第三章X線物理與防護(hù)

第一節(jié) X線的產(chǎn)生

考點(diǎn)1?X線的發(fā)現(xiàn)?

1895年11月8日，德國(guó)物理學(xué)家威·康·倫琴在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究陰極射線管放電現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)一種新射線，起名為X線。1901年倫琴因發(fā)現(xiàn)X線而獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。1905年第一屆國(guó)際放射學(xué)會(huì)大會(huì)把X線命名為倫琴射線。?

考點(diǎn)2?X線的產(chǎn)生?

1.?產(chǎn)生X線的基本條件是電子源、加速電場(chǎng)、撞擊陽(yáng)極靶面。?

2.?燈絲放出的電子，要高速?zèng)_擊陽(yáng)極，還必須具備兩個(gè)條件：①在X線管的陰極和陽(yáng)極間加以高電壓，通過(guò)在兩極間產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)使電子向陽(yáng)極加速；②為防止電子與空氣分子沖擊而減速和燈絲的氧化損壞，必須保持高真空度。?

3.?陽(yáng)極需要承受高速電子的沖擊，所以靶物質(zhì)一般都是用高原子序數(shù)、高熔點(diǎn)的金屬制成。?

考點(diǎn)3?X線的產(chǎn)生原理?

1. X線的產(chǎn)生是高速電子和靶物質(zhì)相互作用的結(jié)果，在真空條件下高千伏的電場(chǎng)產(chǎn)生的高速電子流與靶物質(zhì)的原子核和內(nèi)層軌道電子作用，分別產(chǎn)生了連續(xù)X線和特征X線。?

2.?高速電子和靶物質(zhì)相互作用過(guò)程中，將會(huì)發(fā)生碰撞損失和輻射損失，最終高速電子的動(dòng)能變?yōu)檩椛淠堋㈦婋x能和熱能。?

考點(diǎn)4?連續(xù)X線?

1.????? 連續(xù)X線是指電子向外輻射所產(chǎn)生的能量為hu的電磁波，其能量取決于：①電子接近核的情況；②電子的能量；③核電荷。?

2.?連續(xù)X線的波長(zhǎng)：平均波長(zhǎng)（λmean）=2.5λmin，最強(qiáng)波長(zhǎng)（λmax）=1.5λmin。?

考點(diǎn)5?特征X線?

1.?特征X線是指高速電子與靶原子的內(nèi)層軌道電子作用后，內(nèi)層電子被擊脫，外殼層電子躍遷填充空位時(shí)，多余的能量以光子（X線）的形式放出所形成的。?

2.?靶原子的軌道電子在原子中具有確定的結(jié)合能，只有當(dāng)入射高速電子的動(dòng)能大于其結(jié)合能時(shí)，才有可能被擊脫造成電子空位，產(chǎn)生特征X線。殼層越接近原子核，最低激發(fā)電壓越大；若管電壓低于某激發(fā)電壓，則此系特征X線將不會(huì)發(fā)生。?

考點(diǎn)6?影響X線產(chǎn)生的因素?

1. X線的產(chǎn)生效率是指X線管中產(chǎn)生的X線能與加速電子所消耗電能的比值；一般不足1%，而絕大部分的高速電子能都在陽(yáng)極變?yōu)榱藷崮?，使?yáng)極靶面產(chǎn)生很高的溫升。?

2.?影響連續(xù)X線產(chǎn)生的因素?

考點(diǎn)7?X線強(qiáng)度的空間分布?

1.?高速電子碰撞陽(yáng)極靶面所產(chǎn)生的X線分布與陽(yáng)極傾角（指垂直于X線管長(zhǎng)軸的平面與靶面的夾角）有關(guān)。在通過(guò)X線管長(zhǎng)軸且垂直于有效焦點(diǎn)平面內(nèi)，近陽(yáng)極端X線強(qiáng)度弱，近陰極端強(qiáng)。在通過(guò)X線管短軸且垂直于有效焦點(diǎn)平面內(nèi)測(cè)定，在90°處最大，分布基本上是對(duì)稱(chēng)的。?

2.?利用小孔成像原理，從焦點(diǎn)像上可以看出焦點(diǎn)面上的密度分布是不均勻的：兩端密度高、中間密度低。線量呈單峰分布的焦點(diǎn)成像質(zhì)量比較好。

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第二節(jié) X線的本質(zhì)及其與物質(zhì)的相互作用

考點(diǎn)1?X線的本質(zhì)?

