（本文有点长，分为两篇发布）
前言
记得刚开始做 C 形臂研发的时候，我对 kV、mA 、滤过与图像的关系一窍不通。来自德国的市场部经理给我这个小白详细介绍了 kV 和 mA 如何影响图像的亮度和对比度，滤过怎么影响剂量，我也才自此真正开始进入了C形臂设计领域。一转眼，20 年过去了，前前后后参与了超过10款C形臂的研发，我对 X 射线机也有了更深的了解。
最近，偶得一款X射线功率谱仿真软件（TASMICS），这个软件可以对不同的滤过、不同kV下的射线功率谱进行仿真，让我对X射线的滤过、穿透人体后的射线有了进一步的了解。在这里把我最近对C 形臂滤过的研究心得写出来，分享给大家，顺便也说说我走过的弯路，希望后来者能走得更顺。
1. TASMICS软件介绍
这个剂量仿真软件是用Excel基于蒙特卡罗计算仿真的，可以仿真20kV~640kV的射线能量（kV）-数量（射线密度），是基于12度靶角的钨靶X射线管仿真。
2. 铝滤过的原理与目的
X 射线机发出的射线包含不同能量的光子。低能量的光子对图像质量没有帮助，反而会增加患者或操作人员的辐射剂量。
上图显示了在未使用任何滤过的情况下，玻璃X射线管在100kV下的射线能量谱。也就是说，在X射线管两端加载100kV的高压后，发射出的射线包括10kV到100kV能量的X射线光子。图中的纵轴显示了各能量下的光子数量。尽管我们说未使用滤过，实际上玻璃X射线管的玻璃本身已经起到了滤过的作用，在此情况下，相当于0.7mm的铝滤过。
铝滤过（Aluminum filtration）是指在 X 射线束的路径上放置一块铝滤片，通过吸收和过滤掉低能量的 X 射线光子，留下高能量的光子。
铝滤片的厚度通常以毫米（mm）为单位，常见的厚度范围在 1 mm 到 7 mm 之间，具体取决于所使用的 X 射线机和应用场景
目的：减少辐射剂量：过滤掉低能量的 X 射线（软射线），减少对患者或操作人员的不必要辐射；提高图像质量：通过减少散射辐射和低能量射线的影响，增强 X 射线图像的对比度和清晰度。
软射线（soft X-rays）是指波长较长、能量较低的 X 射线。软射线是一个相对概念，例如上面例子里面的100kV下的射线中，可以认为能量越接近100kV的射线对成像越有帮助，kV 越低的射线对成像帮助越小，甚至会增加杂散射线，造成图像质量下降。
在上面的参数条件下加入1.8mm Al，使总滤过为2.5mm Al后的射线能量谱见下图：
将上面两条曲线放在一起（见下图），可以看到，与0.7mm铝滤过（蓝色线）相比，2.5mm铝滤过（红色线）下的X射线能谱中的软射线明显减少。图中的红圈部分表示对成像有帮助的硬射线，而红圈左侧的部分则是软射线。
思考题：图中红圈部分的射线，蓝色和红色部分基本上是重合的，为什么呢？
3. 物质对X射线的衰减
一束单能X射线穿过铝板后还剩多少射线呢？我们用下面的公式计算：
式中：I 是射线穿过铝板后的剩余剂量，I0是进入铝板前的射线剂量，d 是铝板厚度。µ是铝板在该kV下的衰减系数， µ和射线能量相关，不同kV下的µ值见下表：
把20kV和100kV的衰减系数带入上面的公式，设初始剂量都是1，那么20kV的射线穿过1mm的铝滤过后，只剩40.2%的射线；而100kV的射线穿过相同厚度的滤过后还剩95.5%。也就是说，铝滤过对越软的射线滤除效果越好，越硬的射线保留得越多。
4. 铝滤过的法规要求
铝滤过和射线剂量相关，下面是一些法规规定：
4.1 GB9706.103-2020第7章规定：
4.2 GB9706.254-2020规定：
儿科应用：
4.3 各个国家都限制了普通曝光模式下，皮肤入射剂量最大值不超过88mGy/min。
4.4 YY/T0744-2018规定了探测器入射剂量：
题外话：上面这个来自YY/T0744-2018的表应该是基于德国的DIN6868-150上的，但是却删掉了原表中的下面这一行：
原德国标准中7.14条款规定增强透视最大皮肤入射剂量不超过176mGy/min，这一条标准的删除导致的后果是，我国所有的C形臂在进行型检时，无论是普通透视还是增强透视，都必须满足同一个限值。这使得增强透视失去了其应用价值，直接影响了增强透视功能的有效使用，因为在拍摄肥胖病人时，无法大幅度提高剂量，从而影响医生完成手术。
4.5 西班牙规定：
ttps://www.boe.es/buscar/doc.php?id=BOE-A-1999-24717
Real Decreto 1976/1999, de 23 de diciembre, por el que se establecen los criterios de calidad en radiodiagnóstico.
网上翻译如下：
12月23日第1976/1999号皇家法令，规定了放射诊断的质量标准。
在80 kV实际电压和总滤过量约2.5 mm铝（Al）的情况下，X射线管的输出应大于25 mGy/mAs（在1米距离处）
也就是如果设置80kV，1mA，在1米处测到的剂量率应大于25 mGy/s。
（待续）
