目前，国内使用热释光剂量计（TLD）进行调强放射治疗技术的点剂量核查^[1-3]，但TLD存在测量速度较慢，制备过程繁琐，只可测读一次，对热、化学因素较敏感等缺点^{[4, 5]}。光致发光剂量计（OSLD）与TLD性能相当，环境稳定性好，可重复使用，测量效率高，信号衰退慢^[6]，在国外已用于固定方向照射的放疗剂量核查^[7-11]。2010年美国影像和放射肿瘤学中心（IROC）已经开始使用OSLD开展光子和电子束的输出剂量邮寄核查项目^[10]；2012年澳大利亚临床剂量测定服务中心（ACDS）发布了OSLD的I级审核计划，建立和完善了OSLD的剂量核查方法^[12]。但OSLD用于一定角度入射或旋转照射的剂量核查时，还存在角响应的问题，这也是OSLD相比于TLD粉末最大的劣势，OSLD的角响应需要在测量前进行评估^[13-15]。

本研究结合了完全对称的定制固体模体，在放疗水平⁶⁰Co标准辐射场中照射，将射线分别垂直于OSLD入射和平行于OSLD入射的角响应实验进行对比研究，测试OSLD角响应性能，探讨OSLD用于容积旋转调强放射治疗（VMAT）等旋转照射剂量核查时降低角响应方法的可行性。

1 材料与方法 1.1 OSLD剂量计、测量系统、退光设备

nanoDot OSLD的灵敏元件为直径5 mm的氧化铝掺杂碳的圆盘（Al₂O₃∶C），聚酯薄膜覆盖其两侧。灵敏元件被封闭在一个黑色的不透光外壳（1 cm × 1 cm）中，厚度为0.2 cm，密度为1.03 g / cm³，整体接近水等效^[12]，如图1。每个nanoDot OSLD一面印有序列号，另一面印有二维条形码，从而可以轻松跟踪和记录每个OSLD的照射历史，这是作为可邮寄剂量核查工具的显著优势。OSLD的灵敏中心不在其几何中心上，以二维条形码一面为准，灵敏中心偏向右下角，距最近的2个边长度为0.4 cm，其他位置存在非对称空气间隙。OSLD对光敏感，因此在辐照和储存期间必须保持避光状态。

microSTAR ii测量系统（LANDAUER^®）由microSTAR ii测量仪、具有microSTAR软件的笔记本电脑以及二维条形码扫描仪组成。microSTAR ii测量仪测量OSLD时，黑色不透光外壳自动在测量仪内部打开以进行激光照射和读取。用发光二极管（LED）照射剂量计的灵敏元件，通过光电倍增管测量由LED照射引起的发光，并记录原始计数（Raw Counts）即测量后未经刻度因子和灵敏度因子转换的计数。实验室自制LED退光设备用于退光。

1.2 定制固体模体

2个定制固体模体为外观尺寸相同的完全对称的有机玻璃（PMMA）圆柱体，直径2.4 cm，高16.9 cm，分为模体头和杆身两部分，模体头0°、45°、90°、135°、180°、−45°、−90°和−135°均做有标记，可相对于杆身旋转，以此来模拟VMAT治疗时机架在360°旋转范围中出束。放置OSLD 时，需注意正反面和方向，保证探测器灵敏中心始终保持在模体头的旋转中心上。使射线垂直于OSLD入射的模体命名为模体1，如图2（a）、图3（a）；使射线平行于OSLD入射的模体命名为模体2，如图2（b）、图3（b）。模体1、2被固定在夹具上于空气中照射，如图4。

1.3 辐射源

在中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所国家二级标准剂量学实验室的放疗水平⁶⁰Co标准辐射场竖直方向进行照射。

1.4 方法 1.4.1 确定元件校正因子（ECF）

随机抽取24个同一批次nanoDot OSLD退光至本底水平，连续重复测量5次本底计数（Background Counts）求平均值，嵌入模体1中，于0°位置（射线垂直于二维条形码一面）在⁶⁰Co标准辐射场下照射1 Gy，FS 10 cm × 10 cm，SSD 80 cm，照射后放置6 h，每个OSLD连续重复测量5次原始计数求平均值，减去本底计数平均值，得到OSLD剂量计数，见式1，

