醫(yī)學影像成像系

1、《醫(yī)學影像成像系統(tǒng)》講義 年級：2011級醫(yī)學信息與計算科學專業(yè)講義編寫：馮發(fā)文 2013年8月遵義醫(yī)學院影像學教研室  　　　 前　　言 　 醫(yī)學影像學學科體系 《影像診斷學》— 分析影像獲取人體內組織與病變的解剖、生理、生化等各種信息?！夺t(yī)學影像檢查技術》— 實際操作影像設備獲取優(yōu)質的影像?！夺t(yī)學影像設備學》—

2、 各種影像設備的結構、組成、工作原理、功能及技術參數?！夺t(yī)學影像成像理論》— 各種成像技術的物理基礎、成像原理、圖像處理。,二、《醫(yī)學影像成像系統(tǒng)》遵義醫(yī)學院影像教研室結合多年教學實踐，將《醫(yī)學影像成像理論》、《醫(yī)學影像設備學》整合成《醫(yī)學影像成像系統(tǒng)》統(tǒng)一講授，以設備的發(fā)展為主線，系統(tǒng)地介紹成像原理、技術特點參數的同時，切入設備組成結構及工作原理，易于學生理解及知識鏈接。 《醫(yī)學影像成像系統(tǒng)》——學科角色 影像檢查

3、技術理論依據 影像診斷的重要參考依據影像質量控制維護保養(yǎng)、設備采購科研、技術創(chuàng)新,醫(yī)學影像成像系統(tǒng)研究內容？ 影像成像技術分類及發(fā)展；各種影像成像原理（CR、DR、CT、MRI、USG等）；各種影像設備基本組成結構及工作原理；設備功能和技術參數、圖像處理及影像質量控制 ；圖像存儲、傳輸（PACS）與遠程放射學。   醫(yī)學影像學：獲取人體內組織與病變的解剖、生理、生化等

4、各種信息，以影像形式顯示。,第一章 概 論本章內容：發(fā)展歷程醫(yī)學成像技術分類據成像原理及成像技術不同，醫(yī)學成像技術分為：一、以研究生物體微觀結構為主要對象的生物醫(yī)學顯微圖像學 二、以人體宏觀解剖結構及功能為研究對象的現代醫(yī)學影像學  一、醫(yī)學影像學X線成像磁共振成像超聲成像核醫(yī)學成像光學成像熱成像X線成像技術普通X線機（熒光屏透視、電視透視、攝片） 數字胃腸（DF） 計算機X線攝影

5、（CR） 數字化X線攝影（DR） 計算機X線體層攝影（CT）乳腺X線機、牙科X線機、床旁X線機等專用 數字減影血管造影（DSA）,1.1常規(guī)X線設備問世——放射學的建立 1895年11月8日，德國物理學家倫琴發(fā)現X線1896年，西門子公司研制出世界上第一支X線管 1901年12月10日獲得諾貝爾物理學獎60年代末體層、增強器、電視、電影等----學科體系形成1972年CT發(fā)明80年代數字X線設備CR

6、、DR20世紀60年代末體層攝影、連續(xù)攝影、影像增強器、電視、電影等技術的應用形成了較完整放射診斷學體系（Radiology），并在臨床工作中發(fā)揮了巨大作用，尤其是在肺、骨骼、胃腸道和心血管等系統(tǒng)的診斷，即使今天仍占有重要和主導的地位。普通X線成像設備發(fā)展趨勢—— 平板探測器將日益取代X線膠片、影像增強器、甚至IP板,1.2 CT的誕生—醫(yī)學影像技術新的里程碑1972年，英國工程師漢斯菲爾德研制出第一臺CT (Computed&

7、#160;Tomography) ，因此1979年獲諾貝爾物理學獎1974年全身CT發(fā)明應用1979年獲諾貝爾物理學獎 80年代超高速CT1983年螺旋CT90年代多排螺旋CT2005年西門子雙源CT2008東芝320排2009年西門子炫速雙源128 CT成像特點及應用： 真正斷面成像，無其它層面干擾密度分辨率顯著提高，能分辨0.1-0.5%衰減系數差別能以CT值進行定量分析后處理及三維

8、重建CT在顱腦、腹部的肝、膽、胰和后腹膜腔、腎、腎上腺等病變的診斷中占主導地位,X線成像設備特點 X線作為影像信息的載體反映人體組織密度厚度（對X線的衰減）差別以二維灰階影像顯示臟器形態(tài)常規(guī)X線空間分辨率極高10PL/mmCT密度分辨率高，能反映0.1-5%密度差別 2、磁共振成像2.1、磁共振成像設備的研制及發(fā)展1946年布洛克(斯坦福大學)與普塞爾(麻省理工學院)分別同時發(fā)現磁共振現象

9、1952年兩人同獲諾貝爾物理學獎80年代MRI設備臨床使用1985超導MRI90年代開放式MRI21世紀功能型MRI 2.2、磁共振成像設備分類按磁體類型分 常導型 超導型 永磁型按場強高低分 超低場 低場 中低場 中高場 高場,2.3、磁共振成像設備特點 磁共振成像的信息載體是電磁波，是通過檢測人體組織原子核產生的磁共振信號。任意方向層面