1. X線是電磁輻射譜中的一部分，屬于電離輻射，其波長(zhǎng)介于紫外線和γ射線之間，是具有電磁波和光量子雙重特性的一種特殊物質(zhì)。?

2. X線在傳播時(shí)，突出地表現(xiàn)了它的波動(dòng)性，并有干涉、衍射等現(xiàn)象；X線與物質(zhì)相互作用時(shí)，則突出表現(xiàn)了它的微粒性，具有能量、質(zhì)量和動(dòng)量；X線光子只有運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，沒(méi)有靜止質(zhì)量。?

考點(diǎn)2?X線的特性?

X線是一種電磁波，它具有電磁波的共同屬性。還具有以下幾方面的特有性質(zhì)：

考點(diǎn)3?X線與物質(zhì)的相互作用?

考點(diǎn)4?各種效應(yīng)發(fā)生的相對(duì)概率?

1. X線與物質(zhì)的相互作用有光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對(duì)效應(yīng)三個(gè)主要過(guò)程和相干散射、光核反應(yīng)兩個(gè)次要過(guò)程。在診斷X線能量范圍內(nèi)，只能發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和相干散射，電子對(duì)效應(yīng)、光核反應(yīng)不可能發(fā)生。?

2.?在20～100keV診斷X線能量范圍內(nèi)，只有光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)是重要的。

第三節(jié) X線強(qiáng)度、X線質(zhì)與X線量

考點(diǎn)1?X線的波長(zhǎng)與管電壓?

不同管電壓對(duì)應(yīng)不同的連續(xù)X線譜，每條譜線都有一個(gè)強(qiáng)度最大值，最大強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值稱(chēng)為最強(qiáng)波長(zhǎng)（λmax），λmax=1.5λmin；其平均波長(zhǎng)（λmean）=2.5λmin。?

考點(diǎn)2?X線強(qiáng)度?

X線強(qiáng)度是垂直于X線束傳播方向的單位面積上，在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的光子數(shù)和能量乘積的總和，即X線束中的光子數(shù)乘以每個(gè)光子的能量，在實(shí)際應(yīng)用中，常以量與質(zhì)的乘積表示X線強(qiáng)度。?

考點(diǎn)3?X線質(zhì)?

1. X線質(zhì)又稱(chēng)X線的硬度，它是由X線的波長(zhǎng)（或頻率）來(lái)決定的。X線的波長(zhǎng)越短（頻率越高），X線的光子所具有的能量就越大，X線的穿透力就越強(qiáng)，即X線質(zhì)硬；反之，X線的波長(zhǎng)變長(zhǎng)，穿透力變?nèi)?，X線的硬度就小。?

2. X線質(zhì)的另一種表示方法是半值層（HVL），是指使入射X線強(qiáng)度衰減到初始值的1/2時(shí)，所需的標(biāo)準(zhǔn)吸收物質(zhì)的厚度，診斷用X線的半值層一般用毫米鋁（mmAI）表示。它反映了X線束的穿透能力，表征X線質(zhì)的軟硬程度。??

考點(diǎn)4?X線量?

X線量是指X線光子的多少。測(cè)量方法是利用X線在空氣中產(chǎn)生電離電荷的多少來(lái)測(cè)定X線的照射量；X線診斷范圍內(nèi)常用管電流與曝光時(shí)間乘積（mAs）即管電流量Q來(lái)表示；與靶面物質(zhì)的原子序數(shù)（Z）成正比；與管電壓的n次方成正比（診斷能量范圍）；與管電流及曝光時(shí)間成正比。

第四節(jié) X線的吸收與衰減

考點(diǎn)1?X線距離的衰減?

在以點(diǎn)源為球心，半徑不同的各球面上的射線強(qiáng)度，與距離（即半徑）的平方成反比，這一規(guī)律稱(chēng)射線強(qiáng)度衰減的平方反比法則；距離增加1倍，則射線強(qiáng)度將衰減為原來(lái)的1/4。這一衰減稱(chēng)為距離所致的衰減，也稱(chēng)為擴(kuò)散衰減。?

考點(diǎn)2?物質(zhì)吸收的衰減?

1.?物質(zhì)所致的衰減是指當(dāng)射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，由于射線光子與物質(zhì)原子發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)等一系列作用，致使入射方向上的射線強(qiáng)度衰減。?

