X射线管管电压(kV)越大, 电子束在电场中获得的能量越大, 产生的X射线光子的能量越大, 穿透力越强。因此, 管电压是影响X射线性能的一个重要因素。管电压越高, X射线的穿透力越强, 但剂量随kV的变化程度不明确。因此, 笔者就管电压对剂量的影响, 进行了相应的实验研究。

1 材料与方法 1.1 材料

设备采用kodakDR3000, X射线总滤过3mmAl, 剂量仪采用solidose400, 使用20块有机玻璃板, 每块厚度均为1cm。

1.2 方法

将20块有机玻璃板同时放置于平板探测器上, 剂量仪探头放在有机玻璃板上置于照射野正中央, 进行曝光。曝光条件固定12.5mAs, 焦点-探测器的距离(SID)为100cm, 球管总滤过为3mmAl, 管电压分为60kV、80kV、100kV、120kV四档。曝光后, 记录剂量仪的读数。每种管电压均曝光3次, 取平均值。得到不同管电压的表面入射剂量。将剂量仪的探头再放在20块有机玻璃板的下方照射野正中央处。条件同上, 重复上述曝光, 得到不同管电压的透射剂量。

根据80kV, 12.5mAs的表面入射剂量, 调节60kV、100kV、120kV的mAs值分别为25mAs、8mAs、6.4mAs, 使得表面入射剂量基本相同, 利用剂量仪测得不同管电压的表面入射剂量和透射剂量。

2 结果

当其他曝光条件固定时, 不同的kV值(60、80、100、120)得到的表面入射剂量、透射剂量及吸收剂量见表 1, 图 1。当表面入射剂量基本相同时, 不同的kV值(60、80、100、120)得到的表面入射剂量、透射剂量、透过率见表 2。

3 讨论

X射线是一种电磁辐射, 当穿过人体时, 与人体的各种组织相互作用, 产生次级电子和次级光子, 通过电离和激发过程把能量传递给物质。因此, X射线被人体吸收的剂量不仅与X射线光子数量有关, 亦与X射线光子能量有关。X射线光子的能量由管电压的大小而确定。本实验的结果明确了管电压在提高X线束穿透力的同时, 对X射线剂量的影响巨大。在mAs一定的前提下, 随着管电压的增加, 表面入射剂量和透过的X射线剂量都明显增加。这是因为随着kV的增加, 透过滤过板的X线强度明显增加。所以, 调整kV对曝光量的影响明显。

吸收剂量吸收剂量是单位质量的物质吸收电离辐射能量大小的物理量^[2]。表面入射剂量减去透过的X射线剂量, 相对反应了吸收剂量的大小。吸剂量的大小与X射线强度密切相关。X射线强度是垂直于X线束的单位面积上, 在单位时间内通过的光子数与能量乘积的总和, 即X射线束的光子数乘以每个光子的能量^[2]。实际上, X射线的强度I与管电压U和管电流i关系如下^[3]:

(1)

系数K取决于高压整流方式, 指数n由管电压U、线束的滤过条件所决定。

因此, 在mAs固定的情况下, 随着管电压的升高, 表面入射剂量和透过的X射线剂量都明显增加, 且前者的增加幅度要远远大于后者的增加幅度, 因此组织的吸收剂量也随之增加。

结果2显示(表 2), 在提高管电压的同时, 降低mAs, 使得表面入射剂量基本相同, 而透过的X射线剂量不断增加。即, 在表面入射剂量相同的情况下, 管电压越高, X射线透过率越高, 此时的组织的吸收剂量降低。

因此, 不考虑其他因素, 提高管电压, 不但不能降低患者的剂量, 如果保持mAs不变的话, 反而增加了组织的吸收剂量。因此, 对于普通摄影来说, 提高管电压的同时, 降低mAs, 保证一定的入射剂量, 才可以有效的降低患者的吸收剂量。这些结论适于X射线摄影, 也适于CT扫描的参数设置。根据体型的不同调整kV, 在保证穿透力的同时, 剂量也随之有了明显的变化。对天然高对比部位, 为了降低患者剂量使用较高kV时, 应同时大幅降低mAs值。