10、成像軟組織分辨率優(yōu)于CTMR信號攜帶組織生理、生化特性信息分析組織的物質成分和含量，功能成像無電離輻射禁忌癥：體內植入起搏器或其它金屬2.4、MRI— 醫(yī)學影像設備的未來MRI在中樞神經系統(tǒng)的應用已成為疾病診斷的金標準；在骨關節(jié)、軟組織病變的診斷中具有重要價值。總之，MRI可進行任意層面成像，可反映人體分子的生理生化方面的功能特性，特別近幾年，超高場磁共振在腦功能成像、頻譜成像等領域的應用構成了新的影像學時代——分子影像

11、學。,3、超聲成像設備3.1、超聲成像發(fā)展 1880年法國皮埃爾和雅克發(fā)現壓電效應 1917年超聲探測 1942年 A超1954年B超70年代多普勒超聲80年彩色多普勒超聲3.2、超聲成像設備分類 A型 幅度顯示 B型 切面顯示 C型 亮度顯示 M型 運動顯示P型 平面目標顯示3.3超聲成像特點及應用超聲成像利用超聲波作為影像信息的載體，通過檢測超聲波在人

12、體組織中反射的回波成像。動態(tài)觀察非侵入、無損傷任意切面成像費用低廉不宜含氣和骨骼系統(tǒng)檢查超聲在腹部、胎兒監(jiān)測等診斷應用中有獨到優(yōu)勢。,4、核醫(yī)學及發(fā)展4.1、什么是核醫(yī)學？核醫(yī)學設備是通過有選擇地測量攝入人體內的放射性核素所發(fā)出的γ射線來實現人體成像的設備。4.2、核醫(yī)學的發(fā)展1896年1月20日法國貝克發(fā)現 鈾1898年7月18日居里夫人分離出釙 12月分離出鐳 1923年哈維錫指示劑理論1951年閃爍照

13、相機1957年γ照相機1979年SPECT90年代PET-CT4.3、核醫(yī)學成像的特點及應用核醫(yī)學成像的信息載體是r射線，通過檢測引入人體的放射性藥物產生的r射線。PET(Positron Emission Computed Tomography，PET)的全稱為正電子發(fā)射計算機斷層掃描代謝顯像和定量分析應用組成人體主要元素的短命核素如11Ｃ、13Ｎ、15Ｏ等正電子核素為示蹤劑多層面斷層影象、三維定量結果以及三維全身掃描

14、從分子水平動態(tài)觀察到代謝物或藥物在人體內的生理生化變化，用以研究人體生理、生化、化學遞質、受體乃至基因改變。,PET-CT將CT與PET融為一體，是醫(yī)學影像學的又一次革命由CT提供病灶的精確解剖定位,而PET提供病灶詳盡的功能與代謝等分子信息,具有靈敏、準確、特異及定位精確等特點,一次顯像可獲得全身各方位的斷層圖像,可一目了然的了解全身整體狀況,達到早期發(fā)現病灶和診斷疾病的目的。二、醫(yī)學影像治療分類：介入放射學系統(tǒng)（DSA）與

15、立體定向放射治療系統(tǒng)（r刀、X刀） 1、介入放射學系統(tǒng)（DSA）以影像診斷學為基礎，在影像設備的導向下，利用經皮穿刺和導管技術等，對疾病進行非手術性治療或者用以取得組織學、細菌學等材料，以明確病變性質。醫(yī)學影像設備的導向是完成介入治療的關鍵，主要有：X線電視透視、超聲、CT、MRI、DSA，目前以DSA為主。2、立體定向放射治療設備利用CT、MRI、DSA等成像設備加上立體定向裝置對病變區(qū)作高精度定位在專用治療計劃

16、系統(tǒng)指導下利用X線、γ線對病變區(qū)進行照射，殺死腫瘤細胞完成治療。伽瑪刀——利用射線的幾何聚焦原理，將經過規(guī)劃的大劑量伽瑪射線集中聚焦照射在體內病灶，經過一次或多次照射后摧毀病灶組織，以達到外科手術切除或損毀腫瘤病灶的治療效果。它廣泛適用于大多數腫瘤的治療。并具有治療時間短，不手術，不麻醉，不出血，無感染等優(yōu)點。,三、圖像存儲傳輸與遠程放射學（見數字化X線成像章節(jié)）小結：各類醫(yī)學影像設備比較,現代影像學的發(fā)展 —— 三個主要的陣營：

17、經典醫(yī)學影像學：以X線、CT、MRI、超聲成像等為主，顯示人體解剖結構和生理功能。以介入放射學為主體的治療學陣營。分子影像學：(molecular imaging)—運用影像學手段顯示組織水平、細胞和亞細胞水平的特定分子，反映活體狀態(tài)下分子水平變化,對其生物學行為在影像方面進行定性和定量研究的科學。以MRI、PET、光學成像及小動物成像設備等為主。,第二章 放射物理基礎,第一節(jié) X線的產生一、X線的發(fā)現1895年11月8日倫琴

