1、X 线成像技术考点及其解析-1 - CT 技师上岗证考试【考点 1】 X 线的发现与产生1X 线的发现：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：1023 年 2 月 10 日。2X 线的产生：X 线的产生是能量转换的结果：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 3 个条件：（1）电子源
2、：通过 X 线管灯丝通电加热而获得在灯丝周围形成的空间电荷。（2）电子高速运动：必须使电子高速运动具有动能。通过球管两端施以定向直流高压和维持 X 线管内高真空来满足。（3）高速电子骤然减速：是阳极阻止的结果；阳极的作用：一是阻止高速电子产生X 线，二是形成高压电路的回路。阳极上接受电子撞击的范围称为靶面；阳极靶一般用高原子序数、高熔点的钨制成。自测题-1 X 线的发现者是（ ）A德国物理学家威廉康拉德 伦琴B英国工程师豪斯菲尔德C美国医生达曼迪恩D波兰裔法国放射学家居里夫人E美国物理学家爱因斯坦答：A自测题-2 关于 X 线的发现，错误的是（ ）AX 线是 1895 年 11 月 8 日被发
3、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C1901 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答：C自测题-3 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电子的骤然减速答：C自测题-4 X 线产生中，电子从阴极射向阳极所获得的能量，决定于（ ）AX 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. 阴极灯丝焦点大小答：B考点 2】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，
4、利用了靶物质的 3 个特性：核电场、轨道电子结合能、原子存在有处于最低能级的需要。（自然法则 能量最小法则：一切物质总是趋向于保持能量最低的状态。）阴极电子从静止到产生高速运动具备强大的动能，需要电场力对电子做功。带电粒子在电场中产生的电势能等于：eV 。这个电势能做功全部转变为电子的动能：1/2mv 2。电子的能量大小等于它的电荷量乘以 X 线管两端的电压。靶物质的原子结构：处于原子中心的集中了原子绝大部分质量的体积很小的带正电荷原子核；分布在原子核周围很大半径范围里不同轨道上的质量忽略不计的带负电荷的电子。X 线管阳极靶物质是钨，其原子序数为 74，就是说，钨的原子结构为：原子核内有 74
5、 个质子，核外轨道上一共有 74 个电子。原子核与轨道电子之间存在结合能，半径小的内层电子结合能大，外层轨道电子的结合能比较小；电子在内层轨道运动时，原子的能量状态低，处于稳定状态；电子在外层轨道运动时，原子的能量状态高，处于不稳定的受激发状态。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连续放射连续放射又称为韧致放射，是高速电子与靶物质原子核相
6、互作用的结果。阴极电子受原子核正电场的影响而失去能量急剧减速，失去的能量直接以光子的形式放射出来；连续放射产生出来的 X 线是一束波长不等的混合射线，其能量（波长）取决于：电子接近原子核的情况、电子的能量、原子核的电荷。（1）阴极电子正撞到原子核，速度急剧减为零，电子的全部动能转变为X 线能放射出来，这时的 X 线光子能量最大，波长最短。 min=hc / kVp=1.24/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 0.0124nm。（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
7、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。2特征放射这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
8、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补充，此时外层电子将把多余的能量作为 X 线光子释放出来，此即 K 系特征放射；若 L 层电子的空缺，则由其外层电子补充，即产生 L 系特征放射。特征放射是在靶物质原子壳层电子的跃迁中产生的。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。它只服从于靶物质的原子特性。X 线管钨靶的 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。70kVp 以下，不产生 K 特征 X 线；80150kVp，K 特征 X 线占10%28%；1
9、50kVp 以上，特征 X 线减少。总之，从 X 线管发出的 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。自测题-5 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答：D自测题-6 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
10、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 线能量增大答：B自测题-7 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，不产生 K 系特征 X 线答：B自测题-8 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
11、质原子核外电子的结合能大小答：E【考点 3】X 线的本质与特性1X 线的本质X 线本质是一种电磁波，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粒二象性，这就是 X 线的本质。电磁波谱：无线电等 3105 1cm红外线 0.010.0008cm可见光 750390nm紫外线 3902nm诊断用 X 线 0.010.008nm注： 1m 109 nm（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
12、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。2X 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： 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，还与被穿透物质的原子序数、密度和厚度等因素有关。荧光作用：荧光物质（如钨酸钙、氰化铂钡等）的原子，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
13、荧光。电离作用：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
14、护的根据。3X 线产生的效率在 X 线管中产生 X 线能量与加速电子所消耗电能的比值叫 X 线的产生效率，用符号 表示。= 产生的 X 线总能量 / 阴极高速电子流的总能量 = k（V 2ZI / 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。例题：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：= 1.110-9 74105 0.00810.81%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。自测题-9
15、关于 X 线性质的叙述，错误的是（ ）AX 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EX 线不具有静止质量和电荷答：D自测题-10 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干射与衍射作用答：D自测题-11 关于 X 线的本质，正确的叙述是（ ）AX 线属于电磁波中的电离辐射，具有波粒二象性BX 线的微粒性表明 X 光子具有一定的能量和静止质量CX 线在传播时表现出微粒性DX 线的波动性表明 X 线能激发荧光物质发出荧光EX 线在与物质相互作用时表现出波动性答：A自测题-12 对
16、 X 线产生效率的说法，正确的是（ ）AX 线管产生 X 线的效率很高B X 线管产生 X 线的效率很低CX 线管产生 X 线的效率可能很高也可能很低DX 线管产生 X 线的效率一般EX 线管产生 X 线的效率为 100%答：B自测题-13 关于 X 线的穿透作用，下述说法错误的是（ ）AX 线具有一定的穿透能力BX 线的穿透力与 X 线的频率成反比CX 线的穿透力与被穿透物质的原子序数成反比DX 线的穿透力与被穿透物质的密度成反比EX 线的穿透力与被穿透物质的厚度成反比答：B自测题-14 X 线的荧光作用不能用于（ ）AX 线透视荧光屏BX 线摄影增感屏CCT 机的晶体探测器DX 线治疗E影
17、像增强管答：D自测题-15 X 线在医学影像检查技术中被应用的最基本的特性是（ ）A穿透作用B荧光作用C电离作用D感光作用E生物效应答：A自测题-16 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生物效应答：C【考点 4】X 线强度1X 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 线光子数量与能量之总和，即 X 线束中的光子数量乘以每个光子的能量。在实际应用中，常以 X 线量与质的乘积表示 X 线强度。量是指线束中的光子数，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
18、 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。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）管电压管电压决定产生 X 线最大能量的性质；另外增加管电压也将增加产生 X 线的量。所以 X 线强度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。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
19、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。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，整流后的脉动电压越接近峰值，其 X 线强度越大。3X 线质的表示方法（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。（2）电子的加速电压（管电压）。（3）有效能量：在连续 X 线情况下使用这一概念。（4）硬度：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：它表示 X 线的波长分布或能量分布。4X 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
