X射線成像系統(tǒng)的劑量面積乘積測(cè)量方法研究

楊太康　鄭秀玉

【摘 要】劑量面積乘積是醫(yī)用X射線成像系統(tǒng)的輻射安全的重要指標(biāo)，定期準(zhǔn)確測(cè)量醫(yī)用X射線成像系統(tǒng)的劑量面積乘積對(duì)保證患者輻射安全具有重大意義。文章介紹了常規(guī)的劑量面積乘積的測(cè)量方法，并針對(duì)醫(yī)用的實(shí)際情況提出了一種替代測(cè)量方法。文章還分析了兩種測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并通過(guò)比較兩種方法的測(cè)量結(jié)果，得出兩種測(cè)量方法具有良好的測(cè)量一致性的結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】劑量面積乘積儀；劑量?jī)x；足跟效應(yīng)

中圖分類號(hào)： R318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）11-0078-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.032

【Abstract】dose area product is medical X-ray imaging system is one of the important indices for radiation safety， accurate measurement of medical X-ray imaging system on a regular basis area of product to ensure the safety of patients with radiation dose is of great significance. This paper introduces the measurement method of the conventional dose area product， and proposes an alternative measurement method for medical practice. The paper also analyzes the advantages and disadvantages of the two methods， and obtains the conclusion that the two methods have good measurement consistency by comparing the measurement results of the two methods

【Key words】Dose area product meter； Dosimeter； Heel effect

0 引言

劑量面積乘積（Dose-Area Product， DAP）和患者體表入射劑量（Entrance Surface dose， ESD）是評(píng)估患者受照劑量的有效依據(jù)。DAP是輻照劑量和輻照面積的乘積，比ESD多一個(gè)測(cè)量維度，在評(píng)估患者輻射危害時(shí)往往更具有代表性，因此DAP得到了更廣泛的應(yīng)用。目前，隨著IEC60601系列標(biāo)準(zhǔn)的升版，使用最為廣泛的數(shù)字X射線攝影系統(tǒng)[1]和乳腺X射線攝影系統(tǒng)[2]的專用標(biāo)準(zhǔn)均要求系統(tǒng)必須具有DAP指示功能，且對(duì)其準(zhǔn)確性做了規(guī)定。因此，測(cè)量和校準(zhǔn)DAP是X射線成像系統(tǒng)質(zhì)量評(píng)估的重要手段之一。另外，有學(xué)者指出[3]，有部分廠商為了使其產(chǎn)品具有更改的信噪比，有意將AEC水平設(shè)置較高，使患者的受照劑量高于必要的水平。因此，醫(yī)院的放射技師或設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)對(duì)醫(yī)院在用X射線成像系統(tǒng)定期地進(jìn)行DAP測(cè)量和校準(zhǔn)，這對(duì)保護(hù)患者免于受照高于必要水平輻射劑量具有重大意義。本文對(duì)DAP測(cè)量方法進(jìn)行研究，并比較不同方法的差異。

1 基于劑量面積乘積儀的DAP測(cè)量法

DAP直接測(cè)量法是指采用專用劑量面積乘積儀直接測(cè)量DAP。劑量面積乘積儀一般由平板透射電離室、測(cè)量裝置、穩(wěn)定性檢查裝置和顯示裝置等部件組成[4]。根據(jù)X射線的傳播特性可知，X射線束的劑量隨距離成平方倒數(shù)比，而X射線束的面積則隨距離成平方比，因此DAP在垂直于X射線束的任何一個(gè)平面中的值應(yīng)相同。但為了方便測(cè)量，測(cè)量時(shí)通常將劑量面積乘積儀放置在X射線機(jī)的準(zhǔn)直器的出口處，確保平板透射電離室垂直于X射線束，且其面積大于其所處位置的X射線野。設(shè)置X射線機(jī)的曝光加載因素（kV、mA、ms）和準(zhǔn)直器的X射線野面積，曝光后，劑量面積乘積儀即可直接測(cè)量出DAP，其單位通常用μGy·m2來(lái)表示。

使用劑量面積乘積儀測(cè)量DAP的優(yōu)點(diǎn)為操作簡(jiǎn)單，在環(huán)境條件相對(duì)穩(wěn)定前提下測(cè)量精度較高。而其缺點(diǎn)則是：一、需要額外購(gòu)置價(jià)格昂貴的劑量面積乘積儀，目前很多醫(yī)院或其他機(jī)構(gòu)很少配置有劑量面積乘積儀；二、劑量面積乘積儀由于采用開(kāi)放的氣體電離室，測(cè)量結(jié)果受環(huán)境溫度和大氣壓影響較大。

2 基于劑量?jī)x的DAP測(cè)量法

由DAP的定義可知，如果分別測(cè)量出某一X射線束的某一垂直傳播路徑平面上的平均劑量值和X射線野的面積，則將兩者相乘即可得到DAP。由此可將DAP的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)X射線束的平均劑量和X射線野面積的測(cè)量。

