【大型医疗器械上岗证】X线部分知识点汇总.doc

X线部分知识点汇总X线的发现与产生1、X线的发现：发现时间：1895年11月8日；发现者：德国物理学家威廉康拉德伦琴；背景：用高真空玻璃管做阴极射线放电试验时偶然发现；获奖：1901年伦琴被授予诺贝尔物理学奖；世上第一张X线照片：1895年11月22日，伦琴夫人手的照片；伦琴逝世时间：1923年2月10日。这些个时间总是要考的，说不定哪年会考，找了一下真题还真没有找到，可能是大家都会，出题的都不愿意出了吧。要求：时间要记准确，细节性的点要记准确，比如伦琴是哪国的，获得的是什么奖。推广开来的话，磁共振相关的那些时间、人物、事件等。练一练：1、关于X线的发现，错误的是（ ）A、X线是1895年11月8日被发现的B、第一张X线照片是1895年11月22日拍摄的伦琴夫人手的照片C、1901年伦琴被授予诺贝尔医学生理学奖D、伦琴提议将自己发现的射线命名为X线E、伦琴用一个高真空玻璃管和一台能产生高压的小型机器做实验2、X线的产生：X线的产生是高速电子和阳极靶物质的原子相互作用中能量转换的结果：电能转换为阴极电子的动能；在阳极的阻止下，阴极电子的动能99%以上转换为热能，不到1%的动能转换为X线。X线产生必须具备的三个条件：（1）电子源：X线管灯丝通过电流加热后发散出电子，这些电子在灯丝周围形成的空间电荷，即电子云。（2）高速电子的产生：灯丝发散出来的电子能以其高速冲击阳极，其间必须具备两个条件：在X线管阴极和阳极之间施以高电压，两极间的电位差使电子向阳极加速；为防止电子与空间分子冲击而衰减，X线管必须是高真空。（3）高速电子的骤然减速：是阳极阻止的结果。电子撞击阳极的范围称靶面，靶面一般用高原子序数、高熔点的钨制成。阳极的作用：阻止高速电子产生X线；形成高压电路的回路。练一练：1、与在X线产生应具备的条件无关的是（）A、电子源B、高真空C、旋转阳极D、高速电子的产生E、电子的骤然减速2、X线产生中，电子从阴极射向阳极所获得的能量，决定于（）A、X线管灯丝加热电压B、两极间的管电压C、靶物质的原子序数D、管电流E、阴极灯丝焦点大小上面这些题目已经在不同的考试中考了无数次了，已经考的不知道怎么考了，大家都已经烂熟于心了。但是无论题目有多么简单，我们依然不能够眼高手低，读题审题一定要仔细，说不定出题人就设上了小陷阱等着你呢。X线产生的原理X线的产生是高速电子和阳极靶物质的原子相互作用中能量转换的结果，利用了靶物质的3个特性：核电场、轨道电子结合能、原子存在于最低能级的需要。当X线管的电子束和钨靶相互作用是，每一个电子的能量等于它的电荷乘以X线管电压，即EeV。E电子能量，e电子电荷，VX线管电压（kVp）。因为，电子的电荷不变（e1.6010-19库伦），那么增大管电压，将会增加电子的能量（E）。X线管电压用kVp来表示，它是指电子加速的最大管电压，而用keV表示电子的能量。实际上，当管电压100keV时，电子束中只有很少数的电子能得到100keV的能量，而大多数的电子能量都小于100keV。这是因为，X线管电压不是恒定的，而是脉动的。例如：在一个单向全波整流的电路中，电压从0到峰值的变化为100次/秒，这就造成冲击钨靶的电子能量有所不同。当阴极电子高速撞击阳极靶面与靶物质的原子相互作用时，将会以两种方式把动能转变为X线能量。一种方式是高速电子受到靶物质原子核正电场的作用做急剧的减速运动辐射出能量；另一种方式是靶物质的原子发光机制，即高速电子击脱靶物质的原子核外内层轨道电子而激发原子发光。前者叫做连续放射，后者叫做特征放射。1、连续放射在X线诊断学所使用的X线能量范围内，X线有两种不同的放射方式，即连续放射和特征放射。连续放射又称轫致放射，是高速电子与靶物质原子核相互作用的结果。当高速电子接近原子核时，受核电场（正电荷）的吸引，偏离原有方向，失去能量而减速。此时电子所失去的能量直接以光子的形式放射出来，这种放射叫连续放射。连续放射产生的X线是一束波长不等的混合射线，其X线光子的能量取决于：电子接近原子核的情况、电子的能量和核电荷。（1）阴极电子与原子核正撞，速度急剧减为零，电子的全部动能转换为X线光子，这时的X线光子能量最大，波长最短。minhc/kVp1.24/kVp（nm）当施与X线管两端管电压为l00kVp时，电子所获得的最大能量就是l00keV，它所产生的X线光子的最短波长就是min1.24/1000.0124nm。（2）阴极电子没有正撞到原子核而是从原子核旁经过时，离核越近受到的影响就越大，放射出来的光子的波长就越短；离核越远受到的影响就越小，放射出来的光子能量就越小，波长越长。（3）阴极电子的能量大小因为整流方式不同也不一样。（4）连续射线的最强波长是最短波长的1.31.5倍。（5）连续射线的波谱随管电压升高而变化：管电压升高时：最短波长向短波一侧移动；强度曲线向短波一侧移动；最强波长向短波一侧移动；产生的X线总能量将以管电压二次方比例增大。