18、發(fā)現X線。二、X線的產生（一）產生X線的必備條件1、電子源 鎢絲加熱至一定溫度放出電子，在燈絲周圍形成電子云。2、高速電子流 電子高速沖擊陽極，須具備：①在X線管的陰極和陽極間加以高電壓，通過在兩極間產生的強電場使電子向陽極加速；②為防止電子與空氣分子沖擊而減速和燈絲的氧化損壞，必須保持高真空度。3、陽極靶面 接受高速電子撞擊，使高速電子所帶的部分動能轉變?yōu)閄線能。靶物質（焦點面）一般是高原子序數、高熔點的鎢制成。作用：

19、接受電子撞擊；完成高壓電路的回路。診斷和治療用的X線管的靶面由鎢制成；特殊用途（乳腺）的X線管用鉬制成。（二）X線的產生原理X線的產生原理是高速電子和靶物質相互作用的結果。在真空條件下高千伏的電場產生的高速電子與靶物質的原子核和內層軌道電子作用，分別產生連續(xù)X線和特征X線。,三、連續(xù)X線特征（標識）X線（一）連續(xù)X線1、連續(xù)X線的產生 高速電子進入原子核附近的強電場區(qū)域，后飛離強電場區(qū)域完成一次電子與原子核的相互作用，電子向

20、外輻射電磁波損失能量，電子的速度和方向發(fā)生變化。電子的這種能量輻射叫軔致輻射，這種輻射所產生的能量為hυ的電磁波稱為連續(xù)X線。連續(xù)X線光子能量取決于：電子接近核的情況；電子的能量；核電荷。2、連續(xù)X線的最短波長（λmin） λmin = nm。可見最短波長僅與管電壓有關。（二）特征X線1、特征X線的產生 高速電子與靶原子的內層軌道電子作用，電子被擊脫，外殼層電子躍遷填充空位時，多余的能量以光子（X線）的形式放出，即特征X線。

21、2、特征X線的激發(fā)電壓 eU=W（結合能）時，U=W/e稱為最低激發(fā)電壓。故管電壓低于某系最低激發(fā)電壓時，則此系特征X線將不會發(fā)生。,四、影響X線產生的因素（一）X線產生的效率X線管中產生的X線能與加速電子所消耗電能的比值，叫做X線的產生效率。忽略極少的特征X線，η=K1ZU。X線產生效率不足1%，其余在陽極變成熱能，使陽極靶面升溫。（二）影響X線產生的因素1、影響連續(xù)X線產生的因素 包括靶物質、管電壓、管電流和高壓波形。

22、（1）靶物質 連續(xù)X線強度與靶物質的原子序數成正比。不同靶物質的X線譜高能端重合，是因為X線譜的最大光子能量只與管電壓有關，與靶物質無關；不同靶物質的X線譜低能端重合，是因為X線管固有濾過和低能成分被管壁吸收的緣故。（2）管電流 連續(xù)X線強度與管電流成正比。管電壓一定時，管電流愈大，說明撞擊陽極靶面的電子數愈多，X線也愈大。（3）管電壓 連續(xù)X線強度與管電壓的n次方成正比。（4）高壓波形 供給X線管的管電壓都是脈動電壓，

23、有兩種形式：單相電源的半波和全波，三相電源的6脈沖和12脈沖。脈動電壓產生的連續(xù)X線強度比峰值相當的恒定電壓產生的低；三相電源產生的連續(xù)X線強度比單相電源產生的硬線多、強度大。,2、影響特征X線產生的因素特征X線強度與管電流成正比，其發(fā)生與否受制于管電壓是否大于某系的最低激發(fā)電壓，并隨管電壓繼續(xù)升高強度迅速增大。對鎢靶X線管而言，管電壓在80-150kV，特征X線占10-28%。醫(yī)用X線主要使用的是連續(xù)輻射；物質結構的光譜分析中使用

24、特征輻射。五、X線強度的空間分布陽極傾角影響X線分布。陽極傾角指垂直于X線管長軸的平面與靶面的夾角。在通過X線管長軸且垂直于有效焦點平面內，近陽極端X線強度弱，近陰極端強，最大處約在10°處，其分布非對稱性，這現象稱為陽極效應。陽極傾角越小，陽極效應越明顯。在通過X線管短軸且垂直于有效焦點平面內測定，在90處最大，分布基本上對稱。,第二節(jié) X線的本質及其物質的相互作用一、X線的本質與特性X線是電磁輻射譜中的一部分，

25、屬于電離輻射，其波長介于紫外線與γ射線之間，具有電磁波和光量子雙重特性。本質而言，X線與可見光、紅外線、紫外線、γ射線完全相同，都是電磁波，只不過X線頻率很高，波長很短。1、X線具有波動性 突出表現在其傳播時。有反射、折射、衍射、偏振等現象。2、X線具有微粒性 突出表現在其與物質相互作用時。光電效應、熒光作用、電離作用等。（二）X線的特性1、物理特性（1）X線在均勻的、各向同性的介質中，是直線傳播的不可見電磁波；（2）X

