浅谈便携式X射线机的检测方法

辽宁省医疗器械检验检测院 （辽宁 沈阳 110171）

内容提要：便携式X射线机是专用于携带式检查的X射线机。便携式X射线机主要应用于军事和救灾，目前便携式X射线机都是采用高频技术，因此体型小巧，性能稳定，低射线量来获取效果很好的图像信息，但是由于体型和重量的限制，都在采用组合机头的设计，即高压发生器和管组件组装在一起，因此热容量不高，不能大功率长时间曝光。便携式X射线机的普及能够让一些特殊情况下，医生能在现场能直接得到诊断图像，方便了医生的诊断。文章针对便携式X射线机与普通数字化X射线机有所差异的部分检验项目对其中管电压的测量、衰减当量成像性能的测量进行评价。

自发现X射线以来，人类在利用X射线获取医用临床更丰富、直观、细腻的图像信息方面，取得了质的飞跃。1895年德国物理学家伦琴在实验室中发现了X射线，这对于医学和工业进入了全新的领域。在今后经过一个世纪的发展，根据X射线对不同物体的穿透能力的差异性，科学家们提出了透视和摄影的理论，并发明出了X射线管、影像增强器、数字化平板探测器等相应的图像获取部件。到了20世纪60年代后期，形成了相对完整的科学体系，后期由于技术、材料、工艺的发展更新，特别是计算机的迅猛发展广泛应用，使得传统的医用设备也产生了明显变化有了质的飞跃，成为医院的常规设备之一。

便携式X射线机的普及更是能够让使用者在特殊的环境下得到高质量的数字图像，方便了医生的诊断。目前一般便携式都采用钨（W）做为X射线管的阳极，当钨丝通过足够的电流使其发生电子云，且有足够的电压（千伏等级）加在阳极和阴极间、使得电子云被拉往阳极。此时电子以高能高速的状态撞击钨靶，高速电子到达靶面，运动突然收到阻止，其动能的一小部分便转化为辐射能，以X射线的形式放出，以这种形式产出的辐射称为刃致辐射。改变灯丝电流的大小可以改变灯丝的温度和电子的发射量，从而改变管电流和X射线强度的大小。改变X射线管激发电位或选用不同的靶材可以改变入射X射线的能量或在不同能量处的强度。由于受高能电子轰击，X射线管工作时温度很高，需要对阳极靶材进行强制冷却。虽然X射线管产生X射线的能量效率十分低下，但是在目前，X射线管依然是最实用的X射线发生器件，已经广泛应用于X射线类仪器。目前医疗用途主要分为诊断用X射线管和医疗用X射线管。

便携式X射线机可以对人体的肢体、胸部、脊柱、头部等部位拍照，满足在艰苦环境和艰苦条件下使用。由于便携式X射线机是在野外环境下使用，供电部分一般是220V交流电源和蓄电池，所以在对便携式X射线机试验时要考虑到这一点。

1.管电压的测量

作为X射线机，管电压的准确性是非常重要的一个评价标准。对于管电压准确性的测量，需要注意的是要针对管电压的最低档位、50kV和管电压的最高档位上进行，这三档每一个档位都应该与可选择的最低、中间和最高的电流时间积值的组合，每个组合在1h内测试10次。误差、变异系数及波纹百分率应符合国家标准要求[1]。可采用两种方法测量：一是用非介入式测试仪测量；一是用示波器对反馈点进行测量。两种方法各有优劣，针对某品牌便携式X射线机（管电压范围：40～125kV）的三个测试档位对两种方法进行对比，因篇幅有限只对三个典型档位做三次测量，见表1～3。

表1.测试条件：40kV,20mAs(左侧供电为～220V,右侧供电为锂电池)

表2.测试条件：80kV,20mAs

表3.测试条件：125kV,20mAs

通过上述可以看出，两种方法测试结果误差都在1%范围内，都是比较准确的。由于非介入测量仪表操作简单，而且不需要每测试一次都到防护间内通过示波器进行读数，可直接通过蓝牙读取，方便易用。但是当管电压处于再低档位时，非介入测量（最低下限为40kV）无法显示，因为此次测试便携式X射线机最低为40kV，故非介入仪表和示波器都可以将结果测试出来，如果便携式X射线机最低管电压低于40kV的话，非介入仪表将无法显示出测量值。

2.衰减当量

图1.测试卡

图2.成像

衰减当量是很重要的一项指标，在GB9706.12-1997中有明确的规定，其最后结果以mmAl（毫米铝）为单位，对于便携式X射线机来说需要注意的是影像接收器的外壳和患者支架，主要探讨衰减当量测试，按照X射线机实验要求，采用通过标准铝片找到和衰减值相同的铝片厚度即为衰减当量，射束覆盖电离室和标准铝片即可，按照GB9706.12-1997[2]中的布局，分别测量患者支架顶部和影像接收器外壳的下的剂量，然后在测试标准铝片下的剂量，找到相等剂量下的铝片厚度。衰减当量是线性的，多次测量后可以通过线性公式算出衰减当量。

3.成像性能的测量

对于便携式X射线机的成像性能的测量每个厂家的要求不尽一致，下面对比较典型的进行说明。

对空间分辨率、低对比度分辨率、动态范围、影像均匀性、成像尺寸的测量，这里会用到一个测试模体，这里使用YY/T 0741-2018[3]中推荐使用的模体（见图1、2）。其中，图1中所示测试卡：能够测量空间分辨率、低对比度分辨率、动态范围、影像均匀性、成像尺寸。

对于空间分辨率的测量，YY/T 0741-2018和YY/T 0741-2009的区别是衰减体膜的厚度不同，2009版要求是20mm厚度的铝衰减体膜，2018版要求是25mm厚度的铝衰减体膜。影像均匀性2009版要求是在影像中心及影像四周从中心至4个顶点约2/3的位置上选取5个采样点，在每个采样点中分别读取64×64个像素的灰度值，并计算出每个采样点内像素灰度值的平均值；2018版要求是在影像中心，X轴、Y轴及对角线上离中心点约2/3的位置上选取9个采样区域，在每个采样区域中分别读取64×64个像素的灰度值，并计算出每个采样点内像素灰度值的平均值。

通过图2可以得出空间分辨率、低对比度分辨率、动态范围、成像尺寸。分别和企业的产品技术要求或者产品标准进行比较以确定是否符合要求。需要注意的是，使用此时的曝光条件对于正常X射线机应该是AEC模式曝出的，对于移动式X射线机和便携式X射线机应该是企业自定的曝光条件。

上述测试卡，可以分别对X射线机的图像测试进行一定的评价，当然也有企业用自己规定的方法，这里不再赘述。