随着X射线诊断在临床检查中的频次数越来越高, 卫生部对X射线诊断设备也提出了相应的管理要求, 放射诊疗设备及相关设备的技术指标和安全、防护性能, 应该符合有关标准与要求^[1], 而高性能的X射线诊断剂量仪对放射诊疗设备的性能检测有着重要意义。笔者将4种在售X射线诊断剂量仪进行比较评估, 为开展检测工作提供依据。

1 材料和方法 1.1 仪器设备

参加比较的剂量仪有瑞典UNFORS公司的Unfors Xi型剂量仪, 瑞典RTI公司的barracuda型剂量仪, 美国FLUKE公司的TNT12000型剂量仪和美国FLUKE公司的NERO8000。4种剂量仪的技术参数见表 1。

射线源采用SIEMENS公司高频摄影机, GE公司高频胃肠机和乳腺机。

1.2 方法

依据WS/T 189-1999、GBZ 186-2007中规定的检测要求, 在测量时选取一致的焦探距和曝光条件, 比较4种剂量仪的测量结果。

2 结果 2.1 摄影机

分别采用81kV、8mAs和121kV、6.3mAs的曝光条件, 4台仪器的测量结果见表 2和表 3。

2.2 乳腺机

分别采用26kV、28mAs, 28kV、50mAs和32 kV、100mAs的曝光条件, 其中NERO8000型剂量仪测量剂量时采用外接低能电离室。4台仪器的测量结果见表 4、表 5和表 6。

2.3 胃肠机透视功能

采用70kV、1mA的曝光条件, 4台仪器的测量结果见表 7。

3 结果与讨论

选取的4种剂量仪中除NERO8000型为电离室外, 其余3种均为半导体探测器。电离室的主要结构是在密封充有气体的的室内置有阴极和阳极, 阴极和阳极之间加有一定的电压, 带电粒子进入电离室, 引起气体电离, 产生电子和正离子, 在电场作用下分别下阳极和阴极漂移, 极间形成电流, 与阴极相连的电阻上出现一个电压脉冲, 这个电压脉冲的幅度代表进入的粒子的电荷量的大小^[2]。半导体探测器实质上是一个半导体材料高掺杂的较大体积的晶体二极管, 入射粒子进入半导体探测器后, 产生空穴-电子对, 这些空穴-电子对被探测器的两级分开, 分别被阴极和阳极收集, 产生同射线粒子能量成正比的输出脉冲信号, 从而可探测射线的强度^[3]。电离室与半导体的技术特点比较见表 8^[4]。

从表 8可知, 半导体和电离室探测器各有优缺点:半导体探测器体积小, 易于携带和摆放, 无需温度气压修正, 且灵敏度高, 在半导体中产生一对电子-空穴对所需能量只有3eV左右, 而在空气中生产一对离子对所需能量约为30eV^[5], 缺点是能量响应差, 但可以通过改进半导体的材料和制作工艺及进行主动补偿等方法加以解决; 而电离室能量响应好, 具有良好的长期稳定性, 接收的辐照剂量对探测器基本无影响, 圆柱型的方向性较好, 常被用作参考级校准剂量计, 缺点是常常需要进行温度气压修正, 但很多厂家也增设了自动修正功能。

4台剂量仪中barracuda型可溯源到中国计量科学研究院, NERO8000型和TNT12000型剂量仪可溯源到华北国家剂量测试中心。从表 1~表 7可知, 这4种剂量仪的测量结果的重复性较好, 重复性最大为4.9%, 标准偏差最大为0.67, 均可以运用于诊断级别的X射线机的性能检测。

4台剂量仪都有方向响应, 但由于在诊断X射输出量检测中, 探测器都会固定在较好的射线入射方向^[6], 方向响应特性不会影响测量结果。

NERO8000型剂量仪灵敏区域是4台里最大的, 以改进其灵敏度较低的缺点, 其能量响应也是最好的, 准确度高, 但其响应时间是4台里最慢的, 体积也是最大的; 由于为非密封型电离室, 虽然环境温度与大气压会带来测量误差, 但厂家在仪器上增加了自动修正功能, 可以弥补这一不足^[7], 对测量结果的影响可以忽略; 在测量乳腺机输出剂量时需要外接低能电离室, 否则结果将偏高。

TNT12000型剂量仪是3台半导体探测器里灵敏区域最大的, 也是响应时间最快的, 但由于软件版本原因在测量透视机时有时会出现没有读数现象, 且无法外接CT探头, 建议在测量透视机和CT机时再增配1套输出剂量测量设备。

barracuda型剂量仪是唯一一台一个探头可以在20kV到155kV范围内应用的, 量程宽, 但对低能X射线的响应会略差一些, 经过厂家的技术改造, 已有很大改善。

Unfors Xi型剂量仪是4台里体积最小、质量最轻和最易在各种位置摆放的, 其固有滤过也是4台里最低的。

4台剂量仪各有所长, 建议使用者根据实际检测需求, 合理选择剂量仪, 使检测结果更加精确, 为放射诊疗设备的性能评价提供坚实依据。