(医学)医学影像物理学课件

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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）医学影像学物理学电子学设备学检查学诊断学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第一章普通X射线影像第一章普通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第一章普通X射线影像X射线管的特性+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radiatio

2、nlossX射线第一章普通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ΔE=hv轫致辐射产生连续X光谱第一章普通X射线影像X射线管的特性0.20.40.60.81.0λ相对强度50KV40KV30KV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Å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λmin=12.4/U（nm）λmin的数值仅与管电压U有关不受其他任何因素的影响第一章普通X射线影像X射线管的特性标识辐射（characteristicX-radiati

3、on）+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射线谱标识辐射第一章普通X射线影像X射线管的特性0.20.40.60.81.0λ相对强度钼靶X射线管的光谱Å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θ越大实际焦点越大对散热越有利对成像质量不利θaabsinθb实际焦点有效焦点靶角第一章普通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

4、焦点）df物体胶片半影半影造成影像边缘模糊不清线光源第一章普通X射线影像X射线管的特性半影P的大小P=dS/(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＝∫λminI（λ）dλ光子密度光子能量

5、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λm≈2λmin≈2.48/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]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5~200.25~0.062软组织摄影软20~1000.062~0.012透视和摄影硬100~2500.012~0.005浅层组织治疗极硬>250<0.005深层组织治疗第一章普通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λλII滤波板线质变硬滤去长波成分第一章普通X

6、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100kV500kV4MV20MV90o-90o第一章普通X射线影像X射线辐射场的空间分布厚靶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OcbaX射线IaIbIc>>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（photoelectriceffect）康普顿散射（Comptonscattering）电子对效应（electricpaireffect）第一章普通X射线影像光电效应+产生条件：入射光子的能量大于原子内层电子的结合能X射线

7、在介质中的衰减光电子X光子标识辐射第一章普通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θ入射X光光栏准直系统散射X光石墨散射体（散射角）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第一章普通X射线影像作用概率η与作用截面σX射线在介质中的衰减η＝-ΔI/I0σ＝（ΔI/I）/（N•x）式中I0-入射强度I-出射强度N-靶粒子密度x-靶