X射線在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用講解

1、貴州師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院論1 貴州師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院論文 鍵入文字 鍵入文字1 摘要x 射線的穿透能力極強(qiáng)，由于人體不同的組織對(duì)x 射線的吸收程度不同，均勻的 x 線速穿透人體組織后，其不均勻的分布其實(shí)就是人體組織的投影。把這種成像技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上，就可以得到病灶的位置信息。文章簡(jiǎn)單介紹了x 射線技術(shù)自被發(fā)現(xiàn)以來(lái)的發(fā)展史和x射線成像的原理，以及現(xiàn)在x射線在醫(yī)學(xué)上的診斷、治療和層析攝影治療，以后x 射線技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用將會(huì)無(wú)處不在。關(guān)鍵字：診斷；治療；層析攝影治療ABSTRACTstrong x-ray penetration, the different levels of d

2、ifferent body tissues absorb x-rays, the penetrating body tissue, the non-uniform distribution is actually a uniform tissue projection x line speed. The application of this imaging technique in medicine, you can get the location information of lesions. This paper briefly describes the history of the

3、 principle of x-ray technology and x-ray imaging since been discovered, and now the x-rays in medical diagnosis, treatment and tomography treatment, after x-ray technology in medicine will be no Office is not.Keywords: diagnosis ； treatment ； tomography treatment.X射線在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用1. 緒論1.1 x 射線技術(shù)在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的研究

4、背景X 射線自19世紀(jì)被倫琴在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)以來(lái)，半個(gè)世紀(jì)后，發(fā)展了超聲波成像、放射性同位素成像、核磁共振成像等，因?yàn)?X射線具有強(qiáng)大的穿透能力，能夠透過(guò)人體顯示骨骼和薄金屬中的缺陷，在醫(yī)療和金屬檢測(cè)上有重大的應(yīng)用價(jià)值，因此引起了人們極大的興趣。許多國(guó)家都競(jìng)相開(kāi)展類(lèi)似的試驗(yàn)。一股熱潮席卷歐 美 ， 盛 況 空 前 。 X 射 線 迅速 被 醫(yī) 學(xué) 界 廣 泛 利 用 ， 成 為 透 視 人 體 、 檢 查 傷 病 的 有力工具，后來(lái)又發(fā)展到用于金屬探傷，對(duì)工業(yè)技術(shù)也有一定的促進(jìn)作用。放射醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)的一個(gè)專(zhuān)門(mén)領(lǐng)域，它使用放射線照相術(shù)和其他技術(shù)產(chǎn)生診斷圖像，這可能是X射線技術(shù)應(yīng)用最廣泛的地方。X射線的

5、用途主要是探測(cè)骨骼的病變，但對(duì)于探測(cè)軟組織的病變也相當(dāng)有用。常見(jiàn)的例子有胸腔X射線，用來(lái)診斷肺部疾病，如肺炎、肺癌或肺氣腫；而腹腔X射線則用來(lái)檢測(cè)腸道梗塞，自由氣體（free air ，由于內(nèi)臟穿孔）及自由液體（free fluid ） 。某些情況下，使用X射線診斷還存在爭(zhēng)議，例如結(jié)石 （對(duì) X射線幾乎沒(méi)有阻擋效應(yīng)）或腎結(jié)石 （一般可見(jiàn)，但并不總是可見(jiàn)）。因此在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、研究領(lǐng)域等各方面都有廣泛應(yīng)用，就X射線衍射來(lái)說(shuō), 它對(duì)近代科學(xué)（ 物理、 化學(xué)、 材料學(xué)、 生物學(xué)等等）和近代技術(shù)的發(fā)展都產(chǎn)生了很大的影響, 了解 X射線的性質(zhì)以及產(chǎn)生原理，對(duì)我們的生活、學(xué)習(xí)、生產(chǎn)等各方面有促進(jìn)作用