（6）阳极靶物质的原子序数大时，X线总能量增大。（7）X线的总能量将随管电流的增大而提高。可见连续X线波长仅与管电压有关，管电压越高，产生的X线波长越短。2、特征放射特征放射又称标识放射，是高速电子击脱靶物质原子的内层轨道电子，而产生的一种放射方式。一个常态的原子经常处于最低能级状态，它永远保持其内层轨道电子是满员的。当靶物质原子的K层电子被高速电子击脱时，K层电子的空缺将要由外层电子跃迁补充，外层电子能级高，内层电子能级低。高能级向低能级跃迁，多余的能量作为X线光子释放出来，产生K系特征放射。若是L层发生电子空缺，外层电子跃迁时释放的X线，称L系特征放射。特征放射的X线光子能量与冲击靶物质的高速电子能量无关，只服从于靶物质的原子特性。同种靶物质的K系特征放射波长为一定数值。管电压在70kVp以上，钨靶才能产生特征X线。由于特征X线是在原子轨道电子跃迁中产生的。因此，无论产生电子空位的原因如何，也无论造成这种空缺的冲击电子的能量大小，只要能造成空缺，则产生的特征X线都是一样的。例如，X线管靶物质钨的K层电子结合能为69.5keV，具有70keV以上能量的冲击电子都可以击脱K层电子，产生特征X线。但是，高速电子必须具有能击脱K层电子的最低能量，也即具有一个最低的激发电压，也称限界电压。在以钨靶X线球管产生的X线诊断能量范围内，特征放射产生的几率与管电压的关系大致为：70kVp以下，不产生K特征X线；80150kVp，K特征X线占10%28%；150kVp以上，特征X线减少。总之，从X线管发射出来的X线是一束由连续X线和特征X线组成的混合射线，特征X线是叠加在连续X线能谱内的。练一练：1、有关连续X线的解释，正确的是（）A、连续X线是高速电子与靶物质的轨道电子相互作用的结果B、连续X线与高速电子的能量无关C、连续X线的质取决于管电流D、连续X线是高速电子与靶物质的原子核相互作用的结果E、连续X线的放射中，高速电子的能量没有丢失2、关于连续X线的波谱特点，错误的是（）A、管电压升高时，最短波长向短波一侧移动B、管电压升高时，强度曲线向长波一侧移动C、管电压升高时，最强波长向短波一侧移动D、管电压升高时，X线能量以管电压二次方比例增大E、阳极靶物质的原子序数大时，X线能量增大3、有关特征X线的解释，错误的是（）A、特征X线是高速电子与靶物质原子的轨道电子相互作用的结果B、特征X线产生的X线的质与高速电子的能量有关C、特征X线的波长，由跃迁的电子能量差所决定D、靶物质原子序数较高时，特征X线的能量就大E、管电压70kVp以下，钨靶不产生K系特征X线4、与连续X线波长无关的是（）A、阴极电子是否正撞到靶物质的原子核B、阴极电子从靶物质原子核旁经过时离原子核的距离C、阴极电子本身的能量大小D、原子核的核电场强度大小E、靶物质原子核外电子的结合能大小5、关于特征X线的叙述，正确的是（）A、X线波长仅与管电压有关B、内层轨道电子发射出的X线为特征放射C、X线能谱是连续能量谱D、管电压升高特征放射能量增加E、管电压升高特征射线的百分比减少6、最高能量为100keV的连续X线，其平均能量大约为（）A、80keVB、40keVC、65keVD、60keVE、70keV7、钨靶产生K系辐射的最低管电压值应达到（）A、60kVpB、70kVpC、80kVpD、90kVpE、100kVp8、标识X线的放射方式又称为（）A、受激辐射B、特征辐射C、自发辐射D、轫致辐射E、热辐射9、关于X射线产生的描述，错误的是（）A、连续放射是高速电子与核外电子作用的结果B、X射线靶采用钨，是因为钨的熔点高C、特征X射线能量取决于靶原子结构D、钨靶X射线管，管电压低于60kV，不产生K系特征X射线E、X射线产生效率，正比于管电压10、有关连续放射的叙述，错误的是（）A、连续放射又称轫致放射B、连续放射是高速电子与核外电子作用的结果C、连续放射是一束波长不等的混合射线D、连续放射，X线光子能量与电子能量有关E、连续放射，X线光子能量与核电荷多少有关X线的本质与特性1、X线的本质X线本质是一种电磁波。它与无线电波、可见光、射线一样都具有一定的波长和频率。由于X线光子能量大，可使物质产生电离。故又属于电磁波中的电离辐射。X线与其他电磁波一样，具有波动和微粒的二重性，这就是X线的本质。电磁波谱：无线电等 31051cm红外线 0.010.0008cm可见光 750390nm紫外线 3902nm诊断用X线 0.010.008nm注：1m109nm（1）X线的微粒性把X线看成是一个个的微粒-光子组成的，光子具有一定的能量和一定的动质量，但无静止质量。X线与物质相互作用时表现出微粒性：每个光子具有一定能量，能产生光电效应，能激发荧光物质发出荧光等现象。（2）X线的波动性X线具有波动特有的现象-波的干涉和衍射等，它以波动方式传播，是一种横波。X线在传播时表现了它的波动性，具有频率和波长，具有干涉、衍射、反射和折射现象。