2. 山东省医学科学院放射医学研究所
2. Institute of Radiation Medicine, Shandong Academy of Medical Sciences
为防止电离辐射(特别是光子和电子)诱发的白内障，ICRP把职业照射眼晶体的年剂量限值由150 mSv降低为20 mSv[1]。2014年，国际原子能机构(IAEA)出版的《国际辐射防护和辐射源安全的基本安全标准一般原则》(国际原子能机构《安全标准丛书》第GSR Part 3号) [2]，采纳了该建议，将经修订的眼晶状体的剂量限值纳入其中。为确保眼晶状体剂量不超过新修订限值，必然要求对其测量方法进行优化改进，以便能获得更为准确的眼晶状体剂量。
实现眼晶状体剂量的准确测量，至少应解决两方面的问题，一是选择合适的剂量计即对哪种个人剂量当量(量进行检测); 二是剂量计的准确校准，包括校准用的体模、辐射质等内容。采用不同体模校准眼晶状体Hp(3)剂量计的实验结果已在文献[3]中给出。本文是采用正圆柱注水体模，医用诊断X射线质(RQR)校准眼晶状体剂量计的研究，并与ISO 4037[4]中的窄束X射线辐射质(N-60、N-80、N-100、N-120)的实验结果相比较。
1 材料和方法 1.1 剂量计及读出剂量计使用北京广润意通辐射监测设备有限公司生产的GR-200A热释光探测器LiF(Mg，Cu，P)。探测器体积直径3.6 mm，厚0.4 mm，分散性≤2.0%。
测量仪器采用北京海阳博创辐射防护科技有限责任公司生产的RGD-3B型热释光剂量仪。预热温度: 135 ℃，预热时间: 15 s，升温速度: 15 ℃ /s，测量温度: 240 ℃，测量时间: 12 s。
1.2 体模ISO 4037-3[5]指出，校准用的体模应尽可能再现身体佩戴剂量计部位的吸收和散射特性。ISO 300 mm × 300 mm × 150 mm的板状水体模，是用于代表人体躯干产生的入射辐射的背散射，体模体积(13 500 cm3)远大于人体头部(6300 cm3)，不适合Hp(3)眼晶状体剂量计的校准。欧洲合作项目ORAMED(优化医疗工作者的辐射防护，optimization of radiation protection for medical staff)提出了一种采用ICRU 4组织材料制作的正圆柱注水体模[6] (直径20 cm)，给出了10 keV ~ 10 MeV光子，0° ~ 180°的空气比释动能转换因子。这种圆柱体模能更好的近似人体头部的椭圆形状以及眼睛在头部的位置。
直径200 mm，高200 mm正圆柱注水体模的制作:壁厚5 mm，直径200 mm的有机玻璃(PMMA)管，底部和上部为10 mmPMMA板，上部留有注水孔。
该正圆柱注水体模的直径略大于人体头部。作为头部体模，应包含软组织和骨骼结构。该正圆柱注水体模只包含软组织，略微偏大的直径可以作为缺少骨骼结构的补偿。
1.3 辐射质的选择本研究的目的是为了后续开展介入放射工作人员眼晶状体剂量的测量，并考虑可用的转换系数及可获得的辐射质等因素，选取如下两类辐射质: ①ISO 4037[4]中的窄束X射线辐射质: N-60、N-80、N-100、N-120; ②IEC 61267[7]中的医用诊断X射线辐射质: RQR4、RQR7、RQR9，RQR辐射质与ISO N系列辐射质相比较，X射线能谱更宽，能更好的代表实际介入放射学工作场所的能谱。
辐射质的基本特性见表 1。
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表 1 辐射质的特性 |
采用ORAMED通过蒙特卡罗计算得到的正圆柱注水体模转换系数。不确定度小于0.3%[8-9]。见表 2。
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表 2 正圆柱注水体模Hp(3)/Ka(Sv/Gy)转换系数 |
每组6个剂量计，采用N60、N80、N100、N120以及RQR4、RQR7、RQR9 X射线辐射质分别照射1.0mSv。能量响应变化范围见表 3，符合标准“不应大于± 50% ”的要求。
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表 3 能量响应实验结果 |
每组6个剂量计，采用N80以及RQR4、RQR7、RQR9 X射线辐射质照射，入射角分别为0°、20°、45°、60°和75°。响应的变化范围见表 4。0° ~ 75°范围内响应平均值与垂直入射响应的差别N80为0.99±0.08，RQR4为1.02±0.04，RQR7为0.99±0.03，RQR9为0.98±0.06，都符合标准“不应大于15% ”的要求。
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表 4 能量响应实验结果各向同性实验结果 |