${C_i} = {\overline C_{raw}} - {\overline C_{bg}}$

(1)

式中： $ {C}_{i} $ —OSLD剂量计数；

${\overline C_{raw}}$ —OSLD原始计数平均值；

${\overline C_{bg}}$ —OSLD本底计数平均值。

再计算各OSLD在模体1 中的ECF，见式2，确定每个剂量计对射线的灵敏度，

${{ECF}} = \dfrac{{{{\overline {C_{batch}}}}}}{{{C_i}}},$

(2)

式中： ${\overline{ C_{batch}}}$ —24个同一批次OSLD剂量计数均值；

$ {C}_{i} $ —各OSLD剂量计数。

按相同方法，把24个OSLD嵌入模体2，于0°位置照射，计算在模体2中的ECF′。

1.4.2 线性实验

抽取3个同一批次nanoDot OSLD退光至本底水平，记录本底计数均值。依次嵌入模体2中，在⁶⁰Co标准辐射场下照射0.5 Gy，FS=10 cm × 10 cm，SSD=80 cm，放置16 min信号稳定后记录原始计数均值，每个OSLD再照射4次，依次递加0.25 Gy，每次照射后放置相同时间读取原始计数均值，得到0.5 Gy、0.75 Gy、1 Gy、1.25 Gy、1.5 Gy相对应的剂量计数，所有数据均连续重复测量5次所得。计算相对剂量读数（Dose），见式3，

$ \mathrm{D}\mathrm{o}\mathrm{s}\mathrm{e}=\frac{{C}_{i}}{Calibration Factor\times Sensitivity} $

(3)

式中： $ {C}_{i} $ —OSLD剂量计数；

Calibration Factor—测量仪刻度因子（由γ射线标准刻度剂量计标定）；

Sensitivity—OSLD批次灵敏度。

再使用各自的ECF′修正Dose。

1.4.3 角响应实验一

把24个nanoDot OSLD退光8～12 h至本底水平，记录本底计数均值，按角度随机分为8组（0°，45°，90°，135°，180°，−45°，−90，−135°），每组3个OSLD。将OSLD嵌入模体1，即垂直于射线入射方向，按分组角度于⁶⁰Co标准辐射场下照射1 Gy，FS 10 cm × 10 cm，SSD 80 cm，放置6 h后信号已稳定，连续重复读取5次原始计数求平均值，扣除本底计数均值后使用各剂量计的ECF进行修正。采用SPSS 26进行统计学分析，将各角度OSLD剂量计的平均剂量计数与0°比较，计算各角度的角响应。将OSLD剂量计退光至本底水平，再次随机分组，进行2次重复实验，得到3组实验数据。

1.4.4 角响应实验二

将OSLD剂量计嵌入模体2，即平行于射线入射方向进行角响应实验，具体步骤同1.4.3。得到各角度原始计数的平均值扣除本底计数均值后使用ECF′修正，进行统计学分析，计算各角度角响应。实验重复2次，同样得到3组实验数据。

1.5 质量控制 1.5.1 microSTAR ii测量系统

microSTAR ii测量系统在测读OSLD之前必须通过质量控制日检（Daily QC Tests）。第一步：连续5次检验3个参数Dark、PMT、P-Diode计算平均值（AVG）和标准差（STDEV），Dark平均值小于上限（数值20），PMT和P-Diode的变异系数（CV， $ {C}{V}=\dfrac{{S}{T}{D}{E}{V}}{AVG} $ ）小于0.01即通过。第二步：连续读取10次OSLD日检剂量计，计算AVG、STDEV和CV，CV小于0.01即日检通过。若日检不通过需进行质量控制检验（QC Tests）建立控制限度，再次日检直至通过方可测量OSLD。

1.5.2 OSLD灵敏中心绝对剂量测量

模体3模体头部分的外观尺寸和材质与模体1、模体2相同，可以嵌入0.6 cm³指型电离室，见图5，使电离室灵敏中心与OSLD灵敏中心固定在相同位置，经电离室测量OSLD灵敏中心位置剂量后再进行角响应实验，以保证模体1和模体2在进行角响应实验时对OSLD剂量计的影响一致。

