遼寧省醫(yī)療器械檢驗(yàn)檢測院 （遼寧 沈陽 110171）

內(nèi)容提要：便攜式X射線機(jī)是專用于攜帶式檢查的X射線機(jī)。便攜式X射線機(jī)主要應(yīng)用于軍事和救災(zāi)，目前便攜式X射線機(jī)都是采用高頻技術(shù)，因此體型小巧，性能穩(wěn)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(jī)頭的設(shè)計，即高壓發(fā)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(jī)的普及能夠讓一些特殊情況下，醫(yī)生能在現(xiàn)場能直接得到診斷圖像，方便了醫(yī)生的診斷。文章針對便攜式X射線機(jī)與普通數(shù)字化X射線機(jī)有所差異的部分檢驗(yàn)項(xiàng)目對其中管電壓的測量、衰減當(dāng)量成像性能的測量進(jìn)行評價。

自發(fā)現(xiàn)X射線以來，人類在利用X射線獲取醫(yī)用臨床更豐富、直觀、細(xì)膩的圖像信息方面，取得了質(zhì)的飛躍。1895年德國物理學(xué)家倫琴在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)了X射線，這對于醫(yī)學(xué)和工業(yè)進(jìn)入了全新的領(lǐng)域。在今后經(jīng)過一個世紀(jì)的發(fā)展，根據(jù)X射線對不同物體的穿透能力的差異性，科學(xué)家們提出了透視和攝影的理論，并發(fā)明出了X射線管、影像增強(qiáng)器、數(shù)字化平板探測器等相應(yīng)的圖像獲取部件。到了20世紀(jì)60年代后期，形成了相對完整的科學(xué)體系，后期由于技術(shù)、材料、工藝的發(fā)展更新，特別是計算機(jī)的迅猛發(fā)展廣泛應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的醫(yī)用設(shè)備也產(chǎn)生了明顯變化有了質(zhì)的飛躍，成為醫(yī)院的常規(guī)設(shè)備之一。

便攜式X射線機(jī)的普及更是能夠讓使用者在特殊的環(huán)境下得到高質(zhì)量的數(shù)字圖像，方便了醫(yī)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(dāng)鎢絲通過足夠的電流使其發(fā)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(tài)撞擊鎢靶，高速電子到達(dá)靶面，運(yùn)動突然收到阻止，其動能的一小部分便轉(zhuǎn)化為輻射能，以X射線的形式放出，以這種形式產(chǎn)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(fā)射量，從而改變管電流和X射線強(qiáng)度的大小。改變X射線管激發(fā)電位或選用不同的靶材可以改變?nèi)肷鋁射線的能量或在不同能量處的強(qiáng)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(jìn)行強(qiáng)制冷卻。雖然X射線管產(chǎn)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(shí)用的X射線發(fā)生器件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于X射線類儀器。目前醫(yī)療用途主要分為診斷用X射線管和醫(yī)療用X射線管。

便攜式X射線機(jī)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(huán)境和艱苦條件下使用。由于便攜式X射線機(jī)是在野外環(huán)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(jī)試驗(yàn)時要考慮到這一點(diǎn)。

1.管電壓的測量

作為X射線機(jī)，管電壓的準(zhǔn)確性是非常重要的一個評價標(biāo)準(zhǔn)。對于管電壓準(zhǔn)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(jìn)行，這三檔每一個檔位都應(yīng)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(nèi)測試10次。誤差、變異系數(shù)及波紋百分率應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)進(jìn)行測量。兩種方法各有優(yōu)劣，針對某品牌便攜式X射線機(jī)（管電壓范圍：40～125kV）的三個測試檔位對兩種方法進(jìn)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(cè)供電為～220V,右側(cè)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(jié)果誤差都在1%范圍內(nèi)，都是比較準(zhǔn)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(hù)間內(nèi)通過示波器進(jìn)行讀數(shù)，可直接通過藍(lán)牙讀取，方便易用。但是當(dāng)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?yàn)榇舜螠y試便攜式X射線機(jī)最低為40kV，故非介入儀表和示波器都可以將結(jié)果測試出來，如果便攜式X射線機(jī)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(dāng)量

圖1.測試卡

圖2.成像

衰減當(dāng)量是很重要的一項(xiàng)指標(biāo)，在GB9706.12-1997中有明確的規(guī)定，其最后結(jié)果以mmAl（毫米鋁）為單位，對于便攜式X射線機(jī)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(dāng)量測試，按照X射線機(jī)實(shí)驗(yàn)要求，采用通過標(biāo)準(zhǔn)鋁片找到和衰減值相同的鋁片厚度即為衰減當(dāng)量，射束覆蓋電離室和標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)鋁片下的劑量，找到相等劑量下的鋁片厚度。衰減當(dāng)量是線性的，多次測量后可以通過線性公式算出衰減當(dāng)量。

3.成像性能的測量

對于便攜式X射線機(jī)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(jìn)行說明。

對空間分辨率、低對比度分辨率、動態(tài)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(tài)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(qū)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(diǎn)約2/3的位置上選取5個采樣點(diǎn)，在每個采樣點(diǎn)中分別讀取64×64個像素的灰度值，并計算出每個采樣點(diǎn)內(nèi)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(diǎn)約2/3的位置上選取9個采樣區(qū)域，在每個采樣區(qū)域中分別讀取64×64個像素的灰度值，并計算出每個采樣點(diǎn)內(nèi)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(tài)范圍、成像尺寸。分別和企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)要求或者產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(jī)應(yīng)該是AEC模式曝出的，對于移動式X射線機(jī)和便攜式X射線機(jī)應(yīng)該是企業(yè)自定的曝光條件。

上述測試卡，可以分別對X射線機(jī)的圖像測試進(jìn)行一定的評價，當(dāng)然也有企業(yè)用自己規(guī)定的方法，這里不再贅述。