6、。1.2 x 射線技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用的研究意義隨著社會(huì)的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，生命科學(xué)越來(lái)越引起人們的關(guān)注，人類(lèi)對(duì)于自身的奧妙探索的需求不斷增強(qiáng)。在這樣的趨勢(shì)下，人們對(duì)X射線影像設(shè)備的成像質(zhì)量要求越來(lái)越高，同時(shí)還要求盡可能的減少X射線的照射量，這就迫使X射線技術(shù)不斷發(fā)展。數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像的發(fā)展與應(yīng)用，已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)院診斷必不可少的設(shè)備。X射線 TOC o 1-5 h z 作為其中最普及的設(shè)備，為疾病的診斷與治療提供了有力的保證。自從X射線被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展，現(xiàn)今已有各種各樣的X射線機(jī)為人們服務(wù)。X射線本身對(duì)人體也有一定的損傷，所以，進(jìn)行X射線檢查應(yīng)注意安全。傳統(tǒng)X射線影像設(shè)備在臨床的應(yīng)用

7、范圍很廣，常用于骨與關(guān)節(jié)的疾病。胃腸疾病和呼吸系統(tǒng)疾病的診斷，用不同的X射線對(duì)人體病灶部位的細(xì)胞進(jìn)行照射時(shí)，使被照射的細(xì)胞組織受到破壞或抑制，從而達(dá)到對(duì)某些疾病，特別是腫瘤的治療。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，X射線在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用無(wú)處不顯示著它的重要性。像CT、核磁共振、介入放射等這些人們并不陌生的放射性檢查，不斷用于臨床醫(yī)學(xué)，極大地提高了疾病的診斷率。他們每天擔(dān)負(fù)的工作就是通過(guò)X射線這雙穿透的“法眼”來(lái)檢查病人體內(nèi)的各種異常。目前，普通人在生活中所能接觸到的電離輻射主要來(lái)自醫(yī)療輻射， 這其中 X線檢查所釋放的輻射，是非專(zhuān)業(yè)人員可能接觸到的電離輻射的主要來(lái)源。孕婦需要重點(diǎn)防輻射，尤其是電離輻射，原因是電離輻射

8、能量大，能使人體分子產(chǎn)生電離，可能對(duì)還未發(fā)育成形的胎兒的細(xì)胞造成傷害，引起死胎或畸形。電離輻射對(duì)人體，尤其是對(duì)胎兒的傷害的實(shí)例可以參考曾在二戰(zhàn)中遭受核彈襲擊的日本廣島和長(zhǎng)崎兩地居民的狀況。這兩個(gè)地方在美國(guó)投下原子彈之后出現(xiàn)的胎兒畸形情況最為駭人聽(tīng)聞，該地區(qū)兒童患白血病的病例大增，就是輻射傷害健康的證明。當(dāng)然，核爆炸的輻射危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于醫(yī)療用的X射線輻射，不過(guò)兩者對(duì)孕婦腹中胎兒的傷害原理類(lèi)似。X 線是一種波長(zhǎng)很短，穿透能力很強(qiáng)的電磁波，如果被X 線照射過(guò)多，就可能產(chǎn)生放射反應(yīng)，甚至受到一定程度的放射損害。用于醫(yī)療診斷的X線射照射劑量有嚴(yán)格控制，一般影響極小。但是，對(duì)準(zhǔn)媽媽來(lái)說(shuō)，如果在懷孕期間，尤其

9、是懷孕早期受X光照射，萬(wàn)一超過(guò)胎兒的承受極限，則可能會(huì)導(dǎo)致胚胎死亡、胎兒畸形、腦部發(fā)育不良，及增加日后患癌癥的幾率等風(fēng)險(xiǎn)2.x 射線的發(fā)展及性質(zhì)x 射線的發(fā)展史X 射線（ X-ray ）是由德國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)的波長(zhǎng)非常短，頻率很高的一種電磁波，又叫做艾克斯射線、倫琴射線或X光，X射線，波長(zhǎng)范圍在0.01 納米到 10納米之間（對(duì)應(yīng)頻率范圍30 PHz到30EHz） ，具有波粒二象性，X射線是19世紀(jì)末 20世紀(jì)初物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)（ X射線 1895 年、放射線1896年、電子1897 年）之一，是由于原子在能量相差懸殊的兩個(gè)能級(jí)之間的躍遷而產(chǎn)生的。產(chǎn)生X射線的最簡(jiǎn)單方法是用加速后的電子撞

