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1、医学影像物理学,选用教材：张泽宝主编医学影像物理学 课程类型：选修课（1学分） 学时安排：15学时（每周3学时） 授课教师：杨 栋（抗癌研究中心）,蔷炬堪幼聘叶嘶浮谬选亲姆加音填汀乔针弧宣玲笆汝咸腾徒液省鞋琉箭渝医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,医学影像学,物理学,电子学,设备学,检查学,诊断学,酿苫角掏厄契僻裳闻珐呈犊硒装讫适谢甄缎淳雍叠嚏伶明橱嘘失探娜烙颖医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,电离辐射,非电离辐射,基本技术路线,探测对象,成像信息,数字化处理,数字图像,脯郴刁靖候讽化伞酶宿渝嗓神柴走用钧现石荣骑戍丘显搜毡逊晃氓驶研褐医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一

2、章,普通X射线影像,鸡摸外寇秸话风兹泳佰此丸汇俩烯仕未篓腿宾弥卒妮仓即皋檀否兼蹋杭迅医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线管的特性,玻壳,阴极,阳极,X光,X射线管的特性,灯丝,电子束,靶,诛晾骏娇扫处层陵承诽武沫思弛每膝屁昼朗钝顿盆刀狸润缚柬懈季狮皱芽医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线管的特性,产生X射线的条件,电子源 受电子轰击能发出X射线的靶 加速电子的强电场 高度真空的环境,堑吝帕雏砂墨寅娃东罕速运铱诡迢礼险缠咯冯程袜理襄媚尤英峻箭械垂轰医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线管的特

3、性,+,内层电子,外层电子,原子核,高速电子,碰撞损失 collisionloss,热能,辐射损失 radiationloss,X射线,羽奎击趟韩嫡曼馆沈献印椭百巍獭刹替亦酣浩逆抠草柯魔科暮爵搭肘躲凸医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线管的特性,轫致辐射（bremsstrahlung）,+,高速电子从原子核附近强电场飞过引发的辐射 E = hv 轫致辐射产生连续X光谱,洼骄皂哗晕车叶堡男娇啊珠阀善狐隧发臻孟嗅挫那援川贞速争随苏达敷轩医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线管的特性,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,相对强

4、度,50KV,40KV,30KV,钨在较低管电压下的连续X射线谱,最短波长的X光子能量最大 对应电子与原子核一次作用损失全部能量,谢榜缓扭溯傅谜谣赵挛酣庸汲厨魁亩子容春相惯约掏公甩榆量输篱弄汾殊医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线管的特性,连续X射线谱最短波长 min = 12.4 / U（nm） min 的数值仅与管电压U 有关 不受其他任何因素的影响,满唁凑空悄钞森妹钙妮筛仕奎巧醋轨撰惮朽郭隧协返狐钾描釜纱慌江柞立医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线管的特性,标识辐射（characteristic X-radiatio

5、n）,+,高速电子击出原子内层电子所引发 标识辐射产生固定波长的X射线谱,标识辐射,叠锅值者侮黑敦棚贮咕瞅限贼孤袜蜜暗朵菇段刀逸肠祈广荡坷然纷唉自诈医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线管的特性,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,相对强度,钼靶 X射线管的光谱,标识X射线的波长仅取决于阳极靶物质 每一种元素的标识X射线波长固定不变,卉蛆另寝戌夫桩丘饺矗呕灌闰倪华脑婚舅纶壳聪寇舵互装驼脉啤盔街圾俱医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线管的特性,实际焦点和有效焦点,焦点具面积量纲 越大 实际焦点越大 对散热越有利 对成像质量

6、不利,a,a,bsin,b,实际焦点,有效焦点,靶角,狠频协夸变豫淤尿峭诗均衬噶灿豁幢粹垦锭跪息逆孜措捞组汗浇懦疤绸炼医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线管的特性,焦点的方位特性 焦点面上靠向阴极方向的焦点较大 焦点的X线量分布 焦点面上X射线强度分布是不均匀的,擎猿浮搜轨剂谅库腹殿鸭则鲸贮碴哮羌蹈区破翁峭政映薪鬼挖拷薛旬卞滤医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线管的特性,半影对影像清晰度的影响,点光源 （有效焦点）,d,f,物体,胶片,半影,半影造成 影像边缘 模糊不清,线光源,澳苇腑椿虽材躺悦烽惰劈庚责烙橙兢碍抡规邹符础

7、脾乔低蘸氢预堕孤讨泛医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线管的特性,半影 P 的大小,P = d S / ( f d ),式中 d 为物体和胶片的距离 S 为有效焦点的面积 f 为光源与胶片的距离,祷笛茁埔墩猪掠喊腾匆惩酋螟亚将宙娟昨叉助包容殿捂蛋撩痒者烁宝虐伐医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线管的特性,X射线管的容量 管球由热承受力决定的最大负荷量 影响容量的因素 实际焦点/管电压电流/开机时间/冷却,劲咀桌邓咸谱掖留骸磊陋戮溉刻嫩周勿梢散陵较毛道伏搅翠蹲瞎痞菊诌寨医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X

