自1976年开始,为了改善和提高世界范围内放射治疗剂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(IAEA)和世界卫生组织(WHO)在发展中国家建立二级标准剂量学实验室网。二级标准剂量学实验室(以下简称SSDL)通过给放射治疗中心提供剂量仪校准和测量技术服务,在国家基准剂量学实验室(PSDL)和放疗中心之间起到了重要的桥梁作用。1983年,经国家有关部门批准,中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所(原卫生部工业卫生实验所)加入了WHO /IAEA建立的二级标准剂量学实验室网,成为SSDL成员实验室,本实验室共建立了4项标准,60 Co放疗水平剂量标准是其中之一。IAEA为了检查各SSDL标准的准确度水平,从1989年以来每两年组织一次SSDL间的邮寄热释光剂量计(TLD)国际比对。1991年开始把比对时间改为了每年一次,并要求采用IAEA的277号技术报告规定的吸收剂量计算方法。中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所SSDL曾多次参加了IAEA /WHO TLD国际比对,并取得了满意的结果[1, 2]。通过进行比对,也保证了本所SSDL剂量标准与国际标准的一致性。本文介绍了本实验室2012年参加国际比对的方法及结果。
1 比对的目的、材料和方法 1.1 比对目的IAEA /WHO通过TLD国际比对的方法,对各SSDL的量值、程序和技术能力进行核查,在所推荐的参考条件下,检验SSDL剂量标准的准确性。
1.2 比对材料IAEA标准剂量学实验室使用同一批经退火处理的LiF-700粉末,装入黑色塑料胶囊管(防水),制成统一尺寸的热释光剂量计(TLD),连同TLD照射专用支架和数据表格一起邮寄到SSDL网内的各个参比实验室。每个实验室发放的TLD剂量计数量有4个,其中3个用于照射,1个用于扣除在运输、辐照和保存过程中TLD可能受到的环境影响。比对要求在IAEA规定的时间内,按照IAEA提出的照射条件和要求对TLD样品进行照射,每个TLD样品在照射位置的吸收剂量为2 Gy左右。
此次比对使用本所的60 Co照射装置(FCC-7000),使用的工作标准是德国PTW公司生产的UNIDOSE30010型剂量仪和配套的0.6cc电离室,该电离室比对之前在国家计量院进行了校准,比对时再经本实验室的二级标准剂量仪检验校准,保证比对仪器准确可靠。测量用30 cm × 30 cm × 30 cm标准水模,支架为IAEA提供。
1.3 比对条件及方法规定的辐照参考条件是在常用的源皮距(SSD)下水平照射。此次60Co照射源皮距SSD =80 cm,辐射野尺寸是10 cm × 10 cm,TLD样品置于标准水模体的水下5 cm深度处。因此,比对时先用剂量仪测量60Co γ射线水下5 cm处的一定时间内的读数,按IAEA277号报告规定的计算方法计算水中的吸收剂量率,根据剂量率计算出60Co照射2 Gy所需的时间t; 然后把TLD照射支架放入专用照射水模,加水使水刚好和支架顶端平,并按照计算出的照射时间对每一个TLD进行照射(共照射三个剂量计)。照射完毕后,本实验室通过计算,给出TLD在照射位置准确的吸收剂量值DSSDL,并填好数据表格,在照射后一周之内把照射后的TLD连同数据表一同寄回IAEA标准剂量学实验室。IAEA标准剂量学实验室通过测量TLD给出其吸收剂量测量值DIAEA,并给出比对结果的偏差。偏差在±3.5%以内,则比对结果合格,若超出此范围,则需查找原因,重新比对。计算偏差的公式为:
1987年IAEA出版了TRS-277号报告《光子和电子束吸收剂量的国际实用准则》,旨在提供一个世界范围内统一的放射治疗剂量测定程序,以促进放疗剂量的准确度达到国际上可以接受的一致性。1997年IAEA又出版了277号报告的修订版,对高能光子束部分的主要修正是把在水中测量时电离室的有效点的深度校正从原来的0.5 r都变为0.6 r。r为电离室空腔内半径,由于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。
根据TRS-277报告[3],60Co γ射线在水中吸收剂量的计算分两个步骤:首先确定电离室空腔空气吸收剂量因子ND,其计算公式为:
1) |
式中: Nk-电离室剂量计空气比释动能校准因子; g -次级电子韧致辐射能量份额,对于60 Co γ射线,g- 0.003; katt-仪器校准时电离室物质对光子减弱的修正因子; km-仪器校准时电离室物质的非空气等效校正因子。
对于本次比对测量所使用PTW 30001型电离室,kattkm =0.972。
因在我国现行量值传递体系中,给出的是照射量校准因子Nx,因此Nk与NX 的数值关系为:
2) |
式中: Nx-照射量校准因子;
然后确定水模体中电离室测量有效点Peff深度处吸收剂量Dw(Peff),其公式为:
3) |
式中: M-经环境大气温度、气压修正后的仪器读数; ND-电离室空气吸收剂量校正因子; Sw, air-为水/空气阻止本领比。对于60 Co γ射线,Sw, air = 1.133; Pu.扰动修正因子。对于60Co γ射线,Pu = 1.002; Pcel-电离室中心收集极空气等效不完全的校正因子,Pcel = 1.000。
2 比对结果通过上述公式计算出:照射时间t = 11.367 min,对每个TLD样品进行照射后,将样品邮寄回IAEA标准剂量学实验室,IAEA在收到照射过的TLD样品后,通过测量给出了TLD吸收剂量值DIAEA,并给出DSSDL的偏差,比对结果见表 1。
从表 1看出,对60Co γ射线,相对偏差为-1.8%,在IAEA要求的相对偏差± 3.5%以内,因此,本所SSDL 2012年参加的IAEA/WHO组织的60 Co γ射线IAEA-SSDL国际比对,其比对结果是符合要求的。通过此次比对,证明了本实验室60Co γ射线标准与国际相应标准的一致性。同时也表明本实验室使用的测量方法和照射技术是正确的。
3 讨论从结果可知,虽然此次比对结果的偏差在± 3.5%以内,但是出现负偏差现象,提示本实验室是否在60Co γ射线标准照射中存在B类误差,应在今后的比对中进一步进行考察。通过这次比对,检验了本实验室所使用剂量仪和电离室利用IAEA 277号技术报告的计算规范的正确性,对维护我们标准的准确度和可靠性起到了质量保证的作用; 另一方面,也使我们熟练掌握了IAEA的测量方法和计算方法,对于在我国推广应用IAEA剂量学国际实用准则奠定了基础,对于提高我国的放射治疗剂量的准确度有非常高的价值。
[1] |
程金生, 李开宝, 姜庆寰, 等. 60 Co γ射线放疗水平标准的TLD国际比对[J]. 中华放射医学与防护杂志, 1997, 17: 282-283. |
[2] |
程金生, 姜庆寰, 李开宝, 等. 医用高能X射线剂量测量SSDL-TLD国际比对[J]. 中华放射医学与防护杂志, 1998, 18: 277-278. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.1998.04.031 |
[3] |
IAEA TRS No.277.Absorbed dose determination in photon and electron beams: An International Code of Practice[R].Second Edition.Vienna: IAEA, 1997. https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF03178887
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[4] |
IAEA DMRP-9810.TLD postal dose quality audit service for external radiotherapy[R].IAEA, 1998.
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[5] |
IAEA/WHO ISSN 1011-2669.SSDL Newsletter[R].IAEA, No.44, 2001.
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