为改善世界范围内电离辐射剂量测量的一致性和准确度.促进电离辐射在医学领域的安全有效应用.国际原子能机构和世界卫生组织(IAEA/WHO)在发展中国家建立了次级标准剂量学实验室(SSDLs)。中国疾病预防控制中心辐射安全所(原卫生部工业卫生实验所)国家二级标准剂量学实验室(SSDL)是根据卫生部1984年(84)卫防字第51号文的批准加入世界卫生组织, 国际原子能机构次级标准剂量学实验室网(IAEA/ WHO SSDLs), 成为SSDL成员实验室, 目的是为了进一步提高医用辐射剂量测量的可靠性和准确度。这些SSDLs在初级测量标准和电离室辐射的使用者之间, 通过向后者提供SSDLs的次级剂量标准校准及给予技术指导和帮助建立起联系的桥梁。对广大用户的剂量仪表提供校准服务和技术支持, 以提高剂量仪器的准确度。本所SSDL在WHO和IAEA的多项技术援助合作项目的支持下, 建立了多项不同剂量标准, ⁶⁰Coγ射线国家二级标准实验室就是其中的一项。自1989年以来, 为了保证剂量校准的准确可靠, 实验室参加了多项国际比对工作, 包括仪器现场比对, 邮寄TLD比对和邮寄电离室比对, 通过这些比对, 检验了标准仪器的准确度和工作人员的技术水平。2009年⁶⁰Coγ射线国家二级标准实验室参加了IAEA组织的SSDL- TLD比对, 本文介绍这次比对的方法与结果。

1 材料与方法 1.1 材料

使用本实验室⁶⁰Coγ射线照射装置, 该照射装置是一台山东新华医疗股份有限公司厂生产的FCC-7000A⁶⁰Co远距离治疗机。治疗水平的二级标准仪器为, PTW-UNIDOS标准级剂量计仪, 标准电离室为0.6 ml的PTW 30013型电离室。比对前该标准仪器已经过国家剂量科学研究院的检定, 性能指标完全符合要求。此次比对当中所用到的工作级剂量仪为PTW-UNIDOS工作级剂量仪和0.6 ml PTW 30001型电离室, 使用前用标准仪器对该仪器进行了现场校准。参考点剂量是用30 cm ×30 cm ×30 cm标准水模测得, TLD照射支架为IAEA提供的专用支架。TLD元件由IAEA统一提供, 每个比对盒有4个TLD元件, 其中3个用于照射, 另一个带白色标记的用于扣除邮寄和保存过程中的本底剂量。

1.2 比对方法

IAEA剂量实验室将比对用的热释光剂量计(TLD)和TLD照射支架和数据表邮寄到本实验室, 并在IAEA规定的时间间隔内进行照射, 要求TLD的照射剂量为2Gy左右。照射前, SSDL先用工作级标准剂量仪测量⁶⁰Coγ射线在源皮距为SSD=80 cm; 照射野为10 cm × 10 cm; 校准参考深度为水下5 cm处的照射量率, 根据剂量率计算出照射2Gy所需的时间。然后把TLD照射支架放入专用照射水模, 加水至刚好和支架顶端平, 并按照计算出的照射时间对每一个TLD进行照射。然后给出TLD受照的吸收剂量值D_SSDL并逐项填好IAEA提供的数据表格^[1], 在TLD照后一周之内把TLD和数据表一并寄回IAEA标准剂量学实验室。IAEA实验室通过测量TLD给出其吸收剂量测量值D_IAEA, 并给出比对结果的偏差。比对结果合格的条件:在±3.5%以内, 如超过此值需重新进行比对。计算偏差的公式为:

根据IAEA TRS-277号报告规定, 电离室测量有效点位于电离室几何中心向射线入射方向前移0.6r, r为电离室空腔内半径, 0.6 ml PTW 30001型电离室r=0.315 cm, 所以测量时把电离室的几何中心置于水下5.19 cm处。

1.3 水中吸收剂量的计算方法

根据IAEA TRS-277报告^[3], 计算⁶⁰Coγ射线在水中的吸收剂量分为两个步骤:第一步:要确定电离室空腔中空气吸收剂量因子, 其计算公式为:

因在我国现行量值传递体系中, 给出的是照射量校准因子N_x而且使用照射量的单位是R/div, 而不是国际单位制单位C/kg。因此, N_x和N_K的数值关系为:

式中, N_x的单位是C/(kg·div), div是仪器的读数分度单位。W/e为在空气中每产生一个离子对形成一个单位电子电荷所消耗的平均能量, 单位是J/C (焦耳每库仑) 33.97J/C; g的意义同前, 对⁶⁰Coγ射线, g=0.003。第二步:是计算水模体中电离室测量有效点P_eff深度处吸收剂量Dw (P_eff), 其公式为:

式中, N_D的意义同前; M为经大气温度, 气压修正后的仪器读数; S_{w, air}为水空气阻止本领比, 对于⁶⁰Co γ射线S_{w, air}=1.133; P_u为扰动修正因子, 校正电离室物质非水物质等效性, 对于⁶⁰Co γ射线P_u=0.993;P_cel为电离室中心收集极空气等效不完全的校正因子, P_cel=1.000。

2 结果

根据IAEA的规定, 相对偏差在± 3.5%以内的为合格, 超出的需要从新进行比对。此次, 用山东新华医疗器械股份有限公司生产的FCC-7000A型⁶⁰Coγ射线照射装置对编号为DL0954当中的3组TLD分别进行照射, SSDL照射值D_SSDL (Gy)均为:2.02, IAEA测量值D^IAEA (Gy)分别为:2.00;2.00; 1.95, 平均值为:1.98(Gy), 用文中计算偏差的公式求得相对偏差(%)为:1.8。IAEA标准剂量学实验室通过测量给出了TLD吸收剂量值D^IAEA, 并给出D^SSDL的偏差, 比对结果相对偏差符合IAEA的相对偏差在± 3.5%以内的要求条件。因此, 本所参加的此次IAEA组织的⁶⁰Co γ射线国际比对的结果是合格的。

3 讨论

在仪器现场比对, 邮寄TLD比对和邮寄电离室比对三项当中, TLD比对方法是一种简单、易行、费用较低可多次进行的方法, 多年来被IAEA在世界范围内广泛用于二级标准剂量学实验室⁶⁰Coγ射线放疗剂量标准的核查。, 但是由于其本身的分散性会存在较大的偏差, 因此, TLD比对的结果只作为IAEA对SSDL一种质量核查手段, 偏差不超过± 3.5%就没有问题。从结果可知, 通过此次比对, 证明了本所⁶⁰Co γ射线标准所使用的测量方法和照射技术是正确的。同时也证明了本所标准仪器的准确度和工作人员的技术水平。