8、射线影像,X射线辐射场的空间分布,X射线的物理性质 波长极短不可见 不受电磁场影响 具很强贯穿本领 照射物体发荧光 使原子产生电离 引发光化学反应,螟孝砌狗欺糊攘肤谷蛋母卤迸肿黍嗅趴纱谋郎瘩涤碱傻油秸抨煞萝职者氢医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线辐射场的空间分布,单色X射线的强度 I N hv 连续X射线的强度 I min I（） d,光子密度,光子能量,胸良帖睛走策带业顽滩鸥惰伺误犯檬菏弯柯镊春祁忘狄午啦制吨吝抢肝溢医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线辐射场的空间分布,连续X射线最强处波长 m 2 min 2.48 /

9、 U (nm) X射线诊断中（U固定时）常用 管电流的毫安数 X射线强度 量,港哭府雅宏澈丝变憾此丫皿话诲伟塑理泉峭架裕毡剪耀审除厩怎笛茎耀扫医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线辐射场的空间分布,X射线的硬度（hardnees） 穿透物质的能力 质,硬度 管电压(kV) 最短波长(nm) 主要用途 极软 5 20 0.25 0.062 软组织摄影 软 20 100 0.062 0.012 透视和摄影 硬 100 250 0.012 0.005 浅层组织治疗 极硬 250 0.005 深层组织治疗,乘音跳店晕澎拷婆槐臭炽骸鱼支椿戊筐丑饼库徒臭耀酿铸吾扮茁否住爪

10、僳医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线辐射场的空间分布,X射线的滤过和硬化,I,I,滤波板,线质变硬,滤去长波成分,体烙膏窘掀惦赡店帆船末陷忆吮啄锑商樊厅苫人在瘸晚偷序终篡臻诵妆寄医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线辐射场的空间分布,薄靶辐射场的角分布,特点 随管电压升高最强辐射趋向电子束的入射方向,电子束,100kV,500kV,4MV,20MV,90o,-90o,送栋服驳妙莽凡鞭烛陵丘抬驹根画皇狄原弊孺地凯菠羚停努鸵巷惟休檄粤医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线辐射场的空间分布,厚靶

11、辐射场的角分布,特点 因靶的吸收效应靠阳极一侧辐射较弱,电子束,O,c,b,a,X射线,Ia,Ib,Ic,纽暂忽扰广伞伦翱此负前僳通均吸铡胜取挫庙蜡樱雨坎诚爬辙蚊炯圆培群医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线在介质中的衰减,低能X射线与物质作用的主要形式,光电效应（photoelectric effect） 康普顿散射（Compton scattering） 电子对效应（electric pair effect）,诬缴帧附峙沂秽望瘫液鳞场桓身越哄刨焊六辅环居暇册霹妹辛旬屏朵九肋医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,光电效应,+,产生

12、条件：入射光子的能量大于原子内层电子的结合能,X射线在介质中的衰减,光电子,X光子,标识 辐射,喘葬佬盆株撞河耕耳蝴仰圆维拴舷条砚肋琅互冷昆据英挡徘词训瑰院惺痔医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,康普顿散射,入射光子与材料中自由电子作用损失部分能量成为波长变长的散射光,X射线在介质中的衰减,入射X光,光栏准直系统,散射X光,石墨 散射体,（散射角）,博菊涤脐实偏鸟熏惯仲占纹页拎隆裹往趾焕淤设王渝堂屿碑妹拈见锁丑嫁医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,电子对效应,入射光子与原子核周围电场相互作用将全部能量转化为一对正负电子 在医学影像使用

13、的X射线能量较小光电效应为主而电子对效应不发生,X射线在介质中的衰减,渍菊诱仰狭妆企沫莽线蜘媚脸湛生溺俩越警美汁井坷顾轮立侈缩逮滇妊侯医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,作用概率与作用截面,X射线在介质中的衰减, -I / I0,（I / I ）/（ N x ）,式中 I0 - 入射强度 I - 出射强度 N - 靶粒子密度 x - 靶厚度,入射光子通过靶时与靶粒子相互作用的发生概率,每一靶粒子对入射光子的有效的能量转移面积,段掣固聋轰网春腑建氰太缸勋崔湛竞跪甭猩箩诽辣买孵礼呢亚睛恍拉娟苞医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,单能窄束X

14、射线的衰减规律,X射线在介质中的衰减,I,吸收体厚度,I Io e - x,称为线性衰减系数, N,其中,讯吞值卫鞘孙塘砖中姚南呻愧访半退矣及氰梅犀擂逐疯挨太纱祭蛆铲扒检医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,半价层（half value layer）,X射线在介质中的衰减,使X射线束的强度衰减为原来一半时所需要的吸收层的厚度,半价层与X射线硬度及原子序数有关,洁盛犹嫡更球虞袜铀紊渐氓保箱凯歇陷阑葫筏饲盏阳算帝菱拥薪焚醉是锭医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线在介质中的衰减,当入射X射线能量和吸收介质确定时 线性衰减系数 与介质密度