26、線不帶電，不受外界磁場或電場的影響。（3）穿透本領 X線能量高則穿透力強，反之則弱。（4）熒光作用 熒光物質原子被激發(fā)或電離，當被激發(fā)的原子恢復到基態(tài)時，便放出熒光。（5）電離作用 X線的電離作用主要是它的次級電子的電離作用。（6）熱作用2、化學特性（1）感光作用 （2）著色作用 使結晶體脫水變色，又稱脫水作用。3、生物效應特性,二、X線與物質的相互作用（一）光電效應1、光電效應的定義 X線光子與構成原子

27、的內殼層軌道電子碰撞，將全部能量都傳給原子的殼層電子，獲得能量的電子擺脫原子核的束縛，成為自由電子（光電子），而X線光子則被物質的原子吸收，這種現象稱為光電效應。失去電子的原子成為正離子，處于激發(fā)態(tài)，外層電子填充空位，放出特征X線。特征X線離開原子前，又擊出外層軌道電子，使之成為俄歇電子，這個現象稱為俄歇效應。光電效應產物：光電子、正離子、特征X線和俄歇電子。2、光電效應產生條件及發(fā)生幾率和入射光子能量的三次方成反比；和原子序數的

28、四次方成正比。3、光電效應在X線攝影中的意義 其不產生有效的散射，對膠片不產生灰霧，可增加X線對比度。因光電效應中，光子的能量全部被吸收，比任何其他效應都多，所以為減少對病人的照射，在適當情況下，要采用高能量的射線。,（二）康普頓效應1、康普頓效應的定義 也稱康普頓散射。光子擊脫原子外層軌道上的電子或自由電子，入射光子損失部分能量，并改變原來傳播方向，變成散射光子（散射線），電子從光子處獲得部分能量脫離原子核束縛，按一定方向射出

29、，稱為反沖電子，這過程稱為康普頓效應。光子入射和散射方向的夾角稱為散射角，即偏轉角度。反沖電子的運動方向和入射光子的傳播方向的夾角稱為反沖角。偏轉角度愈大，光子能量損失愈多。X線攝影中的散射線幾乎都來自這種散射。攝影時到達前方的散射線使膠片產生灰霧。2、康普頓效應的發(fā)生幾率與入射光子的能量成反比，即與入射光子的波長成正比；與物質原子序數成正比。（三）電子對效應1、電子對效應的定義 具有足夠能量的光子與靶原子核發(fā)生相互作用，光

30、子突然消失，同時轉化為一對正、負離子，的過程稱為電子對效應。2、電子對效應的產生條件 電子靜止質量能moc2=0.51MeV，所以要產生電子對效應，入射光子的能量必須大于或等于1.02 MeV。超過部分轉化為電子對的動能。3、電子對效應的發(fā)生幾率 與光子能量的對數成正比；與單位體積內的原子個數成正比；與物質原子序數的平方成正比。故，該作用對高能光子和高原子序數物質來說才重要,（四）相干散射 主要是指瑞利散射。指入射光子被原子

31、的內殼層電子吸收并激發(fā)到外層高能級上，隨即又躍遷回原能級，同時放出一個能量與入射光子相同，但傳播方向發(fā)生改變的散射光子的過程稱為瑞利散射。實際上就是X線的折射。唯一不產生電離的過程。發(fā)生幾率與物質原子序數成正比，并隨光子能量增大而急劇地減少。不足全部作用的5%。（五）光核反應就是光子與原子核作用，從原子核內擊出數量不等的中子、質子和γ光子的核反應過程，稱為光核作用。綜上所述，光電效應、康普頓效應、電子對效應三個主要過程和相干散射

32、、光核反應兩個次要過程。在診斷X線能量范圍內，只能發(fā)生光電效應、康普頓效應和相干散射，電子對效應、光核反應不可能發(fā)生。三、各種效應發(fā)生的相對幾率20-100keV診斷X線能量范圍內，只有光電效應和康普頓效應是最重要的，相干散射占比例很小。對20keV的低能X線，各種物質均以光電效應為主。對造影劑（碘劑和鋇劑），在整個診斷X線能量范圍內，光電效應始終占絕對優(yōu)勢,第三節(jié) X線強度、X線質與X線量一、X線的波長與管電壓管電壓增高，被加

33、速的電子速度增大。但X線管中高速電子的速度并不是與管電壓成正比，因為電子質量隨速度變化而變化的緣故。λmax=1.5λmin。由于濾過不同，連續(xù)X線的平均能量，一般為最大能量的1/3 ~1/2。其平均波長λmean=2.5λmin。二、X線強度即X線束中的光子數與每個光子的能量的乘積。三、X線質又稱X線的硬度。由波長（或頻率）決定。波長短（頻率高），X線光子具有的能量越大，X線的穿透力越強，即X線質硬。（一）半值層X線質的另

