高能電子線TLD劑量質(zhì)量核查*

何志堅(jiān) 羅素明 袁繼龍 李開寶

高能電子線TLD劑量質(zhì)量核查*

何志堅(jiān)① 羅素明① 袁繼龍① 李開寶①

目的：基于國家專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的支持，開展江蘇、河南和湖北3省常用臨床治療條件高能電子線水中吸收劑量的核查工作。方法：采用平行板電離室和指型電離室完成高能電子線水中吸收劑量的測量，劑量核查使用的熱釋光劑量計(jì)(TLD)在電子線下照射。TLD系統(tǒng)使用60Coγ射線校準(zhǔn)。結(jié)果：DEAG/DUSER的平均比值為1.012，最大值為1.056，最小值為0.961。結(jié)論：按照國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)的要求，TLD擴(kuò)展不確定度(k=2)≤5%。核查結(jié)果表明，參加此次核查的醫(yī)院高能電子線合格率為94.2%。

電子線；劑量；核查

[First-author’s address] National Institute for Radiological Protection, Chinese Center for Disease Control and Prevention. Beijing 100088, China.

國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)和世界衛(wèi)生組織(WHO)從1969年開始為發(fā)展中國家提供放射治療劑量的熱釋光劑量計(jì)(thermoluminescence dosimeter，TLD)比對服務(wù)，我國從1980年開始參加比對活動[1-6]。在與IAEA協(xié)作的基礎(chǔ)上中國疾病預(yù)防控制中心輻射防護(hù)與核安全醫(yī)學(xué)所(原衛(wèi)生部工業(yè)衛(wèi)生實(shí)驗(yàn)所)于1999年建立了TLD劑量方法學(xué)，并相繼在山東、四川和安徽等省開展放療機(jī)輸出量的TLD劑量比對服務(wù)[7-8]。2002年參加了IAEA國際合作研究項(xiàng)目(CRP)“非參考條件下TLD放療劑量核查技術(shù)研究(11916/R0)”，在該項(xiàng)目的支持下建立了我國獨(dú)立的TLD放射治療劑量核查體系，定期接受IAEA劑量學(xué)實(shí)驗(yàn)室組織的TLD測量系統(tǒng)盲樣劑量檢查[9-10]。在進(jìn)行了非參考條件下TLD放療劑量核查方法可行性驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，2010年組織江蘇、河南和湖北3省開展在常用臨床治療條件下電子線水中吸收劑量的質(zhì)量核查工作[11]。

1 材料和方法

1.1 材料及設(shè)備

TLD為國產(chǎn)LiF(Mg，Ti)單晶粉末經(jīng)退火后封入IAEA提供的黑色聚乙稀膠囊內(nèi)。電子線測量支架、電子線的照射支架均由IAEA提供。核查使用的儀器設(shè)備為德國IBA公司生產(chǎn)的參考級DOSE 1劑量儀、30 cm×30 cm×30 cm二維測量水箱及加工的30 cm×30 cm×25 cm專用水箱，美國產(chǎn)Harshaw 3500 TLD讀出儀。

1.2 方法

對于電子線平均能量E0在10 MeV以上，水中吸收劑量的測量方法為2種：①按照IAEA TRS.277報(bào)告，采用指形電離室測量[12]；②按照IAEA TRS.381報(bào)告，采用平行板電離室測量[13]。此次電子線劑量質(zhì)量核查，兩個省采用平行板電離室測量，分別用德國PTW公司UNIDOS E靜電計(jì)+Markus平行板電離室，德國PTW公司UNIDOS靜電計(jì)+IBA公司NACP-02型平行板電離室測量，一省采用指型電離室測量，儀器為NE公司2670A靜電計(jì)+2571指型電離室。

(1)平行板電離室的校準(zhǔn)。目前為止，國家計(jì)量院尚不能提供平行板電離室的檢定工作。本實(shí)驗(yàn)室采用IAEA TRS-381號報(bào)告推薦使用的60Co模體法，對兩個省的平行板電離室進(jìn)行校準(zhǔn)。將FC65-G指型電離室和平行板電離室有效測量點(diǎn)分別置于水下5 cm處，在60Co γ射線照射下，源皮距離(SSD)為80 cm，照射野(FS)為10 cm×10 cm，進(jìn)行校準(zhǔn)。平行板電離室空氣吸收劑量因子，可由公式1計(jì)算求得。

(2)平行板電離室測量電子線水中吸收劑量。如圖1所示，將平行板電離室固定在測量支架上并放置在30 cm×30 cm×25 cm的專用水箱中心，加水并調(diào)節(jié)測量支架墊片厚度，使平行板電離室入射窗與水表面距離剛好為待測能量電子線最大劑量深度(R100)。

圖1 電子線測量示意圖

通過電離曲線確定最大劑量深度R100，半值深度，電子線射程R，及水表面的平均能量E或通過p0深部劑量曲線確定最大劑量深度R100，半值深度，電子線射程Rp水表面的平均能量E0。電子線參考測量深度Zref選擇在電R100位置。通過查TRS.381報(bào)告表16，由E0和Zref，得到線質(zhì)為Q的電子線水/空氣阻止本領(lǐng)比(Sw,air)Q。查TRS.381報(bào)告表12，由和Z/Rp，得到參考測量深度平均能量。查TRS.381報(bào)告表17，由和平行板電離室型號，得到電子線總的擾動修正因子。測量條件：分別為SSD=100 cm，F(xiàn)S=15 cm×15 cm(或6 cm×6 cm)和SSD為100 cm、105 cm和110 cm，F(xiàn)S=10 cm×10 cm。測量水中吸收劑量盡可能接近2 Gy。電子線水中吸收劑量DW,Q(Zref)可由公式2計(jì)算求得：