2、X线的特性X线特性指的是X线本身的性能，它具有以下特性：（1）物理效应穿透作用：X线具有一定的穿透能力。波长越短，穿透作用越强。由于X线波长很短，光子能量大，故具有很强的穿透力。X线的穿透作用除与X线波长（能量）有关外，与被穿透物质的原子序数、密度和厚度呈反比关系。荧光作用：荧光物质（如钨酸钙、氰化铂钡等），在X线照射下被激发或电离，当恢复原有基态时，便释放出可见的荧光。电离作用：物质在足够能量的X线光子照射下，能击脱物质原子轨道的电子，产生电离。具有足够能量的X线光子，不仅能击脱原子轨道的电子，产生一次电离，击脱的电子又与其它原子撞击，产生二次电离。电离作用是X线剂量测量、X线治疗、X线损伤的基础。干涉、衍射、反射与折射作用：X线与可见光一样具有这些重要的光学特性。它可在X线显微镜、波长测定和物质结构分析中得到应用。（2）化学效应感光作用：X线具有光化学作用，可使摄影胶片感光。着色作用：某些物质经X线长期照射后，其结晶脱水变色。如铅玻璃经X线长期照射后着色。（3）生物效应X线是电离辐射，它对生物细胞，特别是增殖性强的细胞有抑制、损伤甚至使其坏死的作用，它是X线治疗的基础；是放射卫生防护的根据。3、X线的产生效率产生X线所消耗的总能量与阴极电子能量之比，称作X线产生效率，用符号表示。H消耗的总能量/阴极电子能量kV2ZI/VI=kVZ（%）式中，V：管电压，Z：靶物质原子序数，I：管电流，k：系数。在X线诊断范围内，k=1.110-9。例如，管电压为100kV，靶物质为钨（W，原子序数74）时，X线的产生效率为：=1.110-9741001030.00810.81%从上例可见，加速阴极电子所消耗的电能只有0.81%作为X线能量被利用，其余都转换为热能。X线的产生效率是很低的，不足1%。练一练：单选题：1、关于X线性质的叙述，错误的是（）A、X线与红外线和紫外线一样，均为电磁波B、X线具有波动和微粒的二象性C、康普顿效应可证明它的微粒性D、光电效应可证明它的波动性E、X线不具有静止质量2、不属于X线物理效应的作用是（）A、穿透作用B、电离作用C、荧光作用D、着色作用E、干射与衍射作用3、下列X线特性中，属于化学效应的是（）A、荧光作用B、着色作用C、穿透作用D、电离作用E、细胞受损4、关于X线的本质，正确的叙述是（）A、X线属于电磁波中的电离辐射，具有波粒二象性B、X线的微粒性表明X光子具有一定的能量和静止质量C、X线在传播时表现出微粒性D、X线的波动性表明X线能激发荧光物质发出荧光E、X线在与物质相互作用时表现出波动性5、体现出X线具有微粒性的现象是（）A、X线有一定的频率B、X线具有一定的波长C、X线传播有折射D、X线有干涉和衍射E、X线能产生光电效应6、关于X线的穿透作用，下述说法错误的是（）A、X线具有一定的穿透能力B、X线的穿透力与X线的频率成反比C、X线的穿透力与被穿透物质的原子序数成反比D、X线的穿透力与被穿透物质的密度成反比E、X线的穿透力与被穿透物质的厚度成反比7、X线的荧光作用不能用于（）A、X线透视荧光屏B、X线摄影增感屏C、CT机的晶体探测器D、X线治疗E、影像增强管8、X线的哪项特性是X线剂量、X线治疗、X线损伤的基础（）A、穿透作用B、荧光作用C、电离作用D、感光作用E、生物效应多选题：1、X线性质中，与放射治疗有关的是（）A、着色作用B、电离作用C、生物效应D、干涉作用E、荧光作用2、X线与可见光一样，应具有的现象是（）A、衍射B、偏振C、共振D、反射E、折射3、X线特性中与X线诊断有关的是（）A、穿透性B、荧光作用C、感光作用D、电离作用E、着色作用X线强度1、X线强度的定义X线强度是垂直于X线束的单位面积上，在单位时间内通过的X线光子数量与能量的总和，即X线束中的光子数乘以每个光子的能量。在实际应用中，常以X线量与X线质的乘积表示X线强度。量是线束中的光子数，质则是光子的能量（也称穿透力）。连续X线波谱中每条曲线下的面积表示连续X线的总强度。2、影响X线强度的因素（1）靶物质在一定的管电压和管电流下，X线量的多少决定于靶物质：靶物质的原子序数越高，产生的X线效率就越高。需要注意区分靶物质的原子序数与两种不同放射的关系。对于连续X线而言，靶物质的原子序数决定X线量的产生；而对于特征X线而言，靶物质的原子序数决定所产生的特征X线波长的性质。（2）管电压X线光子的能量，取决于冲击电子的能量大小，而电子的能量又由管电压kVp来确定。所以，管电压决定产生X线最大能量的性质。例如，只有在管电压为峰值（kVp）时，才会有100keV或接近100keV的最大（最短波长）的X线光子产生。另外，增加管电压也将增加产生X线的量。所以，X线强度的增加与管电压的平方成正比。（3）管电流管电流的大小并不决定X线的质。但是在管电压一定的前提下，X线强度决定于管电流。因为管电流越大，撞击阳极靶面的电子数就越多，产生的X线光子数就越多。（4）高压波形X线发生器产生的高压都是脉动式的。