34、一種表示方法是半值層（HVL）。指使入射X線強度衰減到初始值一半時，所需的標準吸收物質的厚度。用毫米鋁（mmAl）表示。診斷用X線的半值層一般1.5-4之間。（二）管電壓由于X線管壁、絕緣油層、放射窗口、附加濾過板等吸收，150KV射出X線管壁的X線波長約為0.06nm；應用于X線攝影中的X線波長在0.008-0.06nm之間。實際應用中是以管電壓和濾過情況來反映X線的質。濾過一定時，常用管電壓的千伏值來粗略描述X線的質。影響X

35、線質的因素有：管電壓、濾過及整流方式（即高壓波形）,2024/1/22,四、X線量（一）測量方法 X線診斷范圍內常用管電流與曝光時間乘積-管電流流量Q（mAs）表示。（二）影響X線量的因素 與靶面物質原子序數成正比；與管電壓平方成正比（診斷能量范圍）；與管電流及曝光時間成正比。第四節(jié) X線的吸收與衰減一、距離的衰減與距離的平方成反比，這一規(guī)律稱射線強度衰減的平方反比法則。距離所致的衰減，也稱擴散衰減。在真空中才成立。在

36、空氣中，一般忽略空氣對X線的衰減。二、物質吸收的衰減射線通過物質時，射線光子與物質原子發(fā)射光電效應、康普頓效應、電子對效應等一系列作用，致使入射方向上的射線強度衰減稱為物質吸收的衰減。其衰減規(guī)律是X線透視、攝影、造影及各種特殊檢查、CT檢查和放射治療的基本依據。也是屏蔽防護的根據。物理意義的窄束指射線束中不存在散射成分。,2024/1/22,三、連續(xù)X線在物質中的衰減特點衰減特點：強度變小，硬度提高，能譜變窄。實際應用中，可通過

37、改變X線管窗口濾過厚度來調節(jié)X線束的線質。四、衰減系數、影響衰減的因素（一）衰減系數1、線衰減系數I=I0e-μx。I為穿透厚度為x的物質層后的射線強度。線衰減系數μ的國際單位是m-1。在診斷能量范圍內，μ值主要是光電線衰減系數τ和康普頓線衰減系數σ之和，即μ=τ+σ。2、質量衰減系數質量衰減系數μm=μ/ρ。ρdx=1，稱為單位質量厚度，物理意義是：在1m2面積上均勻分布1kg質量吸收物質層的厚度值。質量衰減系數的單位是m

38、2·kg-1。在診斷能量范圍內，τm+σm。μm=Kλ3Z4。,2024/1/22,（二）能量轉移系數1、線能量轉移系數μ=μtr+μs。重要的是確定X線能量的電子轉移部分μtr。μtr=τtr+σtr+κtr。μtr稱為線能量轉移系數，其單位是m-1。2、質量能量轉移系數簡稱質能轉移系數，=μtr/ρ。其單位是m2·kg-1。（三）能量吸收系數1、線能量吸收系數如果次級電子的能量相當高，那么由于軔致

39、輻射而消耗次級電子的能量份額則不可忽略。故真正被物質吸收的能量應等于光子轉移給次級電子的能量減去因軔致輻射損失的能量，用g表示。μen=μtr（1-g）。其單位是m2、質量能量吸收系數簡稱質能吸收系數，其單位是m2·kg-1。,2024/1/22,（四）影響衰減的因素1、射線性質對衰減的影響 射線能量愈高，衰減愈小。2、物質原子序數對衰減的影響 原子序數愈高的物質，吸收X線也愈多。透射量隨入射線能量的增加而增加的

40、規(guī)律，對Z物質是正確的，對Z物質則不然，當射線能量增加時，透過量還可能突然下降，這種矛盾現象的產生，是由于原子的K邊界吸收造成。鉛K邊界吸收界限為88keV，錫的為29keV。顯然，在29-88keV之間，錫比鉛對X線具有更強的衰減本領。在診斷X線能量范圍內，錫比鉛具有更好的屏蔽防護性能。3、物質密度對衰減的影響 與物質密度成正比關系。4、每克電子數對衰減的影響 電子數多的物質更容易衰減X線。,2024/1/22,五、人體對X線

41、的衰減（一）人體的構成元素和組織密度有效原子序數 –Z 是指在相同照射條件下，1kg復雜物質與1kg單質所吸收的輻射能相同時，則此單質的原子序數就稱為復雜物質的有效原子序數–Z。組織的有效原子序數為7.43；骨的是14；空氣的是7.64。（二）人體對X線的衰減主要通過光電效應和康普頓效應兩種作用使其衰減。肌組織在42kV，兩種效應各占50%，在90kV時，康普頓效應占90%。骨的有效原子序數較高，其發(fā)生光電效應幾率是肌肉的2倍。

42、在73kV時，骨骼中兩種效應幾率相等。 六、X線濾過因絕大部分低能射線被組織吸收，增加了皮膚劑量，為此需要預先把X線束中的低能成分吸收掉，即X線濾過。,2024/1/22,（一）固有濾過指X線機本身的濾過，包括X線管的管壁、絕緣油層和窗口的濾過板。一般用鋁當量表示，即一定厚度的鋁板和其他物質對X線具有同等量的衰減時，此鋁板厚度稱為濾過物質的鋁當量，單位是mmAl。