两种X射线辐射质的能量响应见图 1，横坐标为射线质的平均能量，纵坐标为能量响应。可以看出，与N系列窄束X射线质相比较，RQR射线质的能量响应有三个特点: ①同N系列窄束X射线辐射质相同，RQR射线质的能量响应也是随着能量的升高而呈现下降的趋势，原因是随着射线能量的升高，其穿透能力增加，导致在剂量计中沉积的能量减少。②RQR射线质比N系列窄束X射线质具有更宽的能谱，导致了RQR射线质的能量响应随能量增加而下降的趋势更加缓慢，曲线更加平缓。③按照平均能量相比较，RQR射线质的能量响应低于N系列窄束X射线质的能量响应，原因是RQR射线质宽能谱的特性，低能X射线被3 mm衰减层阻挡，不能到达剂量计造成能量沉积，从而低于N系列窄束X射线质的能量响应。
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图 1 两种X射线质的能量响应 |
ISO 12794规定，能量范围15 keV ~ 3 MeV，响应(R)应符合0.5≤R≤1.5。而文献[10]认为，介入放射医护人员受到较高辐射剂量，需要采用严格于± 50%的标准。对于实际年剂量接近剂量限值时，最大偏差应该是± 20%或者在概率上95%置信区间不超过0.67到1.5，即大约± 40%。对于介入放射工作场所使用的剂量计的校准，需要采用参考束能量低于150 keV的特殊校准方法，能量限制在20 ~ 150 keV，最大不确定度为± 30%。
从表 3可以看出，在N60 ~ N120能量范围内，能量响应介于－ 20% ~ + 40%之间，而RQR4 ~ RQR9能量范围内，能量响应介于-6% ~ + 6%之间。ORAMED[11]采用正圆柱水体模进行能量响应实验的结果为:对所有能量范围，0.6≤R≤1.4; 20 keV ~ 100 keV，0.7≤R≤1.3。
从以上比较看出，对于介入放射工作场所，RQR射线质能更好的代表实际工作场所的能谱，更适合作为剂量计校准的辐射质。
3.2 各向同性不同射线质的各向同性见图 2，横坐标为角度，纵坐标为角度响应。可以看出，0°~75°范围内，响应平均值与垂直入射响应的差别，窄束X射线辐射质N80为0.99±0.08，医用诊断X射线辐射质RQR4为1.02±0.04，RQR7为0.99±0.03，RQR9为0.98±0.06。都符合标准“不应大于15% ”的要求。
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图 2 RQR射线质各向同性 |
ORAMED[11]采用ISO 4037中的宽谱X射线辐射质W-80(平均能量57 keV)，正圆柱水体模进行各项同性(0°，20°，40°，60°)校准实验。实验结果显示，60°以内的角度响应都在0 ~ 20%之间，随着角度增大，响应也逐渐增大。平均结果y方向为1.06±0.08，z方向1.12±0.07。实验结果满足ISO 12794的要求。ORAMED的结果见图 3。
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图 3 ORAMED各向同性实验结果[11] |
从图 2可以看出，N80辐射质在0° ~ 75°范围内，响应基本一致，没有明显的增大或者降低的趋势。而RQR辐射质则是在0° ~ 60°范围内，角度响应基本一致，没有明显的增大或者降低的趋势; 而60° ~ 75°范围内，则呈现随着角度增大，响应也逐渐增大的趋势。ORAMED[11]认为，响应随角度增加的原因，很可能是剂量计侧面和背面衰减层的厚度低于正面的厚度所导致。本实验RQR射线质60° ~ 75°范围内的实验结果，说明所使用的剂量计也存在背面屏蔽层厚度不足的问题。
4 结论目前, 没有专门设计的用于眼晶体检测的剂量计, 从而也没有国际上统一的转换系数和校准体模。用于评价白内障辐射危险的Hp(3)等量的意义仍有争议, 眼晶体剂量计的佩戴条件和剂量计的校准方法也没有统一的规定。本文仅仅是探索性的根据ISO 12794标准的要求, 采用ORAMED提出的正圆柱体模, 进行了医用诊断X射线辐射质(RQR系列)在校准Hp(3)剂量计的应用。结果显示, 同N系列窄束X射线辐射质相同, RQR射线质的能量响应也是随着能量的升高而下降, 但RQR射线质比N系列窄束X射线质具有更宽的能谱, 能量响应随能量增加而下降的趋势更加缓慢, 曲线更加平缓。对于各向同性指标, 0°~75°范围内, 响应平均值与垂直入射响应的差别, 窄束X射线辐射质和医用诊断X射线辐射质(RQR系列)都不超过5%, 符合标准"不应大于15%"的要求。综合上述特点, RQR射线质能更好的代表实际辐射场的能谱, 更适合作为剂量计校准的辐射质。
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