1997年IAEA安全丛书No. 115颁布了《国际电离辐射防护和辐射源安全的基本安全标准》(以下简称BSS) ^[1], 其中对若干医学常规放射学诊断检查项目规定了相对于标准成年人的医学诊断剂量指导水平。对于常规放射学诊断摄影和荧光透视检查来讲, 规定应控制的剂量学量为包括受检者机体组织反散射贡献在内的, 位于受检者体表处的空气比释动能或比释动能率(ESD或ESDR)。但是, 至今仍未有常规放射诊断剂量学测量的技术规范^[2]。纵观近十年大量的该领域内的调查资料可以发现, 不同作者之间在方法选择, 有无模体或模体种类、数据处理方法等方面存在很大差别^{[3, 4]}。

在ESD测量中, 除剂量计的选择和标准X射线检定源的规范外, 一个重要设备是能够模拟标准成年人对X射线衰减和散射特性的模体。目前, 在个人剂量计的刻度、医用X射线机的质量控制和影像质量保证检测工作中常用的模体有:有机塑料模体(ICRU球, PMMA等); 水模体; 由有机塑料板、铝板、铜板等按一定要求组合的模体; 由水、铝板、铜板等组合的模体以及由组织等效材料制成的各种仿人体器官、组织或整个人体的模体等。

当然也有大量的调查工作是在受检者体表直接测量的。本课题组在近六年的调查研究工作中曾使用了有机塑料、水、铝板和仿真人模体等^{[5, 6]}。对常用模体的反散射特性进行了比较性试验, 并对相关的一些问题进行了扼要讨论。

1 材料与方法 1.1 反散射材料

本试验中所用模拟反散射材料及规格汇总于表 1。为便于比较, 试验中请一名男性医务工作者作了相同条件下的反散射测量, 其身体特征也列在表 1内。

1.2 剂量计及测量系统

由于大多数调查工作采用热释光剂量计(TLD)测量剂量, 本试验中选用中国辐射防护院生产的LiF(Mg, Cu, P)玻管TLD进行剂量测定^[7]。经筛选后, 试验中所用剂量计剂量响应分散度≤±3 %。测读装置为北京综合仪器厂1999年产FJ427A型热释光测读装置。整套剂量测量系统定期由中国计量科学院进行检定, 对⁶⁰Co源的剂量响应线性≤ ±3.5 %, 剂量刻度系数总不确定度为5 %。TLD探测器的能响刻度系数列于表 2。

1.3 X射线机及其性能

试验用医用诊断X射线机为北京市通用电气华伦医疗设备有限公司产GE R-500B型500 mA X射线机。用RMP X射线机质检系统和XF-Ⅲ型X射线剂量仪质检结果:高压指示准确度≤±9.20 %; X射线输出量线性≤±4.3 %, X射线输出量重复性≤±0.80%, 曝光时间偏差≤ ±2.5 %; 射线束与影像接受器的垂直偏离度≤1°, 照射野与光野偏差≤0.5 %, 总滤过厚度为2.5 mmAl。

试验中所用投照条件为:管压为50 kV, 70 kV, 90 kV和110kV; 曝光量80 mAs, 焦皮距75 cm, 照野尺寸为10 cm ×10 cm, 15 cm×15 cm, 20 cm ×20 cm和30 cm×30 cm。

1.4 试验方法 1.4.1 自由空气中比释动能测量

在高度为40 cm的测量架上, 水平固定一张A4型打印纸, 将三个TLD管放于纸的正中央, 调节X射线管高度使焦皮距为75 cm, 调节光野位置使TLD管位于光野中心。按照1.3节中选定的投照条件进行曝光。三个TLD管净读数的平均值乘以剂量刻度系数并经能响校正后取为设定条件下空气比释动能值K_aF 。

1.4.2 有反散射体时空气比释动能的测量

将试验材料平放于诊视床上, 调节球管高度使焦皮距等于75 cm, 调节光野位置使光野中心与试验材料中心相重合, 锁定球管架。将三个TLD管放于照野中心, 按照选定投照条件进行曝光。三个TLD的净读数的平均值乘以剂量刻度系数并经能响校正后取为包括反散射线贡献在内的空气比释动能K_aB。

反散射系数BF = K_aB/K_aF

2 结果与讨论

试验结果列于表 3。从表中数据可以看出如下规律:

(1) 总体来看, 所有模体的反散射因子(BF)随管压(线质)增加而增大; 同时也随照射野面积增加而增大。同时, 管压越高, 照射野大小对BF的影响越小; 在照射野面积达到15 cm × 15 cm后BF值的增加趋于平缓, 与文献[8]报道的结果一致。

(2) 真人的BF值大于同样照射条件下其他材料的BF值。但是除铝和铜板外, 其他材料的BF值与真人BF值的偏差小于20%。

(3) 在低能端2 cm厚有机玻璃板的反散射特性更接近人体, 但在高能端水体更接近人体的反散射特性。对于胸腹腔内只有模拟脏器而无其他填充材料的仿真人模体, 其反散射特性明显低于真人。

(4) 当管压在70 kV-110 kV时, 本试验中人体胸腹部检查时的反散射因子约为1.40, 即反散射线的剂量贡献约为主射线剂量的40%。

(5) 本文中测得的水体BF值与文献[8]中发表的水体BF值基本一致。

从以上结果可以看出, 用水模体或有机塑料体模拟人体进行ESD测量是切实可行的, 引入的误差不大于±15 %, 而且与现行的国际惯例相一致。本试验中所用的仿真人模体, 可能由于在腹胸腔内未填充脏器以外的等效物质, 过多的空气减少了射线的散射, 故测得的BF值明显偏低。铝和铜的原子序数与机体的等效原子序数相差太远, 在一定条件下可用来模拟人体对主射线的衰减特性, 但不能用来模拟人体的反散射特性。

值得指出的是, BSS中规定的剂量指导水平是指对于标准成年人的ESD。Dr. Pernicka等最近指出, “在临床剂量测量中, 选择`标准化'的模体是为了消除由于形状和大小不同而引起的差别。理想的标准模体的结构设计应当使对初级射线的衰减和反散射特性与代表性的病人相同, 即所测得的数值是典型病人的平均值。其目的并非要求用模体测得的剂量值等于用病人实测的剂量值”^[2]。显然, 用于质量控制用的模体只是一种约定俗成的模体, 其标准化只是为了便于国际范围内的协调一致和便于对监测数据的相对比较。根据几年来临床剂量学调查结果来看, 不同放射科室之间, 由于X射线机型、投照参数的选择、暗室技术、人员素质和影像质量保证措施是否落实等诸多因素的不同, 而引起的同类检查成年受检者所受剂量的差异, 远大于成年受检者体形差异对受照剂量的影响。作为临床剂量学调查方法, 选取足够数量的放射科室(或X射线机)利用标准化模体测定剂量所得到的结果, 要比选择少数放射科室和足够数量的受检者所得到的结果, 可能更能反映受检者剂量分布情况和放射科室实践中所存在的问题。