43、（二）附加濾過在X線攝影中，附加濾過指X線管窗口到被檢體之間所附加的濾過板。如附加濾過板、可選擇的附加濾過版、遮光器中反光鏡和有機玻璃窗的濾過等。低能射線用鋁濾過板；高能射線用銅鋁等復合濾過板，使用時原子序數大的朝向X線管。濾過板要求厚度均勻。增加管電壓和濾過時，會提高透射率，使照片對比度下降，特別是骨的對比度下降明顯，故當故的對比度不占重要地位時，如頸、胸部的照片，可以用硬質X線，以降低受檢者劑量。用鋇劑檢查時，鋇本事對比度高，

44、故可用硬質X線，以降低受檢者劑量。濾過板對高能射線也有一定衰減，為彌補這一損失，一般采用適當增加照射時間的方法來解決。證明，采用高電壓、厚濾過攝影，雖然照射時間延長，但受照劑量卻大幅度降低。,2024/1/22,第五節(jié) 輻射量及其單位一、照射量與照射量率（一）照射量X及單位國際上選擇和定義輻射量及其單位的權威組織是“國際輻射單位和測量委員會”（ICRU）。指所有的次級電子，不包括其產生的軔致輻射。只適用于射線能量在10keV

45、-3MeV射線。照射量的國際單位為C·kg-1，原有單位為R。1R=2.58×10-4 C·kg-1。（二）照射量率X·及單位指單位時間內照射量的增量。其單位為C/(kg·s)。專用單位為R·s-1。二、比釋動能與比釋動能率描述間接致電離粒子與物質相互作用時，傳遞給了直接致電離粒子的能量。（一）比釋動能K及單位由間接致電離輻射所產生的全部帶點粒子的初始動能之和。其

46、單位為J·kg-1，又名Gy，曾用單位rad。1J/kg=1Gy=100rad。（二）比釋動能率K·及單位時間間隔內的比釋動能的增量。其單位為Gy/s。比釋動能常用來計算輻射場量，推斷生物組織中某點的吸收劑量，描述輻射場的輸出額。,2024/1/22,三、吸收劑量與吸收劑量率（一）吸收劑量D及單位物質吸收電離輻射能量大小的物理量。其單位為J/kg，專用名稱Gy，原用rad。（二）吸收劑量率D·及單位

47、表示單位時間內吸收劑量的增量。其單位為J/(kg·s)，專名Gy/s。 四、吸收劑量與照射量的關系在空氣中產生一對離子所需的平均電離能量ω=33.85eV。若已知空氣中某點的照射量為X，那么這點空氣的吸收劑量為D空氣=33.85.X。 五、當量劑量與當量劑量率（一）當量劑量H及單位經修正后的吸收劑量在放射

48、防護中稱為當量劑量。在輻射防護中，有較大意義的不是受照體某點的吸收劑量，而是某個器官或組織吸收劑量的平均值。其單位與吸收劑量相同，即J/kg，專名是Sv，曾用rem。1J/kg=1Sv=100rem。（二）當量劑量率H·及單位單位時間內，當量劑量的增量。其單位為Sv/s。,2024/1/22,六、有效劑量（一）輻射效應的危險度小劑量、低劑量輻射主要損害是隨機性效應（嚴重遺傳性疾患和誘發(fā)餓各種致死癌癥）。危險度（或系數）

49、即器官或組織接受單位當量劑量（1Sv）照射引起隨機性損害效應的幾率。（二）有效劑量E其單位與當量劑量H的單位相同，即Sv。 第六節(jié) 電離輻射對人體的危害 一、放射線產生的生物效應射線經過的重要生物分子，如DNA或具有生物功能的其他分子吸收射線的能量，直接被電離、激發(fā)，引起損傷的效應稱為直接作用。射線能量通過擴散的離子以及射

50、線作用于機體水分子產生多種自由基與生物分子作用，引起損傷的效應稱為間接作用。因人體水含量高，故間接作用引起的損傷具有實際意義。（一）確定性效應射線照射人體全部或局部組織，若能殺死相當數量的細胞而這些細胞又不能由活細胞的增殖來補充，則這種照射可引起人類的確定性效應。如畸形。 男性暫時不育的一次照射的閾劑量約為睪丸吸收0.15Gy的劑量；絕育的閾劑量為3.5-6Gy；女性絕育的閾劑量為急性吸收劑量2.5-6Gy。有臨床意義的

51、造血功能抑制，全部骨髓的吸收劑量的閾劑量約為0.5Gy。（二）隨機性效應其有害效應的嚴重程度與受照劑量的大小無關。如致癌效應和遺傳效應。,2024/1/22,二、影響輻射損傷的因素主要來自兩方面：一、與電離輻射有關的因素；二、與受照體有關的因素。（一）與電離輻射有關的因素1、輻射種類2、吸收劑量、劑量率3、照射次數、部位、面積、方式。（二）與機體有關的因素1、種系 種系演化愈高，組織結構愈復雜，輻射敏感性愈高。2、

