醫用診斷X射線輻射源檢測參數的分析與驗證

易大志 張 秦 胡楚征 周 佺

(湖南省計量檢測研究院醫學計量檢測中心,長沙 410014)

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醫用診斷X射線輻射源檢測參數的分析與驗證

易大志 張 秦 胡楚征 周 佺

(湖南省計量檢測研究院醫學計量檢測中心,長沙 410014)

本文提出了通過DR設計廠商給出的理論計算公式，結合現場實驗得出相應檢測結果，來驗證檢定與校準中個別參數檢測結果是否異常。文中分別介紹了醫用X射線輻射源(DR)球管電流、加載時間、管電壓值出現異常值的驗證方法。實驗表明，通過理論計算可驗證檢測參數結果的異常。

X射線輻射源；計量檢測；參數驗證；U-Y曲線

0 引言

在對醫用診斷X射線輻射源的檢定過程中，特別是高頻或X射線球管電纜的屏蔽性能相對較好的X光機，通常會遇到所檢測的管電流出現明顯的異?，F象，但是其他參數卻在正常范圍內。也可能出現管電壓、加載時間的檢測數據出現異?，F象。為確定所檢測的相關計量參數結果是否正確，本文提出通過DR設計廠商給出的理論計算公式來對檢定與校準中個別參數是否異常進行驗證

1 理論基礎

一般情況下，醫用診斷X射線輻射源(特別是近年來普及的數字化X射線成像系統DR)的生產廠家的技術資料中會給出劑量面積乘積的轉換系數Y的曲線圖。如某型號的移動DR，生產廠家給出的轉換系數Y的曲線圖U-Y曲線，可根據這些U-Y的曲線，來對檢測結果與測量結果在一定準確程度上進行驗證。如圖1所示。

圖1 某一型號的移動DR的U-Y曲線圖

生產廠商針對不同型號系列的DR進行設計與實驗，會給出相關數據，從而得出相應DR系統的U-Y曲線圖，此曲線圖應該是科學、準確、可靠的。

要確保正確的相關數據，有幾個必要的條件：輻射野尺寸、曝光電流時間積、常數K、轉換系數Y、曝光電壓U、球管焦點至診斷水平劑量儀的距離r等。

根據某型號的移動DR的相關技術手冊有：

D=Y×Q/r3

(1)

式中，D為診斷水平劑量儀所測得的空氣比釋動能，μGy；Y為轉換系數，μGy·m2/mAs；Q為曝光的電流時間積，mAs；r為球管焦點至診斷水平劑量儀的距離，m。

2 理論分析

公式(1)是生產廠商給出的峰值皮膚劑量計算公式，其中需要注意的是，由于人體接受照射的區域并非一個平面，式中是對其進行了簡化，將其視為距離均為r的一個平面。在進行計量檢測時，可以將診斷水平劑量儀的接收面看作近似理想平面。

根據圖1曲線圖查找曝光條件U為90kV時的變換系數Y約為63.5μGy·m2/mAs，取Q為10mAs，焦點至診斷水平劑量儀的距離r為1m，根據公式(1)計算D值：

D=Y×Q/r2

=63.5×10/12

=0.635(mGy)

以一次實際曝光為例，選擇U=90kV，Q=10.0mAs，并用球管內置的測量尺測量出焦點與診斷水平劑量儀的距離r=1.00m，進行曝光檢測。得出以下一組數據如表1所示。

表1 90kV,10mAs曝光條件下的空氣比釋動能測量值

通過實驗得出表1中的數據D′與根據式(1)和理論計算出的D值的差為0.8%。這種差異來源是由于Y值的獲取，因為在獲取Y值時是根據U-Y曲線圖來估讀的，也就是人為讀數誤差。根據檢定規程對于空氣比釋動能等物理量測量不確定度的要求，采用理論值來驗證實驗結果是合理可行的。

3 實驗結果

經過理論計算與實驗測量結果的比較驗證，上述計算方法可以用來驗證日常對醫用診斷X射線輻射源的計量檢定結果。在相關計量參數確定的情況下，通過對式(1)的變換，就可以得出其中某一個待驗證的曝光條件參數(如管電流、管電壓、曝光時間)是否正確。實驗測量如圖2所示。

