新型診斷劑量儀的能量響應特性研究*

歐向明范瑤華*

為了加強放射診療工作的管理、保證醫療質量和醫療安全，貫徹落實中華人民共和國衛生部令第46號《放射診療管理規定》[1]的有關規定，保障放射診療工作人員、患者和公眾的健康權益[2]。多年來，全國各省市和自治區的疾病預防控制中心及各類檢測機構，遵照國家標準和相關檢測規范[3-4]在做好醫用X射線診斷機的質量控制、降低廢片率和減少受檢者體表入射劑量、提高診斷水平等方面開展了大量的工作，并取得了顯著的成績[5-7]。此項檢測中所使用的診斷X射線劑量儀性能的優劣，在準確測量劑量方面起著至關重要的作用，且直接影響檢測工作的質量[8-9]。據統計，我國各省市和自治區監測機構目前使用的國產及進口診斷X射線劑量儀約有數萬臺，評價任何類型輻射劑量儀的性能有若干技術指標，其中能量響應特性是評價劑量儀探測器主要技術指標之一，對于診斷X射線劑量儀也不例外[10-12]。

中國疾病預防控制中心輻射防護與核安全醫學所放射診療質量控制二級標準劑量學實驗室(secondary standard dosimetry laboratory，SSDL)采用國際原子能機構(International Atomic Energy Agency，IAEA)援助的TK-30型標準電離室和PTW DCI-8500精密電流積分劑量儀，作為二級X射線輻射測量的標準儀器，對國內常用的新型國產及進口診斷X射線劑量儀的能量響應特性進行比較研究[13-14]。

1　材料與方法

1.1　實驗材料

本研究實驗是在IAEA北京SSDL的標準輻射場中完成[15-16]。診斷水平的X射線源是由MG324型高穩定度X射線機(德國PHILIPS公司)提供，設置管電壓的范圍為60～150 kV，管電流為10 mA，用2.5 mmAl(毫米鋁)做附加過濾，距X射線管焦點1.5 m和距地面高度1.5 m處輻射場的基本參數見表1。

1.2　標準X射線輻射場劑量率

標準X射線輻射場的劑量率值，是由TK-30型標準電離室(奧地利)和PTW DCI-8500型精密電流積分劑量儀測量獲得。本研究對TK-30型標準電離室的測量讀數值進行了溫度、氣壓及校準因子的修正。此儀器為IAEA援助的二級標準，測量結果可溯源到德國物理技術研究院(Physikalisch-Technische Bundesanstalt，PTB)。

表1　X射線標準輻射場的基本參數

1.3　新型診斷X射線劑量儀

參加本研究檢測的4種新型診斷X射線劑量儀為：①RD-98智能型診斷X射線劑量儀(儀器系列號為9836，放射衛生防護監督監測所研制)[17]；②RTI Barracuda診斷劑量儀(儀器系列號為602，瑞典)；③PTW診斷X射線劑量儀(儀器系列號為B35-787，德國)；④Radcal-9010(儀器系列號為90-2340，美國)。參加檢測的4種劑量儀均是專門為測量診斷X射線輸出量而設計，其中前3種劑量儀采用半導體器件作探測器，而Radcal-9010診斷X射線劑量儀采用6 cc空氣電離室作為探測器[18]。

1.4　測量比對方法

在表1列出標準X射線輻射場10個劑量率值中，采用替代法進行比對，即對4種診斷X射線劑量儀與TK30型標準電離室分別在同輻射線質條件下進行比較。測量時，射線束垂直入射探測器表面，探測器的幾何中心距地面高為1.5 m，在射線束中心線上[19]。

2　結果

在X射線標準輻射場中，本研究對4種常用新型診斷劑量儀依次進行了能量響應特性測量，每個測點分別計算出5次讀數的平均值及其擴展不確定度[20]。對于3種采用半導體器件作探測器的劑量儀還分別進行了校準因子的修正，對Radcal-9010電離室的測量讀數平均值不但做了校準因子的修正，也做了溫度和氣壓的校正。4種診斷X射線劑量儀的能量響應特性測量結果見表2。

表2　常用新型診斷劑量儀能量響應測量劑量率平均值(mGy·s-1)*

將4種常用新型診斷劑量儀的能量響應測量結果分別溯源到TK-30型標準電離室，而后歸一到80 kV輻射線質[21]。對應得出每種劑量儀的能量響應相對值(見表3)，常用新型劑量儀的能量響應特性曲線如圖1所示。

表3　常用新型診斷劑量儀的能量響應相對值

圖1　常用新型劑量儀的能量響應特性曲線圖

3　結論

本研究結果表明，4種新型診斷X射線劑量儀的能量響應特性均在60～150 kV的X射線范圍內，不同能量對劑量的響應均在±5%以內，符合國際電工委員會(International Electrotechnical Commission，IEC)要求。值得注意的是，國內研制的RD-98劑量儀由于可以從面板輸入校準因子，為了更精確地獲得測量結果，可根據劑量儀在標準劑量學實驗室得到的校準因子和被測量的X射線線質對劑量儀進行分段修正，可使RD-98劑量儀因能量響應所造成的劑量差異達到±3%以內。

本研究中的3種半導體探測器劑量儀的實驗結果顯示，其能量響應特性與電離室劑量儀無明顯的差別，這得益于新型診斷劑量儀半導體探測器的“能量響應補償”新技術的開發與應用[21-22]。

半導體探測器具有體積小，靈敏度高，抗環境干擾能力強等優點，尤其是對半導體探測器劑量儀測量的結果無須進行大氣壓和溫度的修正。目前，新型半導體探測器劑量儀，具有替代電離室診斷X射線劑量儀的發展趨勢。