医用物理学18X射线成像物理基础

放射物理基础医学影像成像理论ppt课件ppt课件

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三、 X线的产生
在发现X线之后，人们在研制产生X线设备的过程中，发现每当高速
带电粒子撞击物质而突然受阻减速时能产生X线的规律。因此现在所
使用的人工辐射源，都是利用高速带电粒子撞击靶物质而产生的。（一）X线产生条件
Biblioteka 1、电子源：阴极2、高速电子流：有两个方面，其一是高压电场，使电子获得高速动能；其二是高真空度环境，使电子在高速运动中免遭气体分子的阻挡而降低能量，同时也能保护灯丝不致因氧化而被烧毁。 3、适当障碍物---靶：阳极
多；中等透过性组织：软组织(结缔组织、肌肉、软骨等)及体液都是由氢、碳、
氮、氧等低Z原子组成，ρ与水相近；
可透性组织：脂肪组织成分与软组织相似，但排列稀疏，ρ比软组织小，X线的透过性较好；肺部、胃肠道、副鼻窦及乳突内等均含有气体，也是由氢、氮、氧等组成，但分布非常稀疏，密度很小，透过性能很好。
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1. X线具有波动性
X线与其它电磁波一样具有波动和微粒性；与可见光
一样具有衍射、偏振、反射、折射等现象。波动性表现在以一定的波长和频率在空间传播；是一种横波，传播速
度在真空中与光速相同，可以用波长、频率(frequency) 描述。 2. X线具有微粒性波动性不能解释它的光电效应、荧光作用、电离作
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X线波长很短，介于紫外线和射线之间，约为10-8～10-12 m；频率很高，约
在3×1016～3×1020 Hz。
由于光子能量不同，电磁辐射分为电离辐射和非电离辐射。 1. 非电离辐射：微波、红外线、可见光等，由于光子能量小，不能引起物
质电离的辐射；
2. 电离辐射：紫外线、X线、γ 射线等，于光子能量大，能使物质产生电离的辐射。

