中国辐射卫生  2019, Vol. 28 Issue (1): 4-6  DOI: 10.13491/j.issn.1004-714x.2019.01.002

引用本文 

何志坚, 袁继龙, 薛娴, 程金生. 针尖电离室水中吸收剂量校准方法研究[J]. 中国辐射卫生, 2019, 28(1): 4-6. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714x.2019.01.002.
HE Zhijian, YUAN Jilong, XUE Xian, CHENG Jinsheng. Study on the calibration method of absorbed dose to water using pinpoint ionization chamber[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2019, 28(1): 4-6. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714x.2019.01.002.

通讯作者

程金生, E-mail:chengjs3393@163.com

文章历史

收稿日期:2018-09-04
针尖电离室水中吸收剂量校准方法研究
何志坚 , 袁继龙 , 薛娴 , 程金生     
中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所 辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室, 北京 100088
摘要目的 60Co γ射线下,建立针尖电离室水中吸收剂量校准方法。方法 参考剂量仪(DOSE 1静电计+FC65-G型电离室)经过中国计量科学研究院校准,得到水中吸收剂量校准因子。采用60Co γ射线,IAEA TRS-398测量程序,用参考剂量仪测量水下10 cm吸收剂量。替代法,用针尖电离室剂量仪进行水吸收剂量测量并对其进行水吸收剂量因子校准。更换60Co γ射线辐射场,用参考剂量仪、针尖电离室剂量仪进行剂量验证测量。结果 参考剂量仪在水下10 cm处,参考条件下测得水吸收剂量结果为0.249 9 Gy。两台针尖电离室剂量仪测量结果分别为0.248 0 Gy和0.250 0 Gy;两台针尖电离室剂量仪测量结果与参考剂量仪测量结果相对偏差均在±0.8%内,针尖电离室剂量仪测量水吸收剂量不确定度为2.8%(k=2)。结论 针尖电离室可用于小野水中吸收剂量的测量。
关键词针尖电离室    吸收剂量    校准    
Study on the calibration method of absorbed dose to water using pinpoint ionization chamber
HE Zhijian , YUAN Jilong , XUE Xian , CHENG Jinsheng     
Key Laboratory of Radiological Protection and Nuclear Emergency, China CDC, National Institute for Radiological Protection, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100088 China
Abstract: Objective To establish a calibration method of the absorbed dose to water using pinpoint ionization chamber at the radiation quality of 60CO gamma rays. Methods Reference dosimeter (FC65-G Farmer ionization chamber with DOSE 1 electrometer) was calibrated by the China Institute of Metrology for obtaining the absorbed dose calibration factor to water. 60Co gamma rays and the IAEA TRS-398 measuring procedure were used to measure the absorbed dose at depth of 10 cm water with the reference dosimeter. Alternative method, the water absorbed dose measurement and calibration of two pinpoint ionization chamber dosimeters were carried out. Replacing the 60Co gamma radiation field, the reference dosimeter and two pinpoint ionization chamber dosimeters were used to verify the dose. Results The measured results of absorbed dose to water at depth of 10 cm water at reference conditions were 0.249 9 Gy for reference dosimeter, 0.248 0 Gy and 0.250 0 Gy for two pinpoint ionization chambers, respectively. The relative deviations of the measurement were within ±0.8% between the reference dosimeter and two pinpoint ionization chamber dosimeters. The measurement uncertainty of the pinpoint ionization chamber was 2.8% (k=2). Conclusion The pinpoint ionization chamber can be used to measure the absorbed dose to water of small field.
Key words: Pinpoint Ionization Chamber    Absorbed Dose    Calibration    

随着放疗技术的不断发展,三维适形放射治疗(3DCRT)、调强放射治疗(IMRT)等技术的应用,放射治疗计划中存在许多小野剂量验证问题。对于剂量梯度大的小野剂量验证问题,用0.6cc电离室不能准确测量[1-2]。因此,需要用不同灵敏体积针尖电离室和小探测器[3]才能满足日常临床小野绝对剂量验证测量工作。目前,中国计量科学研究院尚未开展针尖电离室水中吸收剂量校准服务。用户为了实现小野绝对剂量测量,尝试用不同灵敏体积电离室进行剂量验证研究[2, 4-10],但对针尖电离室校准带来的测量结果不确定度无法进行准确评估。我们借鉴国际标准[11-12],建立了针尖电离室水中吸收剂量校准方法,可以为相关放疗机构、检测机构提供针尖电离室剂量溯源。

