一種測量乳腺鉬靶x射線多參數的傳感器陣列及其測量方法
2023-04-29 15:29:56
一種測量乳腺鉬靶x射線多參數的傳感器陣列及其測量方法
【專利摘要】本發明涉及X射線參數測量儀，具體涉及一種測量乳腺鉬靶X射線多參數的傳感器陣列及其測量方法，包括電路板（1)和過濾蓋（2)，在電路板（1)上設有由三個SI-PIN二極體組成的探測器陣列（3)，在所述三個SI-PIN二極體的表面加有稀土層，所述過濾蓋（2)上位置與電路板（1)上探測器陣列相適應處設有三個過濾孔（4)，所述三個過濾孔（4)的厚度相互不等，所述電路板（1)上有三個SI-PIN的信號引出埠。本發明解決現有技術中針對乳腺鉬靶X射線裝置無法通過一次曝光測量管電壓、半值層、劑量和曝光時間的問題，且本發明的測量方法操作簡單，準確度高，安全性好，以及測量成本低。
【專利說明】一種測量乳腺鉬靶X射線多參數的傳感器陣列及其測量方 法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及X射線參數測量儀，具體涉及一種測量乳腺鑰靶X射線多參數的傳感 器陣列及其測量方法。
【背景技術】
[0002] 為提升乳腺鑰靶X射線裝置的品質，讓受檢者儘可能少的接受X射線照射，需定期 對乳腺鑰靶X射線裝置的質量進行檢驗。在檢驗項目中，管電壓、半值層、劑量以及曝光時 間是乳腺鑰靶X射線裝置的重要指標參數，這四大參數的精確度、穩定性基本反映了 X射線 裝置的性能。目前這四大參數都為單參數測量，所用測量傳感器各不相同，使用方法複雜， 推廣難度大。
[0003] 管電壓是決定X射線的質，也就是X射線的硬度，乳腺鑰靶X射線裝置管電壓越高 所發出的X射線穿透能力就越強。介入式測量是測量管電壓的經典方法，該方法將乳腺鑰 靶X射線裝置的管球電壓經分壓器分壓後接入示波器中測量，通過觀察示波器顯示數值得 到乳腺鑰靶的管球電壓。但由於這是一種介入式測量方法，需將測量儀器接入醫用診斷X 射線電路系統中，由於X射線的激發需強電壓加於發射管之上，如果操作不當，易產人身安 全事故，所以該方法不適合應用在常規檢測工作中。此外，測量管電壓還有能譜法和膠片 光密度法，能譜法是將能產生某種特徵輻射的箔材料置於X射線束下照射，用多道分析器 可測量出最大能量峰，通過分析該峰值可推算出對應的管電壓；膠片光密度法較為複雜，使 用測量設備主要由過濾器、X射線膠片和增感屏等組成，首先X射線膠片接受增感屏的光輻 射，然後通過衝洗膠片可得到光密度值，最後根據光密度-管電壓校準曲線計算出管球電 壓。能譜法需要專業的能譜分析設備，該套設備採購費用高，適合用在初級標準標定上；膠 片光密度法成本較低，需要衝洗和測量光密度，人為觀測光密度容易產生誤差，而且整個測 量需要很長時間，工作效率不高，同樣不適合在日常的檢測工作中開展。
[0004] 曝光時間同樣是乳腺鑰靶X射線裝置一項很重要的參數，它的準確與否關係到醫 學成像效果和受檢者人身安全，常用的曝光時間測量是使用毫安秒表法，測量時將毫安秒 表串入到測量迴路中，通過讀取毫安秒表的顯示數值可得到曝光時間。
[0005] 劑量的大小與受檢者所受輻射量有密切關係，同時劑量準確與否也是醫療X射線 裝置性能好壞的重要標誌，劑量的測量方法較多，市場上常用電離室劑量儀來測量。
[0006] X射線在人體內穿透能力與射線半值層有直接關係，用半值層可以有效反映射線 能量，目前半值層測量多用半值層測量儀和標準鋁片吸收法，標準鋁片吸收法是通過測量 疊加不同厚度鋁片時得到的劑量來間接推算半值層大小。
[0007] 目前，管電壓、曝光時間、劑量及半值層都用獨立探測器測量，不存有一次曝光可 測量四個參數的探測器，測量電路複雜，需配備多種測量設備，而且測量設備所用的傳感器 外形、尺寸、型號各異，不具有統一性和可擴展性，使用不便，不利於快速開展測量工作。
[0008] 本專利申請獲國家重大科學儀器設備開發專項"新型電離輻射檢測儀器和關鍵部 件開發及應用"（項目編號：2013YQ090811)資金資助。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的在於提供一種測量乳腺鑰靶X射線多參數的傳感器陣列及其測量 方法，解決現有技術中對無法針對乳腺鑰靶X射線裝置無法通過一次曝光測量管電壓、半 值層、劑量和曝光時間的問題。
[0010] 為解決上述的技術問題，本發明採用以下技術方案：
[0011] 一種測量乳腺鑰靶X射線多參數的傳感器陣列，包括電路板和過濾蓋，在電路板 上設有由三個SI-ΡΙΝ二極體組成的探測器陣列，在所述三個SI-ΡΙΝ二極體的表面加有稀 土層，所述過濾蓋上位置與電路板上探測器陣列相適應處設有三個過濾孔，所述三個過濾 孔的厚度相互不等，所述電路板上有三個SI-ΡΙΝ的信號引出埠。