由于不同的整流方式，所产生的高压波形的脉动率有很大区别。而X线光子能量取决于X线的最短波长，即决定于管电压的峰值。当整流后的脉动电压越接近峰值，其X线强度越大。3、X线质的表示方法X线质有以下几种表示方法：（1）半值层（HVL）：X线强度衰减到初始值的一半时，所需的标准吸收物质的厚度。它反映了X线束的穿透力，表征X线质的软硬程度。（2）电子的加速电压:即管电压。（3）有效能量：在连续X线情况下使用这一概念。（4）软射线与硬射线：低能量X线称为软射线，高能量X线称为硬射线。（5）X线波谱分布：表示X线的波长分布或能量分布。此分布将根据X线管固有滤过、附加滤过、管电压、管电流、整流方式等因素而变化。4、X线的不均等性诊断用X线为连续X线与特征X线的混合，主要为连续X线。连续X线的波长由最短波长（min）到长波长领域有一个很广的范围。这种X线称为不均等X线。不均等X线由于滤过板的使用，长波X线被吸收，成为近似均等X线。这种均等度以不均等度h或表示。HH2/H1（H1：第1半值层，H2：第2半值层）或eff/0（0：最短波长，eff：有效波长）均等X线场合下，h1，1，不均等X线h1，1。有效波长：单一能量波长的半值层等于连续X线的半值层时，此波长称作有效波长（eff）。有效电压：产生有效波长的最短波长的管电压，称作有效电压。eff=1.24/Veff（kV）（nm）有效能量：将有效电压用能量单位（keV）表示时，此能量为有效能量（或等效能量）。练一练：1、关于X线强度的叙述，错误的是（）A、X线强度指的是管电压的高低B、kVp代表X线的质，mAs代表X线的量C、阳极靶物质的原子序数越高，X线强度越大D、X线强度与管电压平方成正比E、整流后的脉动电压越接近峰值，其X线强度越大2、关于X线质的表示，正确的是（）A、X线管的滤过B、X线管电压和半值层C、X线管电流D、高速电子的数量E、阳极靶物质的原子序数3、影响X线强度的因素不包括（）A、X线管电压B、X线管电流C、靶物质的原子序数D、阳极柄的材料E、高压波形4、关于X线强度的定义，错误的说法是（）A、是指垂直于X线束的单位面积上在单位时间内通过的光子数和能量的总和B、也即是X线束中的光子数乘以每个光子的能量C、在实际应用中常用管电压的高低来表示D、量是指X线束中的光子数，质则是光子的能量E、连续X线波谱中每条曲线下的面积表示连续X线的总强度5、下列与X线的质和量有关的叙述中，错误的是（）A、X线强度受管电压、管电流、靶物质及高压波形的影响B、X线强度与管电压的平方成正比C、管电流越大，产生的X线光子数就越多D、对特征X线来说，靶物质的原子序数决定产生特征X线的量E、整流后的脉动电压越接近峰值，其X线强度越大6、关于X线量的叙述，错误的是（）A、表示X线光子的量B、可通过测量X线在空气中产生的电离电荷表示C、用管电流量表示D、常用管电压表示E、X线量与焦点到距离的平方成反比7、影响X线强度的因素中，可以忽略的是（）A、管电流B、管电压C、管电流波形D、管内绝缘油E、靶面物质8、连续X线波谱中，计算X线总强度的方法是（）A、体积B、面积C、容积D、长度E、宽度X线与物质的相互作用X线与物质的相互作用形式有：相干散射、光电效应、康普顿效应、电子对效应和光核反应等。诊断用X线能量范围内，主要涉及光电效应和康普顿效应。1、相干散射X线与物质相互作用能发生干涉的散射过程，称为相干散射。在此过程中，一个束缚电子吸收入射光子能量跃迁到高能级，随即放出一个能量等于入射光子能量的散射光子。（它是一个低能量的光子冲击到物质的原子上，形成原子的激发状态。原子在恢复其常态时，放出一个与原入射光子同样波长、方向不同的光子，此即相干散射。）由于电子未脱离原子，故光子能量损失可忽略不计，相干散射不发生电离过程。在X线诊断能量范围内，相干散射在X线与物质相互作用时所占几率很小，只占5%，实际作用不大。2、光电效应（1）光电效应的定义X线与物质相互作用时，X线光子能量（h）全部给予了物质原子的壳层电子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚成为自由电子（即光电子）。而X线光子本身则被物质的原子吸收，这一过程称为光电效应。（2）光电效应的产物光电效应，在摄影用X线能量范围内是和物质相互作用的主要形式之一。它是以光子击脱原子的内层轨道电子而发生。有如特征放射的发生过程。但又不完全一样，其主要差别是击脱电子的方式不同。光电效应可产生三种东西：特征放射、光电子（也叫负离子）和正离子（即缺少电子的原子）。在产生光电效应的过程中，当一个光子在击脱电子时，其大部分能量是用于克服电子的结合能，多余能量作为被击脱电子（光电子、负离子）的动能。由于带电粒子穿透力很小，当这个电子进入空间后，很快就被吸收掉。失掉电子的原子轨道上的电子空位，很快就有电子来补充。这个电子经常是来自同原子的L层或M层轨道上的电子，有时也可来自其他原子的自由电子。