易大志 張 秦 胡楚征 周 佺

(湖南省計量檢測研究院醫(yī)學計量檢測中心,長沙 410014)

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醫(yī)用診斷X射線輻射源檢測參數(shù)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(yī)學計量檢測中心,長沙 410014)

本文提出了通過DR設(shè)計廠商給出的理論計算公式，結(jié)合現(xiàn)場實驗得出相應檢測結(jié)果，來驗證檢定與校準中個別參數(shù)檢測結(jié)果是否異常。文中分別介紹了醫(yī)用X射線輻射源(DR)球管電流、加載時間、管電壓值出現(xiàn)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(shù)結(jié)果的異常。

X射線輻射源；計量檢測；參數(shù)驗證；U-Y曲線

0 引言

在對醫(yī)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(xiàn)明顯的異常現(xiàn)象，但是其他參數(shù)卻在正常范圍內(nèi)。也可能出現(xiàn)管電壓、加載時間的檢測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。為確定所檢測的相關(guān)計量參數(shù)結(jié)果是否正確，本文提出通過DR設(shè)計廠商給出的理論計算公式來對檢定與校準中個別參數(shù)是否異常進行驗證

1 理論基礎(chǔ)

一般情況下，醫(yī)用診斷X射線輻射源(特別是近年來普及的數(shù)字化X射線成像系統(tǒng)DR)的生產(chǎn)廠家的技術(shù)資料中會給出劑量面積乘積的轉(zhuǎn)換系數(shù)Y的曲線圖。如某型號的移動DR，生產(chǎn)廠家給出的轉(zhuǎn)換系數(shù)Y的曲線圖U-Y曲線，可根據(jù)這些U-Y的曲線，來對檢測結(jié)果與測量結(jié)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(chǎn)廠商針對不同型號系列的DR進行設(shè)計與實驗，會給出相關(guān)數(shù)據(jù)，從而得出相應DR系統(tǒng)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(guān)數(shù)據(jù)，有幾個必要的條件：輻射野尺寸、曝光電流時間積、常數(shù)K、轉(zhuǎn)換系數(shù)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(jù)某型號的移動DR的相關(guān)技術(shù)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(zhuǎn)換系數(shù)，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(chǎn)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(qū)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(jù)圖1曲線圖查找曝光條件U為90kV時的變換系數(shù)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(jù)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(nèi)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)D′與根據(jù)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(jù)U-Y曲線圖來估讀的，也就是人為讀數(shù)誤差。根據(jù)檢定規(guī)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(jié)果是合理可行的。

3 實驗結(jié)果

經(jīng)過理論計算與實驗測量結(jié)果的比較驗證，上述計算方法可以用來驗證日常對醫(yī)用診斷X射線輻射源的計量檢定結(jié)果。在相關(guān)計量參數(shù)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(shù)(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(xiàn)對某醫(yī)院放射科的一臺SIEMENS生產(chǎn)的MOBILETT系列移動DR，進行計量檢測，檢測設(shè)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(nèi)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(shù)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(jù)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(jié)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(jié)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(jù)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(jié)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(jié)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(jù)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(jié)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(jié)果的可靠性。

3.4 異常結(jié)果的驗證

在對某一臺DR進行檢測時，設(shè)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(shù)手冊中U-Y圖如圖1所示，Y值約為46.5μGy·m2/mAs。測量3次數(shù)據(jù)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(jié)果出現(xiàn)異常，根據(jù)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(shù)檢測結(jié)果

查找此臺DR的技術(shù)資料，找到其高壓發(fā)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(shù)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(jié)果與理論計算結(jié)果基本一致，說明通過鉗形電流表檢測的管電流結(jié)果出現(xiàn)了異常，出現(xiàn)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(xiàn)有技術(shù)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(jié)束語

計量檢測技術(shù)人員在對有特殊情況下的醫(yī)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(shù)人員從全面、科學地對其進行綜合評價與檢測提出了挑戰(zhàn)?；蛴矛F(xiàn)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(fā)現(xiàn)某些檢測參數(shù)結(jié)果有異常，以至于無法判斷檢定結(jié)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(shù)資料，找到技術(shù)資料中給出的U-Y曲線圖，從而計算出出現(xiàn)異常值的參數(shù)的理論檢測值，以此驗證檢測結(jié)果，為判斷檢定結(jié)果提供依據(jù)。

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10.3969/j.issn.1000-0771.2015.12.19