第二章X射线及其医学应用 第一节X射线基础 第二节XCT基本原理 第三节XCT图像重建方法 第四节XCT扫描机 第五节X射线治疗
第二章 X射线及其医学应用 第一节 X射线基础 第二节 X-CT基本原理 第三节 X-CT图像重建方法 第四节 X-CT扫描机 第五节 X射线治疗
威廉·康拉德·伦琴ˉ 1845年3月27日生于德国莱纳普 3岁时全家迁居荷兰并入荷兰籍 1865年迁居瑞士苏黎世,伦琴进入苏世联 邦工业大学机械工程系,1868年毕业。1869年获 苏黎世大学博士学位,并担任了物理学教授A孔 脱的助手;1870年随同孔脱返回德国,1871年随 他到维尔茨堡大学和1872年又随他到斯特拉斯堡 大学工作。1894年任维尔茨堡大学校长,1900年 任慕尼黑大学物理学教授和物理研究所主仼。 1923年2月10日在慕尼黑逝世
威廉·康拉德·伦琴 1845年3月27日生于德国莱纳普。 3岁时全家迁居荷兰并入荷兰籍。 1865年迁居瑞士苏黎世，伦琴进入苏黎世联 邦工业大学机械工程系，1868年毕业。1869年获 苏黎世大学博士学位，并担任了物理学教授A·孔 脱的助手；1870年随同孔脱返回德国，1871年随 他到维尔茨堡大学和1872年又随他到斯特拉斯堡 大学工作。1894年任维尔茨堡大学校长，1900年 任慕尼黑大学物理学教授和物理研究所主任。 1923年2月10日在慕尼黑逝世
伦琴与X射线 伦琴1895年11月8日,伦琴在进行阴极射线的实验时第一次注意到,在射线管 附近的氰亚铂酸钡小屏上发出微光。经过几天废寝忘食的研究,他确定了荧光屏 的发光是由于射线管中发出的某种射线所致。因为当时对于这种射线的本质和属 性还了解得很少,所以他称它为X射线,表示未知的意思. 同年12月28日,《维尔茨堡物理学医学学会会刊》 发表了他关于这一发现的第一篇报告。他对这种射 线继续进行研究,先后于1896年和1897年又发表了 新的论文。 1896年1月23日,伦琴在自己的研究所中作了第一次 报告,报告结束时,用X射线拍摄了维尔茨堡大学著名解 剖学教授克利克尔一只手的照片,的克利克尔建议将这 种射线命名为伦琴射线。1901年诺贝尔奖第一次颁发, 伦琴由于这一发现而获得了这一年的诺贝尔奖物理学奖
伦琴与X射线 伦琴1895年11月8日，伦琴在进行阴极射线的实验时第一次注意到,在射线管 附近的氰亚铂酸钡小屏上发出微光。经过几天废寝忘食的研究，他确定了荧光屏 的发光是由于射线管中发出的某种射线所致。因为当时对于这种射线的本质和属 性还了解得很少，所以他称它为X射线，表示未知的意思. 同年12月28日，《维尔茨堡物理学医学学会会刊》 发表了他关于这一发现的第一篇报告。他对这种射 线继续进行研究,先后于1896年和1897年又发表了 新的论文。 1896年1月23日，伦琴在自己的研究所中作了第一次 报告,报告结束时，用X射线拍摄了维尔茨堡大学著名解 剖学教授克利克尔一只手的照片 ，的克利克尔建议将这 种射线命名为伦琴射线 。1901年诺贝尔奖第一次颁发， 伦琴由于这一发现而获得了这一年的诺贝尔奖物理学奖
普通X光机 60320071056
普通X光机
第一节X射线基础 X射线的一般性质 Ⅹ射线的波长:01—0.001nm电磁波 医用:0.25-0.005nm.波长短,能量大 在媒质中有反射折射.干涉衍射现象 二.X射线的特性 1电离作用;2荧光作用; 3光化学作用;4.贯穿本领; 5生物效应
第一节 X射线基础 一.X射线的一般性质 X射线的波长:0.1—0.001nm.电磁波 医用:0.25—0.005nm. 波长短,能量大. 在媒质中有反射.折射.干涉.衍射现象 二. X射线的特性 1.电离作用; 2.荧光作用; 3.光化学作用; 4.贯穿本领; 5.生物效应
三X射线的产生装置 1产生条件: 速运动电子;(2)障碍物 2基本组成部分: X射线管: 高鱼灯丝.阴极阳极.靶物质(真空硬质玻璃管) 源 提供单向高压来加速电子 升压变压器.变阻器 低压电源:提供灯丝电流 灯丝变压器变阻器 整流电路:桥式整流 其他 定时器冷却系统(水冷,油冷,旋转阳极) 能量转换效率:<1% 管电压管电流
三.X射线的产生装置 1.产生条件: (1)高速运动电子; (2)障碍物. 2.基本组成部分: X射线管: 灯丝. 阴极. 阳极. 靶物质(真空硬质玻璃管) 高压电源: 提供单向高压来加速电子 升压变压器. 变阻器 . 低压电源: 提供灯丝电流 灯丝变压器 变阻器 整流电路: 桥式整流 其他: 定时器. 冷却系统(水冷,油冷,旋转阳极) 能量转换效率: <1% 管电压 管电流
