为实施乳腺诊断X射线机的质量控制(QC)，本实验室于2004年底得到国际原子能机构(IAEA)援助一套低能X射线剂量仪校准装置，可用于乳腺X射线摄影剂量仪的校准。该装置在德国PTB专家指导下顺利完成安装和调试工作，经10年的硬软件完善和大量的性能检验工作，不仅已通过国家计量 认证，并且用于向社会开展乳腺X射线摄影剂量仪校准服务。本文重点介绍该校准装置主要构成和性能检验结果等。

1. 校准装置：乳腺X射线摄影剂量仪校准装置构成如图 1所示。X射线高压发生器主控装置由美国GE公司产的ISOVOLT 3003型，稳压电源(230±23)V，输出功率3.5 kW；X射线发生器的连续可调千伏范围为10～60 kV，可调毫安范围为0.1～50 mA，分辨率分别为0.1 kV和0.01 mA，X射线束稳定性<0.8%；X射线管阳极材料钼(Mo)靶，X射线过滤分为未衰减过滤(0.03 mm Mo)和有衰减过滤(0.03 mm Mo+2 mm Al)两种；靠近X射线管的出线口处装有初级光阑(D₁)，以便控制辐射束立体角度；安装φ20 mm限束光阑(D₂)和φ30 mm屏蔽光阑(D₃)，可保证主射线束覆盖整个探测器，并减少散射成分；在D₂和D₃之间安装一个PTW-34014型(φ230 mm、1.42 g/cm³涂石墨材质和非密封有效容积86 cm³)的透射电离室(M)，以便在测量中监督装置的稳定性；附加过滤铝片(F)厚度为2 mm(纯度99.9%)，相当模体后测量；快门(S)安装在贴近X射线射出口处，受计时器控制，可保证高精度的测量,见图 1。

图 1(Figure 1)

图 1

注：A.测量半价层过滤件；D1、D2和D3.光阑；F.铝过滤；、 M.监督电离室；R.参考电离室或被校准仪器；S.快门、图 1 乳腺X射线摄影剂量仪校准装置构成图

(1)参考级剂量仪：美国Radcal公司10×5-6M型参考级标准电离室(图 1中R)，为0.7 mg/cm²金属制成的聚酯窗口，非密封的有效容积6 cm³，可快速与外部的环境大气条件平衡；10～40 kV范围能量响应不超过±5%，10 nGy/s ～ 90 mGy/s范围剂量率响应不超过±5%，测量精度±4%(在X射线20 kV、0.26 mm Al HVL条件下)。德国PTW公司产UNIDOS型静电计具备参考级别，可用于各种型号电离室剂量测量，长期稳定性为±0.5%/年。该实验室还配备了与参考级剂量仪同样的工作级剂量仪，定期送往德国联邦物理技术研究院(Physikalisch-Technische Bundesanstalt，PTB)或国家计量院进行溯源。

(2)辅助系统： ①在主射束中心轴方向的墙上安装一个激光准直器，使A、D₁、D₂、D₃、F、M、R、S等部件(图 1)的中心点与主射束中心轴重合；在X射线管至电离室1 m处的侧墙上安装一个定位激光准直器，也可用另安装的数显滑尺任意确定X射线管至电离室所需距离，滑尺点定位相对误差在±0.2 mm以内。 ②测量工作台由5 mm厚钢板构成，台下4个滚轮在轨距0.8 m，轨长2 m的轨道上平稳的滑动，轨道两头和车轮分别设有制动保护装置，平稳可靠。工作台面安有两个能够滑动的铝合金支架，用来固定参考电离室或被校准剂量仪，可适应不同的几何形状。 ③用于安全联锁报警的紧急制动开关分别安装在控制台、门框和X射线机房内，墙上挂有红色灯光警示装置，显示当前机器的工作状态，确保工作人员的安全出入。 ④机房内装有一个摄像头，随时能观察室内情况，可减少人员出入次数，提高工作效率。 ⑤连接电离室至测量装置的专用电缆，可减少颤噪效应和低噪声的影响。