2.1 X射線野的面積測(cè)量

X射線野的面積可通過(guò)兩種方法進(jìn)行測(cè)量。方法一、使用X射線野刻度尺進(jìn)行測(cè)量。將X射線野刻度尺放置于X射線束中，進(jìn)行必要準(zhǔn)直操作后，以一定的曝光條件進(jìn)行曝光。曝光后，刻度尺受X射線光照射部分即會(huì)變亮，此時(shí)讀取兩個(gè)橡膠刻度尺的長(zhǎng)度值并相乘即可得到X射線野的面積。方法二、利用X射線機(jī)的平板探測(cè)器或CCD探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量。將一刻度可成像的銅尺放置于探測(cè)器上面，曝光后，使用X射線機(jī)的系統(tǒng)軟件的測(cè)距功能，先對(duì)作為標(biāo)準(zhǔn)刻度的銅尺進(jìn)行度量，得到轉(zhuǎn)換系數(shù)，再測(cè)量X射線野兩條邊的邊長(zhǎng)，通過(guò)轉(zhuǎn)換系數(shù)計(jì)算出X射線野兩條邊長(zhǎng)的實(shí)際長(zhǎng)度，然后兩條邊長(zhǎng)相乘即可得到X射線野的面積。

2.2 平均劑量的測(cè)量

劑量的測(cè)量采用目前常用的固態(tài)半導(dǎo)體電離輻射劑量測(cè)量?jī)x測(cè)量。該類儀器具有測(cè)量準(zhǔn)確性高，動(dòng)態(tài)范圍大，對(duì)環(huán)境溫度和大氣壓敏感度小等特點(diǎn)，是測(cè)量劑量的理想選擇。

由于X射線管固有特性決定X射線機(jī)的X射線野每個(gè)點(diǎn)的劑量并不完全相同，其強(qiáng)度分布呈靠近陽(yáng)極端X射線劑量較小，靠近陰極端X射線較大，與X射線管管軸垂直的方向上的劑量分布較為均勻的特點(diǎn)——陽(yáng)極效應(yīng)。為了減弱陽(yáng)極效應(yīng)的影響，本文摒棄中心點(diǎn)單點(diǎn)測(cè)量劑量的常規(guī)做法，改為采用中心點(diǎn)加上X射線野四個(gè)象限的中心點(diǎn)，一共五個(gè)點(diǎn)的劑量的數(shù)學(xué)平均值作為X射線野的平均劑量。

3 結(jié)果比對(duì)和分析

設(shè)定X射線機(jī)的管電壓為80kV，X射線野的指示尺寸為430mm*430mm，劑量?jī)x探測(cè)器到焦點(diǎn)距離設(shè)置為1m，改變電流時(shí)間積的大小，使用劑量?jī)x測(cè)量了一組數(shù)據(jù)如表1所示。

在相同的X射線機(jī)的加載因素條件下，使用劑量面積乘積儀測(cè)量了一組劑量面積乘積數(shù)據(jù)，并將其與表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，兩者偏差小于±5%，如表2所示。由此可得，本文提出的另外一種測(cè)量方法與使用劑量面積乘積儀測(cè)量的方法具有較好的一致性，可以替代其使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)述了基于劑量面積乘積儀的DAP測(cè)量法，提出了一種基于劑量?jī)x的DAP替代測(cè)量法，分析了兩種不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并比較了兩種方法的測(cè)量結(jié)果一致性。結(jié)果顯示基于劑量?jī)x的DAP替代測(cè)量法的測(cè)量準(zhǔn)確度接近于基于劑量面積乘積儀，而且測(cè)量重復(fù)性良好。因此，在沒(méi)有劑量面積乘積儀或環(huán)境溫度和大氣壓不適合使用劑量面積乘積儀時(shí)，可以使用基于劑量?jī)x的DAP替代測(cè)量法進(jìn)行DAP測(cè)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]IEC60601-2-54：2009. Medical electrical equipment- Part 2-54： Particular requirements for the basic safety and essential performance of X-ray equipment for radiography and radioscopy [S].

[2]IEC60601-2-45：2011. Medical electrical equipment- Part 2-45： Particular requirements for the basic safety and essential performance of mammographic X-ray equipment and mammographic stereotactic devices [S].

[3]王樹(shù)敏，蘭迪，張夢(mèng)龍，王兢. 數(shù)字?jǐn)z影中患者輻射劑量和曝光指數(shù)調(diào)查研究[J].醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2014，24（11）：1925-1926.

[4]GB/TT20012-2005. 醫(yī)用電器設(shè)備劑量面積乘積儀[S].

[5]楊建、方方、王爾奇. 基于STM32的劑量面積乘積儀的設(shè)計(jì)[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2013，33（8）：1018-1020.