謝士兵 ，張新，胡廣勇，張欣濤

1 北京市醫(yī)療器械檢驗所，北京市，101111

2 北京航空航天大學，北京市，100083

3 中國食品藥品檢定研究院，北京市，100050

0 引言

為了獲得適用于醫(yī)用診斷X射線設備試驗的輻射束，或者測定醫(yī)用診斷X射線輔助設備的特性、性能或狀況，我們需要一系列定義明確的輻射質量和輻射條件。醫(yī)藥行業(yè)標準YY/T 0481—2004《醫(yī)用診斷X射線設備測定特性用輻射條件》是建立相關輻射質量和輻射條件的重要標準，標準等同采用國際標準IEC 61267: 1994。目前國際標準最新版本是IEC 61267:2005[1]。2012年由標準歸口單位聯合相關制造商、研究機構共同轉化新版國際標準形成了新版醫(yī)藥行業(yè)標準：YY/T 0481—2016。

本文首先通過比較新舊兩個版本標準的主要變化內容來介紹建立標準輻射質量和標準輻射條件所要重點解決的關鍵技術問題，包括輻射質量和輻射條件的表述、X射線管電壓的測量、實用峰值電壓的測量，然后介紹了標準輻射質量和輻射條件的建立程序。

1 標準主要變化內容

1.1 輻射質量和輻射條件的表述

對輻射場最完整的技術說明由光通量的譜分布給出。由于測量X射線譜是一項要求苛刻的工作，標準用X射線管電壓和半價層來近似表述輻射質量，用附加模體的特性和幾何條件來說明輻射條件。

在YY/T 0481—2004中采用X射線管電壓和標稱第一半價層來表述輻射質量，新版標準則采用X射線管電壓、第一半價層和同質系數。

由于X射線管陽極角、陽極粗糙化程度以及固有濾過的設計和使用時間不同，兩個輻射質量即使具有相同第一半價層且在同一X射線管電壓下產生，其輻射束譜分布仍可能具有較大的差異。試圖只用X射線管電壓、第一半價層，如果可能還有第二半價層，來描述輻射束譜分布，也是為了在如下兩個相互矛盾的要求之間的折中：建立輻射質量時避免過度的工作和定義輻射質量時不出現模糊的概念。

1.2 X射線管電壓的測量

在標準的制定過程中，我們做了大量的工作以使得在不同X射線機上能夠實現高度等效的標準輻射質量。其中，X射線管電壓具有決定性作用。

在YY/T 0481—2004中，通過在給定的限度內調整X射線管電壓到所需半價層時的X射線管電壓來獲取輻射質量。由于所選用的X射線管組件的固有濾過不同，所選X射線管電壓可能偏離標稱電壓達±5%。如果X射線管組件的固有濾過相對較強，可以選擇低的標稱X射線管電壓來進行補償，反之亦然。這個過程表明：對于一個標稱X射線管電壓為100 kV的輻射質量，對于中度濾過的輻射質量，管電壓最低可以選擇95 kV，對于重濾過的X射線管，管電壓最高可選105 kV。只要這兩個輻射質量都有所要求的半價層，就認為兩者等效。由于對“峰值電壓”這一術語沒有明確定義，這不是一個理想的方法，當時也就沒有其它可以替代的方法。

新版標準采用實用峰值電壓（Practical Peak Voltage, PPV）來測量X射線管電壓。該電壓值是曝光期間所有X射線管電壓值的加權平均。使得X射線管在連接了設置有所要求的管電壓并帶有任意波形紋波的X射線發(fā)生器時所成的像，和與真正恒電壓發(fā)生器連接的X射線管在“正確”電壓下所成的像具有相同的低對比度。

盡管實用峰值電壓可以采用非接入式測量，但新版標準所要求的不確定度水平要求采用接入式測量。X射線管組件的設計和老化影響非接入式測量的結果，而當采用接入式測量實用峰值電壓時，X射線管的設計類型和老化不會影響到測量。

2 實用峰值電壓的測量

實用峰值電壓是基于一個等效的概念，即由任何波形的高壓生成的輻射，在規(guī)定模體之后產生的空氣比釋動能率，與等效的恒定高壓生成的輻射產生的空氣比釋動能率相同。與受檢波形產生相同空氣比釋動能率的恒定高壓定義為實用峰值電壓[2]。

實際應用時，可以通過下面描述的簡化形式代替[3]。

對于電壓出現在區(qū)間（Ui-ΔU/2, Ui+ΔU/2 ）內的一個給定的概率分布p(Ui)，實用峰值電壓U可由下式直接計算：

其中Ui的單位為kV，權重函數w(Ui)可由下列公式足夠精確地近似：

在20 kV≤Ui≤36 kV的范圍內，

式中：a =-8.646 855E-3，b =8.170 361E-1，

c =-2.327 793E+1；

在36 kV＜Ui≤150 kV的范圍內，

式中：d=4.310 644E-10，e=-1.662 009E-7，f =2.308 190E-5，g=1.030 820E-5，h=－1.747 153E-2。

3 標準輻射質量和輻射條件的建立程序

標準是保證在輻射質量或輻射條件與本標準使用一致時，醫(yī)療診斷設備特性的測量應當產生一致性結果。實現輻射質量的程序包括：為X射線管設置“正確”的管電壓，以及為產生要求的半價層而確定所需要的濾過量。標準的實質限制是測量管電壓并將其設置到“正確”的值，然后在射束中插入所需的附加濾過以便建立所描述的半價層值。

標準所有10種輻射條件中6種輻射條件是基于輻射質量RQR的，其他輻射質量和輻射條件是在RQR的基礎上，增加標準規(guī)定的附加濾過（不同厚度的鋁片、不同厚度的銅片或者規(guī)定尺寸的體模）就可以形成RQA、RQC、RQT、RQN、RQB輻射條件；另外的4種輻射條件是基于輻射質量RQR-M的，形成RQR-M之后，增加標準所要求的附加濾過或者體模就可以形成RQA-M、RQN-M、RQB-M輻射條件。根據標準內容的特點，標準輻射質量和輻射條件建立的工作重點為RQR和RQR-M輻射條件的建立。

根據標準要求，按下述參數集合的形式描述標準輻射質量RQR：

— 鎢質發(fā)射靶；

— 調整到標準給出數值的X射線管電壓；

— 調整過的X射線管組件總濾過；

— 按標準給出的第一半價層。

— 按標準給出的±0.03的同質系數。

用下列參數描述標準輻射條件RQR-M：

— 鉬質發(fā)射靶；

— 紋波率不超過4%的X射線管電壓；

— X射線管組件中0.032 mm±0.002 mm鉬的總濾過。

在建立了輻射質量RQR和輻射條件RQR-M之后，根據標準要求，在輻射場中指定的位置添加標準要求的附加濾鋁板（RQA、RQA-M）、銅濾板（RQC、RQT）或者規(guī)定尺寸和材料的體模（RQN、RQB、RQN-M、RQB-M），就可以得到所有其他輻射質量和輻射條件。

4 總結和展望

醫(yī)用診斷X射線設備測定特性用輻射質量和輻射條件的建立是一項復雜的實驗室工作，通過研究新舊標準的變化能夠更好地理解和應用標準。筆者在實際工作中發(fā)現如何快速地在現有醫(yī)用診斷X射線設備上實現符合要求的輻射質量和輻射條件，可為醫(yī)用診斷X射線設備特性測定提供測試條件。部分醫(yī)用診斷X設備的輻射質量和輻射條件已經超出本標準的適用范圍，如部分乳腺機不再采用鉬靶，而采用鎢靶和銠/銀濾過，這將是新版標準的研究內容。