过物质时其强度呈指数关系衰减，其衰减率为X 线在其传播行程中物质吸收系数的线性分值。 N=N。 e-µx
µ 组织衰减系数（决定于原子序数和电子密度）
第三节
诊断放射学中X射线的衰减
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。 X射线透过，胶片呈黑色。 X射线被吸收，胶片呈白色。 X射线影像是人体的不同组织对射线不 同衰减的结果。
一、人体的构成元素和组织密度
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。 人体吸收X射线最多的是门牙。 吸收X射线最少的是充满气体的肺。