1 遼寧省醫(yī)療器械檢驗檢測院 （遼寧 沈陽 110171）

2 沈陽工業(yè)大學生物醫(yī)學工程專業(yè) （遼寧 沈陽 110870）

內容提要： 鉛當量是X射線防護產品最重要的性能指標，鉛當量的大小決定著X射線防護產品屏蔽X射線的能力。通過對三種常用X射線防護材料鉛當量的測量，分析每種材料的鉛當量隨X射線管電壓升高的變化規(guī)律，來說明X射線防護產品在標出鉛當量的同時應標明X射線管電壓的重要性。

在醫(yī)用X射線放射診斷和治療工作中，為減少患者和醫(yī)務工作人員受到射線傷害，根據(jù)不同的防護目的，常采用不同材質和厚度的X射線防護材料，如鉛橡膠衣、鉛玻璃眼鏡、以及不同品種的無鉛材料防護產品。評價和應用這些防護材料時，用鉛當量表示的產品防護性能成為最重要的指標。

所謂鉛當量，是以鉛作為比較標準。當某種防護材料與某一厚度的鉛達到相同的屏蔽效果時，把此時的鉛厚度稱之為該防護材料的鉛當量，通常以毫米鉛（mmPb）表示。在防護產品鉛當量檢測中發(fā)現(xiàn)，同一產品的鉛當量隨著試驗管電壓的變化而不同。選取鉛橡膠、無鉛橡膠和鉛玻璃三種防護材料作為研究對象，發(fā)現(xiàn)鉛橡膠和鉛玻璃的鉛當量隨著試驗管電壓的升高而變化不大，而無鉛橡膠的鉛當量隨著試驗管電壓的升高，呈現(xiàn)先升高后下降的較為明顯的拋物線變化。因此在防護產品標出鉛當量的同時，應注明X射線管電壓。

1.不同防護材料鉛當量的測量

X射線防護材料鉛當量的測量參照YY 0292.1-1997《醫(yī)用診斷X射線輻射防護器具 第1部分 材料衰減性能的測定》中的方法進行。固定試驗管電流和試驗加載時間為100mA和100ms，分別測量60～150kV試驗管電壓下鉛橡膠、無鉛橡膠和鉛玻璃三種防護材料的鉛當量，以研究射線能量對鉛當量值的影響。

1.1 測量條件

本次試驗使用定期校準的醫(yī)用X射線攝片裝置，以及按照YY 0292.1-1997中“圖2窄射束的幾何圖形”設計制作的光闌工裝作為測試基礎設備，完成管電壓從60kV～150kV可調，調節(jié)步長為10kV，共10能量點的窄射束鉛當量測試。此外，在測試過程中使用數(shù)字式劑量儀記錄每次曝光的得到的劑量值，使用不同厚度的銅片作為不同管電壓下的附加衰減，以及必不可少的鉛片作比對。

1.2 測量方法

根據(jù)現(xiàn)行YY 0292.1-1997《醫(yī)用診斷X射線輻射防護器具 第1部分 材料衰減性能的測定》標準，完成對防護材料鉛當量的測試。為了減少在測試中X射線散射線對測試結果的影響，通過限束器和光闌形成窄射束，如圖1所示。

a與c之間的距離為1500mm，b與c之間的距離為200mm。分別在測量幾何條件不變的情況下將被測的防護材料和標準鉛片放置于c的位置，由d位置上的劑量儀表讀數(shù)。b位置上的光闌是為了減少散射線對測量結果的影響。

圖1. X射線通過限束器和光闌形成窄射束（1a.球管和限束器；1b.光闌；1c.被測防護材料或者鉛片；1d.劑量記錄儀表）

首先，測量X射線穿透標準鉛片衰減后得到的劑量值。從0.1mmPb增加到1.0mmPb，調節(jié)步長為0.1mmPb，每檔曝光3次，記錄3個劑量值，取平均數(shù)。然后換將防護材料放在c的位置上，選擇3個具有代表性的點，每個點曝光3次，取平均數(shù)，并在3個平均數(shù)中選擇最大值，因為劑量表讀取到的數(shù)值越大，說明防護材料衰減的能力越薄弱，選擇最不利的點來最嚴厲的衡量防護材料的衰減性能。最后，查看防護材料的劑量值最接近夾在哪兩個標準鉛片厚度的劑量值之間，通過模擬線性插值法，計算出防護材料的鉛當量。

