第三节　X线的吸收与衰减

一、距离的衰减

在传播过程中，X线强度以距离平方反比的规律衰减，此为X线强度衰减的平方反比法则。平方反比法则在真空传播的条件下是成立的，但在空气传播中并不成立，因为空气对X线有少量衰减。但在常规X线摄影中，空气对X线的衰减作用可以忽略不计。

二、物质吸收的衰减及其影响因素

（一）物质吸收的衰减过程

除距离衰减外，X线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线强度会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，反映的是物质吸收X线能量的差异，这也正是X线影像形成的基础。

（二）影响衰减的因素

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，光电作用的概率下降，当原子序数提高时，光电作用概率增加。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，而水和骨骼则随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。对于低原子序数物质，当X线能量增加时，透过量增加，衰减减少；而对于高原子序数物质，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，光电作用的概率骤然增大。

X线检查中使用的钡和碘造影剂，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线的衰减作用也加倍。

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。一定厚度内的电子数决定于密度，也就是决定于每立方厘米（cm3）的电子数，这是临床放射学中影响X线衰减的主要因素。

三、人体对X线的衰减

（一）组织密度

人体软组织的密度相当于水（密度为1g/cm3）。人体构造的大部分是由软组织、骨骼、肺和消化道内的气体组成的，而肌肉、脂肪和碳水化合物又组成了软组织。X线与人体组织的相互作用与组织的密度成正比，如果密度增加一倍，作用中的电子数就增加一倍，X线作用的机会也就增加一倍。因此，厚度相同的被照体，密度大的对X线衰减多。

（二）人体的线性衰减系数

在波长为（0.1~1）×10-8cm时测定的各组织的衰减系数分别为：

肌内μm=（2.2λ3+0.18）×1=2.2λ3+0.18

脂肪μf=（1.8λ3+0.18）×0.94=1.692λ3+0.169 2

骨μb=（11λ3+0.18）×1.9=20.9λ3+0.342

空气μa=（2.6λ3+0.18）×0.001 3=0.003 38λ3+0.000 234

四、X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，增加了皮肤剂量，为此，需要预先把X线束中的低能成分吸收掉，此为X线滤过。X线滤过包括固有滤过和附加滤过。

（一）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线具有等量的衰减时，此铝板厚度称为滤过物质的铝当量。

（二）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间所附加的滤过板。普通X线摄影中对低能量射线一般采用铝滤过板，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。在乳腺X线摄影设备中，附加滤过一般为钼、铑滤过片，也有铍、银、铝等材料的滤过片，视球管的靶物质和所使用的射线能量而定。

五、人体组织对X线的衰减

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，还可借用对比剂扩大X线的诊断范围。

在X线诊断能量范围内，如果把X线的总衰减设定为100%，对肌肉而言，在42kVp下，光电作用和康普顿散射作用所占比例相同；而在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线的减弱，在73kVp时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，用以扩大光电作用所产生的对比度。