X线物理与防护.ppt

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1、2、物质所致的衰减、物质所致的衰减o当射线通过物质时，由于射线当射线通过物质时，由于射线光子与物质原子发生光电效应、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，致使出射方向上的系列作用，致使出射方向上的射线强度衰减，这一衰减称为射线强度衰减，这一衰减称为物质所致的衰减。物质所致的衰减。一、窄束X线在物质中的衰减规律X X线在穿过物质时其强度呈指数关系衰减，其线在穿过物质时其强度呈指数关系衰减，其衰减率为衰减率为X X线在其传播行程中物质吸收系数线在其传播行程中物质吸收系数的线性分值。的线性分值。 I Ioutout=I=Iin in e e-l-l

2、 组织衰减系数（决定于原子序数和电子组织衰减系数（决定于原子序数和电子密度）密度） 二、宽束X线在物质中的衰减规律o宽束X线 是含有散射线成分的X线束。第二节第二节连续连续X线在物质中的衰减规律线在物质中的衰减规律二、影响二、影响X线衰减的因素线衰减的因素o1、 X线本身的性质线本身的性质o2、吸收物质的性质（物质密度）、吸收物质的性质（物质密度）o3、原子序数、原子序数o4、每克物质含有的电子数、每克物质含有的电子数1、射线性质对衰减的影响o入射光子的能量越大，入射光子的能量越大，X线的线的穿透就越强。穿透就越强。o射线能量越高，衰减越少。射线能量越高，衰减越少。2、物质原子序数对衰减的影响

3、o原子序数高的物质，吸收原子序数高的物质，吸收X线线也愈多。也愈多。3、物质密度对衰减的影响、物质密度对衰减的影响oX线的衰减与物质密度成正比关系。o人体组织密度不同，形成良好的对比度。4、每克电子数对衰减的影响o电子数多的物质比电子数少的物电子数多的物质比电子数少的物质更容易衰减质更容易衰减X线。线。o原子序数高的元素比原子序数低原子序数高的元素比原子序数低的元素每克电子数要少。的元素每克电子数要少。三、X线的滤过o低能光子对检查者皮肤和表浅组低能光子对检查者皮肤和表浅组织的伤害。织的伤害。o滤过，在滤过，在X线管出口放置一定均线管出口放置一定均匀厚度的金属，预先把匀厚度的金属，预先把X线束

4、中线束中的低能成分吸收掉的低能成分吸收掉,将将X线的平均线的平均能量提高能量提高,这种过程称为滤过这种过程称为滤过o滤过板滤过板 所用的金属片所用的金属片1、固有滤过、固有滤过oX线管组装体本身的滤过叫固有滤过。线管组装体本身的滤过叫固有滤过。o包括包括X线管的玻璃管壁、绝缘油、管线管的玻璃管壁、绝缘油、管套上的窗口和不可拆卸的滤过板。套上的窗口和不可拆卸的滤过板。o用铝当量表示（用铝当量表示（mm Al）一般诊断）一般诊断X线机的固有滤过在线机的固有滤过在0.52 mm Al2、附加滤过、附加滤过o1、用工具可拆卸的附加滤过板、用工具可拆卸的附加滤过板o2、可选择的附加滤过板、可选择的附加滤

5、过板o3、遮光器中的反光镜、遮光器中的反光镜o4、有机玻璃窗的滤过、有机玻璃窗的滤过（1）、滤过板的选择o铝铝 13 对低能射线是很好的滤过物质对低能射线是很好的滤过物质o铜铜 29 对高能射线是很好的滤过物质对高能射线是很好的滤过物质铜与铝共用，铜在上，铝在下铜与铝共用，铜在上，铝在下（2）滤过板的厚度o滤过板的厚度增加，低能射滤过板的厚度增加，低能射线迅速衰减，但高能射线衰线迅速衰减，但高能射线衰减缓慢。减缓慢。（3）滤过板厚度对受照剂量的影响（4）滤过与投照时间）滤过与投照时间o适当增加照射时间适当增加照射时间o高千伏、厚滤过摄影高千伏、厚滤过摄影 时间时间延长了，但受照射剂量却大延长了