2 结　果 2.1 ECF和ECF′

ECF和ECF′的频数分布见图6、图7，24个OSLD的ECF和ECF′均在0.96～1.03，偏差为－4%~3%。

2.2 线性实验结果

将5组数据线性拟合，绘制图8，误差棒代表3个OSLD的标准差。OSLD在0.5～1.5 Gy剂量下线性好，R²为0.9953。

2.3 角响应实验结果

当OSLD嵌入模体1照射时，即垂直于射线入射方向，与0°相比，各角度的总体均数差别有统计学意义（P < 0.001），角响应在−6.76%～+1.5%，90°和−90°角响应最大；当OSLD嵌入模体2照射时，即平行于射线入射方向，各角度的总体均数差别无统计学意义（ P > 0.05），角响应在−1.74%～+1.67%。实验结果见 图9，误差棒代表3组数据的标准差。

3 讨　论

本实验对OSLD结合两种定制固体模体在放疗水平⁶⁰Co标准辐射场下进行了实验研究，确定了OSLD的元件校正因子（ECF）和线性，探讨了降低OSLD的角响应问题以及在VMAT等旋转照射剂量核查中应用的可行性。

结果表明，24个OSLD剂量计的ECF和ECF′均在0.96～1.03，偏差在－4%~3%，ECF集中在1附近，此结果与ACDS的研究^[7]结果也相吻合。同一批次的OSLD剂量计都存在一个批次灵敏度，本实验所用的OSLD批次灵敏度为0.91，OSLD存在分散性，需要使用ECF校正之后，再开展后续的实验。

采用相同的3个OSLD剂量计，在0.5～1.5 Gy之间累积照射得到相应的剂量读数，ECF′修正后每个剂量点得到3组数据，做线性拟合，得到方程Y = 1.008X + 0.005576，R²=0.9953。在0.5～1.5 Gy，OSLD线性好，可以满足剂量核查要求，与ACDS研究^[7]吻合。但本研究缺少比1.5 Gy更大剂量的线性实验，后续会增加相关实验。

在角响应实验一即OSLD垂直于射线情况下，模体头由0°旋转至90°和−90°时，OSLD灵敏中心由垂直于射线入射变为平行于射线入射，因OSLD内部存在非对称空气间隙，受几何结构影响此时角响应降低较大；且90°时响应降低大于−90°，主要是由于90°时射线穿过OSLD的空气间隙体积比−90°时更大导致。美国MD安德森癌症中心和ACDS做过类似实验^{[14, 15]}，OSLD结合固体模体插入拟人模体中，在直线加速器下研究OSLD的角响应。MD安德森癌症中心的研究结果表示，OSLD平行于入射光子束照射与垂直于入射光子束相比，角响应降低了3%～4%。ACDS研究结果表示，OSLD垂直于于射线放置时90°角响应偏大为1.4% ± 0.7%，平行于射线放置所有角度的响应均小于垂直于射线。本研究结果显示，当OSLD垂直于射线照射时，角响应在−6.76%～+1.5%，而OSLD平行于射线照射至时，角响应在−1.74%～+1.67%，OSLD平行于射线放置角响应小于垂直于射线放置，与国外学者的实验结果相符合。

ACDS研究^[7]表示，OSLD剂量计能量响应依赖小，可以多次读取，每次读取只会损失0.03%的信号；OSLD在辐照后10 min内，初始信号会快速衰减，接下来的几天会相对稳定，应选择在较稳定的时间进行测量，将照射后第30 d的测量信号归一到照射后第2 d，OSLD损失了约2.5%的信号，OSLD的信号衰减可以校正，这也满足邮寄剂量核查的要求。

手动抽出OSLD灵敏元件，1 Gy照射剂量在实验室自制LED退光设备中退光12 h，可恢复至本底水平。OSLD能量响应和线性好，每次读取的信号损耗，随时间的信号衰减可以修正，以上特性均满足放疗级剂量核查剂量计的要求^{[12, 16, 17]}。在实际工作中，应先计算ECF，校正各剂量计对射线的灵敏度，平行于射线入射方向放置OSLD，能更好的降低角响应影响，本研究的角响应实验结果，可应用在分析剂量测量结果的不确定度中。本研究为实验室开展OSLD相关工作打下了基础，OSLD可进一步用于VMAT等旋转照射的剂量核查方法学研究。