四X射线的强度和硬度 1X射线的强度 单位时间内通过与射线方向垂直的单位面积的辐射能量 =N,hv,+N2 hv2+N3hv3+.+Nnhv 增加X射线强度—增大管电流,强度大小用mA数表示 辐射能量用mAs表示 2×射线的硬度 指X射线的质即穿透本领.与波长有关决定于单个X光子能量大小 增加X射线的硬度-调节管电压.硬度大小用Kv数表示 医学上X射线按硬度分类 极软:0.25--0062nm 软组织摄影 软:0.062--0012nm 般组织透视和摄影 硬:0.012-0.005nm 较深组织治疗 极硬:0.005nm以下 深部组织治疗
四.X射线的强度和硬度 1.X射线的强度 单位时间内通过与射线方向垂直的单位面积的辐射能量. I=N1hv1+N2hv2+N3hv3+…+Nnhvn 增加X射线强度-----增大管电流, 强度大小用mA数表示 辐射能量用mAs表示 2.X射线的硬度 指X射线的质,即穿透本领. 与波长有关,决定于单个X光子能量大小. 增加X射线的硬度-------调节管电压. 硬度大小用KV数表示 医学上X射线按硬度分类: 极软: 0.25---0.062nm 软组织摄影 软: 0.062---0.012nm 一般组织透视和摄影 硬: 0.012---0.005nm 较深组织治疗 极硬: 0.005nm以下 深部组织治疗
五Ⅹ射线产生的微观机制 一)X射线谱 连续谱(强度一波长曲线) 特点:管电流越大强度越大;波长分布中有短波极限(与管电压有关) 管电流一定时,管电压越大,强度也越大,短波极限向短波方向移动 2标识谱 在连续谱上叠加有规律的尖峰.不同物质,尖峰位置和分布不同,并不随管电压变化.可依此区别 物质 (二)产生机制 1连续谱产生机制 韧致辐射 λmn=1242/(kV)(nm 高速电子受原子核电场作用 2标识谱产生机制 高速电子与原子核外内层电子作用,把内层电子打出原子以外,较外层电子填充 其空位时,辐射一X光子 此特性用于化学元素分析
五 X射线产生的微观机制 (一).X射线谱 1 连续谱 (强度—波长曲线) 特点: 管电流越大强度越大; 波长分布中有短波极限(与管电压有关) 管电流一定时, 管电压越大,强度也越大,短波极限向短波方向移动. 2 标识谱 在连续谱上叠加有规律的尖峰. 不同物质,尖峰位置和分布不同, 并不随管电压变化.可依此区别 物质. (二) 产生机制 1连续谱产生机制 韧致辐射 λmin=1.242/U(kv) (nm) 高速电子受原子核电场作用 2标识谱产生机制 高速电子与原子核外内层电子作用 ,把内层电子打出原子以外,较外层电子填充 其空位时, 辐射一X光子. 此特性用于化学元素分析
六.X射线的衰减规律 当X射线通过物质时 有 - d= ul dx dx:物质层厚1:入射前强度 d:被厚度为dx的物质吸收的强度; u:物质的线性吸收系数 解方程 =|。EXpx 半价层:X射线强度衰减为原来一半时对应的厚度 u与波长的三次方成正比,与原子序数z的35次方成正比 X射线被吸收的微观机制: 光电效应,康普顿效应,电子对生成
六. X射线的衰减规律 当X射线通过物质时 有 -dI = μ I dx dx : 物质层厚 I : 入射前强度; dI : 被厚度为dx的物质吸收的强度; μ : 物质的线性吸收系数 解方程: I=I。Exp-μx 半价层: X射线强度衰减为原来一半时对应的厚度. μ与 波长的三次方成正比,与原子序数Z的3.5次方成正比. X射线被吸收的微观机制: 光电效应, 康普顿效应, 电子对生成
第二节Ⅹ-CT基本原理 ()射线连续通过若干层不同物质时的衰减 设层厚相同均为X,则有 =|。EXP-(∑pi)X 有:1+2++n=(1/X)(1nl。/I) (二)X-CT基本原理 体素:把沿人体某方向切成的薄片分成nXη份, 每一份即一个体素 像素:成像平面按ηxnη划分,每一份即一个像素. 投影值:即ln。/的值
第二节 X-CT 基本原理 (一).X射线连续通过若干层不同物质时的衰减 设层厚相同均为X,则有: I=I。EXP-(Σμi) X 有: μ1+μ2+---+μn=(1/X)(lnI。/I) (二) X-CT 基本原理 体素:把沿人体某方向切成的薄片分成nхn份, 每一份即一个体素. 像素: 成像平面按nхn划分,每一份即一个像 素. 投影值: 即lnI。/I的值