6、，但受照射剂量却大幅降低了。幅降低了。（5）梯形或梯形滤过板）梯形或梯形滤过板第三节第三节诊断放射学中诊断放射学中X线的衰减线的衰减oX线影像是人体的不同组织对射线影像是人体的不同组织对射线不同衰减的结果。线不同衰减的结果。oX线透过，胶片呈黑色线透过，胶片呈黑色oX线被吸收，胶片呈白色线被吸收，胶片呈白色o人体吸收人体吸收X线最多的是门牙线最多的是门牙o 吸收吸收X线最少的是充满气体线最少的是充满气体的肺的肺第四节第四节X线的临床应用线的临床应用o给人类带来巨大的医疗利益，同给人类带来巨大的医疗利益，同时也伴随一定的危害。时也伴随一定的危害。一、常规X线摄影技术一、一、普通检查普通检查 主要

7、应用于人体组织结构中有较好的主要应用于人体组织结构中有较好的天然对比部位，包括透视和摄影。天然对比部位，包括透视和摄影。o（一）（一）Fluoroscopy(Fluoroscopy(透视透视) )o（二）（二）Radiology(Radiology(摄影摄影) )Fluoroscopy(Fluoroscopy(透视透视) )o主要应用于胸部及腹部的检查。主要应用于胸部及腹部的检查。o优点优点: : 简单、方便，可以转动体位，改变简单、方便，可以转动体位，改变方向观察。可直接观察器官的功能，并能立方向观察。可直接观察器官的功能，并能立即得出结论即得出结论o缺点：缺点： 荧屏亮度较低，影像对比度及

8、清晰荧屏亮度较低，影像对比度及清晰度较差，不能显示的病变轻度改变，不能观度较差，不能显示的病变轻度改变，不能观察厚部位，对病变不能留有记录，不利于观察厚部位，对病变不能留有记录，不利于观察比较病变的变化察比较病变的变化Radiology(Radiology(摄影摄影) )o应用最广泛的检查方法，可用于人体各部位应用最广泛的检查方法，可用于人体各部位检查。常需照正、侧位。检查。常需照正、侧位。o优点优点： 成像清晰，对比度及清晰度较好，成像清晰，对比度及清晰度较好，可做客观记录，便于复查时对比，以观察病可做客观记录，便于复查时对比，以观察病情演变。情演变。o缺点缺点：是不能直接观察器官的运动功能

9、：是不能直接观察器官的运动功能。造影检查造影检查Contrast examinationContrast examination 人体组织结构中，不具备天然的对比条件，人体组织结构中，不具备天然的对比条件，普通检查不能显示。则需将对比剂引入器官普通检查不能显示。则需将对比剂引入器官内或其周围，人为产生内或其周围，人为产生densitydensity差，即用人差，即用人工对比的方法使之显示，称为工对比的方法使之显示，称为contrast contrast examinationexamination，被引入的对比剂也称造影剂。，被引入的对比剂也称造影剂。造影检查造影检查Contrast exam

10、inationContrast examinationo对比剂：对比剂：hyperdense (hyperdense (高密度高密度) Hypodense() Hypodense(低低密度密度) ) oHyperdenseHyperdense：不易透过不易透过X-rayX-ray，也称阳性对比剂。，也称阳性对比剂。o钡剂为钡剂为barium sulfatebarium sulfate（硫酸钡）粉末，用于消化（硫酸钡）粉末，用于消化道造影。道造影。o碘剂、碘剂、应用广泛，分为有机碘和无机碘。应用广泛，分为有机碘和无机碘。o有机碘水剂主要用于有机碘水剂主要用于angiographyangiogra

11、phy、urographyurography、cholangiographycholangiography以及以及CT enhancement scan(CTCT enhancement scan(CT增增强强) )等等o7070年代以来开发出非离子型对比剂，具有低渗透性、年代以来开发出非离子型对比剂，具有低渗透性、低粘度、低毒性等优点。低粘度、低毒性等优点。oHypodense(Hypodense(低密度低密度) )对比剂对比剂 X-rayX-ray易透过，易透过，也称阴性对比剂。常用的有二氧化碳、氧气、也称阴性对比剂。常用的有二氧化碳、氧气、空气等。空气等。o二氧化碳可用于二氧化碳可用于a

