X射线成像系统的剂量面积乘积测量方法研究

杨太康　郑秀玉

【摘 要】剂量面积乘积是医用X射线成像系统的辐射安全的重要指标，定期准确测量医用X射线成像系统的剂量面积乘积对保证患者辐射安全具有重大意义。文章介绍了常规的剂量面积乘积的测量方法，并针对医用的实际情况提出了一种替代测量方法。文章还分析了两种测量方法的优缺点，并通过比较两种方法的测量结果，得出两种测量方法具有良好的测量一致性的结论。

【关键词】剂量面积乘积仪；剂量仪；足跟效应

中图分类号： R318 文献标识码： A 文章编号： 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

劑量面积乘积（Dose-Area Product， DAP）和患者体表入射剂量（Entrance Surface dose， ESD）是评估患者受照剂量的有效依据。DAP是辐照剂量和辐照面积的乘积，比ESD多一个测量维度，在评估患者辐射危害时往往更具有代表性，因此DAP得到了更广泛的应用。目前，随着IEC60601系列标准的升版，使用最为广泛的数字X射线摄影系统[1]和乳腺X射线摄影系统[2]的专用标准均要求系统必须具有DAP指示功能，且对其准确性做了规定。因此，测量和校准DAP是X射线成像系统质量评估的重要手段之一。另外，有学者指出[3]，有部分厂商为了使其产品具有更改的信噪比，有意将AEC水平设置较高，使患者的受照剂量高于必要的水平。因此，医院的放射技师或设备维护人员应对医院在用X射线成像系统定期地进行DAP测量和校准，这对保护患者免于受照高于必要水平辐射剂量具有重大意义。本文对DAP测量方法进行研究，并比较不同方法的差异。

1 基于剂量面积乘积仪的DAP测量法

DAP直接测量法是指采用专用剂量面积乘积仪直接测量DAP。剂量面积乘积仪一般由平板透射电离室、测量装置、稳定性检查装置和显示装置等部件组成[4]。根据X射线的传播特性可知，X射线束的剂量随距离成平方倒数比，而X射线束的面积则随距离成平方比，因此DAP在垂直于X射线束的任何一个平面中的值应相同。但为了方便测量，测量时通常将剂量面积乘积仪放置在X射线机的准直器的出口处，确保平板透射电离室垂直于X射线束，且其面积大于其所处位置的X射线野。设置X射线机的曝光加载因素（kV、mA、ms）和准直器的X射线野面积，曝光后，剂量面积乘积仪即可直接测量出DAP，其单位通常用μGy·m2来表示。

使用剂量面积乘积仪测量DAP的优点为操作简单，在环境条件相对稳定前提下测量精度较高。而其缺点则是：一、需要额外购置价格昂贵的剂量面积乘积仪，目前很多医院或其他机构很少配置有剂量面积乘积仪；二、剂量面积乘积仪由于采用开放的气体电离室，测量结果受环境温度和大气压影响较大。

2 基于剂量仪的DAP测量法

由DAP的定义可知，如果分别测量出某一X射线束的某一垂直传播路径平面上的平均剂量值和X射线野的面积，则将两者相乘即可得到DAP。由此可将DAP的测量转化为对X射线束的平均剂量和X射线野面积的测量。

2.1 X射线野的面积测量

X射线野的面积可通过两种方法进行测量。方法一、使用X射线野刻度尺进行测量。将X射线野刻度尺放置于X射线束中，进行必要准直操作后，以一定的曝光条件进行曝光。曝光后，刻度尺受X射线光照射部分即会变亮，此时读取两个橡胶刻度尺的长度值并相乘即可得到X射线野的面积。方法二、利用X射线机的平板探测器或CCD探测器进行测量。将一刻度可成像的铜尺放置于探测器上面，曝光后，使用X射线机的系统软件的测距功能，先对作为标准刻度的铜尺进行度量，得到转换系数，再测量X射线野两条边的边长，通过转换系数计算出X射线野两条边长的实际长度，然后两条边长相乘即可得到X射线野的面积。

2.2 平均剂量的测量

剂量的测量采用目前常用的固态半导体电离辐射剂量测量仪测量。该类仪器具有测量准确性高，动态范围大，对环境温度和大气压敏感度小等特点，是测量剂量的理想选择。

由于X射线管固有特性决定X射线机的X射线野每个点的剂量并不完全相同，其强度分布呈靠近阳极端X射线剂量较小，靠近阴极端X射线较大，与X射线管管轴垂直的方向上的剂量分布较为均匀的特点——阳极效应。为了减弱阳极效应的影响，本文摒弃中心点单点测量剂量的常规做法，改为采用中心点加上X射线野四个象限的中心点，一共五个点的剂量的数学平均值作为X射线野的平均剂量。

3 结果比对和分析

设定X射线机的管电压为80kV，X射线野的指示尺寸为430mm*430mm，剂量仪探测器到焦点距离设置为1m，改变电流时间积的大小，使用剂量仪测量了一组数据如表1所示。

在相同的X射线机的加载因素条件下，使用剂量面积乘积仪测量了一组剂量面积乘积数据，并将其与表1中的数据进行比较，两者偏差小于±5%，如表2所示。由此可得，本文提出的另外一种测量方法与使用剂量面积乘积仪测量的方法具有较好的一致性，可以替代其使用。

4 结束语

本文简述了基于剂量面积乘积仪的DAP测量法，提出了一种基于剂量仪的DAP替代测量法，分析了两种不同方法的优缺点，并比较了两种方法的测量结果一致性。结果显示基于剂量仪的DAP替代测量法的测量准确度接近于基于剂量面积乘积仪，而且测量重复性良好。因此，在没有剂量面积乘积仪或环境温度和大气压不适合使用剂量面积乘积仪时，可以使用基于剂量仪的DAP替代测量法进行DAP测量。

【参考文献】

[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，兰迪，张梦龙，王兢. 数字摄影中患者辐射剂量和曝光指数调查研究[J].医学影像学杂志，2014，24（11）：1925-1926.

[4]GB/TT20012-2005. 医用电器设备剂量面积乘积仪[S].

[5]杨建、方方、王尔奇. 基于STM32的剂量面积乘积仪的设计[J].核电子学与探测技术，2013，33（8）：1018-1020.