10、擊金屬靶。撞擊過(guò)程中，電子突然減速， 其損失的動(dòng)能會(huì)以光子形式放出，形成 X光光譜的連續(xù)部分，稱之為制動(dòng)輻射。通過(guò)加大加速電壓，電子攜帶的能量增大，則有可能將金屬原子的內(nèi)層電子撞出。于是內(nèi)層形成空穴，外層電子躍遷回內(nèi)層填補(bǔ)空穴，同時(shí)放出波長(zhǎng)在0.1 納米左右的光子。由于外層電子躍遷放出的能量是量子化的，所以放出的光子的波長(zhǎng)也集中在某些部分， 形成了 X光譜中的特征線。X射線最初用于醫(yī)學(xué)成像診斷和X 射線結(jié)晶學(xué)。X射線也是游離輻射等這一類(lèi)對(duì)人體有危害的射線。后X射線被應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)，首先是用于診斷骨折和異物，其后逐步應(yīng)用于人體各部的診斷檢查。X 射線是波長(zhǎng)范圍在0.01 納米到 10 納米之間（

11、對(duì)應(yīng)頻率范圍30PHz到 30EHz） ） 的電磁波，具 波粒二象性。 電磁波的能量以光子（波包 ） 的形式傳遞。當(dāng)X 射線光子與原子撞擊，原子可以吸收其能量，原子中電子可躍遷至較高電子軌態(tài)，單一光子能量足夠高（ 大于其電子之電離能） 時(shí)可以電離此原子。一般來(lái)說(shuō)，較大之原子有較大機(jī)會(huì)吸收 X 射線光子。人體軟組織由較細(xì)之原子組成而骨頭含較多鈣離子，所以骨頭較軟組織吸引較多X射線。故此，X射線可以用作檢查人體結(jié)構(gòu)。自倫琴發(fā)現(xiàn)X 射線后，許多物理學(xué)家都在積極地研究和探索，1905年和1909年，巴克拉曾先后發(fā)現(xiàn)X射線的偏振現(xiàn)象，但對(duì) X射線究竟是一種電磁波還是微粒輻射，仍不清楚。1912年德國(guó)物理

12、學(xué)家勞厄發(fā)現(xiàn)了X射線通過(guò)晶體時(shí)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，證明了X射線的波動(dòng)性和晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的周期性，發(fā)表了X射線的干涉現(xiàn)象一文。勞厄的文章發(fā)表不久，就引起英國(guó)布拉格父子的關(guān)注，當(dāng)時(shí)老 布拉格 （ WH Bragg） 已是利茲大學(xué)的物理學(xué)教授，而小布拉格（ WL Bragg）則剛從劍橋大學(xué)畢業(yè)，在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。由于都是X射線微粒論者，兩人都試圖用X射線的微粒理論來(lái)解釋勞厄的照片，但他們的嘗試未能取得成功。年輕的小布拉格經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，成功地解釋了勞厄的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。他以更簡(jiǎn)潔的方式，清楚地解釋了X射線晶體衍射的形成，并提出了著名的布拉格公式：nX=Zdsino 這一結(jié)果不僅證明了小布拉格的解釋的正確性，更重要的

13、是證明了能夠用X射線來(lái)獲取關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)的信息。1912 年 11月，年僅22歲的小布位格以晶體對(duì)短波長(zhǎng)電磁波衍射為題向劍橋哲學(xué)學(xué)會(huì)報(bào)告了上述研究結(jié)果。老布拉格則于1913年元月設(shè)計(jì)出第一臺(tái)X射線分光計(jì)，并利用這臺(tái)儀器，發(fā)現(xiàn)了特征X射線。 小布拉格在用特征X射線分析了一些堿金屬鹵化物的晶體結(jié)構(gòu)之后，與其父親合作，成功地測(cè)定出了金剛石的晶體結(jié)構(gòu)，并用勞厄法進(jìn)行了驗(yàn)證。金剛石結(jié)構(gòu)的測(cè)定完美地說(shuō)明了化學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為的碳原子的四個(gè)鍵按正四面體形狀排列的結(jié)論。這對(duì)尚處于新生階段的 X射線晶體學(xué)來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常重要的事件，它充分顯示了X射線衍射用于分析晶體結(jié)構(gòu)的有效性，使其開(kāi)始為物理學(xué)家和化學(xué)家普遍接受。x