1 材料与方法 1.1 材料与设备

德国PTW公司生产PTW UNIDOSwebline静电计+TW31006针尖电离室。德国IBA公司生产的参考剂量仪DOSE1静电计+FC65-G指形电离室,德国PTW公司生产PTW UNIDOS静电计+TW 31006针尖电离室,德国IBA公司生产的30 cm×30 cm×30 cm一维测量水箱,针尖电离室适配器,60Co γ射线辐射场。

1.2 方法 1.2.1 针尖电离室水中吸收剂量校准

60Co γ射线辐射场下,参考剂量仪,用30 cm×30 cm×30 cm一维测量水箱,源皮距离SSD=80 cm,照射野尺寸FS=10 cm×10 cm,水深10 cm,温度、气压,静电计刻度因子、极化效应修正因子和电离复合修正因子输入静电计,测量60 s读数,计算水下10 cm吸收剂量。

替代法, 将针尖电离室适配器插入30 cm×30 cm×30 cm一维测量水箱电离室插杆中,依次将两只TW 31006针尖电离室插入针尖电离室适配器,调整针尖电离室几何中心位置,使之与射线束轴中心对齐。同样照射条件,温度、气压输入静电计,测量60 s读数,计算针尖电离室水中吸收剂量校准因子。

1.2.2 电离室水中吸收剂量验证测量

更换60Co γ射线辐射场,测量条件同上,分别对参考剂量仪和两台针尖电离室剂量仪进行水中吸收剂量验证测量。

1.3 计算方法 1.3.1

指形电离室测量水下10 cm吸收剂量:

$ D_W=M \cdot N_{D, W} $ (1)

式中:M-电离室在参考条件[11]下,参考水深10 cm,校正温度、气压,静电计刻度因子、极化效应和电离复合修正后的读数。

ND, W-60Co γ射线下剂量仪水中吸收剂量校准因子。

其中:

$ M = {M_1} \cdot {K_{TP}} \cdot {K_{elec}} \cdot {K_{pol}} \cdot {K_s} $ (2)

式中:M1-电离室在参考条件下,参考水深10 cm,未经任何校准读数。KTP-为温度、气压校准修正,输入静电计。Kelec-静电计校准因子,中国计量科学研究院给出水吸收剂量校准因子中包含静电计校准因子,故取值为1。Kpol-极化效应修正因子[11],实验测得1.002,Ks-电离复合修正因子[11],实验测得1.000。

1.3.2

针尖电离室水中吸收剂量校准因子:

$ N_{W}=D_{W} / X $ (3)

式中:DW-指形电离室测量水下10 cm吸收剂量,单位:Gy;X-校正温度、气压后,水下10 cm针尖电离室读数,单位:div。

1.3.3 针尖电离室水中吸收剂量验证测量

60Co γ射线下,参考剂量仪水中吸收剂量计算方法,见公式1)。针尖电离室水中吸收剂量计算方法如下:

$ D_{W}=X \cdot N_{W} $ (4)

式中:NW-针尖电离室水中吸收剂量校准因子,单位:Gy/div;X-校正温度、气压后,水下10 cm针尖电离室读数,单位:div。

1.3.4 相对偏差

以参考剂量仪水中吸收剂量测量结果为基准值,求得两台针尖电离室剂量仪剂量值相对偏差均小于0.8%。

$ DeV(\% ) = \frac{{{D_{W(针尖)}} - {D_{W(参考)}}}}{{{D_{W(参考)}}}} $ (5)

式中:DW(针尖)-针尖电离室剂量值,Gy;DW(参考)-参考剂量仪水中吸收剂量测量值,Gy。

2 结果

60Co γ射线下,对两台针尖电离室剂量仪进行水中吸收剂量校准,更换60Co γ射线辐射场,用参考剂量仪和两台针尖电离室剂量仪进行水中吸收剂量校准方法剂量验证测量,结果见表 1。针尖电离室水中吸收剂量测量方法不确定度进行评估[11-12], 见表 2