12、ngiographyangiography，o空气可用于空气可用于anthrography(anthrography(关节造影关节造影) )及及gastro-intestinal examination with gastro-intestinal examination with air-barium double contrast(air-barium double contrast(胃肠道气钡胃肠道气钡双对比造影双对比造影) )等。等。 直接引入直接引入 o口服法：口服法： ( (胃肠钡餐造影胃肠钡餐造影) )。o灌注法：灌注法： ( (小肠灌注造影小肠灌注造影) ) 、 ( (结肠钡剂

13、结肠钡剂灌肠造影灌肠造影) ) 、 ( (经内窥镜逆行性胰胆管造经内窥镜逆行性胰胆管造影影) ) 、（逆行性泌尿系统造影）、（逆行性泌尿系统造影）、 ( (子宫输子宫输卵管造影卵管造影) ) 、（支气管造影）等。、（支气管造影）等。o穿刺注入法：穿刺注入法：( (脊髓造影脊髓造影) ) 、 ( (经皮经肝经皮经肝穿刺胆道造影穿刺胆道造影) )等。等。二、数字化X线成像技术o计算机计算机X线摄影线摄影CR （computed radiolography ）oCR的原理的原理 是是X线透过人体后，照射到影线透过人体后，照射到影像板上，形成潜影，激光扫描系统扫描，将像板上，形成潜影，激光扫描系统扫描

14、，将图像信号转变为数字信号，输入机算机进行图像信号转变为数字信号，输入机算机进行灰阶、窗位等处理，经数灰阶、窗位等处理，经数/模转换变成图像，模转换变成图像，在胶片上或荧光屏上显示。在胶片上或荧光屏上显示。o随着信息科学的发展，由于影像的数字化，随着信息科学的发展，由于影像的数字化，picture archiving communicating picture archiving communicating system ,PACS(system ,PACS(图像存储与通讯系统图像存储与通讯系统) )o以及以及teleradiology(teleradiology(远程放射学远程放射学) )等

15、的发展，等的发展，network imaging(network imaging(网络影像学网络影像学) ) 到来到来o图象分析将向数字采集图象分析将向数字采集/ /电子传输（无胶片电子传输（无胶片放射学）方向发展放射学）方向发展 oX线数字化图像与模拟图像比较而言，更为精确、线数字化图像与模拟图像比较而言，更为精确、清晰，可以后处理，便于存储和传输。清晰，可以后处理，便于存储和传输。o医学影像学检查首选是常规的传统医学影像学检查首选是常规的传统X线检查占有首线检查占有首选医学影像学检查选医学影像学检查40%的常规（传统）。的常规（传统）。oX线检查必须数字化线检查必须数字化（CR）和数字式直

16、接）和数字式直接X线摄影技术，线摄影技术，CR使用的是间使用的是间接扫描光板，再使其成为数字影像技术，又被称为接扫描光板，再使其成为数字影像技术，又被称为“光板光板”技术。技术。 o数字数字X线摄影术线摄影术DDR （direct digital radio-graphy） 直接把透过受检者的直接把透过受检者的X线，转换成能用计算线，转换成能用计算机显示出来的数字化图像。机显示出来的数字化图像。成像原理成像原理: 透过人体的透过人体的X线经探测器记录下线经探测器记录下X线光子所引起的线光子所引起的脉冲，再将曝光后的全部数据送到计算机处理并形脉冲，再将曝光后的全部数据送到计算机处理并形成一幅完整

17、的图像。成一幅完整的图像。oCR“光板光板”可以反复使用，像胶片暗盒一样，可以反复使用，像胶片暗盒一样，可应用于多台可应用于多台X线机，因而经济价廉，但有线机，因而经济价廉，但有摄片速度慢的缺点。摄片速度慢的缺点。 oDR使用的是平板或数字化探测器，将使用的是平板或数字化探测器，将X线线影像直接采集数据后转换成为数字影像，也影像直接采集数据后转换成为数字影像，也被称为被称为“电子板电子板”技术。技术。o“电子板电子板”从属一个从属一个X线机，可直接成像，线机，可直接成像，其清晰度高，较昂贵。其清晰度高，较昂贵。CR与与DR的不同仅在于转换方式不同的不同仅在于转换方式不同o 传统传统X线数字化有

