醫(yī)用診斷 X 射線的特性、測量與防護(hù)研究.pdf

1、目的: X射線在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用廣泛，如放射治療、放射診斷、核醫(yī)學(xué)和介入放射等領(lǐng)域。醫(yī)用診斷X射線相比一般X射線，在其質(zhì)與量、能量表達(dá)、劑量測量等方面有其自身的特性。在醫(yī)學(xué)診斷應(yīng)用中，患者接收X射線照射檢查時，應(yīng)避免受到過量直接照射，并盡量減少醫(yī)護(hù)工作人員受到的次級輻射。本研究旨在為診斷X射線的測量與防護(hù)提供理論與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　方法：分析醫(yī)用診斷X射線的能量表達(dá)、計算其在物質(zhì)中衰減后的能譜變化情況，理論研究并實驗測量電離室型劑量儀的響

2、應(yīng)時間對診斷X射線測量結(jié)果的影響和修正方法，計算并測量幾種常用防護(hù)措施的防護(hù)效果。
　　結(jié)果：
　　1、分析了醫(yī)用診斷X射線的特性，解析了其能量表達(dá)方式。從X射線的產(chǎn)生得出 X射線的能量分布具有連續(xù)性；分析其質(zhì)與量涉及的各特征量，包括管電壓、PPV等，得出X射線的能量有多種表達(dá)方式，根據(jù)具體需求和研究條件，選擇合適的方式進(jìn)行描述，常用的包括半值層、等效能量和平均能量等。其中，能譜和平均能量是準(zhǔn)確表達(dá)X射線能量的方式。X射線能

3、譜的測量需專門的儀器，要求較高，可利用計算機(jī)模擬計算描繪X射線的能譜，對射線能量分布、能譜變化等情況進(jìn)行表達(dá)。醫(yī)學(xué)應(yīng)用的日常監(jiān)測和防護(hù)中，表征X射線的量主要為能量和劑量率。
　　2、根據(jù)X射線與物質(zhì)的相互作用過程，分別計算了不同厚度鋁板及鐵板衰減后射線的能量變化及能譜，并計算了90度散射角方向散射線的能譜及能量，計算并實驗測量不同物質(zhì)對X射線的不同衰減效率。醫(yī)用診斷X射線與物質(zhì)相互作用過程主要有光電效應(yīng)和康普頓散射。射線與物質(zhì)的相

4、互作用會衰減 X射線的強(qiáng)度。透射物體后，單能光子能量和強(qiáng)度變低；一般連續(xù)X射線強(qiáng)度變低，平均能量變高，能譜變窄。光電吸收效應(yīng)是物質(zhì)衰減射線的主要形式，并伴隨發(fā)生熒光效應(yīng)和俄歇效應(yīng)。X射線與物質(zhì)發(fā)生散射主要包括相干散射與非相干散射。非相干散射即康普頓散射，可根據(jù)康普頓散射公式及散射比等計算散射線的能量及強(qiáng)度，其強(qiáng)度和能量均小于原發(fā)X射線。物質(zhì)對X射線的衰減能力各有不同，這與物質(zhì)的密度、厚度、形狀等有關(guān)，理論計算物質(zhì)對X射線的衰減能力，并實

5、驗測量相關(guān)數(shù)據(jù)，驗證理論計算結(jié)果。
　　3、分析并實驗測量了劑量儀的響應(yīng)時間對診斷X射線測量結(jié)果的影響和修正，研究了劑量儀的能量響應(yīng)、方向響應(yīng)、靈敏度等性能參數(shù)。不同的劑量儀響應(yīng)時間、能量響應(yīng)等參數(shù)是不同的，同一儀器的不同量程，其響應(yīng)時間也不相同。診斷X射線劑量測量時，應(yīng)根據(jù)要求選取合理的測量儀器，必要時需對測量結(jié)果進(jìn)行修正。根據(jù)劑量率儀表電路的讀數(shù)響應(yīng)過程，將其等效簡化為RC電路充電過程，可理論計算已知率表的響應(yīng)時間常數(shù)及時間分

6、辨修正系數(shù)，通過實驗測量，驗證修正結(jié)果，得出準(zhǔn)確的響應(yīng)時間，在防護(hù)評價中可用于修正測量結(jié)果。醫(yī)用診斷X射線多為中能和低能射線，分析了醫(yī)用診斷X射線對率表能量響應(yīng)的要求，并計算和實驗研究了不同儀器的能量響應(yīng)對X射線測量結(jié)果的影響。
　　4、計算并測量了距離、鉛衣、鉛屏、墻壁(混凝土)等對醫(yī)用診斷 X射線的防護(hù)效果，提出了對X射線的防護(hù)建議。醫(yī)用診斷X射線在機(jī)房中，經(jīng)過空氣、床體、患者、墻壁和屏蔽等的吸收和散射，不同物質(zhì)對X射線的阻擋

7、效果不同。無屏蔽措施時，理想條件下 X射線在真空其強(qiáng)度與距離的平方成反比，現(xiàn)實測量結(jié)果表明醫(yī)用診斷X射線在空氣中距離越遠(yuǎn)，劑量率越低；計算和實測結(jié)果都表明鉛作為診斷X射線的防護(hù)材料，可屏蔽大部分的X射線。根據(jù)實驗結(jié)果，提出防護(hù)建議：重要部位著鉛衣屏蔽，再綜合利用墻壁、距離等多種屏蔽措施可以較好達(dá)到對醫(yī)用診斷X射線的防護(hù)效果。
　　結(jié)論：能譜和平均能量可較為準(zhǔn)確的表達(dá)醫(yī)用診斷 X射線的能量，在不嚴(yán)格進(jìn)行能譜要求時，也可用半值層、等效

8、能量描述X射線；劑量率儀表的響應(yīng)時間對醫(yī)用 X射線拍片時的劑量率測量影響很大，實測值與真實值可能相差數(shù)倍或數(shù)十倍，需對實測值進(jìn)行曝光時間的修正，并得到了部分儀器的準(zhǔn)確響應(yīng)時間。醫(yī)用診斷X射線在測量時，所選儀器的能量響應(yīng)是十分重要的指標(biāo)，對測量結(jié)果影響很大，應(yīng)根據(jù)測量目標(biāo)選取能量響應(yīng)合適的儀器進(jìn)行測量；醫(yī)用診斷X射線對劑量儀的其他性能參數(shù)也具有較高的要求；X射線與物質(zhì)作用前后的原始射線、散射線、透射線具有一定的關(guān)系，分析了三種射線能譜的變