2.鉛當量測量結果與分析評價

2.1 測量結果

在60～150kV管電壓范圍內，每隔10kV測得標準鉛片和3種防護材料的劑量值，觀察隨X射線管電壓變化的鉛當量值，如圖2所示。

從圖2的結果中可以發(fā)現(xiàn)，檢測的防護材料可以大致分為兩類。一類是在60～150kV管電壓范圍內鉛當量值隨X射線管電壓變化不大的含鉛防護材料，即鉛橡膠和鉛玻璃；另一類是隨X射線管電壓變化較大的無鉛防護材料，即無鉛橡膠。同時可以發(fā)現(xiàn)，無論是含鉛防護材料還是無鉛防護材料，鉛當量在90～110kV時達到最大值，而X射線低電壓和高電壓端的鉛當量呈現(xiàn)下降趨勢，無鉛防護材料尤為明顯。

2.2 結果分析

改變X射線管電壓的本質是改變X射線光子的能量。在X射線束總濾過不變的情況下，增加管電壓值，即是增加X射線譜的高端能量光子成份，從而使得X射線譜的光子平均量向高端能量區(qū)移動。

圖2. 3種防護材料隨X射線管電壓變化的鉛當量值

當X射線穿透物質時，其衰減率的大小主要取決于物質的衰減系數(shù)μ和物質的厚度d。通常計算公式為A/A0=Be-μd，其中B是累積系數(shù)，是物質衰減的寬射束中的空氣比釋動能率與校正后的衰減的窄射束中的空氣比釋動能率的比值，一般約等于1。對于高純度標準鉛片，衰減系數(shù)μ只是與光子能量有關的值；而對于防護材料來說，衰減系數(shù)μ是由組成防護材料的多種物質共同決定，即μ=μ1+μ2+μ3+……+μn。由此可見，對于高純度標準鉛片，其衰減系數(shù)可表示為μ=μpb，而對于含鉛類防護材料，它的衰減系數(shù)可以表示為μ=μpb+∑μn?！痞蘮為材料中除鉛成分外，其他全部組成成分衰減系數(shù)的總和。因此，含鉛量高的防護材料的鉛當量，隨X射線管電壓的變化與標準鉛片基本一致。其一致程度取決于其他組成成分在防護性能中作用的大小。

對于無鉛防護材料，物質組成的衰減系數(shù)中沒有鉛成分的貢獻，即μ=∑μn，因此這類防護材料鉛當量隨X射線管電壓的變化主要取決于本身衰減系數(shù)與純鉛的衰減系數(shù)之比隨光子能量的變化。由于防護材料的組成非常復雜，獲得它們的衰減系數(shù)幾乎是不可能的，更難預測鉛當量隨X射線管電壓的變化關系。而且經驗證，除鉛以外的其他材料，在X射線防護性能上相對不穩(wěn)定，才會出現(xiàn)隨X射線管電壓的變化而出現(xiàn)較大變化的情況。

3.小結

本文檢測的防護材料分為兩類。在60～150kV X射線管電壓范圍內，一類是鉛當量值變化不大的鉛橡膠和鉛玻璃，另一類是鉛當量值變化較大的無鉛橡膠。產生變化的主要原因是由于物質的衰減系數(shù)隨光子能量變化所致，所以防護材料鉛當量值隨X射線管電壓的變化，取決于防護材料是否含鉛以及其他組成成分在屏蔽X射線中所起到的作用。在X射線防護材料中，鉛的含量和作用越大，鉛當量隨X射線管電壓變化越??；反之，其他成分越多的防護材料，鉛當量隨X射線管電壓變化越大。因此，X射線防護產品在標識出防護性能鉛當量值的同時，還應標明X射線管電壓。