18、利于图像的存储线数字化有利于图像的存储o无需胶片，便于复制无需胶片，便于复制o传递进行远程会诊传递进行远程会诊o还有利于降低还有利于降低X线剂量，使线剂量，使X线检查线检查的创伤减少的创伤减少o同时可使同时可使X线图像质量明显提高线图像质量明显提高o但但CR终将被终将被DR技术取代而退出历技术取代而退出历史舞台。史舞台。DSA成像基本原理成像基本原理DSADSA是基于顺序图像的数字减影，将未造影的是基于顺序图像的数字减影，将未造影的图像和造影图像分别经影像增强器增强，摄图像和造影图像分别经影像增强器增强，摄象机扫描而矩阵化，经模象机扫描而矩阵化，经模/ /数转换成数字化，数转换成数字化，两者相

19、减而获得数字化图像，最后经数两者相减而获得数字化图像，最后经数/ /模模转换而成减影图像，其结果消除了整个骨骼转换而成减影图像，其结果消除了整个骨骼和软组织结构，浓度很低的对比剂所充盈的和软组织结构，浓度很低的对比剂所充盈的血管在减影图中显示出来，具有很强的对比血管在减影图中显示出来，具有很强的对比度。度。o在造影剂到达检查血管之前拍摄一幅图像叫在造影剂到达检查血管之前拍摄一幅图像叫做蒙片（做蒙片（maskmask）。）。o在造影剂通过血管的过程中拍摄一系列图像在造影剂通过血管的过程中拍摄一系列图像叫做造影片。叫做造影片。oDSADSA的减影方法有时间减影法、能量减影法的减影方法有时间减影法、

20、能量减影法及混合减影法。及混合减影法。o混合减影法对不自主运动产生的伪影、结构混合减影法对不自主运动产生的伪影、结构复杂的血管、心脏与大血管的检查方法有独复杂的血管、心脏与大血管的检查方法有独特作用，但不作为常规检查方法。特作用，但不作为常规检查方法。血管造血管造影影DSA的临床应用的临床应用Clinical applications of DSA血管性病变血管性病变血管狭窄及闭塞性疾病，血管狭窄及闭塞性疾病， 动脉瘤，动脉瘤， 确诊动脉瘤并介入治疗。确诊动脉瘤并介入治疗。动静脉畸形（动静脉畸形（AVMAVM） 。肿瘤性病变肿瘤性病变急诊的介入治疗；咯血、消化道大出血、外伤性大急诊的介入治疗；

21、咯血、消化道大出血、外伤性大出血出血术前的栓塞治疗术前的栓塞治疗介入放射学，未来医学的宠儿介入放射学，未来医学的宠儿o介入放射学是在医学影像指导下，将病理或介入放射学是在医学影像指导下，将病理或生理、通或不通管腔（包括血管）治疗成为生理、通或不通管腔（包括血管）治疗成为不通或者通畅的治疗方法，就是常说的栓塞不通或者通畅的治疗方法，就是常说的栓塞和扩张术。当然，还包括药物治疗、支架技和扩张术。当然，还包括药物治疗、支架技术等。在外科特别是神经外科手术中进行的术等。在外科特别是神经外科手术中进行的立体定向手术和导航手术，也是以高质量的立体定向手术和导航手术，也是以高质量的医学影像为基础的（如医学影

22、像为基础的（如CTCT、MRMR的介入手术），的介入手术），在这方面也促进了设备的自身发展。在这方面也促进了设备的自身发展。介入放射学，未来医学的宠儿介入放射学，未来医学的宠儿oCTCT、MRMR和多种影像设备的组合（和多种影像设备的组合（CTCT加血管机、加血管机、MRMR加血管机）与这些新设备、新技术、新方加血管机）与这些新设备、新技术、新方法相适应的介入器械也得到了突飞猛进的发法相适应的介入器械也得到了突飞猛进的发展（如展（如MRMR血管造影机中使用的可控方向的导血管造影机中使用的可控方向的导管等）。管等）。o一些专用影像设备也投入了市场（如神经外一些专用影像设备也投入了市场（如神经外科

23、手术专用科手术专用MRMR机）。现代成像技术对治疗的机）。现代成像技术对治疗的尝试，仍将是医学影像下一个时期发展的主尝试，仍将是医学影像下一个时期发展的主题之一。题之一。介入放射学的发展介入放射学的发展o7070年代年代interventional radiology(interventional radiology(介入放介入放射学射学) )也迅速兴起，它是在医学影像诊断的也迅速兴起，它是在医学影像诊断的基础上，在影像技术的监视下，对疾病进行基础上，在影像技术的监视下，对疾病进行诊断及治疗的学科。诊断及治疗的学科。o近年已成为与内科、外科并列的三大治疗技近年已成为与内科、外科并列的三大治疗技

