输出量是衡量医用诊断X线机防护性能重要指标之一^[1], 是常规监测和防护改造的必测项目。它直接关系着被检者、X线工作者的健康与安全。为了解决这一问题, 我们利用现有条件, 以国产FJ-347AX.γ剂量仪(以下简称:A剂量仪)替代进口PHILIPS伦琴计, 探讨测定医用X射线机输出量。

本文重点研讨了该方法的测试步骤、数学模式、差异和校正等间题。

一 该方法的主要技术特性

1.响应时间:＜0.1mS

2.测试范围:0-19.5R·min^-1(5.0×10^-3C·kg^-1·min^-1)

3.相对误差:＜±20%

上述性能, 已满足医用诊断X射线机输出量测试的需要。其相对误差绝对值达到了国际辐射仪器比对允许标准(30%)^[2]。本方法适用于交通不便, 或无输出量计的地区。

二 材料

仪器:PHILIPS伦琴计(下称伦琴计)。A剂量仪(中国计量科学院校正);

器材:定时器, 标准铁片F(厚1mm, 大小与A剂量仪顶端园面M相等), 三足支架等。

三 测试步骤

1.方法:(1)定距离:将A剂量仪置于三足架上, M面与球管焦点距离按《医用诊断X线卫生防护标准》中, 2.2.4.a、b、e规定; (2)定位置:用F取代M。按上述《标准》2.2.4测试条件, 曝光, 置F影象于荧光屏视野中心。(3)定时间:将定时器接于X线机足闸上, 指针拨于“1”S位置。

2.测量:对A剂量仪调零, 拨量程并关于“10”档, 置功能开关于“剂量”位置后, 放回三足架, M与F重合后取下F片, 曝光, 记下仪表读数N, 回零。

3.以PHILIPS伦琴计作对照, “①方法”的要求同A剂量仪, 并与A剂量仪交义重复测试三次, 记录A剂量仪读数N和伦琴计测定值Py。

4.公式的建立:根据两仪器对比测试的数据组, 采用最小二乘法, 求出如下的拟合双曲线方程:

(1)

式中Ex为A剂量仪原始测定值:

(2)

由(1)、(2)式得:

(3)

式中:N………仪表读数(mrad)

T………测定时间(sce)

Py………伦琴计测定值(R·min^-1)

5.公式的应用:

用A剂量仪测定X线机输出量时, 只要将仪表读数N代入公式(3), 计算出Py值即为校正值Fy。故在实际工作中, 公式(3)中的Py应用Fy表示, 并将单位改为C·kg^-1·min^-1, 其计算公式为:

(4)

四 结果

1.伦琴计测定值Py、A剂量仪测定值Fx、校正值Fy分别列于附表。

2.Py与Fy一一对应, 相对误差绝对值波动于0-17.70%之间, 绝对均值为7.39%。

3.Fx与Fy相关系数r=0.969, P＜0.0005, Fx与Fy相关关系有高度显著性。

4.t检验结果, Py-Fy之间, t=0.1273＜t0.25, P＞0.25二者差异2不明显。

五 讨论

FJ-347AX.γ剂量仪由电离室, 均效应管, 运算放大器, 反馈网络, 指示电表和电源等组成。

该仪器最大剂量率量程为2.58×10^-3C·kg^-1·h^-1(4.4×10^-5C·kg^-1·min^-1), 而医用诊断X线机输出量, 一般为每分钟数伦琴, 故直接用“剂量率”档测定医用诊断X线机输出量是不可能的。因此我们提出用“剂量”档来测定X线机输出量。

结果表明:Py与Fx之间, 存在一定内在关系。Py值越大, Py与Fx之差越大, Fy值越小, Py与Fx之差越小(表一)。当Py＜1.29×10^-3C·kg^-1·min^-1(标准限值)时, 相对误差绝对值能控制在允许值(30%)以内; 当Py＞1.29×10^-3C·kg^-1·min^-1, 相对误差绝对值均高于30%。

Fx值与Py值的差异主要来源是电离复合现象。由于A剂量仪电离室工作电压较低, 均强远低于伦琴计的正常值(n10²v/cm), 因而电子渡越时间较长。当用该仪器测定输出量时, 高剂量率的X射线照到电离室内, 瞬间产生大量离子对, 在低场强(13v/cm)作用下, 部份电子未达到输出端又重新与正离子复合, 使电离室的输出低于实际水平, 仪表读数偏低。剂量率愈高, 电离复合现象愈严重, 绝对误差愈大见附表。

由于A剂量仪测定值Fx不能完全反映X线机输出量的大小。我们采用回归分析方法加以校正, 建立了如下计算公式:

Fy为Fx的校正值。

校正后:(1)Py与Fy之间, 相对误差绝对值波动于0-17.7%之间, 绝对均值为7.39纬, 低于国际辐射仪器比对允许值(30%)。(2)经中国计量科学院校正, X线剂量的真值与伦琴计测定值Py之比(K值)为1.007, 故Py可近似地当真值使用, 上述误差可视为Fy与真值之间的误差。(3)我们所建立的测试方法, 计算公式, 部份地区防疫站进行了验证。他们共测试了14台医用诊断线X机, Py与Fy之间, 相对误差绝对值波动于0.2-16.3%之间, 绝对均值为7.46%, 14个Fy值全部落在校正曲线95%置信区间内(图 1), 初步证明校正后的方法是可行的。

关于响应时间, A剂量仪说明书中记载:响应时间不大于8秒, 这是指剂量率而言的。即在进行剂量率测试时, 待测量开始8秒后, 才能得到正确的读数。本实验采用剂量档进行测量, 测量时, 电离室电源内阻约为4KΩ, 积分电容为3600PF, 充电的时间常数约为15μS, 再加上电子的渡越时间, 仪器响应时间＜0.1mS, 即停止测量后0.1毫秒就能得到正确读数, 故不受8秒限制。

关于测量时间, 为配合本实验, 我们先用伦琴计随机抽测了144台(占全省总台数1/10)X线机的输出量。其中99.3%＜4.8×10^-3C·kg^-1·min^-1(测量时间1秒所对应输出量的最大值)。但仍有0.7%＞4.8×10^-3C·kg^-1·min^-1, 最大值15.0R·min^-1 (3.9×10^-3C·kg^-1·min^-1)。为此最好将测量时间改为0.9秒, 使最大量程为19.5R·min^-1(5.0×10^-3C·kg^-1·min^-1)。这样一般都能满足输出量测定的需要。

测定时间的微小变化不影响结果的准确性。对同一台X线机, 固定管电压、管电流、距离等条件后, 测量时间在2秒内变化时, 输出量Fx基本在同一水平上(图 2)。

六 小结

1.本方法系PHILIPS伦琴计与FJ-347Ax·γ剂量仪, 对X线机输出量交叉重复测试结果, 经误差校正后建立的方法, 应用中必须掌握以下条件:(1)用A剂量仪的剂量档进行测试; (2)测量时间:约0.90S;(3)测量对象:仅限于医用诊断X线机;

2.该方法的主要技术特性:(l)响应时间:＜0.1mS; (2)测量范围:0-19.5R·min^-1(5.0×10^-3C·kg^-1·min^-1); (3)相对误差:不大于±20%;

3.“方法”测量和校正公式, 不仅保证了测试结果的可靠性, 而且操作简便, 容易掌握, 因此可以用FJ-347Ax·γ剂量仪测定医用诊断X线机输出量, 本方法特别适用于交通不便的山区和缺乏伦琴计的贫困地区。

4.采用其它巡测仪测定输出量时, 本方法的主要步骤可作参考, 但拟合公式应重新建立。