在电子落入K层时放出能量，产生特性放射。但因其能量很低，在很近的距离内则又被吸收掉。例如，钙是人体内最高原子序数的元素，它的最大能量的特性光子也只有4keV。这样小的光子能量，从它的发生点几个毫米内即可被吸收。但必须注意，常用造影剂碘和钡，所产生的特性放射，会有足够的能量离开人体，而使胶片产生灰雾。（3）光电效应产生的条件光子能量与电子结合能，必须“接近相等”才容易产生光电效应。就是说，光子的能量要稍大于电子的结合能或等于电子的结合能。例如，碘的K层电子结合能为33.2keV，若光子能量为33.0keV，就不能击脱该层电子。另一方面，一个有34keV能量的光子，又比一个具有100keV能量的光子更容易和碘K层电子发生作用。这就是说，光子能量的增加，反而会使光电作用的几率下降。实际上，光电效应大约和能量的三次方成反比。在实际摄影中，我们通过调整管电压的数值就可以达到调制影像的目的。轨道电子结合的越紧越容易产生光电效应。高原子序数元素比低原子序数元素的轨道电子结合的紧。在低原子序数元素中，光电效应都产生在K层，因为这一类元素只有K层电子结合的比较紧。对高原子序数的元素，光子能量不足以击脱它的K层电子，光电效应常发生在L层、M层，因为这两层轨道电子结合的都比较紧，容易产生光电效应。所以说，光电效应的几率，随原子序数的增高而很快增加。其发生几率和原子序数的三次方成正比。光电效应（原子序数）3。它说明摄影中的3个实际问题：不同密度物质的影像，所以能产生明显对比影像的原因；密度的变化可明显影响到摄影条件；要根据不同密度的物质，选择适当的射线能量。（温馨提示：这里提到的是和原子序数的三次方成正比，与我们之前职称考试提到的“光原四正，光能三反”不一致，我只能给大家说，考什么试记哪个教材上的，不要纠结，就是不一样。）（4）光电效应在X线摄影中的实际意义光电效应不产生有效的散射，对胶片不产生灰雾。光电效应可增加射线对比度。X线影像的对比，产生于不同组织的吸收差异，这种吸收差别愈大，则对比度愈高。因为光电效应的几率和原子序数的三次方成正比。所以，光电效应可扩大不同元素所构成的组织的影像对比。例如，肌肉和脂肪间的对比度很小，如果选用低kVp摄影，就可以利用肌肉和脂肪在光电效应中所产生的较大吸收差别来获得影像。光电效应中，因光子的能量全部被吸收，这就使患者接受的照射量比任何其他作用都多。为了减少对患者的照射，在适当的情况下，要采用高能量的射线。3、康普顿效应康普顿效应也称散射效应或康普顿散射。它是X线诊断能量范围内，X线与物质相互作用的另一种主要形式。当一个光子在击脱原子外层轨道上的电子时，入射光子就被偏转以新的方向散射出去，成为散射光子。而被击脱的电子从原子中以与入射光子方向呈角方向射出，成为反冲电子。其间X线光子的能量一部分作为反跳电子的动能，而绝大部分是作为光子散射。一个光子被偏转以后，能保留多大能量，由它的原始能量和偏转的角度来决定。偏转的角度愈大，能量的损失就愈多。散射光子的方向是任意的，光子的能量愈大，它的偏转角度就愈小。但是，低能量的光子，在散射效应中，向后散射的多。在X线摄影用能量（40150kVp）范围内，散射光子仍保留大部分能量，而只有很少的能量传给电子。在摄影中所遇到的散射线，几乎都是来自这种散射。因为，散射吸收是光子和物质相互作用中的主要形式之一。所以，在实际工作中无法避免散射线的产生，而只能想办法消除或减少它的影响。4、电子对效应与光核反应电子对效应与光核反应，在诊断X线能量范围内不会产生。因为电子对效应产生所需要的光子能量是1.02MeV，而光核反应所需光子能量要求在7MeV以上。所以，这两种作用形式对X线摄影无实际意义。5、相互作用效应产生的几率在诊断X线能量范围内，相干散射占5%，光电效应占70%，康普顿效应占25%。对低能量射线和高原子序数的物质，光电效应是主要的，它不产生有效的散射，对胶片不产生灰雾，因而可产生高对比度的X线影像。但会增加被检者的X线接收剂量。散射效应是X线和人体组织之间最常发生的一种作用，几乎所有散射线都是由此产生的。它可使影像质量下降，严重时可使我们看不到影像的存在。但它与光电效应相比可减少患者的照射量。它们之间的相互比率将随能量、物质原子序数等因素的改变而变化。就人体而言，脂肪和肌肉的原子序数要低于骨骼。常用造影剂碘和钡属于高原子序数的元素。脂肪和肌肉除在很低的光子能量以外，散射作用是主要的；造影剂的原子序数高，以光电效应为主；骨骼的作用形式，在低能量的主要是光电作用，而在高能量时则变为散射作用是主要的。总之，X线和物质的各种相互作用都有它的重要性，就X线摄影而言，各种作用的结果，都造成了X线强度的衰减，这是X线影像形成的基本因素。