2.?單能窄束X線通過(guò)均勻物質(zhì)層時(shí)，X線質(zhì)不變，其強(qiáng)度的衰減符合指數(shù)規(guī)律（等比衰減）。?

考點(diǎn)3?連續(xù)X線在物質(zhì)中的衰減特點(diǎn)?

連續(xù)X線是指能量從某一最小值到最大值之間的各種光子組合成的混合射線，其衰減特點(diǎn)概括為：強(qiáng)度變小，硬度提高，能譜變窄。?

考點(diǎn)4?影響衰減的因素?

考點(diǎn)5?人體對(duì)X線的衰減?

人體各組織對(duì)X線的衰減按骨、肌肉、脂肪、空氣的順序由大變小，這一差別即形成了X線影像的對(duì)比度；主要通過(guò)光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)兩種作用形式使其衰減。

第五節(jié) 輻射量及其單位

考點(diǎn)1?輻射量及其單位?

考點(diǎn)2?輻射效應(yīng)的危險(xiǎn)度?

危險(xiǎn)度（或稱(chēng)危險(xiǎn)度系數(shù)）即器官或組織接受單位當(dāng)量劑量照射引起隨機(jī)性損害效應(yīng)的概率；輻射致癌的危險(xiǎn)度用死亡率來(lái)表示；輻射致遺傳損害的危險(xiǎn)度用嚴(yán)重遺傳疾患的發(fā)生率表示。?

第六節(jié) 電離輻射對(duì)人體的危害

考點(diǎn)1?確定性效應(yīng)?

1.?射線照射人體全部或局部組織，若能殺死相當(dāng)數(shù)量的細(xì)胞而這些細(xì)胞又不能由活細(xì)胞的增殖來(lái)補(bǔ)充，則這種照射可引起人類(lèi)的確定性效應(yīng)，其嚴(yán)重程度與劑量有關(guān)，而且存在一個(gè)閾劑量。超過(guò)閾劑量后，損害的嚴(yán)重程度隨劑量的增加而增加。?

2.?引起男性暫時(shí)不育的一次照射的閾劑量約為睪丸吸收0.15Gy的劑量，絕育的閾劑量3.5～6Gy。女性絕育的閾劑量為急性吸收劑量2.5~6Gy（年長(zhǎng)婦女更敏感）。對(duì)于有臨床意義的造血功能抑制，全部骨髓的吸收劑量的閾劑量約為0.5Gy。?

考點(diǎn)2?隨機(jī)性效應(yīng)?

1.?電離輻射隨機(jī)性效應(yīng)被認(rèn)為無(wú)劑量閾值，其有害效應(yīng)的嚴(yán)重程度與受照劑量的大小無(wú)關(guān)。2.?當(dāng)電離輻射使細(xì)胞發(fā)生了改變而未被殺死，改變了存活著的體細(xì)胞繁殖出來(lái)的細(xì)胞克隆，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)短不一的潛伏期后，可能呈現(xiàn)一種惡變的情況，即發(fā)生癌。此種隨機(jī)性效應(yīng)稱(chēng)為致癌效應(yīng)。?

3.?如果這種損傷發(fā)生在具有傳遞遺傳信息功能的細(xì)胞上，發(fā)生的效應(yīng)的種類(lèi)與嚴(yán)重程度可以多種多樣，將顯現(xiàn)在受照射者的后代身上。這種隨機(jī)性效應(yīng)稱(chēng)為遺傳效應(yīng)。?

考點(diǎn)3?影響輻射損傷的因素?

2.?照射方式可分為外照射、內(nèi)照射和混合照射；外照射可以是單向照射或多向照射，多向照射引起的效應(yīng)大于單向照射。?

3.?人體對(duì)輻射的高度敏感組織有：淋巴組織，胸腺、骨髓、胃腸上皮、性腺和胚胎組織等；中度敏感組織有：感覺(jué)器官、內(nèi)皮細(xì)胞、皮膚上皮、唾液腺和腎、肝、肺的上皮細(xì)胞等；輕度敏感組織有：中樞神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌腺、心臟等；不敏感組織有：肌肉組織、軟骨、骨組織和結(jié)締組織等。?

考點(diǎn)4?胎兒出生前受照效應(yīng)?