20、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，长波长领域的 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。h=H2H 1 (H1：第 1 半值层，H 2：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，h=1 ，=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 = 1.24V eff (kV)(nm)有
21、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）。自测题-17 关于 X 线强度的叙述，错误的是（ ）AX 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DX 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 线强度越大答：A自测题-18 关于 X 线质的表示，正确的是（ ）AX 线管的滤过B X 线管电压和半值层CX 线管电流D高速电子的数量E阳极靶物质的原子序数答：B 自测题-19 影响 X 线强度的因素不包括（ ）AX 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
22、料E高压的脉动率答：D自测题-20 不能表示 X 线质的概念是（ ）A半值层B X 线管电压C有效能量DX 线波长E X 线的不均等度答：E自测题-21 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 线的总强度答：C自测题-22 下列与 X 线的质和量有关的叙述中，错误的是（ ）AX 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
23、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【考点 5】X 线与物质的相互作用相互作用形式：相干散射、光电效应、康普顿效应、电子对效应和光核反应五种。1相干散射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。相干散射在 X 线与物质相互作用时所占几率很小，不超过 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
24、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
25、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
26、结合能为 33.2 kev，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。轨道电子结合得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
27、 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。（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
28、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
29、，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 线摄影所用能量(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
30、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 7 MeV 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、
31、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而外，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。自测题-23 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
32、核反应和相干散射答：B自测题-24 关于 X 线与物质相互作用几率的解释，错误的是（ ）AX 线诊断能量范围内，光电效应占 30B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CX 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。答：A自测题-25 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
33、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答：B自测题-26 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光电效应可扩大射线对比度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。答：C【考点 6】 X 线的吸收与衰减1X 线的吸收与衰减X 线强度在其传播过程中，将以与距离平方成反比的规律衰减。此即 X 线强度衰减的反平方法则（反平方法则：X 线强度与距离的平方成反比）；反平方法则在 X 线管点焦点及 X 线在真空传播的条件下成立。严格地讲， X 线在空气中传
34、播会出现衰减，但是，这种因空气衰减的 X 线强度很微弱，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，反应出来的是物质吸收 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/kVp(nm)。最强波长等于1.21.5
35、min。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 1312。如 100kev 的射线，平均能量约是 40 kev。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，可以用于通过改变 X 线管窗口过滤来调节 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
36、中的衰减规律是进行屏蔽防护设计的依据。3X 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
37、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。4X 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=I 0 (X 线强度) ，将上式加以积分后，可得公式I= I0 e-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。此一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
38、后的 X 线光子，仅由未经相互作用或者是说未经碰撞的原射线光子所组成的 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
39、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= BI0 e-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；X 1 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
40、称。（1）线衰减系数将 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（ m2kg）。 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
41、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) 的功能，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
42、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
43、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(表 1-1-2)。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
44、cm3 的电子数。这是临床放射学中影响 X 线衰减的主要因素。7X 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 73 kVp 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
45、用所产生的对比度。自测题-27 下列概念与单位的组合，错误的是（ ）AX 线能量 kevB半值层 mmC直线减弱系数 mD质量减弱系数 m2/kgE波长 nm答：C自测题-28 与影响 X 线减弱的因素无关的是（ ）AX 线能量B原子序数C密度D每克电子数EX 线管灯丝温度答：E自测题-29 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肝脏答：C自测题-30 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
46、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 射线有较强的衰减答：E自测题-31 X 线衰减的反平方法则是指（ ）AX 线强度与管电压的平方成反比BX 线强度与距离的平方成反比CX 线强度与管电流的平方成反比DX 线强度与原子序数的平方成反比EX 线强度与每克电子数的平方成反比答：B自测题-32 关于距离所致的 X 线衰减，错误的说法是（ ）AX 线在其传播时将按照反平方法则衰减BX 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严格成立DX
47、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答：E自测题-33 下列不属于连续 X 线衰减特点的是（ ）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 线束的线质答：C自测题-34 关于 X 线的滤过，错误的叙述是（ ）AX 线滤过是指预先把 X 线束中的低能成分吸收掉BX 线滤过是为了减少高能射线对皮肤的照射量CX 线滤过包括固有滤过和附加滤过D固有滤过包括 X 线管壁、绝缘油层、窗口E附加滤过是
48、指从窗口到检查床之间 X 线通过的所有材料的滤过总和答：B【考点 7】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。2X 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(图 1-2