练一练：1、在X线诊断能量范围内，利用了X线与物质相互作用的形式是（）A、相干散射和光电效应B、光电效应和康普顿效应C、康普顿效应和电子对效应D、电子对效应和光核反应E、光核反应和相干散射2、关于X线与物质相互作用几率的解释，错误的是（）A、X线诊断能量范围内，光电效应占30%B、对低能量射线和高原子序数物质相互作用时，光电效应为主C、X线摄影中的散射线，几乎都是康普顿效应产生的D、康普顿效应与光电效应的相互比率，常随能量而变化E、脂肪、肌肉，除了在很低的光子能量（2030keV）之外，康普顿散射作用是主要的3、下列有关光电效应的叙述，错误的是（）A、诊断用X线与铅的相互作用形式，主要是光电效应B、光电效应的结果是，入射光子能量的一部分以散射光子释放C、光电效应可产生特征放射、光电子和正离子D、光电效应中，X线光子能量全部给予了物质原子的壳层电子E、光电效应以光子击脱原子的内层轨道电子而发生4、关于光电效应在X线摄影中的实际意义，错误的是（）A、光电效应不产生散射线B、光电效应可增加射线对比度C、光电效应下患者接受的照射量小D、光电效应下，不同组织密度能产生明显的影像对比E、选用低kVp摄影，可以扩大脂肪与肌肉的影像对比。5、X线与物质的作用中，不产生电离的过程是（）A、相干散射B、光电效应C、康普顿效应D、电子对效应E、光核反应6、常规X线摄影时，X线穿过被照体后强度减弱的主要原因是（）A、距离衰减B、相干散射C、康普顿效应D、光电效应E、光核反应7、关于光电效应的叙述，错误的是（）A、光子能量越大，光电作用几率下降B、发生几率与原子序数的三次方成反比C、光电效应可增加X线的对比度D、使病人接受的照射剂量比其他作用多E、光子的能量全部被吸收X线的吸收与衰减1、X线的吸收与衰减X线强度在其传播过程中，将以距离平方反比的规律衰减。此即X线强度衰减的反平方法则，它在X线管点焦点、真空传播的条件下成立。严格地讲，X线在空气中传播会出现衰减，但是，这种因空气造成的X线强度的衰减很微弱，在X线摄影中可以忽略不计。X线除距离衰减外，还有物质导致的衰减。在诊断X线能量范围内，X线与物质相互作用形式主要是光电效应和康普顿效应。因此，X线强度由于吸收和散射而衰减。在光电效应下，X线光子被吸收；在康普顿效应下，X线光子被散射。X线与物质相互作用中的衰减，反映出来的是物质吸收X线能量的差异，这也正是X线影像形成的基础。2、连续X线在物质中的衰减特点（1）连续X线波长范围广，是一束包含各种能量光子的混合射线。连续X线最短波长决定于管电压，即min=1.24/V（kVp）（nm）。最强波长等于1.21.5min。而它的平均能量的波长范围，则是2.5min。一般而言，平均光子能量是最高能量的1/31/2。如100keV的射线，平均能量约是40keV。当然，由于过滤不同有所改变。（2）X线通过物质之后，在质与量上都会有所改变。这是由于低能量光子比高能量光子更多地被吸收，使透过被照体后的射线平均能量提高。如此继续下去，通过物质之后的平均能量，将接近于它的最高能量。连续X线的这一衰减特点，可以用来通过改变X线管窗口滤过来调节X线束的线质。（3）X线在通过被照体时，绝大部分能量被吸收，较少的能量透过。如何把这种衰减信号利用起来，将取决于有效地使用影像的转换介质。（4）X线在物质中的衰减规律是进行屏蔽防护设计的依据。3、X线的滤过诊断用X线是一束连续能谱的混合射线。当X线透过人体时，绝大部分的低能射线被组织吸收，增加了皮肤照射量。为此，需要预先把X线束中的低能成分吸收掉，此即X线滤过。X线滤过包括固有滤过和附加滤过。（1）固有滤过指X线机本身的滤过，包括X线管的管壁、绝缘油层、窗口的滤过板。固有滤过一般用铝当量表示。即一定厚度的铝板和其他物质对X线具有同等量的衰减时，此铝板厚度称为滤过物质的铝当量。（2）附加滤过广义上讲，从X线管窗口至检查床之间，所通过材料的滤过总和为附加滤过。在X线摄影中，附加滤过指X线管窗口到被检体之间所附加的滤过板。一般对低能量射线采用铝滤过板；高能射线采用铜与铝的复合滤过板。使用时铜面朝向X线管。4、X线在物质中的指数衰减规律当X线强度为I，通过厚度为X的吸收物质时，其衰减I遵循下列公式I=-IX假设X=0（厚度），I=I0（X线强度），将上式加以积分后，可得公式I=I0e-XI0：X线到达物体表面的强度，I：X线到达（穿过）厚度为X时的强度，X：吸收物质厚度（m）。此公式即为X线衰减的指数函数法则。此法则成立的条件有两个，一是X线为单一能量射线；一是X线为窄束X线。所谓窄束X线是指不包括散射线的射线束，通过物质后的X线光子，仅由未经相互作用或者说未经碰撞的原发射线光子所组成的X线。单能窄束X线与物质相互作用时，其衰减可由以下两种坐标形式描述：在半对数的坐标中，X线强度的改变与吸收层厚度的关系变为直线，其直线的斜率就是线性衰减系数的值。在普通坐标中，X线强度随吸收体厚度的增加而衰减的规律呈指数曲线。单能窄束X线在通过物体时，只有X线光子数量的减少，而无能量的变化，其指数衰减规律是X线强度在物质层中都以相同的比率衰减。然而，在X线诊断能量范围内的X线发生，不是单能窄束，而是宽束的混合射线。