表 1 水中吸收剂量校准方法验证测量结果

表 2 针尖电离室测量水中吸收剂量不确定度(%)
3 讨论

60Co γ射线下,由于采用IAEA TRS-398直接测量水吸收剂量,减少剂量测量结果的不确定性。测量方法简便易行,进而获得针尖电离室水吸收剂量校准因子更加准确、可靠。虽然IAEA TRS-398报告已发布近20年,但在我国三甲医院仍然没有广泛使用,急需在国内进行推广使用[13]

建立针尖电离室60Co γ射线下,水吸收剂量校准方法。对两台针尖电离室剂量仪进行校准,并在其它60Co γ射线辐射场,进行水中吸收剂量验证测量,针尖电离室剂量仪测量结果与参考剂量仪测量结果相对偏差均小于0.8%。通过对针尖电离室水吸收剂量不确定度分析, 不确定度为2.8%(k=2),针尖电离室水中吸收剂量校准方法可行。

利用在60Co γ射线下,获得的针尖电离室水吸收剂量校准因子,对其它高能光子小野水中吸收剂量测量同样适用,只需根据高能光子射线质TPR1020值,查出相应针尖电离室型号所对应的KQ[11],对测得剂量值进行修正即可获得准确水吸收剂量值。

参考文献
[1]
谢耩, 王运来, 马林, 等. 电离室灵敏体积对调强放射治疗剂量学验证准确性的影响[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2007, 27(6): 582-583. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2007.06.024
[2]
蔡汉飞, 裴元吉, 沈学明, 等. 高能光子相对输出因子的测量与分析[J]. 中国医学物理学杂志, 2009, 26(4): 1273-1276, 1290.
[3]
胡传朋, 程晓军, 乔红兵, 等. TLD核查6 MV光子线束剂量学参数的方法验证[J]. 中国辐射卫生, 2014, 23(1): 23-25.
[4]
李勤, 李光俊, 韩军, 等. 加速器小射野剂量学特性的临床研究[J]. 中国辐射卫生, 2007, 16(4): 444-445. DOI:10.3969/j.issn.1004-714X.2007.04.037
[5]
李光俊, 李勤, 韩军, 等. 调强放疗中小野剂量学特性研究[J]. 中华放射肿瘤学杂志, 2007, 16(6): 469-472. DOI:10.3760/j.issn:1004-4221.2007.06.015
[6]
何志坚, 罗素明, 高磊, 等. 头部X刀焦点输出剂量测量方法研究[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2009, 29(3): 315-316. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2009.03.026
[7]
姚杏红, 陈立新, 靳光华. 不同指形电离室测量高能光子束吸收剂量的比较[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2012, 32(4): 412-415. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2012.04.023
[8]
张晓军, 楚建军, 张福正, 等. 利用0.13cc电离室对头颈部肿瘤调强放疗计划的剂量学验证[J]. 现代肿瘤医学, 2012, 20(7): 1445-1447. DOI:10.3969/j.issn.1672-4992.2012.07.44
[9]
赵进沛, 张富利, 王雅棣, 等. TomoTherapy治疗计划剂量验证方法的研究[J]. 医疗卫生装备, 2013, 34(7): 105-107.
[10]
罗琛, 范耀东, 王焕宇, 等. 三种电离室在小野条件下的剂量测量性能研究[J]. 计量技术, 2018(2): 9-12. DOI:10.3969/j.issn.1000-0771.2018.02.02
[11]
International Atomic Energy Agency. IAEA TRS 398.Absorbed dose Determination in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Dosimetry based on Standards of Absorbed Dose to Water[R].Vienna: IAEA, 2000.
[12]
International Atomic Energy Agency. IAEA TRS No. 469. Calibration of Reference Dosimeters for External Beam Radiotherapy[R]. Vienna: IAEA, 2009.
[13]
程金生, 路吉龙, 刘雅, 等. 三种放疗剂量学规程在60Co辐射场中测量对比研究[J]. 中国辐射卫生, 2016, 25(5): 513-515, 519.