診斷X射線劑量儀的劑量探測技術(shù)

　　這四種射線劑量檢測儀都不僅能夠得到患者接受的輻射量，如：劑量面積乘積、CT機劑量指數(shù)，而且還能得到關(guān)于X射線機性能的多方面信息，如果融合圖像檢測技術(shù)，可以實現(xiàn)X射線束的質(zhì)量評估，一方面確保產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像，提高臨床診斷水平，同時也為降低被檢查者受照劑量，提供客觀數(shù)據(jù)。在醫(yī)用X射線診斷機的質(zhì)量控制檢測中，所使用的診斷X射線劑量儀的性能，如探測器能量響應(yīng)的優(yōu)劣，探測器的種類不同將直接影響檢測工作的質(zhì)量?，F(xiàn)將四種射線劑量檢測儀分為電離室與半導(dǎo)體探測器兩種做如下比較：

　　1　儀器

　　參加比較測量的劑量儀有瑞典產(chǎn)RTI PMX-QA-KIT，瑞典 UNFORS 公司。美國產(chǎn)的Inovision NERO max 8000，以及美國產(chǎn)的Radcal-9000系列，這些劑量儀都是專門為測量診斷×射線輸出量而設(shè)計的。其中有兩種廠家采用半導(dǎo)體器件作探測器，而Radcal-9000診斷X射線劑量儀采用6CM3空氣電離室作為探測器。

　　美國產(chǎn)的Radcal-9000系列劑量儀與美國Inovision NERO max 8000這兩種劑量儀均使用電離室探測器。本文主要討論關(guān)鍵的輻射探測傳感器的研究進展情況。

　　2　關(guān)于電離室探測技術(shù)的診斷劑量檢測方法

　　電離室概述：一種利用帶電粒子對氣體電離作用的探測器。電離室是最早的核輻射探測器。1911-1914年間曾使用電離室發(fā)現(xiàn)宇航線。其主要結(jié)構(gòu)是在密封充有氣體的室內(nèi)置有陽極和陰極。陽極和陰極間加一定的電壓。當帶電粒子進入電離室，引起氣體電離，產(chǎn)生電子和正離子，在電場作用下分別向陽極和陰極漂移，極間形成電流，與陰極相連的電阻上出現(xiàn)一個電壓脈沖。這個電壓脈沖的幅度代表進入粒子的電荷量的大小，因此可對粒子計數(shù)，還可從脈沖的幅度了解粒子的性質(zhì)和能量。

　　2.1　半導(dǎo)體電離室

　　用于檢測X射線或透視過程中被檢查者受到的劑量面積乘積的透射電離室。

　　由于X射線攝影或透視是公眾照射的主要來源，檢測和記錄被檢查人員的輻射計量參數(shù)，是包括歐盟在內(nèi)的發(fā)達國家政府規(guī)定的必要程序。我國2002年頒布實施的GB18871-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》。也強調(diào)了應(yīng)當測量和記錄醫(yī)療照射劑量水平。如劑量面積乘積，由于面積乘積測量電離室通常安裝在X光機機頭出線窗口，因此要求電離室本身帶來的附加濾過要小，對可見光的透光率要求大于70%。以免影響技師攝影時的體位。

　　2.2　空氣電離室

　　通用輻射劑量檢測空氣電離室主要用于測量有用射束某一位置處的累積劑量和劑量強度。從輻射水平可分為高劑量率，中劑量率和低劑量率三種，由于探頭大小與靈敏度成正比，因此，對于低劑量率通常選用容積較大的電離室如30CM3反之選擇小電離室如6CM3。

　　診斷電離室?guī)缀涡螤罨旧鲜菆A柱形和平板形兩種。前者方向性好，后者由于電極間距小，電場分布均勻，同樣容積電離室收集效率高，符合損失小，可以測到更高的劑量率，因此，相對多見。用于測量醫(yī)用CT電離室指數(shù)長桿電離室，又稱筆形電離室。由于要在較寬的掃描區(qū)接受CT的輻射劑量，因此有長達10CM的靈敏長度，通常用刻線在附加的保護帽上標出。否則影響效準結(jié)果的準確性。

　　3　使用半導(dǎo)體技術(shù)的診斷劑量檢測方法

　　瑞典產(chǎn)RTI PMX- QA- KIT ，瑞典 UNFORS 公司。這兩家使用劑量儀探測器均是半導(dǎo)體的，針對半導(dǎo)體探測器做如下討論：

　　半導(dǎo)體的概述：用半導(dǎo)體材料制成的將射線能量轉(zhuǎn)換成電信號的探測器。又稱半導(dǎo)體計數(shù)器。實質(zhì)上半導(dǎo)體材料高摻雜的較大體積的晶體二極管。入射粒子進入半導(dǎo)體探測器后，產(chǎn)生空穴電子對，這些空穴-電子對被探測器兩電極的電場分開。并分別被陰極和陽極收集，產(chǎn)生同射線粒子輸出的能量成正比的輸出脈沖信號，從而可探測射線的強度。由于產(chǎn)生一個空穴—電子對所需的能量約3電子伏特，半導(dǎo)體探測器的能量分辨率比閃爍計數(shù)器和氣體電離探測的要高得多。

　　用于X射線診斷劑量檢測的半導(dǎo)體探測器通常選用硅二極管，使用時在兩電極施加較低的直流電壓，當受到輻射時。會產(chǎn)生電子空穴對。在外電場作用下，電子空穴向兩極漂移，從而在外回路形成信號電流。半導(dǎo)體探測器對低能輻射探測效率高，高能時，效率會急劇下降。

　　當采用單一探測器測量診斷X射線劑量時，需要想辦法改善探測器對不同能量X射線的響應(yīng)。方法是在探測器入射方向附加一定厚度的金屬片非金屬片材料加以補償，但要完全達到電離室的水平，是很困難的。

　　目前瑞典 UNFORS 公司生產(chǎn)的有多個探測器分別使用，也有集成一體的，通過內(nèi)部電機將選定的探測器固定在檢測位置的方案。這種技術(shù)存在的問題是：將可能帶來意外的測量誤差。

　　4　電離室與半導(dǎo)體檢測技術(shù)比較

　　電離室與半導(dǎo)體探測器用于檢測診斷X射線劑量，具有不同的技術(shù)特點，使用者需要根據(jù)不同的測量對象和目的，選擇合適的探測器，才能獲得準確的數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果。

　　結(jié)束語

　　電離室用于診斷X射線劑量檢測技術(shù)成熟，尤其是2004新推出RADCAL-9095最新型的QA檢測箱，美國RADCAL公司長期致力于輻射測量的研究，并且與國際放射醫(yī)學(xué)組織持續(xù)通力合作，其自主開發(fā)研究的電離室以其優(yōu)越的性能受到國際權(quán)威組織的認可，被定位輻射量度的黃金標準。它的能量響應(yīng)好，穩(wěn)定性強，早已得到廣泛的應(yīng)用。具有半導(dǎo)體的快速響應(yīng)特性和電離室在劑量測量方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)了X射線機一次曝光可同時得到X射線機的劑量、曝光時間、管電壓、RADCAL-9095在以上檢測劑量儀沒有的功能上新增加了管電流及非介入式mAs的測量。有利于診斷X射線輻射品質(zhì)的進一步提高，代表了目前X射線劑量探測技術(shù)的發(fā)展方向。