52、個體及個體發(fā)育過程 隨著個體發(fā)育，敏感性降低，但老年又比成年敏感。3、不同組織和細胞的輻射敏感性 高度敏感組織有：淋巴組織、胸腺、骨髓、胃腸上皮、性腺和胚胎組織等；中度敏感組織有：感覺器官、內皮細胞、皮膚上皮、唾液腺、腎、肝、肺的上皮細胞等；輕度敏感組織有：中樞神經系統(tǒng)、內分泌腺、心臟等；不敏感組織有：肌肉組織、軟骨、骨組織和結締組織等。,2024/1/22,三、胎兒出生前受照效應（一）胚胎死亡 通常為植入前期，相當于人工受孕

53、0-9天。（二）畸形 器官形成期，相當于人工受孕后9-42天。（三）智力低下 妊娠8-15周是最敏感時期，其次是16-25周。（四）誘發(fā)癌癥 出生后至10周歲之內。 四、皮膚效應（一）急性放射性皮膚損傷身體局部受到一次或短時間內多次受到大劑量外照射所引起的急性放射性皮炎及放射性皮膚潰瘍，稱為急性放射性皮膚損傷。（二）慢性放射性皮膚損傷由急性放射性

54、皮膚損傷遷延而來或由小劑量射線長期照射后引起的慢性放射性皮炎及慢性放射性皮膚潰瘍，稱為慢性放射性皮膚損傷。年累積劑量一般大于15Gy。慢性放射性皮膚損傷多發(fā)生于早年從事X線透視的放射診斷人員的手部。（三）放射性皮膚癌診斷標準：1、必須是在原放射性損傷的部位上發(fā)生的皮膚癌；2、癌變前表現為射線所致的角化過度或長期不愈的放射性潰瘍；3、發(fā)生在手部的放射性皮膚癌的細胞類型多為鱗狀上皮細胞。,2024/1/22,五、外照射慢性放射病

55、指放射工作人員在較長時間內，連續(xù)或間斷受到超當量劑量限值的外照射，達到一定累積劑量后引起的以造血組織為主，并伴有其他系統(tǒng)改變的全身性疾病。表現為無力型神經衰弱綜合征。造血系統(tǒng)改變是本病最常見的臨床表現。Ⅰ度：無明顯出現傾向，脫離射線恢復較快，WBC持續(xù)在4×109/L以下。Ⅱ度：頑固自覺癥狀，明顯出血，脫離恢復慢，WBC持續(xù)在3×109/L以下，骨髓增生低下。

56、 第七節(jié) X線的測量 一、照射量的測量照射量的測量是利用X線對空氣的電離作用，通過測量電離電荷實現的。（一）自由空氣電離室 也稱標準電離室。工作氣體就是空氣。（二）實用型電離室 可直接用于照射量的測量。1、實用型電離室室壁 室壁材料與中心電極的有效原子序數與自由空氣基本等效。最常用的室壁材料有石墨、電木或塑料。2、電離室的校準 校正時室溫一般為20

57、℃，氣壓為760mmHg。對所測的數值進行溫度、氣壓的校正。3、電離電荷的測量,2024/1/22,二、吸收劑量的測量（一）吸收劑量的基本測量法 測量吸收劑量的標準方法。物質受到輻射，其吸收的射線能量將以熱的形式表現出來。水吸收1Gy的吸收劑量時，其溫升只有2.4×10-4℃。（二）電離室測量法D物質=33.85·X?？梢娭灰獪y出照射量，就能換算出任意物質的吸收劑量。

58、 第八節(jié) X線防護 一、放射防護的基本原則1、實踐的正當化2、放射防護最優(yōu)化3、個人劑量的限制目的：防止發(fā)生有害的確定性效應，并將隨即性效應的發(fā)生率限制到認為可以接受的水平。 二、外照射防護的一般措施一般有時間防護、距離防護和屏

59、蔽防護。（一）時間防護一切人員都應減少在輻射場內停留的時間。（二）距離防護盡量延長人員到X線管和散射體的距離。（三）屏蔽防護主要研究的問題是：屏蔽材料的選擇和屏蔽厚度的確定。,2024/1/22,三、外照射的屏蔽防護（一）對屏蔽材料的要求從材料的防護性能、結構性能、穩(wěn)定性能和經濟成本等方面綜合考慮。1、防護性能 防護性能好是指衰減射線的能力強，產生的散射線少。2、結構性能 物理形態(tài)、力學特性和機械強度等。3、穩(wěn)

60、定性能 抗輻射能力、耐高溫、抗腐蝕。4、經濟成本防護X線常用的屏蔽材料有鉛、鐵、磚、混凝土和水等。（二）鉛當量把達到與一定厚度的某屏蔽材料相同屏蔽效果的鉛層厚度，稱為該一定厚度屏蔽材料的鉛當量，單位為：毫米鉛（mmPb）。凡談到防護材料的鉛當量，必須說明是什么材料、多大厚度、在多大射線能量下的鉛當量。（三）屏蔽防護1、確定屏蔽厚度的依據應考慮當量劑量限值和最優(yōu)化；屏蔽用途和距離；屏蔽材料的防護性能；工作負荷；居留因子；利