14、 射線的性質(zhì)X 射線的主要特點(diǎn)（ 1）特征頻率值高X 射線的特征是波長(zhǎng)非常短，頻率很高，其波長(zhǎng)約為（ 20 0.06） 10-8厘米之間。因此X射線必定是由于原子在能量相差懸殊的兩個(gè)能級(jí)之間的躍遷而產(chǎn)生的。所以 X射線光譜是原子中最靠?jī)?nèi)層的電子躍遷時(shí)發(fā)出來(lái)的，而光學(xué)光譜則是外層的電子躍遷時(shí)發(fā)射出來(lái)的。X射線在電場(chǎng)磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)。這說(shuō)明 X射線是不帶電的粒子流，因此能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象。（ 2）輻射同步X 射線譜由連續(xù)譜和標(biāo)識(shí)譜兩部分組成，標(biāo)識(shí)譜重疊在連續(xù)譜背景上，連續(xù)譜是由于高速電子受靶極阻擋而產(chǎn)生的軔致輻射，其短波極限0 由加速電壓V決定：0 = hc /（ ev ） h 為普朗克常數(shù)， e

15、為電子電量，c 為真空中的光速。標(biāo)識(shí)譜是由一系列線狀譜組成， 它們是因靶元素內(nèi)層電子的躍遷而產(chǎn)生，每種元素各有一套特定的標(biāo)識(shí)譜，反映了原子殼層結(jié)構(gòu)。同步輻射源可產(chǎn)生高強(qiáng)度的連續(xù)譜 X射線，現(xiàn)已成為重要的X射線源。（ 3）穿透力強(qiáng)X 射線具有很高的穿透本領(lǐng)，能透過(guò)許多對(duì)可見(jiàn)光不透明的物質(zhì)，如墨紙、木料等。這種肉眼看不見(jiàn)的射線可以使很多固體材料發(fā)生可見(jiàn)的熒光，使照相底片感光以及空氣電離等效應(yīng)，波長(zhǎng)越短的X射線能量越大，叫做硬X射線，波長(zhǎng)長(zhǎng)的X射線能量較低，稱為軟X射線。 當(dāng)在真空中，高速運(yùn)動(dòng)的電子轟擊金屬靶時(shí)，靶就放出X射線，這就是X射線管的結(jié)構(gòu)原理。X 射線的基本效應(yīng)：（ 1）穿透作用X 射線因

16、其波長(zhǎng)短，能量大，照在物質(zhì)上時(shí)，僅一部分被物質(zhì)所吸收，大部分經(jīng)由原子間隙而透過(guò)，表現(xiàn)出很強(qiáng)的穿透能力。X射線穿透物質(zhì)的能力與X射線光子的能量有關(guān)，X射線的波長(zhǎng)越短，光子的能量越大，穿透力越強(qiáng)。X射線的穿透力也與物質(zhì)密度有關(guān)，利用差別吸收這種性質(zhì)可以把密度不同的物質(zhì)區(qū)分開(kāi)來(lái)。（ 2）電離作用物質(zhì)受 X射線照射時(shí)，可使核外電子脫離原子軌道產(chǎn)生電離。利用電離電荷的多少可測(cè)定X射線的照射量，根據(jù)這個(gè)原理制成了X射線測(cè)量?jī)x器。在電離作用下，氣體能夠?qū)щ姡荒承┪镔|(zhì)可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；在有機(jī)體內(nèi)可以誘發(fā)各種生物效應(yīng)。（ 3）熒光作用X 射線波長(zhǎng)很短不可見(jiàn)，但它照射到某些化合物如磷、鉑氰化鋇、硫化鋅鎘、鎢酸鈣等

17、時(shí)，可使物質(zhì)發(fā)生熒光（可見(jiàn)光或紫外線），熒光的強(qiáng)弱與X射線量成正比。這種作用是X射線應(yīng)用于透視的基礎(chǔ)，利用這種熒光作用可制成熒光屏，用作透視時(shí)觀察X射線通過(guò)人體組織的影像，也可制成增感屏，用作攝影時(shí)增強(qiáng)膠片的感光量。化學(xué)效應(yīng)（ 1）感光作用X 射線同可見(jiàn)光一樣能使膠片感光。膠片感光的強(qiáng)弱與X射線量成正比，當(dāng)X射線通過(guò)人體時(shí)，因人體各組織的密度不同，對(duì)X射線量的吸收不同，膠片上所獲得的感光度不同，從而獲得X射線的影像。（ 2）著色作用X 射線長(zhǎng)期照射某些物質(zhì)如鉑氰化鋇、鉛玻璃、水晶 等，可使其結(jié)晶體脫水而改變顏色。（ 3）生物效應(yīng)X 射線照射到生物機(jī)體時(shí)，可使生物細(xì)胞受到抑制、破壞甚至壞死，致使