圖2 實驗測量示意圖

現對某醫院放射科的一臺SIEMENS生產的MOBILETT系列移動DR，進行計量檢測，檢測設置的檢定條件為80kV，20mAs，且已知曝光時間為0.1s，用此DR球管上自帶的內置尺進行實際測量焦點至診斷水平劑量儀的距離為1m，診斷水平劑量儀上空氣比釋動能計數為0.962mGy。查U-Y曲線圖，80kV時的Y值為48μGy·m2/mAs即0.048mGy·m2/mA。

3.1 管電流的驗證

在以上曝光條件下來驗證實際管電流I的測量值與所檢測的電流值。假定X射線管的加載時間值為0.1s，根據式(1)有：

Q=D×r2/Y

由于Q=It，則I=Q/t，

I=D×r2/(Y×t)

=0.962×12/(0.048×0.1)=200.4(mA)

將上式計算結果與使用鉗形電流表檢測的電流值進行比較，即可驗證管電流檢測結果的可靠性。

3.2 X射線管的加載時間的驗證

同樣在上述曝光條件下，驗證實際X射線管的加載時間值。假定X射線管電流值為200mA，根據式(1)有：

Q=D×r2/Y

由于Q=It，則t=Q/I，

t=D×r2/(Y×I)

=0.962×12/(0.048×200)=100.2(ms)

將上式計算結果與使用診斷水平劑量儀檢測的加載時間值進行比較，即可驗證加載時間檢測結果的可靠性。

3.3 管電壓的驗證

仍然在3.1中的曝光條件下，驗證實際X射線管的管電壓值。假定X射線管的電流時間積是準確的，根據式(1)有：

Y=D×r2/Q

則：Y=0.962×12/20=0.0481(mGy·m2/mAs)

即Y≈48μGy·m2/mAs，通過查U-Y表，對應Y值為48μGy·m2/mAs的管電壓約為80kV。將以上計算結果與使用診斷水平劑量儀檢測的管電壓值進行比較，即可驗證加載時間檢測結果的可靠性。

3.4 異常結果的驗證

在對某一臺DR進行檢測時，設定其加載電壓為80kV，電流為200mA，時間為100ms(即D=20mAs)，取r為1mm，查找技術手冊中U-Y圖如圖1所示，Y值約為46.5μGy·m2/mAs。測量3次數據如表2所示。

由表2可知，加載電流明顯偏離了預置值，由此可懷疑電流檢測結果出現異常，根據3.1來進行驗證：I=D×r2/(Y×t)

=0.909×12/(0.0465×0.1021)=191.5(mA)

表2 DR參數檢測結果

查找此臺DR的技術資料，找到其高壓發生器控制電路中的管電流測試點，將示波器接入測試點，測得約0.19mV的方波信號。技術資料說明管電流測試點測得的每0.1mV方波信號代表管電流為100mA，即0.19mV代表190mA。其結果與理論計算結果基本一致，說明通過鉗形電流表檢測的管電流結果出現了異常，出現這種異常，可能是由于其球管電纜的屏蔽功能所致，或者是現有技術條件下的鉗形電流表不能準確探測此DR的管電流信號。

4 結束語

計量檢測技術人員在對有特殊情況下的醫用診斷X射線輻射源進行檢測時，會遇到球管或球管電纜被外殼包裝起來、或由于球管的電纜太粗以至于鉗形電流表無法完全夾住電纜、或球管電纜屏蔽效果較好，在這樣的情況下，給計量技術人員從全面、科學地對其進行綜合評價與檢測提出了挑戰?；蛴矛F有常見的診斷水平劑量儀對一些高頻X射線輻射源進行檢定時，發現某些檢測參數結果有異常，以至于無法判斷檢定結果。在這些情況下，可以通過查找相應的X射線輻射源的技術資料，找到技術資料中給出的U-Y曲線圖，從而計算出出現異常值的參數的理論檢測值，以此驗證檢測結果，為判斷檢定結果提供依據。

[1] SIEMENS.MOBILETT系列移動DR用戶手冊

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[5] 易大志．析對部分DR進行檢測的問題[J]．中國計量，2012(12)：102

[6] JJG 744—2004醫用診斷X射線輻射源檢定規程

[7] JJG 1078—2012醫用數字攝影(CR、DR)系統X射線輻射源檢定規程

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.12.19