[0012] 更進一步的技術方案是，所述三個過濾孔均是變成5mm的方形孔。該孔除了起到 階梯過濾的作用外，還可起到準直效果。為了集中探測器的探測性能，特設計了邊長為5_ 的狹小孔，以便於減小雜散信號的影響，此外通過準直處理，可以降低相鄰SI-ΡΙΝ半導體 探測器信號幹擾，使得各探測器可獨立工作。
[0013] 更進一步的技術方案是，所述三個過濾孔中，一號至三號過濾孔的厚度分別為 2. 5mm、3mm 和 0mm〇
[0014] 一種乳腺鑰靶X射線多參數的測量方法，X射線多參數包括管電壓、劑量及劑量 率、曝光時間和半值層，包括以下步驟：
[0015] 將X射線同時照射在三個具有不同厚度的過濾孔上，過濾孔的後方設置有由三個 SI-ΡΙΝ二極體組成的探測器陣列，三個SI-ΡΙΝ二極體和三個過濾孔--對應，所述三個 SI-ΡΙΝ二極體接收到經過過濾孔過濾的X射線後，再經過AD轉換器，形成三個電信號，分別 為一號電信號、二號電信號和三號電信號；利用三個電信號經過計算得出管電壓、劑量及劑 量率、曝光時間和半值層 ：
[0016] 管電壓的計算：
[0017] 獲取X射線經過濾片後的形成的一號電信號和二號電信號，分別為劑量值D1和劑 量值D2,結合衰減係數μ得到劑量比，將劑量比對照至劑量比值與管電壓對應的數值關係 表，根據所述劑量比值與管電壓對應數值關係表：
[0018]
【權利要求】
1. 一種測量乳腺鑰靶X射線多參數的傳感器陣列，其特徵在於：包括電路板⑴和過 濾蓋（2)，在電路板（1)上設有由三個SI-ΡΙΝ二極體組成的探測器陣列（3)，在所述三個 SI-ΡΙΝ二極體的表面加有稀土層，所述過濾蓋（2)上位置與電路板（1)上探測器陣列相適 應處設有三個過濾孔（4)，所述三個過濾孔（4)的厚度相互不等，所述電路板（1)上有三個 SI-ΡΙΝ的信號引出埠。
2. 根據權利要求1所述的一種測量乳腺鑰靶X射線多參數的傳感器陣列，其特徵在於： 所述三個過濾孔（4)均是變成5mm的方形孔。
3. 根據權利要求1所述的一種測量乳腺鑰靶X射線多參數的傳感器陣列，其特徵在於： 所述三個過濾孔中，一號至三號過濾孔的厚度分別為2. 5mm、3mm和Omm。
4. 一種乳腺鑰靶X射線多參數的測量方法，X射線多參數包括管電壓、劑量及劑量率、 曝光時間和半值層，其特徵在於包括以下步驟 ： 將X射線同時照射在三個具有不同厚度的過濾孔上，過濾孔的後方設置有由三個 SI-ΡΙΝ二極體組成的探測器陣列，三個SI-ΡΙΝ二極體和三個過濾孔--對應，所述三個 SI-ΡΙΝ二極體接收到經過過濾孔過濾的X射線後，再經過AD轉換器，形成三個電信號，分別 為一號電信號、二號電信號和三號電信號；利用三個電信號經過計算得出管電壓、劑量及劑 量率、曝光時間和半值層 ： 管電壓的計算： 獲取X射線經過濾片後的形成的一號電信號和二號電信號，分別為劑量值D1和劑量值 D2,結合衰減係數μ得到劑量比，將劑量比對照至劑量比值與管電壓對應的數值關係表， 根據所述劑量比值與管電壓對應數值關係表：
即查出相應的管電壓值； 半值層： 定義μ χ、μ ySX射線衰減係數，取一號電信號、二號電信號和三號電信號，分別為經過 過濾孔後的X射線強度值Di、D2和D3，由X射線強度值D2和D 3得出衰減函數，μ xl將X射線 強度值Di除以D3可得到一個比例值μ yl，採用PTW劑量計測量乳腺鑰靶X射線機曝光時在 固定管電壓的半值層Hvll，形成一個由μ χ1，μη，Ην11形成的刻度組（μχ1，yyl，H vll)，改變X 射線機的管球電壓形成另一個有刻度組，最後形成半值層刻度係數表：
根據半值層刻度係數表，即可得到半值層； 劑量測量的算法： 定義Svk為劑量修正因子，直接根據劑量刻度因子修正表
即可得出劑量修正因Svk和劑量率； 曝光時間測量算法： 當半導體有信號輸出時用比較器的比較電壓與該信號值進行對比，當信號量大於約定 有效電壓值時比較器將輸出高電平，單片機通過識別這個高電平信號的有無從而啟停定時 器，進而可測量出醫用診斷X射線機的曝光時間。 根據權利要求4所述的一種乳腺鑰靶X射線多參數的測量方法，其特徵在於：所述半值 層刻度係數表獲取方法是： 取一號電信號、二號電信號和三號電信號，分別為經過過濾孔後的X射線強度值DpD2 和D3，由X射線強度值D2和D3得出衰減函數，μ xl將X射線強度值Di除以D3可得到一個比 例值μ yl，採用PTW劑量計測量乳腺鑰靶X射線機曝光時在固定管電壓的半值層Hvll，形成 一個由U xl，yyl，Hvll形成的刻度組（μχ1，μγ1，Η ν11)，改變X射線機的管球電壓形成另一個 有刻度組，最後形成成半值層刻度係數表：
【文檔編號】A61B6/00GK104207794SQ201410498587
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】楊建 , 楊勇, 鄭永明, 龔嵐 申請人:中測測試科技有限公司