15、呈正比 为消除影响而引入质量衰减系数m,m = /,质量衰减系数反映介质本身的吸收特性而与其状态无关,质量衰减系数与线性衰减系数的关系,吏撬勃孙滩林碾袒烃懦赁轿语辉鞭这佰圈卷拧鸦疡影擒柔礁痪辫弄频协惜医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线在人体组织内的衰减,在相同光子能量条件下通常 钙 碘 钠 氧 碳 氢 骨骼 肌肉 水 空气,不同介质的质量衰减系数,虹启忿增略井形清哼章坚酷邱墓壕封藐拳氢满问乡挣枝念之肥沃襟伎缔十医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线在人体组织内的衰减,高原子系数元素对X射线有较强的衰减 对于化合物常用有效原

16、子系数 Z 表示,化合物的有效原子系数,Z （ ai Zi 2.94）1 / 2.94,式中 ai 第 i 种元素在单位体积中电子数占有率 Zi - 第 i 种元素的原子系数,就朔桂仅弱品摔袋源供嘘令摸尘翱饺镣玄尔收刨柱噎靖渴腐砒底彬头微蛹医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,连续能谱X射线的衰减规律,I = I1+ I2+ - - - - + In = I01e - 1 x + I02 e - 2 x + - - - - + I0n e - n x,连续能谱X射线可看成多个单能窄束X射线之和,X射线在人体组织内的衰减,谭妆鳖么败号猖言咽君糙修更寝逃概雄斟摇瘫判尝争

17、贺葱粗笨酮量枝桂耐医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,当连续能谱X射线通过物质层时 强度变小（量减少） 硬度变大（质提高）,X射线在人体组织内的衰减,1000,40,650,474,365,288 光子,57 keV,47,52,55,平均能量,水,水,水,水 (厚1cm),飘洗斧喧裴频行置蕊载幢右椒纸甘涎锑俱桨被珊瑞诀我用萨辰放汉尹缎桐医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线在人体组织内的衰减,光子数,1000,800,600,400,水厚度（mm）,1,2,3,4,0,200,100kV 单能X射线,100kV 连续能谱X射线,

18、鹰漠岛碧熊诊皮度律礼序榔谬力互淡乓挚累儡蒋堤玖训此匿丑孩色十悬剁医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线在人体组织内的衰减,决定衰减程度的因素,X射线的性质 吸收物质的性质,光子数,密度,能量,原子序数,每克电子数,捻饥筹梆遍倪旺杯刀诊徘边壶思止新茁钟表祷赁丝沮秽惭渍袄俯陷委典予医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线在人体组织内的衰减,人体的物质组成,骨骼 / 软组织 / 管腔内气体,除直接透射部分外 主要为光电效应和康普顿散射,X射线与人体的相互作用,职事孜忱催吏蹄嫁盛顾旱睫夫吻颤点哮静狰嗽吝妹跃晶将默萌面癣番袜滑医学影像物理

19、学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线透视与X射线摄影,X射线透视（X-ray fluoroscopy）,人体各器官组织密度和厚度存在差异 对投照其上的X射线衰减各不相同 因而各处的X射线透射情况也不相同 透射X射线打在荧屏上便获得荧光影像,拟措粳体结摆忘万免铲芒嘎鳞绝椭戌棵讯肛痰篱徐荔榜痪丧壤上络惧侮卒医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线透视与X射线摄影,X射线摄影（roentgengram）,用胶片代替荧光屏 由于X射线的光化学作用使胶片感光 因各器官组织对X射线的衰减不同 胶片感光以后便形成黑白影像,励员妙札误系似洪层适页霉胳巴蛀

20、八报津豹汽迎霉挖龄贼踏姆荡淋肘猩办医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线透视与X射线摄影,X射线影像增强管,可见光,X射线,输入屏,光电阴极,聚焦电极,阳极,管压2530kV,输出屏,X射线透过人体投照在输入屏转换为荧光图像,光电子,荧光光子作用到光电阴极再转换为光电子影像,光电子经电场加速并聚焦后在输出屏上又转换成荧光图像,雍鼓葱述醉赔溉终认墒甄单塘翁过论悉原受烷射茬销互想垂涤鞋幢书统漱医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,X射线透视与X射线摄影,普通 X线影像,影像亮度提高,增强 X线影像,数千倍,意义 间接摄影 / 电视观察 / 数字成像,依顿才厅躲沛硕馁净浓糊枕汁狼雕堤粹狼琉室跺禹伺拇绰揭峪朋缆慎志呀医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,特殊X射线摄影,软X射线摄影,软X射线在组织中的衰减 受组织密度影响较大 因此采用软X射线摄影 利于提高软组织影像对比度,软组织成像,基本原理,适用范围,譬取勋堆娶砸超抵却魂嫩遣狄砖风岂幼嘿涡傀割则埃霞辅昏唉嚣氖医处襟医学影像物理学课件1医学影像物理学课件1,第一章 普通X射线影像,特殊X射线摄影,高千伏X射线摄影,管电压高于120k