《医学物理学》课件X射线

《医学物理学》课件：X射线一、引言医学物理学是物理学在医学领域中的应用，为医学研究和临床实践提供理论支持和实验方法。

X射线作为一种重要的医学成像技术，对于疾病的诊断和治疗具有重要意义。

本课件将详细介绍X射线的基本原理、产生方式、成像原理及其在医学领域的应用。

二、X射线的基本原理1.X射线的发现19世纪末，德国物理学家伦琴在实验中发现了X射线。

他发现，当阴极射线管中的电子高速撞击金属靶时，会产生一种穿透力极强的电磁波，即X射线。

2.X射线的特性（1）穿透性：X射线具有很强的穿透能力，可以穿透人体软组织，但无法穿透骨骼和重金属等高密度物质。

（2）荧光效应：X射线照射到某些物质上时，会使这些物质发出荧光，如X射线照射到硫化锌屏上，会发出明亮的蓝光。

（3）感光性：X射线可以激发感光物质，如胶片，产生潜影，从而实现成像。

（4）电离性：X射线具有一定的电离能力，可以使空气分子电离，产生电离效应。

三、X射线的产生1.X射线管X射线管是产生X射线的主要设备，由阴极、阳极和真空玻璃壳组成。

阴极发射电子，阳极接收电子并产生X射线。

阳极通常由钨、钼等高熔点金属制成，以承受高温。

2.X射线发生条件（1）高真空：X射线管内必须保持高真空状态，以避免空气分子对X射线的吸收和散射。

（2）高温阳极：阳极在高速电子撞击下，温度升高，产生X射线。

（3）高速电子流：阴极发射的电子在高压作用下，形成高速电子流，撞击阳极产生X射线。

四、X射线成像原理1.X射线成像X射线成像利用X射线的穿透性和感光性，将X射线透过人体或物体，使感光材料（如胶片）产生潜影，从而实现成像。

2.X射线成像设备（1）X射线摄影（X-rayRadiography）：利用X射线透过人体，使胶片感光，从而获得人体内部结构的影像。

五、X射线在医学领域的应用1.诊断（1）骨折、脱位：X射线成像可以清晰地显示骨骼结构，对骨折、脱位等外伤的诊断具有重要意义。

（2）肺部疾病：X射线成像可以观察肺部病变，如肺炎、肺结核等。

医用X线的物理学基础PPT课件

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5、软X线摄影：是利用X线谱中波长较长的软 X线透过动物体软组织，使胶片感光的一种摄影方法。近年来，铂靶X线管专供软组织特别是乳腺的软X线摄影。
6、X线体层摄影：它可以使动物体某部位事先选择的一个深部层次，在X线片上显影清楚。而其他前后各层结构则显影模糊或不显影。X 线体层摄影的方法很多，主要有：一次多层体层摄影、自体层摄影、线形及其他轨迹体层摄影、横轴体层摄影、曲面体层摄影、干板体层摄影。
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根据动物体各部结构在解剖和生理方面的不同，
介入造影剂的途径有直接注入、生理排泄和生理积聚三种，以前两种应用最为普遍。X线造影检查是X线诊断工作中应用广泛而又甚为有效的方法
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X线医学影像学进展
X线医学影像学的发展过程大致可分为三阶段：第一阶段是从伦琴发现X线后出现的早期X线
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(二)x线与物质的作用
1．穿透作用：X线的波长短．即能量大，故穿透力强。
一定波长的X线的穿透性与物质的性质、结构有关。
一般原子序数高的物质对X线的吸收作用强， X线穿透力差。
由于X线能穿透人体，因而在医学诊断和治疗中得到广泛应用。
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X线在穿透过程中x线被部分吸收而发生衰减。
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3．感光效应
涂有溴化银的胶片经X线照射后可以感光，产生潜影，经显影、定影处理后形成灰阶度不同的X线照片．这就是X线摄影的基础。
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4．电离效应
X线穿过物体而被吸收时．能产生电离作用，使组成物质的分子分解成正负离子。X线照射空气可使其产生正负离子而成为导体。通过测量空气电离的程度可以检测X线的剂量。

X射线成像物理学基础.ppt

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2、特征辐射
高速电子流轰击阳极靶，将某些电子击出，转移到外部壳层或击出原子之外。
轨道电子从外层跃迁到内层。放出特征X射线光子。
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3、连续辐射
连续辐射又称为轫致辐射或阻止辐射。
它是由轰击电子与靶原子的原子核相互作用的结果。
一个轰击电子在与靶原子核相互作用时，可以损失任意量的动能，所以这种射线有一个相应的能量范围。
电子源高速电子流靶
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X 射线
阳极
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三、产生X射线的机理
1、电离与激发
轰击电子与靶原子的外层轨道电子相互作用，使其上升到能级差仅有几个电子伏特的轨道上而受到激发。相互作用过后，受激发电子迅速回到它们的正常状态，产生跃迁，辐射出红外线（热能）。
99％以上的能量转化为热能。
不到1％的能量产生X射线。
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2、特征X射线谱
特征光谱的波长和X射线管的工作条件无关，只
取决于阳极组成元素的种类，是阳极元素的特征谱
线。
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五、影响X射线辐射谱线的因素
1、管电流的影响
在管电压一定的条件下，X射线强度与管电流成正比。
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2、管电压的影响
当管电流不变时，随着管电压的增高，最短波长和最强波长的位置均向短波方向移动。
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一、X射线的发现
1894年，实验物理学家勒纳德在放电管的玻璃壁上开了一个薄铝窗，成功地使阴极射线射出管外。
1895年11月8日，伦琴发现 X射线，阴极射线管、铂氰化钡(一种荧光物质)的硬纸板。

X线成像PPT课件

=
c
c310 8m/s
正比于管电压 KV p 故 KV p
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2、X线的强度的空间分布
高速电子
0
A BC
阳极效应---足跟效应
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三、X-射线与物质的相互作用
X-射线与物质的相互作用的过程: 入射X-射线通过物质时，光子渐渐损失掉，在
入射方向，射线愈来愈弱，衰减。衰减的过程主要有三种：光电效应，康普顿散
a，阳极特性曲线； b，灯丝发射特性曲线。
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4）X线管的容量
a，决定因素：焦点面积、转速、倾角等。 B，计算公式：P=U×I/1000。其中U、I分
别为有效管电压和有效管电流。 C，标称功率：将一定整流方式和一定照射
条件下X线管的最大负荷，称为X线管的标称功率。 D，连续负荷和瞬时负荷容量表示方法。
X线的辐射量用X线在空气中产生电离电荷的多少来间接测量。
在X线诊断中，可用X线管的管电流与照射时间的乘积来间接反映X线的量。单位：毫安秒（mA s）。
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X线的质(X-ray quality) ：表示X线的硬度。
光子能量/个 = h 单位： ev
h = 6.62610 34JS Planck 常数
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X线光子
Nucleus
光子
自由电子慢正电子
光子
电子
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四、X射线与人体的相互作用
不变散射：光子与电子碰撞只改变进行方向而能量不变。
康普顿散射：光子与自由电子或原子中束缚的不太紧的电子碰撞，将一部份能量传递给电子，使之脱出原子成为反冲电子，光子则因损失能量成为能量更小的光子，且改变运动方向。
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x射线成像的物理基础

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一. X射线的产生
(1)装置: X射线管,低压电源,高压电源,
电流表,电压表,冷却装置
阳极
阴极
低压电源
千伏表
毫安表