18、機(jī)體發(fā)生不同程度的生理、病理和生化等方面的改變。不同的生物細(xì)胞，對(duì) X射線有不同的敏感度，可用于治療人體的某些疾病，特別是腫瘤的治療。在利用 X射線的同時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致病人脫發(fā)、皮膚燒傷、工作人員視力障礙，白血病等射線傷害的問(wèn)題，在應(yīng)用X射線的同時(shí)，也應(yīng)注意其對(duì)正常機(jī)體的傷害，注意采取防護(hù)措施。X 射線的主要分類(lèi)（ 1）輻射分類(lèi)如果被靶阻擋的電子的能量，不越過(guò)一定限度時(shí)，只發(fā)射連續(xù)光譜的輻射。這種輻射叫做軔致輻射，連續(xù)光譜的性質(zhì)和靶材料無(wú)關(guān)。一種不連續(xù)的，它只有幾條特殊的線狀光譜，這種發(fā)射線狀光譜的輻射叫做特征輻射，特征光譜和靶材料有關(guān)。（ 2）波長(zhǎng)分類(lèi)X 射線波長(zhǎng)略大于0.5 nm 的被稱

19、作軟X射線。波長(zhǎng)短于0.1 納米貴州師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院論1 貴州師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院論的叫做硬X射線。硬X射線與波長(zhǎng)長(zhǎng)的（低能量）伽馬射線范圍重疊，二者的區(qū)別在于輻射源，而不是波長(zhǎng)：X射線光子產(chǎn)生于高能電子 加速，伽馬射線則來(lái)源于原子核 衰變。研究X射線的性質(zhì)時(shí)，還發(fā)現(xiàn)X射線具有標(biāo)識(shí)譜線，其波長(zhǎng)有特定值，和 X射線管陽(yáng)極元素的原子內(nèi)層電子的狀態(tài)有關(guān)，由此可以確定原子序數(shù)，并了解原子內(nèi)層電子的分布情況。此外，X射線的性質(zhì)也為波粒二象性提供了重要證據(jù)。X 射線是波長(zhǎng)很短的電磁波，具有波動(dòng)性，只要x 射線的波長(zhǎng)與晶體中原子的間距具有相同的數(shù)量級(jí)，那么當(dāng)用x 射線照射晶體時(shí)就應(yīng)能觀察到干

20、涉現(xiàn)象。X 射線具有粒子性，x 射線在空間傳播時(shí)，可以看成是大量以光速運(yùn)動(dòng)的粒子流，這些粒子流稱為量子或光子。每個(gè)光子的動(dòng)量為：hv每個(gè)光子的能量為：hcE hvx 射線成像x 射線成像裝置x 射線在醫(yī)學(xué)上最早和最重要的應(yīng)用是使醫(yī)生能觀察到人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這為醫(yī)生診斷提供了重要信息，目前，x 射線圖像在醫(yī)院的圖像中占了80%，產(chǎn)生x射線圖像的x光機(jī)由于操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，因此成為臨床診斷中主要成像設(shè)備。100 年來(lái)， x 射線成像技術(shù)有不少的發(fā)展，包括使用影像增強(qiáng)管、增感屏、 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極x 射線管及斷層攝影等。微電子技術(shù)的發(fā)展和某些器件的改進(jìn)，使新穎的x 射線成像裝置不斷問(wèn)世。如 x 射線數(shù)字

21、減影血管造影系統(tǒng)（DSA） , 它可以減除其他圖像背景，清晰的現(xiàn)實(shí)感興趣的血管圖像，又如數(shù)字?jǐn)z影機(jī)（ CR） , 采用涂有熒光體微結(jié)晶平板（影像板） ，來(lái)替代膠片，x 射線照射后會(huì)產(chǎn)生潛象，然后用激光激勵(lì)，經(jīng)采樣后得到數(shù)字圖像。影像板用均勻光照射后可消除潛象，因而可重復(fù)使用1000次，成為無(wú)膠片射線機(jī)。x 射線技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用診斷透視和拍片X 射線在醫(yī)學(xué)影像診斷中的基本應(yīng)用：拍片和透視拍片檢查時(shí)x 射線受到被檢體的吸收和散射，穿過(guò)被檢體的x 射線經(jīng)處理后投射至膠片上，經(jīng)顯影處理后成為可見(jiàn)影像。拍片的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)比度和清晰度較好，能將影像永久性存留，所需x 射線劑量小。缺點(diǎn)：不能立即看檢查結(jié)果，不

