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X射線，和可見光一樣，同屬于電磁波，都可以想象成由一個(gè)個(gè)光子疊加而成

因此，X射線也稱為X光

X光片、X光透視、CT掃描等醫(yī)療診斷過(guò)程，都會(huì)用到X射線

X射線的頻率和能量較高，對(duì)人體組織具有較強(qiáng)的穿透力

進(jìn)入微觀世界，體內(nèi)的各種物質(zhì)由原子構(gòu)成，原子由原子核和核外電子構(gòu)成

X射線在穿過(guò)人體的瞬間

會(huì)與體內(nèi)的各種原子或電子發(fā)生相互作用，出現(xiàn)散射、光電效應(yīng)等現(xiàn)象

其中散射主要分兩種：彈性散射和康普頓（非彈性）散射

彈性散射是光子與原子或電子相互作用，使其輻射出同頻率光子的現(xiàn)象

光子在散射前后頻率和能量保持不變，通常傳播方向會(huì)發(fā)生偏離

由于診斷X射線能量較高，彈性散射較少發(fā)生，是一個(gè)相對(duì)次要的因素

康普頓散射才是主導(dǎo)

康普頓散射是光子的部分能量轉(zhuǎn)移到原子的核外電子上

電子隨即從原子中逸出，剩余能量的光子被散射到不同方向??

光子在散射后能量相應(yīng)減少，頻率也隨之降低，傳播方向通常也會(huì)發(fā)生偏離

康普頓因?yàn)檫@一發(fā)現(xiàn)，獲得了1927年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

對(duì)于常規(guī)的診斷X射線成像，散射主要扮演了搗蛋鬼的角色

散射的X射線光子可能到達(dá)探測(cè)器，導(dǎo)致圖像中出現(xiàn)偽影或噪點(diǎn)，降低圖像質(zhì)量

盡管通過(guò)能量過(guò)濾或散射校正可以消除部分影響

另外，散射還會(huì)帶來(lái)輻射危害，X射線從患者體內(nèi)散射出來(lái)，會(huì)產(chǎn)生背景輻射，導(dǎo)致不必要的輻射暴露

對(duì)診斷X射線成像起關(guān)鍵作用的是著名的光電效應(yīng)

光電效應(yīng)是指光子能量被電子完全吸收，電子隨即從原子中逸出的現(xiàn)象，逸出的電子被稱為光電子

愛因斯坦因?yàn)槌晒o出了光電效應(yīng)的理論解釋，獲得了1921年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

當(dāng)X射線的能量剛好等于或略高于電子的結(jié)合能時(shí)，光電效應(yīng)通常最為顯著

由于外層電子的結(jié)合能較小，診斷X射線能量較高，光電效應(yīng)主要發(fā)生在離原子核最近的K層

X射線光子的能量被K層電子吸收后，K層電子逸出成為光電子

隨即外層電子會(huì)躍遷到空缺的K層，同時(shí)釋放能量，能量大小取決于電子躍遷的能級(jí)差

發(fā)生在K層的躍遷，能級(jí)差較大，能量通常以X射線的形式釋放，我們稱之為特征X射線

另外，能量也可能轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電子上，隨即該電子從原子中逸出，逸出的電子被稱為俄歇電子

光電效應(yīng)與元素的原子序數(shù)（Z）密切相關(guān)

隨著原子序數(shù)的增加，K層電子的結(jié)合能隨之增加，診斷X射線的光電效應(yīng)通常也會(huì)更加顯著

體內(nèi)的軟組織主要由氫、碳、氮、氧等元素構(gòu)成

原子序數(shù)低，K層電子的結(jié)合能也低，光電效應(yīng)較弱

骨骼、牙齒中含有大量鈣，其原子序數(shù)和電子結(jié)合能相對(duì)較高，光電效應(yīng)較為明顯

因此，骨骼、牙齒與軟組織中的X射線衰減會(huì)呈現(xiàn)明顯差異，X射線也常用于骨骼或牙齒的檢查

鋇和碘的原子序數(shù)更高，K層電子的結(jié)合能更接近大多數(shù)診斷X射線的能量值

光電效應(yīng)通常也更明顯，因此鋇和碘經(jīng)常作為X射線成像中的造影劑

康普頓散射和光電效應(yīng)都會(huì)導(dǎo)致電子從原子中逸出，產(chǎn)生帶正電荷的離子和帶負(fù)電荷的自由電子

此過(guò)程被稱為電離，因此X射線屬于電離輻射

電離輻射可以直接電離具有生物活性的大分子，如核酸、蛋白質(zhì)等

同時(shí)還可以電離體內(nèi)大量存在的水、氧氣等含氧物質(zhì)

產(chǎn)生二次電子、低能電子、水合電子、氫自由基、羥自由基等各種活性物質(zhì)

羥自由基等高活性物質(zhì)就是傳說(shuō)中的衰老元兇，會(huì)四處破壞和攻擊核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等各種生物活性分子

前面有一期視頻：《自由基是什么？維生素E與抗氧化、抗自由基、抗衰老》

對(duì)自由基有比較詳細(xì)的講解，感興趣的同學(xué)可以點(diǎn)擊觀看

診斷X射線的劑量較低，急性輻射損傷的風(fēng)險(xiǎn)通常可以忽略

但潛在的基因突變和致癌風(fēng)險(xiǎn)備受關(guān)注

一般而言，細(xì)胞分裂活躍的組織對(duì)電離輻射更為敏感

如造血組織骨髓、淋巴組織、小腸上皮、皮膚等

另外，胚胎、兒童時(shí)期，細(xì)胞分裂較為活躍

而且基因突變會(huì)隨著年齡累積，電離輻射導(dǎo)致的致癌風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)更高

因此，孕婦、兒童應(yīng)謹(jǐn)慎使用CT、透視等電離輻射相關(guān)成像，如有需要也應(yīng)做好防護(hù)

最后需要說(shuō)明的是，對(duì)于低劑量X射線的致癌風(fēng)險(xiǎn)，目前存在較多爭(zhēng)議

是否存在劑量閾值或閾值范圍，各路專家也是各執(zhí)一詞

視頻列出的是部分參考文獻(xiàn)，感興趣的同學(xué)可以繼續(xù)研究，或在評(píng)論區(qū)進(jìn)一步探討