胚胎或胎兒在不同發(fā)育時(shí)期受照后出現(xiàn)的效應(yīng)有所不同，主要包括：胚胎死亡、畸形、智力遲鈍、誘發(fā)癌癥；這其中既有確定性效應(yīng)，也有隨機(jī)性效應(yīng)。?

考點(diǎn)5?皮膚效應(yīng)?

1.?電離輻射既可引起確定性效應(yīng)，也可誘發(fā)癌癥，而在皮膚的輻射防護(hù)中，兩者均需考慮。?

2.?急性放射性皮膚損傷是指身體局部受到一次或短時(shí)間（數(shù)日）內(nèi)多次受到大劑量（X、γ及β等）外照射所引起的急性放射性皮炎及放射性皮膚潰瘍。處理原則是立即脫離輻射源或防止被照區(qū)皮膚再次受到照射或刺激。疑有放射性核素沾染皮膚時(shí)應(yīng)及時(shí)洗脫、去污處理。?

3.?慢性放射性皮膚損傷是指由急性放射性皮膚損傷遷延而來(lái)或由小劑量射線長(zhǎng)期照射（職業(yè)性或醫(yī)源性）后引起慢性放射性皮炎及慢性放射性皮膚潰瘍，年累積劑量一般大于15Gy。?

4.?放射性皮膚癌是指在電離輻射所致皮膚放射性損害的基礎(chǔ)上發(fā)生的皮膚癌。?

考點(diǎn)6?外照射慢性放射病?

1.?外照射慢性放射病是指放射工作人員在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，連續(xù)或間斷受到超當(dāng)量劑量限值外照射，達(dá)到一定累積劑量后引起的以造血組織損傷為主，并伴有其他系統(tǒng)改變的全身性疾病。?

2.?放射工作人員受到超過(guò)當(dāng)量劑量限值的照射，一般累積劑量在1.5Sv以上。?

3.?分度診斷標(biāo)準(zhǔn)及處理原則?

第七節(jié) X線的測(cè)量

考點(diǎn)1?照射量的測(cè)量?

照射量的測(cè)量利用的是X線對(duì)空氣的電離作用，通過(guò)測(cè)量電離電荷實(shí)現(xiàn)的。?

考點(diǎn)2?吸收劑量的測(cè)量?

1.?任何一種物質(zhì)，當(dāng)受到輻射照射后，其吸收的射線能量將以熱的形式表現(xiàn)出來(lái)，吸收的能量越大，產(chǎn)生的熱量越高。通過(guò)測(cè)量此熱量，就可以定量給出吸收劑量的大小。?

2.?吸收劑量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量大多通過(guò)測(cè)量照射量，然后換算成介質(zhì)的吸收劑量，其換算方法是：將照射量換算成空氣的吸收劑量，計(jì)算任意介質(zhì)的吸收劑量。只要測(cè)出照射量，就能換算出任意物質(zhì)的吸收劑量。?

3.?吸收劑量的其他測(cè)量方法有：熱釋光劑量計(jì)測(cè)量法、膠片劑量測(cè)量法、半導(dǎo)體劑量?jī)x測(cè)量法等。

第八節(jié) X線的防護(hù)

考點(diǎn)1?放射防護(hù)的基本原則?

1.?實(shí)踐的正當(dāng)化、放射防護(hù)最優(yōu)化、個(gè)人劑量的限制；在實(shí)施正當(dāng)化與最優(yōu)化兩項(xiàng)原則時(shí)，要同時(shí)保證個(gè)人所受照射的劑量不超過(guò)規(guī)定的限值。?

2. X線防護(hù)的目的在于防止發(fā)生有害的確定性效應(yīng)，并將隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率限制到認(rèn)為可以接受的水平。?

考點(diǎn)2?外照射防護(hù)的一般措施?

外照射防護(hù)的一般措施有時(shí)間防護(hù)、距離防護(hù)和屏蔽防護(hù)。?

考點(diǎn)3?外照射的屏蔽防護(hù)?

1.?任何物質(zhì)或多或少都能使射線受到衰減，但并不都適合作屏蔽防護(hù)材料。在選擇屏蔽防護(hù)材料時(shí)，必須從材料的防護(hù)性能、結(jié)構(gòu)性能、穩(wěn)定性能和經(jīng)濟(jì)成本等方面綜合考慮。?

2.?鉛當(dāng)量是指把達(dá)到與一定厚度的某屏蔽材料相同屏蔽效果的鉛層厚度，單位是毫米鉛（mmPb）。材料的屏蔽性能還可以用比鉛當(dāng)量表示。比鉛當(dāng)量是指單位厚度（mm）防護(hù)材料的鉛當(dāng)量。?