22、能觀察器官的活動(dòng)現(xiàn)象，投照一次只能顯示一個(gè)部位。透射檢查時(shí)，患者被置于x 射線管與熒光屏（影像增強(qiáng)器）之間，x 射線透過(guò)的影像呈現(xiàn)在熒光屏或監(jiān)視器上，由醫(yī)生及時(shí)觀察分析。透視的優(yōu)點(diǎn)是檢查范圍廣，可移動(dòng)患者，從不同角度觀察，能動(dòng)態(tài)觀察器官的活動(dòng)，例如心臟脈搏、胃腸蠕動(dòng)和膈肌運(yùn)動(dòng)等。缺點(diǎn)是透視時(shí)對(duì)病變的影像不能記錄下來(lái)，不利于對(duì)病變的復(fù)查和對(duì)比；透視的影響不太清晰，對(duì)細(xì)小的病灶和細(xì)微的結(jié)構(gòu)不易觀察；x 射線劑量大，若長(zhǎng)時(shí)間透視對(duì)身體有一定的損害。X CT檢查X-CT 層析成像是用X 線源和檢測(cè)器圍繞病人作同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，獲取大量投影信息后，經(jīng)電子計(jì)算機(jī)將投影信息處理后重建圖像，在經(jīng)終端顯示圖像，圖像

23、被照相機(jī)拍攝后成為我們看到的CT片。X-CT 圖像排除了X 線中組織間互相重迭而使診斷受到一定影響的缺點(diǎn)， 顯示人體斷面上一薄層組織對(duì)X線吸收值的差別，即組織密度差的圖像。它把這層組織實(shí)際上的二維密度分布顯示為三位圖像，所以便于觀察，X-CT 掃描用很細(xì)的X 線束，減少散射對(duì)圖像的質(zhì)量的影響。 CT成像以斷面像為主，彌補(bǔ)了普通X線像所不易得到的第三觀察面，CT成像能顯示各組織間0.5 的密度差別，這使對(duì)軟組織在不同造影的情況下進(jìn)行觀察已成為現(xiàn)實(shí)，CT 可以直接顯示臟器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其密度分辨率大于優(yōu)于普通X線像。與傳統(tǒng)的X線片相比CT圖像有較高的清晰度與靈敏度，具有一定數(shù)目的像素，其分布是間斷而

24、有規(guī)則的，灰色值也是不連續(xù)的。治療X 射線在臨床上的應(yīng)用除診斷之外，還可用于治療。特別是對(duì)惡性腫瘤的治療，其歷史較長(zhǎng)，效果也不錯(cuò)。其治療機(jī)制是，X射線通過(guò)人體組織能產(chǎn)生電離作用、康普頓散射及生成電子對(duì)，由此可誘發(fā)出一系列生物效應(yīng)。研究表明，X射線對(duì)生物組織有破壞作用，尤其是對(duì)分裂活動(dòng)旺盛或正在分裂的細(xì)胞，其破壞能力更強(qiáng)。用于治療的X 射線設(shè)備有兩種，即普通X 射線治療機(jī)和“X-刀” 。普通治療機(jī)與常規(guī) X射線機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同，只是 X射線管采取了大焦點(diǎn)，常用來(lái)治療皮膚腫瘤?！?X-刀”是利用直線加速器長(zhǎng)生的高能X射線和電子線作為放射源，圍繞等中心作270 360 度旋轉(zhuǎn)，依其垂直旋轉(zhuǎn)與操作臺(tái)