高压电源
图1.X射线仪装置图
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(2)X射线产生必要条件有： a.有高速运动的电子流(阴极,钨) b.有适当的障碍物(阳极,钨,钼, 99%转变为热量!)
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就象子弹打在坦克上会发出声音和火花一样.
图6. 钨靶的连续X射线谱
与强度为零相对应的波长是连续光谱中最短波长,或称为短波极限.
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hm
axhm c
eU
in
min

hc e
1 U
min
1.242

nm
UKV
***
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例题二: (411页,16--6) 如果加在X射线管两端的管电压减少23kV,最短波长就增加一倍.求连续X射线谱的最短波长.
X 射线成像
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提示:
1.X射线照相比X射线透视优点多:由于胶片感光度高,所以需要的X射线剂量低 (透视的1/8),且分辨率高;
2.由于脑室中各部分组织对X射线吸收的差别很小,所以不易做常规的X射线照相和透视;
3.可以人为造成某器官与其周围组织的密度差异, 可以扩大X射线成像的范围, 此方法称为造影术.例如:向血管内注射碘(Z=53),诊断先天性心脏病.
由于人体内各种不同的组织或脏器对X 射线吸收本领不同, 所以X 射线透过身体不同部位后的强度是不同的.将这些强度不同的X 射线投影到荧光屏上,就可以显示出明暗不同的荧光像,称为X射线透视术.如果让透过人体的X射线投射到照相底片上,显影后就可以观察到各处明暗不同的像,称为X射线照相术.

X线成像基本原理ppt课件

X线成像基本原理
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一、概述
1895年11月8日，德国物理学家伦琴在进行阴极管放电实验时偶尔发现了具有很高能量，肉眼看不见，但能穿透不同物质，能使荧光物质发光的射线。因为当时对这种射线的性质不了解，因此称之为X射线。为纪念发现者，后来也称为伦琴射线，现简称X线。
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伦琴
世界上第一张X线片
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五、X线图像特点
灰阶图像重叠、放大、失真放映人体组织结构的解剖及病理状态
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（1）密度 a.透光率：透过光线强度/入射光线强度 T=I/I0 b.阻光率：透光率的倒数 O=1/T=I0/I c.密度: 阻光率的对数值 D=LgI0/I 人眼正常能分辨的密度范围：0.25—2.0 X线诊断照片的密度范围：0.7—1.5
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b.运动模糊： X线摄影过程中，X线管、被检者、胶片三者之间产生运动，从而引起影像模糊。
造成运动模糊的原因： ①组织脏器的生理性运动 ②病理性运动 ③被检者不合作
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消除运动模糊的方法：①加强X线设备的定期检测②采用短时间曝光法 ③屏气与固定肢体④尽量缩小肢—片距离
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（4）失真：照片影像与原物体在大小、形状及位置上的差异。影像失真包括：歪斜失真、放大失真、重叠失真
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（2）对比度：照片上相邻组织影像的密度差 K = D 2 - D1
（3）模糊 a.几何模糊： X线束呈圆锥放射状非点状源射线，在物—片距不为：当半影模糊＜0.2mm 时，没有模糊之感。当半影模糊=0.2mm时，开始产生模糊之感。
组织结构和器官的密度及厚度的差异，是产生影像对比的基础，是X线成像的基本条件。
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医用物理学课件X射线及其医学应用(2024)

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放射治疗方案制定过程
初步评估
通过影像学检查和病理分析，确定肿瘤类型、分期和患者身体状况。
方案制定
根据评估结果，制定个性化的放射治疗方案，包括照射方式、剂量和频率等。
方案调整
在治疗过程中，根据患者病情变化和副作用情况，及时调整治疗方案。
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疗效评估及副作用管理
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1895年，德国物理学家伦琴在研究阴极射线时首次发现X
射线。
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02
03
X射线的发现对医学诊断产生了革命性的影响，开启了医
学影像技术的新篇章。
早期X射线设备简单，辐射剂量大，随着技术进步，设备逐渐完善，安全性得到提高
。
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X射线产生原理与设备
X射线产生原理
高速电子撞击靶物质时，部分动能转化为X射线辐射出来。
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面临挑战及解决策略
技术创新与成本效益平衡
在追求技术创新的同时，要考虑成本效益，让更多的患者受益。
跨学科合作与人才培养
加强医学、物理学、工程学等多学科的交叉融合，培养具备跨学科背景的人才。
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法规政策与伦理问题应对
关注新技术应用带来的法规政策和伦理问题，制定相应的应对策略和措施。
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定义
电子对产生是指X射线光子在物质原子的核库仑场作用下，转化为一个正电子和一个负电子的过程。
发生条件
电子对产生的发生几率与物质原子序数的二次方成正比，与光子能量的平方根成正比。因此，在高能X射线或高原子序数物质中，电子对产生相对较多。
应用
电子对产生在医学物理和放射治疗中有一定应用，如正电子发射断层扫描（PET）等。