3. X線診斷機(jī)房的主防護(hù)應(yīng)有3mm鉛當(dāng)量的厚度，副防護(hù)應(yīng)有2mm鉛當(dāng)量的厚度（2018版修改了主防護(hù)和副防護(hù)數(shù)字）。一般24cm厚的實(shí)心磚墻，只要灰漿飽滿，不留縫隙，可達(dá)到2mm鉛當(dāng)量。?

考點(diǎn)4?放射工作人員的劑量限值?

放射工作人員的劑量限值為防止發(fā)生確定性效應(yīng)放射工作人員的當(dāng)量劑量限值；眼晶狀體150mSv/年（15rem/年），其他組織500mSv/年（50rem／年）；為限制隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生概率，而達(dá)到可接受水平，放射工作人員（全身照射）的當(dāng)量劑量限值是20mSv/年（2rem/年）。放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的劑量限值分為：基本限值、導(dǎo)出限值、管理限值和參考水平。?

考點(diǎn)5?放射工作條件的分類(lèi)?

考點(diǎn)6?放射防護(hù)的控制原則?

1.?未滿18歲者不得在甲種工作條件下工作，未滿16歲者不得參與放射工作。?

2.?從事放射的育齡婦女，應(yīng)嚴(yán)格按均勻的月劑量率加以控制。?

3.?在一般情況下，連續(xù)3個(gè)月內(nèi)一次或多次接受的總劑量當(dāng)量不得超過(guò)年當(dāng)量劑量限一半（25mSv）。?

4.?對(duì)事先計(jì)劃的特殊照射，其有效劑量在一次事件中不得大于100mSv，一生中不得超過(guò)250mSv。?

5.?放射專(zhuān)業(yè)學(xué)生教學(xué)期間，其劑量限值遵循放射工作人員的防護(hù)條款；非放射專(zhuān)業(yè)學(xué)生期間，有效劑量不大于0.5mSv/年，單個(gè)組織或器官當(dāng)量劑量不大于5mSv/年。?

考點(diǎn)7?對(duì)公眾的個(gè)人劑量限值?

公眾個(gè)人所受的輻射照射的年當(dāng)量劑量：全身不超過(guò)1mSv（0.1rem），單個(gè)組織或器官不超過(guò)50mSv（5rem）。?

考點(diǎn)8?對(duì)被檢者的防護(hù)?

提高國(guó)民對(duì)放射防護(hù)的知識(shí)水平；正確選用X線檢查的適應(yīng)證；采用恰當(dāng)?shù)腦線質(zhì)與量；?

嚴(yán)格控制照射野；非攝影部位的屏蔽防護(hù)；提高影像轉(zhuǎn)換介質(zhì)的射線靈敏度；避免操作失誤，減少?gòu)U片率和重拍片率；嚴(yán)格執(zhí)行防護(hù)安全操作規(guī)則。?

考點(diǎn)9?CT的防護(hù)?

1. CT檢查為窄束X線，窄束X線比寬束X線散射線少；CT產(chǎn)生的X線波長(zhǎng)短，線質(zhì)硬，穿透性大，吸收量少?

2.常用輻射劑量?

考點(diǎn)10?CT檢查的防護(hù)措施與原則?

除CT機(jī)房固有防護(hù)外，還需注意個(gè)人防護(hù)。?

1. CT檢查要做到實(shí)踐的正當(dāng)化，盡可能避免一些不必要的CT檢查。?

2.?在不影響診斷的情況下，掃描中盡量縮小掃描野，能少掃的不要多掃，能厚掃的不要薄掃，能不增強(qiáng)的就不增強(qiáng)，做到最優(yōu)化檢查。?

3.?做好掃描前與受檢者的溝通及訓(xùn)練工作，取得其合作，減少不必要的重復(fù)掃描。?

4.?掃描時(shí)盡可能讓陪伴人員離開(kāi)，必要時(shí)應(yīng)讓陪伴人員穿上鉛防護(hù)衣，并盡可能遠(yuǎn)離球管。?

5.?對(duì)被檢查的病人，應(yīng)做好掃描區(qū)以外部位的遮蓋防護(hù)。?

6.?定期檢測(cè)掃描機(jī)房的X線防護(hù)和泄漏等情況。