新型诊断剂量仪的能量响应特性研究*

欧向明范瑶华*

为了加强放射诊疗工作的管理、保证医疗质量和医疗安全，贯彻落实中华人民共和国卫生部令第46号《放射诊疗管理规定》[1]的有关规定，保障放射诊疗工作人员、患者和公众的健康权益[2]。多年来，全国各省市和自治区的疾病预防控制中心及各类检测机构，遵照国家标准和相关检测规范[3-4]在做好医用X射线诊断机的质量控制、降低废片率和减少受检者体表入射剂量、提高诊断水平等方面开展了大量的工作，并取得了显著的成绩[5-7]。此项检测中所使用的诊断X射线剂量仪性能的优劣，在准确测量剂量方面起着至关重要的作用，且直接影响检测工作的质量[8-9]。据统计，我国各省市和自治区监测机构目前使用的国产及进口诊断X射线剂量仪约有数万台，评价任何类型辐射剂量仪的性能有若干技术指标，其中能量响应特性是评价剂量仪探测器主要技术指标之一，对于诊断X射线剂量仪也不例外[10-12]。

中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所放射诊疗质量控制二级标准剂量学实验室(secondary standard dosimetry laboratory，SSDL)采用国际原子能机构(International Atomic Energy Agency，IAEA)援助的TK-30型标准电离室和PTW DCI-8500精密电流积分剂量仪，作为二级X射线辐射测量的标准仪器，对国内常用的新型国产及进口诊断X射线剂量仪的能量响应特性进行比较研究[13-14]。

1　材料与方法

1.1　实验材料

本研究实验是在IAEA北京SSDL的标准辐射场中完成[15-16]。诊断水平的X射线源是由MG324型高稳定度X射线机(德国PHILIPS公司)提供，设置管电压的范围为60～150 kV，管电流为10 mA，用2.5 mmAl(毫米铝)做附加过滤，距X射线管焦点1.5 m和距地面高度1.5 m处辐射场的基本参数见表1。

1.2　标准X射线辐射场剂量率

标准X射线辐射场的剂量率值，是由TK-30型标准电离室(奥地利)和PTW DCI-8500型精密电流积分剂量仪测量获得。本研究对TK-30型标准电离室的测量读数值进行了温度、气压及校准因子的修正。此仪器为IAEA援助的二级标准，测量结果可溯源到德国物理技术研究院(Physikalisch-Technische Bundesanstalt，PTB)。

表1　X射线标准辐射场的基本参数

1.3　新型诊断X射线剂量仪

参加本研究检测的4种新型诊断X射线剂量仪为：①RD-98智能型诊断X射线剂量仪(仪器系列号为9836，放射卫生防护监督监测所研制)[17]；②RTI Barracuda诊断剂量仪(仪器系列号为602，瑞典)；③PTW诊断X射线剂量仪(仪器系列号为B35-787，德国)；④Radcal-9010(仪器系列号为90-2340，美国)。参加检测的4种剂量仪均是专门为测量诊断X射线输出量而设计，其中前3种剂量仪采用半导体器件作探测器，而Radcal-9010诊断X射线剂量仪采用6 cc空气电离室作为探测器[18]。

1.4　测量比对方法

在表1列出标准X射线辐射场10个剂量率值中，采用替代法进行比对，即对4种诊断X射线剂量仪与TK30型标准电离室分别在同辐射线质条件下进行比较。测量时，射线束垂直入射探测器表面，探测器的几何中心距地面高为1.5 m，在射线束中心线上[19]。

2　结果

在X射线标准辐射场中，本研究对4种常用新型诊断剂量仪依次进行了能量响应特性测量，每个测点分别计算出5次读数的平均值及其扩展不确定度[20]。对于3种采用半导体器件作探测器的剂量仪还分别进行了校准因子的修正，对Radcal-9010电离室的测量读数平均值不但做了校准因子的修正，也做了温度和气压的校正。4种诊断X射线剂量仪的能量响应特性测量结果见表2。

表2　常用新型诊断剂量仪能量响应测量剂量率平均值(mGy·s-1)*

将4种常用新型诊断剂量仪的能量响应测量结果分别溯源到TK-30型标准电离室，而后归一到80 kV辐射线质[21]。对应得出每种剂量仪的能量响应相对值(见表3)，常用新型剂量仪的能量响应特性曲线如图1所示。

表3　常用新型诊断剂量仪的能量响应相对值

图1　常用新型剂量仪的能量响应特性曲线图

3　结论

本研究结果表明，4种新型诊断X射线剂量仪的能量响应特性均在60～150 kV的X射线范围内，不同能量对剂量的响应均在±5%以内，符合国际电工委员会(International Electrotechnical Commission，IEC)要求。值得注意的是，国内研制的RD-98剂量仪由于可以从面板输入校准因子，为了更精确地获得测量结果，可根据剂量仪在标准剂量学实验室得到的校准因子和被测量的X射线线质对剂量仪进行分段修正，可使RD-98剂量仪因能量响应所造成的剂量差异达到±3%以内。

本研究中的3种半导体探测器剂量仪的实验结果显示，其能量响应特性与电离室剂量仪无明显的差别，这得益于新型诊断剂量仪半导体探测器的“能量响应补偿”新技术的开发与应用[21-22]。

半导体探测器具有体积小，灵敏度高，抗环境干扰能力强等优点，尤其是对半导体探测器剂量仪测量的结果无须进行大气压和温度的修正。目前，新型半导体探测器剂量仪，具有替代电离室诊断X射线剂量仪的发展趋势。