61、用因子六個因素。2、屏蔽厚度的計算主要計算初級（主）防護屏蔽厚度，一般不計算次級（副）防護。X線診斷機的主防護應有2mm鉛當量的厚度，副防護應有1mm鉛當量的厚度。一般24cm厚的實心磚墻，只要灰漿飽滿，不留縫隙，可達到2mm鉛當量。,2024/1/22,四、我國放射衛(wèi)生的防護標準（一）放射工作人員的劑量限值1、劑量限值為防止確定性效應放射工作人員的當量劑量是眼晶狀體150mSv/a，其他組織500 mSv/a；為限制

62、隨機性效應的發(fā)生幾率，而達到可接受水平，放射工作人員（全身照射）的當量劑量限值是50 mSv/a。2、放射工作條件的分類年照射的有效劑量有可能超過15 mSv/a的為甲種工作條件。年照射的有效劑量很少可能超過15 mSv/a，但可能超過5 mSv/a的為乙種工作條件。年照射的有效劑量很少超過5 mSv/a的為丙種工作條件。3、控制原則（1）未滿18歲不得在甲種工作條件下工作，未滿16歲不得參與放射工作。（2）從事放射的育齡婦女

63、，應嚴格按均勻的月劑量率加以控制。（3）連續(xù)3個月內一次或多次接受的總劑量當量不得超過年當量劑量限值一半（25 mSv）。（4）對事先計劃的特殊照射，其有效劑量一次不得大于100mSv，一生不得超過250mSv。（5）放射專業(yè)學生教學期間的劑量限值按照放射工作人員的防護條款。非放射專業(yè)學生教學期間，有效劑量不大于mSv/a，單個組織或器官當量劑量不大于5mSv/a。,2024/1/22,（二）對公眾的個人劑量限值應低于：全身5

64、mSv/a；單個組織或器官50 mSv/a。（三）對被檢者的防護（四）CT的防護1、CT的輻射特點（1）CT為窄束X線，散射線少；（2）CT管電壓一般在120可V以上，波長短、線質硬，穿透性大，吸收量少；（3）輻射轉換介質為靈敏度很高的探測器，X線能量損失少，還有放大作用。（4）CT機X線管濾過大，減少軟射線對皮膚的損傷。2、常用輻射劑量（1）局部劑量：與球管的毫安秒大小有關的人體軟組織某點的當量劑量，單位是μSv/1

65、00mAs。（2）個人劑量：與射線曝光有關的人體表面軟組織某點的當量劑量，單位是μSv。（3）全身劑量：各部位和器官當量劑量的平均值，單位是μSv。（4）有效劑量：平均當量劑量的總和，單位是μSv。3、CT檢查的防護措施與原則,2024/1/22,第三章Ａ X線發(fā)生裝置　本章內容： 第一節(jié) X線球管第二節(jié) 高壓發(fā)生裝置第三節(jié) 控制臺,2024/

66、1/22,第一節(jié) X線球管內容：一、固定陽極二、旋轉陽極三、特殊X線管四、X線管的特性及參數五、管套學習重點： X線球管如何產生X線？ X線球管的結構及各部分的作用？ X線球管的焦點及焦點意義 X線球管的特性參數（最高管電壓、最大管電流、功率、熱容量等） X線球管的工作特性——空間電荷效應 X線球管的使用及維護X線管是如何產生X線？　

67、　　——陰極加熱發(fā)射電子在高壓電場的作用下高速飛向陽極靶面，由于電子束受到靶面的急劇阻止，在陽極靶面上產生能量轉換，其中99.8%變成熱能，0.2%變成X線能。,2024/1/22,一、固定陽極X線球管　1、固定X線管的結構 　　　陽極 陰極 玻璃管 　1.1、陽極　　陽極頭（靶面和陽極體）：阻擋高速電子流而產生X線。陽極帽：吸收二次和散亂射線陽極柄：將曝光

68、時熱量輻射或傳導出去玻璃圈：連接陽極與玻璃殼1.2、陰極 燈絲：發(fā)射電子。由鎢絲按一定幾何形狀繞制成螺管狀，其作用是發(fā)射電子。一般燈絲電壓5－12V，電流3－9a。為滿足X線管不同功率的要求，一般配雙燈絲（大焦點.小焦點），電流大的是大焦點，電流小的是小焦點?！　【劢拐郑簩﹄娮舆M行聚焦1.3、玻璃殼 支撐陰極和陽極，保持管內高度真空?！　〔捎媚透邷?絕緣強度高?膨脹系數小的玻璃制成。,2024/1/22,2、X線管的焦

69、點2.1、什么是焦點？ 實際焦點：指燈絲所發(fā)射的電子經聚焦后轟擊在靶面上的面積。有效焦點：實際焦點在X線投照方向上的投影。2.2、焦點半影效應　不透明體遮住光源時，如果光源是比較大的發(fā)光體，所產生的影子就有兩部分，完全暗的部分叫本影，半明半暗的部分叫半影。半影效應是影像幾何模糊、失真的