24、术术。介入放射学的发展介入放射学的发展o1967 Margulis 1967 Margulis 提出提出interventional interventional radiology radiology o1953 Seldinger1953 Seldinger经皮血管穿剌技术经皮血管穿剌技术o1964 Dottetr 1964 Dottetr 和和JudkinJudkino 同轴导管血管狭窄扩张同轴导管血管狭窄扩张o1974 Andreas GRUNTZIG 1974 Andreas GRUNTZIG 球囊血管成形术球囊血管成形术o1976 Wallace 1976 Wallace 系统解释

25、并使用系统解释并使用放射技师队伍的建设放射技师队伍的建设o随着医学科学技术的飞速发展，仅靠临床医生就随着医学科学技术的飞速发展，仅靠临床医生就可以推动医学进步的时代已经过去，各种医疗辅可以推动医学进步的时代已经过去，各种医疗辅助科室在提高医院整体医疗水平方面有着举足轻助科室在提高医院整体医疗水平方面有着举足轻重的作用。重的作用。o放射科诊断水平的提高，离不开放射医、技人员放射科诊断水平的提高，离不开放射医、技人员业务水平的提高，放射技师所操作的机器可以说业务水平的提高，放射技师所操作的机器可以说是医院最昂贵、科技含量最高的设备，因此，就是医院最昂贵、科技含量最高的设备，因此，就要提高放射技师的

26、整体业务素质，使之适应医学要提高放射技师的整体业务素质，使之适应医学技术的高速发展。技术的高速发展。放射医、技师队伍的建设放射医、技师队伍的建设o学习医疗和与放射相关的课程外，还特别开设了放学习医疗和与放射相关的课程外，还特别开设了放射线管理学，涉及医疗和放射线的法规，作为必修射线管理学，涉及医疗和放射线的法规，作为必修课程讲授，以强化依法从业意识。课程讲授，以强化依法从业意识。o有放射技师、医师法，以规范放射技师的从业资格，有放射技师、医师法，以规范放射技师的从业资格，严格执行依法从业制度。医师教育模式也需调整，严格执行依法从业制度。医师教育模式也需调整，应设立培训中心，规范教育质量，培养合

27、格的放射应设立培训中心，规范教育质量，培养合格的放射科住院医师。科住院医师。o把培养质量的标准统一，使继续教育的起点水平相把培养质量的标准统一，使继续教育的起点水平相同，从而全面提升医疗质量。同，从而全面提升医疗质量。 CT设备设备equipmentCT成像基本原理成像基本原理oCTCT与普通的与普通的X-rayX-ray不同不同o它是以它是以X-rayX-ray束对人体某一选定体层层面进束对人体某一选定体层层面进行扫描行扫描o由探测器接受该层面的由探测器接受该层面的X-rayX-rayo经测定并数字化处理后，经计算机处理，得经测定并数字化处理后，经计算机处理，得出各组织单位容积的吸收系数出各

28、组织单位容积的吸收系数o再重建为图像的一种成像技术（再重建为图像的一种成像技术（imaging imaging techniquetechnique）CT设备设备o扫描部分：由扫描部分：由X-rayX-ray管、探测器及扫描机管、探测器及扫描机架。架。o计算机系统：将扫描信息进行数据运算与计算机系统：将扫描信息进行数据运算与存储。存储。o图像显示与存储系统：将经计算机处理与图像显示与存储系统：将经计算机处理与重建的图像显示在电视屏幕上，并加以存储。重建的图像显示在电视屏幕上，并加以存储。螺旋螺旋CT优点优点o体积扫描体积扫描o速度快、范围大速度快、范围大o动态扫描，有利于肿瘤及血管性病变的诊断动态扫描，有利于肿瘤及血管性病变的诊断o各种三维成象、血管成象各种三维成象、血管成象o距离很短的多幅重叠扫描，有利于发现小病距离很短的多幅重叠扫描，有利于发现小病灶灶o减少照射的减少照射的X X线剂量线剂量