X射線成像系統的劑量面積乘積測量方法研究

楊太康　鄭秀玉

【摘 要】劑量面積乘積是醫用X射線成像系統的輻射安全的重要指標，定期準確測量醫用X射線成像系統的劑量面積乘積對保證患者輻射安全具有重大意義。文章介紹了常規的劑量面積乘積的測量方法，并針對醫用的實際情況提出了一種替代測量方法。文章還分析了兩種測量方法的優缺點，并通過比較兩種方法的測量結果，得出兩種測量方法具有良好的測量一致性的結論。

【關鍵詞】劑量面積乘積儀；劑量儀；足跟效應

中圖分類號： R318 文獻標識碼： A 文章編號： 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）是評估患者受照劑量的有效依據。DAP是輻照劑量和輻照面積的乘積，比ESD多一個測量維度，在評估患者輻射危害時往往更具有代表性，因此DAP得到了更廣泛的應用。目前，隨著IEC60601系列標準的升版，使用最為廣泛的數字X射線攝影系統[1]和乳腺X射線攝影系統[2]的專用標準均要求系統必須具有DAP指示功能，且對其準確性做了規定。因此，測量和校準DAP是X射線成像系統質量評估的重要手段之一。另外，有學者指出[3]，有部分廠商為了使其產品具有更改的信噪比，有意將AEC水平設置較高，使患者的受照劑量高于必要的水平。因此，醫院的放射技師或設備維護人員應對醫院在用X射線成像系統定期地進行DAP測量和校準，這對保護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DAP測量方法進行研究，并比較不同方法的差異。

1 基于劑量面積乘積儀的DAP測量法

DAP直接測量法是指采用專用劑量面積乘積儀直接測量DAP。劑量面積乘積儀一般由平板透射電離室、測量裝置、穩定性檢查裝置和顯示裝置等部件組成[4]。根據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射線束的任何一個平面中的值應相同。但為了方便測量，測量時通常將劑量面積乘積儀放置在X射線機的準直器的出口處，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。設置X射線機的曝光加載因素（kV、mA、ms）和準直器的X射線野面積，曝光后，劑量面積乘積儀即可直接測量出DAP，其單位通常用μGy·m2來表示。

使用劑量面積乘積儀測量DAP的優點為操作簡單，在環境條件相對穩定前提下測量精度較高。而其缺點則是：一、需要額外購置價格昂貴的劑量面積乘積儀，目前很多醫院或其他機構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放的氣體電離室，測量結果受環境溫度和大氣壓影響較大。

2 基于劑量儀的DAP測量法

由DAP的定義可知，如果分別測量出某一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的測量轉化為對X射線束的平均劑量和X射線野面積的測量。

2.1 X射線野的面積測量

X射線野的面積可通過兩種方法進行測量。方法一、使用X射線野刻度尺進行測量。將X射線野刻度尺放置于X射線束中，進行必要準直操作后，以一定的曝光條件進行曝光。曝光后，刻度尺受X射線光照射部分即會變亮，此時讀取兩個橡膠刻度尺的長度值并相乘即可得到X射線野的面積。方法二、利用X射線機的平板探測器或CCD探測器進行測量。將一刻度可成像的銅尺放置于探測器上面，曝光后，使用X射線機的系統軟件的測距功能，先對作為標準刻度的銅尺進行度量，得到轉換系數，再測量X射線野兩條邊的邊長，通過轉換系數計算出X射線野兩條邊長的實際長度，然后兩條邊長相乘即可得到X射線野的面積。

2.2 平均劑量的測量

劑量的測量采用目前常用的固態半導體電離輻射劑量測量儀測量。該類儀器具有測量準確性高，動態范圍大，對環境溫度和大氣壓敏感度小等特點，是測量劑量的理想選擇。

由于X射線管固有特性決定X射線機的X射線野每個點的劑量并不完全相同，其強度分布呈靠近陽極端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——陽極效應。為了減弱陽極效應的影響，本文摒棄中心點單點測量劑量的常規做法，改為采用中心點加上X射線野四個象限的中心點，一共五個點的劑量的數學平均值作為X射線野的平均劑量。

3 結果比對和分析

設定X射線機的管電壓為80kV，X射線野的指示尺寸為430mm*430mm，劑量儀探測器到焦點距離設置為1m，改變電流時間積的大小，使用劑量儀測量了一組數據如表1所示。

在相同的X射線機的加載因素條件下，使用劑量面積乘積儀測量了一組劑量面積乘積數據，并將其與表1中的數據進行比較，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量方法與使用劑量面積乘積儀測量的方法具有較好的一致性，可以替代其使用。

4 結束語

本文簡述了基于劑量面積乘積儀的DAP測量法，提出了一種基于劑量儀的DAP替代測量法，分析了兩種不同方法的優缺點，并比較了兩種方法的測量結果一致性。結果顯示基于劑量儀的DAP替代測量法的測量準確度接近于基于劑量面積乘積儀，而且測量重復性良好。因此，在沒有劑量面積乘積儀或環境溫度和大氣壓不適合使用劑量面積乘積儀時，可以使用基于劑量儀的DAP替代測量法進行DAP測量。

【參考文獻】

[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]王樹敏，蘭迪，張夢龍，王兢. 數字攝影中患者輻射劑量和曝光指數調查研究[J].醫學影像學雜志，2014，24（11）：1925-1926.

[4]GB/TT20012-2005. 醫用電器設備劑量面積乘積儀[S].

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