诊断X射线剂量仪的剂量探测技术

在对患者进行放射诊断时，为了在得到最佳诊断效果的同时尽量使患者受到最小的伤害，应该对医用诊断射线机的一些重要性能进行质量保证 检测 ，以便掌握X射线机的穿透力是否合适，管电流、照射时间是否准确等一系列与患者受检剂量有关的性能情况。X射线诊断设备是医院用于临床诊断检查的常用手段，我国每年有上亿人次需要用X射线机进行医学诊断。医用诊断X射线机性能状态参差不齐，诊断拍片的废片率远远高于发达国家，既给患者疾病诊断带来不良影响又给国家造成巨大浪费，为提高医用X射线的诊断质量，促进放射防护工作的开展，我们对以下四种不同型号厂家的X射线剂量检测仪的性能做了以下概述。

　　这四种射线剂量检测仪都不仅能够得到患者接受的辐射量，如：剂量面积乘积、CT机剂量指数，而且还能得到关于X射线机性能的多方面信息，如果融合图像检测技术，可以实现X射线束的质量评估，一方面确保产生高质量的图像，提高临床诊断水平，同时也为降低被检查者受照剂量，提供客观数据。在医用X射线诊断机的质量控制检测中，所使用的诊断X射线剂量仪的性能，如探测器能量响应的优劣，探测器的种类不同将直接影响检测工作的质量。现将四种射线剂量检测仪分为电离室与半导体探测器两种做如下比较：

　　1　 仪器

　　参加比较测量的剂量仪有瑞典产RTI PMX-QA-KIT，瑞典 UNFORS 公司。美国产的Inovision NERO max 8000，以及美国产的Radcal-9000系列，这些剂量仪都是专门为测量诊断×射线输出量而设计的。其中有两种厂家采用半导体器件作探测器，而Radcal-9000诊断X射线剂量仪采用6CM3空气电离室作为探测器。

　　美国产的Radcal-9000系列剂量仪与美国Inovision NERO max 8000这两种剂量仪均使用电离室探测器。本文主要讨论关键的辐射探测 传感器 的研究进展情况。

　　2　关于电离室探测技术的诊断剂量检测方法

　　电离室概述：一种利用带电粒子对气体电离作用的探测器。电离室是最早的核辐射探测器。1911-1914年间曾使用电离室发现宇航线。其主要结构是在密封充有气体的室内置有阳极和阴极。阳极和阴极间加一定的电压。当带电粒子进入电离室，引起气体电离，产生电子和正离子，在电场作用下分别向阳极和阴极漂移，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粒子的电荷量的大小，因此可对粒子计数，还可从脉冲的幅度了解粒子的性质和能量。

　　2.1　半导体电离室

　　用于检测X射线或透视过程中被检查者受到的剂量面积乘积的透射电离室。

　　由于X射线摄影或透视是公众照射的主要来源，检测和记录被检查人员的辐射计量参数，是包括欧盟在内的发达国家政府规定的必要程序。我国2002年颁布实施的GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》。也强调了应当测量和记录医疗照射剂量水平。如剂量面积乘积，由于面积乘积测量电离室通常安装在X光机机头出线窗口，因此要求电离室本身带来的附加滤过要小，对可见光的透光率要求大于70%。以免影响技师摄影时的体位。

　　2.2　空气电离室

　　通用辐射剂量检测空气电离室主要用于测量有用射束某一位置处的累积剂量和剂量强度。从辐射水平可分为高剂量率，中剂量率和低剂量率三种，由于探头大小与灵敏度成正比，因此，对于低剂量率通常选用容积较大的电离室如30CM3反之选择小电离室如6CM3。

　　诊断电离室几何形状基本上是圆柱形和平板形两种。前者方向性好，后者由于电极间距小，电场分布均匀，同样容积电离室收集效率高，符合损失小，可以测到更高的剂量率，因此，相对多见。用于测量医用CT电离室指数长杆电离室，又称笔形电离室。由于要在较宽的扫描区接受CT的辐射剂量，因此有长达10CM的灵敏长度，通常用刻线在附加的保护帽上标出。否则影响效准结果的准确性。

　　3　使用半导体技术的诊断剂量检测方法

　　瑞典产RTI PMX- QA- KIT ，瑞典 UNFORS 公司。这两家使用剂量仪探测器均是半导体的，针对半导体探测器做如下讨论：

　　半导体的概述：用半导体材料制成的将射线能量转换成电信号的探测器。又称半导体计数器。实质上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-电子对被探测器两电极的电场分开。并分别被阴极和阳极收集，产生同射线粒子输出的能量成正比的输出脉冲信号，从而可探测射线的强度。由于产生一个空穴—电子对所需的能量约3电子伏特，半导体探测器的能量分辨率比闪烁计数器和气体电离探测的要高得多。

　　用于X射线诊断剂量检测的半导体探测器通常选用硅二极管，使用时在两电极施加较低的直流电压，当受到辐射时。会产生电子空穴对。在外电场作用下，电子空穴向两极漂移，从而在外回路形成信号电流。半导体探测器对低能辐射探测效率高，高能时，效率会急剧下降。

　　当采用单一探测器测量诊断X射线剂量时，需要想办法改善探测器对不同能量X射线的响应。方法是在探测器入射方向附加一定厚度的金属片非金属片材料加以补偿，但要完全达到电离室的水平，是很困难的。

　　目前瑞典 UNFORS 公司生产的有多个探测器分别使用，也有集成一体的，通过内部电机将选定的探测器固定在检测位置的方案。这种技术存在的问题是：将可能带来意外的测量误差。

　　4　电离室与半导体检测技术比较

　　电离室与半导体探测器用于检测诊断X射线剂量，具有不同的技术特点，使用者需要根据不同的测量对象和目的，选择合适的探测器，才能获得准确的数据和实验结果。

　　结束语

　　电离室用于诊断X射线剂量检测技术成熟，尤其是2004新推出RADCAL-9095最新型的QA检测箱，美国RADCAL公司长期致力于辐射测量的研究，并且与国际放射医学组织持续通力合作，其自主开发研究的电离室以其优越的性能受到国际权威组织的认可，被定位辐射量度的黄金标准。它的能量响应好，稳定性强，早已得到广泛的应用。具有半导体的快速响应特性和电离室在剂量测量方面的优势，实现了X射线机一次曝光可同时得到X射线机的剂量、曝光时间、管电压、RADCAL-9095在以上检测剂量仪没有的功能上新增加了管电流及非介入式mAs的测量。有利于诊断X射线辐射品质的进一步提高，代表了目前X射线剂量探测技术的发展方向。