近距离治疗是放射治疗的重要组成部分, 其方法为把密封源置于病人自然体腔或组织间隙, 对肿瘤区域进行照射, 以提高对肿瘤的控制率, 减少正常组织的放射并发症。治疗过程中治疗剂量的准确与否显得十分重要。ICRP(国际放射防护委员会) 2000年第86号出版物“预防放射治疗中意外照射事故”中指出:放射治疗中患者接受的剂量常为正常组织耐受剂量的上限, 意外超量常导致严重有时是致命的后果; 剂量不足的事故很难被临床发现, 可能表现为肿瘤控制不佳; 严重的意外事故是由放射治疗机、计算机及附件的未严格验收或缺少定期的检测引起, 使用未经核实活度的近距离治疗放射源或错误理解源强度单位也会引起事故[1]。因此192Ir放射源的校准是近距离放射治疗质量控制的关键。
在远距离放射治疗方面有《外照射治疗辐射源检定规程》, 对远距离治疗(深部治疗机、医用加速器、钴治疗机)的剂量偏差提出了具体指标和检测方法[2]。近距离治疗由于192Ir半衰期短(约74 d)和能谱复杂等原因, 至今国际上还没有一个基准剂量学实验室(PSDL)能够提供对标称值为370GBq(10Ci) 192Ir源的直接校准方法。《后装γ源近距离治疗卫生防护标准》的设备检测要求中规定的检测项目有放射源参考点空气比释动能率等质量控制要求[3], 但没有提出明确的技术要求和检测方法。
1 常用的放射源校准方法一些文献中报道了针对近距离放射源校准的研究[4, 5]。主要包括放射源外观活度校准和放射源参考点空气比释动能率校准两种。
1.1 192Ir源外观活度校准方法192Ir源外观活度校准方法主要有两种, 一种为阱式电离室测量法, 另一种为指型电离室测量法。其中指型电离室测量法又有水中校准和空气中校准两种。
1.1.1 阱式电离室测量法该方法也称4π电离室测量法。类似于医院核医学科常用的剂量刻度仪表活度计, 改进了电离电流限值及避免异号电荷复合, 以适应高活度源的测量。通过测量电流强度, 使用其校准系数, 直接换算到放射源活度。计算公式如下:
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(1) |
式中: Aapp :放射源的外观活度(Bq); M:阱式电离室电流读数(nA)或60 s积分电荷(nC/60s); Kpt :空气温度气压校正因子KPT=(273.15+T/293.15)×1 013/P; E :阱式电离室及剂量仪刻度系数(Bq/A)。
目前国内文献报道使用过的阱式电离室有美国Wisconsin大学设计的HDR1000型, 配套使用CDX-2000A型电荷数字化仪[6、7]。我单位配备了德国PTW公司33004型阱式电离室, 配套使用UNIDOS剂量仪测量电荷或电流强度。
1.1.2 指型电离室测量法通过测量水中距离源r(cm)处的照射量率, 通过电离常数换算到源的外观活度。常见的检测支架示意图见图 1、图 2[8, 9], 计算公式如下
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图 1 指型电离室水模体校验192Ir源示意图 |
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图 2 电离室水模体校验192Ir源示意图 |
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(2) |
式中: Aapp :放射源的外观活度(Bq); Xw(r):水中距离源r(cm)处的照射量率; Nx电离室刻度因子; Kpt :空气温度气压校正因子; r :电离室到源的中心距离(cm); Γ:放射源的电离常数(C·kg-1·m2·Bq-1·h-1); S(r):水介质衰减和散射校正因子。
据文献资料另有一种空气中指型电离室校验192Ir源的方法, 检测示意图见图 3[10]。
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图 3 电离室空气中校验192Ir源示意图 |
除外观活度校准方法之外, 另有一种通过测量空气比释动能强度(空气比释动能率)的方法来校准近距离治疗机治疗剂量。参考点空气比释动能率检测支架见图 4[4], 有些单位不用支架直接测量距源1 m处的空气比释动能率。
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图 4 参考点空气比释动能率检测支架示意图 |
空气中检测放射源的空气比释动能强度Sk的数学表达式为:
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(3) |
式中: M :经温度气压校准的静电计读数; Nk :为电离室对放射源的空气比释动能率校准因子; RG :电离室的剂量梯度修正因子; Rs :测量环境的散射修正因子; d :电离室有效测量点到放射源的距离; t :每次测量的时间因子(剂量计数时间的倒数)。
2 近距离治疗机192Ir源校准方法比较外观活度和空气比释动能率比较。空气比释动能率与放射源外观活度相比, 优点在于它与吸收剂量单位一致, 不用换算, 而且在近距离条件下, 水中同一位置的比释动能与吸收剂量数值基本相等。ICRU在第38号报告中建议使用空气比释动能率来表示近距离治疗中的放射性强度[4、11]。由于大多数后装机治疗计划系统中使用放射源外观活度来计算治疗剂量的依据, 故近距离治疗机治疗剂量的质量控制主要通过测量放射源外观活度来实现。使用阱式电离室测量法的优点是:方法简便, 由测量结果可直接得出外观活度。缺点是: ①需要另外购置专门的仪器设备; ②国内尚无提供阱式电离室检定的标准实验室。使用指型电离室测量放射源外观活度的优点是:放射治疗单位远距离放射治疗装置的剂量校准基本上采用指型电离室, 配合相应的测量支架即可校准192Ir源外观活度, 投资少。缺点是: ①散射线影响较大; ②不同生产厂家的192Ir源电离常数(Γ)也有差异, 测量前必须明确Γ的确切数值; ③软管施源器在支架上不易拉直。选择任何一种放射源外观活度校准方法都必须注意校准工作中的质量控制, 确保检测数据的可靠性。如指型电离室测量法计算公式中的电离室刻度因子需通过对137Cs、60Co和250 kV X射线的校准因子的内插求出, 同时要注意水温及气压修正。因192Ir半衰期短(平均74.2 d), 测量结果推算至放射源证书上活度时应该修正到具体日期具体小时上, 进口放射源还要注意时区变化。
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