宽束与窄束X线的主要区别是，宽束考虑了散射的影响，它把散射光子当作被物质吸收的光子来处理。显然，若用窄束的衰减规律来处理宽束的问题是不恰当的，特别是对屏蔽防护的设计。宽束的衰减与吸收物质种类和厚度、X线能量、X线源与探测器的几何学的配置等因素有关。在此情况下，可在窄束的指数衰减规律的基础上，引入积累因子B加以修正。I=BI0e-X不同的辐射有不同的积累因子（也称积累系数），如光子数积累因子、能量积累因子、吸收剂量积累因子及照射量积累因子等。大体上讲，X1时，按B1；X1时，按BX计算。在射线防护的情况下，为增加其安全度，一般以BX+1计算。5、衰减系数衰减系数有吸收系数和散射系数。它是线性衰减系数、质量衰减系数、原子衰减系数和电子衰减系数的简称。（1）线性衰减系数将X线透过物质的量以长度（m）为单位时，X线的衰减系数，称作线性衰减系数，也即X线透过单位厚度（m）的物质层时，其强度减少的分数值。单位为m-1。（2）质量衰减系数将X线透过物质的量以质量厚度（千克米-2）为单位时的X线衰减系数，称作质量衰减系数（/），也即X线在透过质量厚度为1千克米-2的物质层后，X线强度减少的分数值。单位为（m2/kg）。质量衰减系数不受吸收物质的密度和物理状态的影响。它与X线的波长和吸收物质的原子序数有如下的近似关系：m=K3Z4它说明了波长愈短，X线的衰减愈少，也即穿透力愈强；同时吸收物质的原子序数愈高，X线的衰减愈大。（3）总衰减系数总衰减系数即是光电衰减系数、相干散射衰减系数t、康普顿衰减系数c和电子对效应衰减系数的总和。=+t+c+若用物质密度去除以上线衰减系数，则得到质量衰减系数。总质量衰减系数等于各相互作用过程的质量衰减系数之和。/=/+t/+c/+/至于每一项在总衰减系数中所占的比例，则随光子能量和吸收物质的原子序数而变化。（4）能量转移系数在X线与物质的三个主要作用过程中，X线光子能量都有一部分转化为电子（光电子、反冲电子和正负电子对）的动能，另一部分则被一些次级光子（特性X线光子、康普顿散射光子及湮灭辐射光子）带走。如此总的衰减系数可以表示为上述两部分的总和，即=tr+ptr：X线能量的电子转移部分；p：X线能量的辐射转移部分。对于辐射剂量学而言，重要的是确定X线光子能量的电子转移部分。因为，最后在物质中被吸收的正是这一部分能量。6、影响X线衰减的因素（1）射线能量和原子序数对衰减的影响在X线诊断能量范围内，当X线能量增加时，光电作用的百分数下降。当原子序数提高时，则光电作用增加。对高原子序数的物质（如碘化钠）在整个X线诊断能量范围内主要是光电作用。作为水和骨骼，则随X线能量增加，康普顿散射占了主要地位。随着X线能量的增加，透过光子的百分数增加。对低原子序数的物质，当X线能量增加时，透过量增加，而衰减减少；对高原子序数物质，当X线能量增加时，透过量有可能下降。因为，当X线能量等于或稍大于吸收物质K层电子结合能时，光电作用的几率发生突变。X线检查中使用的造影剂钡和碘，因为有很理想的K结合能，更多的光电作用发生在K层。所以，可产生更高的影像对比度。（2）密度对衰减的影响在一定厚度中，组织密度决定着电子的数量，也就决定了组织阻止射线的能力。组织密度对X线的衰减是直接关系，如果一种物质的密度加倍，则它对X线的衰减也加倍。（3）每克电子数对衰减的影响电子数多的物质比电子数少的更容易衰减射线。一定厚度的电子数决定于密度，也就是决定于cm3的电子数。这是临床放射学中影响X线衰减的主要因素。7、X线诊断能量中的X线衰减人体各组织对X线的衰减按骨、肌肉、脂肪、空气的顺序由大变小。这一差别即形成了X线影像的对比度。为了增加组织间的对比度，还可借用造影剂扩大X线的诊断范围。在X线诊断能量范围内，如果把X线的总衰减作为100，在42kVp下，对肌肉来说光电作用的康普顿散射作用所占比例相同；在90kVp下，散射作用占90%；由于骨的原子序数高，其光电作用是肌肉的2倍，骨对X线的衰减，在73kVp下光电作用与散射作用相同。对于密度差很小的软组织摄影，必须采用低电压技术，用以扩大光电作用所产生的对比度。练一练：1、下列概念与单位的组合，错误的是（）A、X线能量keVB、半值层mmPbC、线性衰减系数m-1D、质量衰减系数m2/kgE、波长nm2、与影响X线减弱的因素无关的是（）A、X线能量B、原子序数C、密度D、每克电子数E、X线管灯丝温度3、吸收X射线能力最强的组织结构是（）A、肌肉B、脂肪C、骨骼D、肺组织E、肝脏4、对X线在物质中的衰减，下面描述错误的是（）A、当X线穿过物体时，高原子序数的物质对X线有较强的衰减B、当X线穿过物体时，密度大的物质对X线的衰减能力强C、当X线穿过物体时，电子数目越多的物质更易使X线衰减D、当X线穿过物体时，厚度大的物质对X线的衰减能力强E、当X线穿过物体时，低原子序数的物质对X射线有较强的衰减5、X线衰减的反平方法则是指（）A、X线强度