25、180 度范圍內(nèi)的水平旋轉(zhuǎn)，在靶區(qū)形成多個(gè)非共面的聚焦照射弧，是照射先集中于某中心點(diǎn)上以獲得最大的輻射量?！?X-刀”可用于各器官、組織腫瘤的放射治療。由于X射線能引起生物效應(yīng)，因此人體組織受過(guò)量的X射線照射后會(huì)引起某些疾病。治療計(jì)劃如果X射線成功地治療癌癥，需進(jìn)入到正常組織的腫塊和顯微結(jié)構(gòu)都能接受到足夠的放射劑量，以殺死癌細(xì)胞。同時(shí)，也需避免由于過(guò)度輻射，附近的正常組織，產(chǎn)生嚴(yán)重的并發(fā)癥，圖a 描述的便是這些劑量間的平衡曲線。通過(guò)殺死腫塊細(xì)胞，便可控制癌癥的概率P 腫塊 （D）。隨著輻射劑量D 而增加?？梢员苊庥捎诜派鋼p壞而引起的威脅生命的并發(fā)癥的概率P器官（D）為D的遞減函數(shù)，病人可在疾病

26、少，則腫塊有可能復(fù)發(fā)；相反，如劑量大，治療本身便有可能引起并P 病人（D）為：D和治療中幸存的概率P病人DP腫塊Da 中的曲線。如劑量發(fā)癥。在這兩個(gè)極端之間，內(nèi)科醫(yī)生設(shè)法使病人能在癌癥和治療中，都最大可能的存活下來(lái)。但如果病人在放射劑量為最佳選擇的Dop在癌癥治療中，選擇放射劑量的最佳值需要仔細(xì)描繪出腫塊的邊界。這就要求有優(yōu)質(zhì)的醫(yī)學(xué)成像。在采用CT之前，主要由正交的X射線照片結(jié)合病人的臨床和手術(shù)中的資料，及這些癌癥的發(fā)展的一些經(jīng)驗(yàn)， 來(lái)進(jìn)行腫塊的定位和治療安排。使用平面X射線照片有幾個(gè)缺點(diǎn)： 很難清楚地觀察腫塊、且很難將X射線照片上的信息改錄到用來(lái)擬定治療計(jì)劃的橫截面平面圖上。近來(lái)。 CT 核

27、磁共振成像已很大程度上克服了這些困難，許多治療中心都具備有專(zhuān)用來(lái)擬定治療計(jì)劃的CT裝置。圖像上不僅可以提供橫截面表示的病人內(nèi)部的構(gòu)造。也可以精確地表示出人體輪廓，并可清楚地看到腫塊和周?chē)恼＝M織。由于數(shù)據(jù)為數(shù)字化的，因而可直接的輸入到安排治療的計(jì)算機(jī)中，這樣所采用的治療計(jì)劃便可直接加在CT圖像上，于是，計(jì)劃也可進(jìn)入到治療機(jī)上了。為了成功地完成這一過(guò)程，用來(lái)獲取CT數(shù)據(jù)的集合圖形需與病人下一步治療的方案準(zhǔn)確地對(duì)應(yīng)。可由利用病人身上的基準(zhǔn)標(biāo)記而進(jìn)行的激光校準(zhǔn)來(lái)達(dá)到這一目的。于是， 可用治療模擬器進(jìn)行周期性驗(yàn)證， 以重新形成新的幾何圖形。醫(yī)學(xué)物理學(xué)家需根據(jù)層析X射線攝影的輸入數(shù)據(jù)和治療計(jì)劃，來(lái)密切地監(jiān)測(cè)，以校準(zhǔn)所傳送的放射劑量。層析X射線攝影治療多數(shù)應(yīng)用于擬定放射治療計(jì)劃的X掃描儀和各種外部技術(shù)，以根據(jù)治療計(jì)劃，來(lái)校準(zhǔn)掃描儀和加速器。但許多醫(yī)學(xué)物理學(xué)家都在模擬治療的橫動(dòng)橋形臺(tái)上，設(shè)置了CT掃描儀。通常這樣的裝置通過(guò)將檢測(cè)在圖像放大器屏上成像的X射線強(qiáng)度的電視攝影機(jī)的輸出數(shù)字化，來(lái)匯編圖像投影。雖然這些裝置不能提供與診斷CT掃描儀相比較的分辨率， 但能復(fù)制治療幾何圖形，并產(chǎn)生可用于治療安排的優(yōu)質(zhì)的圖像。CT 裝置上的圖像為灰度讀數(shù)表示出的通過(guò)腫塊的平面剖面的衰減率數(shù)值的矩陣。如可在治療中使用的X射線能量來(lái)測(cè)量矩陣，則可校正在放射組織