淺談便攜式X射線機的檢測方法

遼寧省醫療器械檢驗檢測院 （遼寧 沈陽 110171）

內容提要：便攜式X射線機是專用于攜帶式檢查的X射線機。便攜式X射線機主要應用于軍事和救災，目前便攜式X射線機都是采用高頻技術，因此體型小巧，性能穩定，低射線量來獲取效果很好的圖像信息，但是由于體型和重量的限制，都在采用組合機頭的設計，即高壓發生器和管組件組裝在一起，因此熱容量不高，不能大功率長時間曝光。便攜式X射線機的普及能夠讓一些特殊情況下，醫生能在現場能直接得到診斷圖像，方便了醫生的診斷。文章針對便攜式X射線機與普通數字化X射線機有所差異的部分檢驗項目對其中管電壓的測量、衰減當量成像性能的測量進行評價。

自發現X射線以來，人類在利用X射線獲取醫用臨床更豐富、直觀、細膩的圖像信息方面，取得了質的飛躍。1895年德國物理學家倫琴在實驗室中發現了X射線，這對于醫學和工業進入了全新的領域。在今后經過一個世紀的發展，根據X射線對不同物體的穿透能力的差異性，科學家們提出了透視和攝影的理論，并發明出了X射線管、影像增強器、數字化平板探測器等相應的圖像獲取部件。到了20世紀60年代后期，形成了相對完整的科學體系，后期由于技術、材料、工藝的發展更新，特別是計算機的迅猛發展廣泛應用，使得傳統的醫用設備也產生了明顯變化有了質的飛躍，成為醫院的常規設備之一。

便攜式X射線機的普及更是能夠讓使用者在特殊的環境下得到高質量的數字圖像，方便了醫生的診斷。目前一般便攜式都采用鎢（W）做為X射線管的陽極，當鎢絲通過足夠的電流使其發生電子云，且有足夠的電壓（千伏等級）加在陽極和陰極間、使得電子云被拉往陽極。此時電子以高能高速的狀態撞擊鎢靶，高速電子到達靶面，運動突然收到阻止，其動能的一小部分便轉化為輻射能，以X射線的形式放出，以這種形式產出的輻射稱為刃致輻射。改變燈絲電流的大小可以改變燈絲的溫度和電子的發射量，從而改變管電流和X射線強度的大小。改變X射線管激發電位或選用不同的靶材可以改變入射X射線的能量或在不同能量處的強度。由于受高能電子轟擊，X射線管工作時溫度很高，需要對陽極靶材進行強制冷卻。雖然X射線管產生X射線的能量效率十分低下，但是在目前，X射線管依然是最實用的X射線發生器件，已經廣泛應用于X射線類儀器。目前醫療用途主要分為診斷用X射線管和醫療用X射線管。

便攜式X射線機可以對人體的肢體、胸部、脊柱、頭部等部位拍照，滿足在艱苦環境和艱苦條件下使用。由于便攜式X射線機是在野外環境下使用，供電部分一般是220V交流電源和蓄電池，所以在對便攜式X射線機試驗時要考慮到這一點。

1.管電壓的測量

作為X射線機，管電壓的準確性是非常重要的一個評價標準。對于管電壓準確性的測量，需要注意的是要針對管電壓的最低檔位、50kV和管電壓的最高檔位上進行，這三檔每一個檔位都應該與可選擇的最低、中間和最高的電流時間積值的組合，每個組合在1h內測試10次。誤差、變異系數及波紋百分率應符合國家標準要求[1]?？刹捎脙煞N方法測量：一是用非介入式測試儀測量；一是用示波器對反饋點進行測量。兩種方法各有優劣，針對某品牌便攜式X射線機（管電壓范圍：40～125kV）的三個測試檔位對兩種方法進行對比，因篇幅有限只對三個典型檔位做三次測量，見表1～3。

表1.測試條件：40kV,20mAs(左側供電為～220V,右側供電為鋰電池)

表2.測試條件：80kV,20mAs

表3.測試條件：125kV,20mAs

通過上述可以看出，兩種方法測試結果誤差都在1%范圍內，都是比較準確的。由于非介入測量儀表操作簡單，而且不需要每測試一次都到防護間內通過示波器進行讀數，可直接通過藍牙讀取，方便易用。但是當管電壓處于再低檔位時，非介入測量（最低下限為40kV）無法顯示，因為此次測試便攜式X射線機最低為40kV，故非介入儀表和示波器都可以將結果測試出來，如果便攜式X射線機最低管電壓低于40kV的話，非介入儀表將無法顯示出測量值。

2.衰減當量

圖1.測試卡

圖2.成像

衰減當量是很重要的一項指標，在GB9706.12-1997中有明確的規定，其最后結果以mmAl（毫米鋁）為單位，對于便攜式X射線機來說需要注意的是影像接收器的外殼和患者支架，主要探討衰減當量測試，按照X射線機實驗要求，采用通過標準鋁片找到和衰減值相同的鋁片厚度即為衰減當量，射束覆蓋電離室和標準鋁片即可，按照GB9706.12-1997[2]中的布局，分別測量患者支架頂部和影像接收器外殼的下的劑量，然后在測試標準鋁片下的劑量，找到相等劑量下的鋁片厚度。衰減當量是線性的，多次測量后可以通過線性公式算出衰減當量。

3.成像性能的測量

對于便攜式X射線機的成像性能的測量每個廠家的要求不盡一致，下面對比較典型的進行說明。

對空間分辨率、低對比度分辨率、動態范圍、影像均勻性、成像尺寸的測量，這里會用到一個測試模體，這里使用YY/T 0741-2018[3]中推薦使用的模體（見圖1、2）。其中，圖1中所示測試卡：能夠測量空間分辨率、低對比度分辨率、動態范圍、影像均勻性、成像尺寸。

對于空間分辨率的測量，YY/T 0741-2018和YY/T 0741-2009的區別是衰減體膜的厚度不同，2009版要求是20mm厚度的鋁衰減體膜，2018版要求是25mm厚度的鋁衰減體膜。影像均勻性2009版要求是在影像中心及影像四周從中心至4個頂點約2/3的位置上選取5個采樣點，在每個采樣點中分別讀取64×64個像素的灰度值，并計算出每個采樣點內像素灰度值的平均值；2018版要求是在影像中心，X軸、Y軸及對角線上離中心點約2/3的位置上選取9個采樣區域，在每個采樣區域中分別讀取64×64個像素的灰度值，并計算出每個采樣點內像素灰度值的平均值。

通過圖2可以得出空間分辨率、低對比度分辨率、動態范圍、成像尺寸。分別和企業的產品技術要求或者產品標準進行比較以確定是否符合要求。需要注意的是，使用此時的曝光條件對于正常X射線機應該是AEC模式曝出的，對于移動式X射線機和便攜式X射線機應該是企業自定的曝光條件。

上述測試卡，可以分別對X射線機的圖像測試進行一定的評價，當然也有企業用自己規定的方法，這里不再贅述。