2. 测量方法

(1)标准辐射质的测量：测量中参考电离室距X射线管焦点1 m处^[1]，半价层器件放置两者之间(图 1中A)，材料选用规格为90 mm×90 mm，99.9%纯度的铝片^[2]，测量用德国PTW公司产UNIDOS型静电计和美国Radcal公司产10×5-6M型电离室。

(2)辐射场均匀性的测量与计算：按照YY/T 0481-2004/IEC 61267标准规定的辐射场条件^[2,3,4]，设置管压在28 kV，电离室距X射线管焦点1 m处，以主射束轴为圆心，本实验用光阑可将辐射束限制到直径为60 mm范围，在水平和垂直方向均匀选13个测量点；并分别与中心点测量数据相除求得辐射场均匀性；将各点测量值与中心点数据的误差分别除以中心点数据求得相对误差(%)。

(3)参考辐射值及其长期稳定性的测量与计算：本实验室对10个辐射质测出的8年间的平均空气比释动能值作为参考辐射值^[5]；用最初值与各点值进行比较计算出变差限值。

(4)散射辐射份额的测量与计算：采用阴影屏蔽方法^[5]，在X射线管焦点与电离室之间，放置一块正好遮挡电离室的铅块，使得主射线束全部被吸收，然后，在电离室没任何遮挡时分别测出空气比释动能；利用前者测出的数据除以后者数据可计算散射份额贡献(%)。

(5)参考剂量仪器的溯源：由一台德国PTW公司产UNIDOS型静电计和两个美国Radcal公司产10×5-6M型电离室来实现X射线空气比释动能的校准测量。由于当时国家级的乳腺诊断X射线标准辐射质尚未启用，于2008年6月(报告号6.62-13/08K)和2012年6月(报告号6.65-30/12K)两次采用邮寄参考剂量仪器方式，溯源到德国PTB国家一级标准剂量学实验室。

(6)校准装置的扩展不确定度计算：不确定度用已知统计方法(A类)和其他方法(B类)来估计^[6,7]。通常A类不确定度由直接测量的结果来统计分析得到，如：剂量仪的重复测量读数均值标准差；B类不确定度不能用直接测量来估计，如：温度读数、气压读数和校准因子等，而是要凭借厂家提供的证书或经验得到。对A类，B类平方和开方，得出合成不确定度，然后乘以2(k=2)，最终给出扩展不确定度。

1. 标准辐射质：结果列于表 1。由表 1可知，SSDL测量的第一半价层与PTB的比较在0.94～1.06范围，从而保证标准辐射质的溯源。

2. 辐射场均匀性：结果如图 2所示。可知，以主射束轴心为圆心测得的辐射值与在直径φ40 mm内各点(取水平和垂直方向)值相比，均匀性分布在0.986～1.003范围，相对与主射束轴心点(0距离)误差在±1.4%内，其中水平和垂直方向最大误差分别为-0.87%和-1.4%。

图 2(Figure 2)

图 2

图 2 在28 以主射束轴为圆心测得的参考值与在直径φ60 mm内各点、 (取水平和垂直方向)值相比较的辐射场均匀性分布图

表 1(Table 1)

表 1 二级标准剂量实验室(SSDL)的第一半价层 与德国联邦物理技术研究院(PTB)比较

表 1 二级标准剂量实验室(SSDL)的第一半价层 与德国联邦物理技术研究院(PTB)比较

3. 长期稳定性：管电压28 kV时在射线束未经衰减(0.03 mm Mo)和经衰减(0.03 mm Mo + 2 mm Al)条件下测量的变异限值随时间的变化曲线示于图 3。长期稳定性变异限值满足GB/T 19629-2005标准不大于±2%要求^[8]。

图 3(Figure 3)

图 3

图 2 在28 kV管电压时测量的变异限值随时间的变化曲线

4. 散射辐射份额：在管电压28 kV、管电流5 mA、附加过滤为0.03 mm Mo时，测量出有铅块和无铅块时的空气比释动能值，结果列于表 2。计算散射份额贡献<0.12%。

表 2(Table 2)