与管电压的平方成反比B、X线强度与距离的平方成反比C、X线强度与管电流的平方成反比D、X线强度与原子序数的平方成反比E、X线强度与每克电子数的平方成反比6、关于距离所致的X线衰减，说法错误的是（）A、X线在其传播时将按照反平方法则衰减B、X线强度衰减的反平方法则是指X线强度与距离的平方成反比C、反平方法则是在X线管点焦点、X线在真空中传播的条件下成立D、X线在空气中传播时会出现因空气吸收所致的衰减E、考虑到空气吸收所致的衰减，反平方法则在X线摄影中没有应用价值7、下列不属于X线吸收与衰减特点的是（）A、通过物质以后，在质和量上都会有所改变B、低能光子比高能光子更多地被吸收C、透过被照体后的平均能量降低D、通过物质之后的平均能量将接近于它的最高能量E、改变X线管窗口的过滤可以调节X线束的线质8、关于X线的滤过，错误的叙述是（）A、X线滤过是指预先把X线束中的低能成分吸收掉B、X线滤过是为了减少高能射线对皮肤的照射量C、X线滤过包括固有滤过和附加滤过D、固有滤过包括X线管管壁、绝缘油层、窗口的滤过板E、附加滤过是指从窗口到检查床之间X线通过的所有材料的滤过总和9、线衰减系数的单位是（）A、mB、m-1C、m2D、m-2E、m2/kg10、关于X线滤过的说法，错误的是（）A、滤过是把X线束中的低能成分吸收掉B、固有滤过是指X线机本身的滤过C、固有滤过用铅当量表示D、总滤过为附加滤过与固有滤过之和E、一般对低能量射线采用铝滤过板11、对X线吸收与衰减的叙述，错误的是（）A、X线强度与距离平方成反比B、X线与物质相互作用被吸收而衰减C、X线透过物质后，质和量都有改变D、透过物质后的射线平均能量降低E、透过物质后的射线平均能量接近它的最高能量12、关于X线滤过的叙述，错误的是（）A、固有滤过一般用铝当量表示B、固有滤过指X线机本身的滤过C、将X线束中低能成分吸收掉，称X线滤过D、对高能射线束用铜铝复合板，铝面朝向X线管E、总滤过为固有滤过与附加滤过之和X线信息影像的形成与传递1、摄影的基本概念摄影：是应用光或其他能量来表现被照体信息状态，并以可见光学影像加以记录的一种技术。像：是用能量或物性量，把被照体信息表现出来的图案。在此把能量或物性量，称作信息载体。信息信号：由载体表现出来的单位信息量。成像系统：将载体表现出来的信息、信号加以配列，就形成了表现信息的影像。此配列称为成像系统。摄影程序：光或能量信号检测图像形成。2、X线信息影像的形成与传递X线在到达被照体之前不具有任何的医学信号，只有当X线透过被照体（三维空间分布）时，受到被照体各组织的吸收和散射而衰减，使透过后的X线强度分布呈现差异，从而形成X线的信息影像。X线随之到达影像接收器（如屏/片系统）的受光面，转换成可见光强度的分布，并传递给胶片，形成银颗粒的空间分布，再经显影处理成为二维光学密度分布，形成光密度X线照片影像。如果把被照体作为信息源，X线作为信息载体，那么X线诊断的过程就是一个信息传递与转换的过程。此过程分为五个阶段：第一阶段：X线对三维空间的被照体进行照射，取得载有被照体信息成分的强度不均匀分布。此阶段信息形成的质与量，取决于被照体因素（原子序数、密度、厚度）和射线因素（线质、线量、散射线）等。第二阶段：将不均匀的X线强度分布，通过接受介质（屏/片系统、CR、DR系统等）转换为二维的光强度分布。若以屏/片系统作为接受介质，那么这个荧光强度分布传递给胶片形成银颗粒的分布（潜影形成），再经显影加工处理成为二维光学密度的分布。此阶段的信息传递转换功能取决于荧光体特性、胶片特性及显影加工条件。此阶段是把不可见的X线信息影像转换成可见密度影像的中心环节。第三阶段：借助看片灯（或显示器），将密度分布转换成可见光的空间分布，然后投影到人的视网膜。此阶段信息的质量取决于看片灯（或显示器）亮度、色光、观察环境以及视力。第四阶段：通过视网膜上明暗相间的图案，形成视觉的影像。第五阶段：最后通过识别、判断做出评价或诊断。此阶段信息传递取决于医师的学历、知识、经验、记忆和鉴别能力。我们之所以介绍“X线影像信息的形成与传递”的目的，是要了解X线影像形成中每一个阶段的要素以及建立一个“影像链”的概念。X线摄影目的，就是掌握和控制X线影像形成的条件，准确大量地从被照体中取得有用的信息。并真实地转换成可见影像。或者说，在允许的辐射剂量内，获得最有效的影像信息，其中有两个关键，一是当X线通过被照体时，究竟以多大程度把客观的信息准确地传递出来；二是从信息接受介质来讲，又以何种程度把信息真实地再现成可见影像。前者取决于X线机的性能、X线的特性及摄影条件的选择；后者取决于接受介质的转换功能及显影加工技术。这些也正是推行影像质量保证（QA）与质量控制（QC）的目的。3、X线照片影像的形成作为放射诊断影像的主体-X线照片影像，仍占影像检查总数的70%。1995年美国放射学院（ACR）一项调研表明，120家被调研的临床机构中，有48%认为常规X线摄影是最适宜首选