表 2 测量散射辐射份额结果

表 2 测量散射辐射份额结果

5. 剂量溯源：表 3列出2008年和2012年2次溯源到德国PTB国家一级标准剂量学实验室、空气比释动能校准因子保持在0.999～1.000范围的结果，性能技术指标完全符合二级标准要求^[8]。

6. 校准装置的扩展不确定度：表 4列出本实验室校准装置A类和B类的不确定度结果，合成后的扩展不确定度为±3.00%(k=2，95%置信度)。

表 3(Table 3)

表 3 溯源至德国PTB剂量校准因子

表 3 溯源至德国PTB剂量校准因子

表 4(Table 4)

表 4 乳腺X射线摄影剂量仪校准装置的A类和B类 不确定度

表 4 乳腺X射线摄影剂量仪校准装置的A类和B类 不确定度

随着我国医疗机构对妇女的乳腺检查日益重视^[9]，乳腺摄影设备使用数量会不断增加，质量控制检测势在必行，因此，剂量仪器的校准尤为重要。本装置的标准辐射质按照IEC 61267-2005和IAEA TRS 457标准中RQR-M和RQA-M辐射质系列建立，即Mo质发射靶，X射线管组件总滤过为0.03 mm Mo和0.03 mm Mo + 2 mm Al两种^[3,4]。该装置其他项目指标满足参考文献要求^[1,10]。

标准辐射质的产生是与发射靶材料、X射线管电压值、特定的总滤过和标称第一半价层等因素有关^[2,3,4]。测量标称第一半价层是在不具备测谱条件下普遍采用的做法^[6]。为测定第一半价层而测量空气比释动能(率)的辐射探测器应具备此特点。

虽然SSDL辐射质测第一半价层选用铝片纯度为99.9%^[2]，但该实验室所采用的装置，其测量方法和计算程序等，都可能与PTB有差异，其结果自然存在偏差。

辐射场均匀性范围是在X射线管焦点至电离室1 m处，以主射束中心轴为圆心，与半径20 mm圆相垂直；如果改变X射线管焦点与电离室距离，辐射场均匀性范围要通过测量重新确定，保持偏差在±1.4%内；从结果中可以看出，测量的水平方向均匀性要好于垂直方向，由于垂直方向与X射线管方向一致，是受到阴阳级效应所致^[5]。因此，被校准剂量仪的探头有效面应尽量水平方向固定，如果有效面接近单边长40 mm，就应当加大X射线管焦点至探头原1 m的距离。

参考辐射是用于对辐射剂量仪器进行校准、确定能量响应和角响应的一组规定。参考辐射检验点的基本量的约定真值要足够准确已知^[2,3,4]。参考电离室除了用于校准剂量仪器，还要对其辐射场进行长期稳定性测量^[5]，并定期向一级实验室溯源，这是保证校准质量的重要手段。由于本实验室的长期稳定性变异限值满足GB/T 19629-2005标准不大于±2%的要求，并两次通过PTB一级实验室溯源，该参考辐射值用于剂量仪校准是有可靠保证的。

虽然散射辐射份额仅有0.12%，与以往结果也无差异^[11]，如果室内尽可能空旷，不放置与校准装置无关的东西，散射辐射份额还可降低。

该校准装置提供的扩展不确定度为±3.0%(k=2，95%置信度)，满足了电离辐射剂量计量二级标准校准因子小于扩展不确定度3.5%(k=2)的要求^[6]。在实际工作中许多测量是常规性的，测量的对象、仪器、方法、环境以及人员固定不变，其测量不确定度能满足使用要求；如果测量条件的改变有可能影响测量不确定度，只要是不大于测量不确定度，相关测量结果可满足要求。

该校准实验室做了多项剂量计响应研究工作^{[11,12,13,14]}，就目前该校准装置辐射线质单一(Mo/Mo),面对市场新增的Mo/Rh、Mo/Al、Rh/Rh、Rh/Al、W/Rh、W/Ag(靶/滤过材料)等的乳腺摄影设备^[9,15]，该校准装置还有待升级改造，以便满足临床发展要求。