(3)指型電離室測量電子線水中吸收劑量。將指型電離室插入二維水箱，加水使電離室有效測量點(diǎn)與水表面距離剛好等于該能量電子線最大劑量深度R100。測量條件同上。電子線參考測量深度水中吸收劑量可由公式3計(jì)算求得：式中，Mu-指型電離室經(jīng)溫度、氣壓修正后讀數(shù)；ND-指型電離室空氣吸收劑量因子；Sw,air-水/空氣阻止本領(lǐng)比；Pu-電離室非水等效修正因子；Pcel-電離室中心電極非空氣等效修正因子。

(4)TLD的照射。電子線照射：將TLD電子線照射支架放置在30 cm×30 cm×25 cm的專用照射模體中心，調(diào)節(jié)照射支架墊片的厚度，加水使TLD中心處距離水表面剛好滿足該能量電子線最大劑量深度。TLD照射條件同電離室測量條件。將TLD插入TLD照射支架，按照電離室測量結(jié)果分別對TLD進(jìn)行照射，TLD照射支架如圖2所示。

圖2 TLD電子線照射支架

(5)劑量計(jì)算。根據(jù)TLD測量結(jié)果，可由公式4計(jì)算水中吸收劑量D[13]：

式中，M為經(jīng)儀器靈敏度漂移校正后的積分TL讀數(shù)，μC；N為TLD系統(tǒng)的校準(zhǔn)系數(shù)，用60Coγ線照射2 Gy確定，Gy/μC；flin為TLD非線性劑量響應(yīng)校正因子；fengy為TLD能量校正因子；ffad為TL信號衰退校正因子；fhol為TLD照射支架校正因子。flin、fengy和fhol均由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合曲線來確定。

2 結(jié)果

開展高能電子線TLD水中吸收劑量質(zhì)量核查在國內(nèi)尚屬首次。為此，組織3省的檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行高能電子線的TLD水中吸收劑量質(zhì)量核查方法、平行板電離室的校準(zhǔn)、平行板電離室、指型電離室測量方法、計(jì)算方法及核查程序等知識的專門培訓(xùn)。3省均按照約定的時間期間完成核查工作，其結(jié)果見表1～表3。

表1 湖北省電子線TLD劑量核查結(jié)果

表2 江蘇省電子線TLD劑量核查結(jié)果

表3 河南省電子線TLD劑量核查結(jié)果

表1顯示，湖北省5家醫(yī)院結(jié)果中僅有1個劑量點(diǎn)超出IAEA規(guī)定的±5%的要求，合格率為95.8%；表2顯示，江蘇省5家醫(yī)院的結(jié)果100%符合要求；表3顯示，河南省4家醫(yī)院中有3個劑量點(diǎn)超出了規(guī)定范圍，合格率為85%。

3 討論

電子線水中吸收劑量測量應(yīng)選用滿足測量要求適合的平行板電離室[14]。根據(jù)IAEA TRS.381號報(bào)告介紹的60Co模體法對平行板電離室空氣吸收劑量因子進(jìn)行校準(zhǔn)，研究證實(shí)用于電子線水中吸收劑量的測量方法可行。60Co模體法校準(zhǔn)平行板電離室，測量電子線水中吸收劑量總不確定度可達(dá)到3.4%(1 σ)。

根據(jù)IAEA TRS.381號報(bào)告，對于電子線的測量，模體表面平均能量E0＜5 MeV，必須用平行板電離室測量。模體表面平均能量E0＞5 MeV、＜10 MeV的，建議使用平行板電離室測量。對于電子線模體表面平均能量E0＞10 MeV，可用指型電離室進(jìn)行測量。3省電子線TLD劑量質(zhì)量核查結(jié)果表明，對于標(biāo)稱能量為10 MeV附近的電子線，平行板電離室與參考電離室都能夠勝任日常測量工作。

按照IAEA的要求，TLD擴(kuò)展不確定度(k=2)≤5%[15]。參加此次劑量質(zhì)量核查的14條高能電子線DEAG/DUSER合格率為94.2%，其核查結(jié)果令人滿意。

[1]羅素明，李開寶，金輝，等.1992-1994年國際郵寄TLD放療劑量比對結(jié)果[J].中國輻射衛(wèi)生，1997，6(2)：59-60.

[2]林志凱，羅素明，王連知，等.河北省放療機(jī)輸出量的TLD放療劑量比對[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，1997，17(3)：202-204.

[3]何志堅(jiān)，羅素明，李開寶，等.四川省部分放療機(jī)輸出量的TLD劑量比對[J].中國輻射衛(wèi)生，1998，7(3)：149-150.

[4]何志堅(jiān)，羅素明，王朝一，等.江西省部分放療機(jī)TLD放療劑量質(zhì)量核查[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2003，23(4)：279.

[5]張乙眉，杜翔，羅素明，等.江蘇省46臺放射治療機(jī)輸出量TLD比對結(jié)果分析[J].中國輻射衛(wèi)生，2008，17(3)：318-319.

[6]黃麗華，吳德龍，鄭森興，等.福建省遠(yuǎn)距離放射治療機(jī)輸出劑量國際比對結(jié)果[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2011，31(4)：492-493.

[7]羅素明，何志堅(jiān)，施建和，等.放療劑量TLD質(zhì)量控制[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，1999，19(2)：137-139.

[8]劉兵，孫淼，羅素明，等.山東省64臺放射治療機(jī)劑量的TLD比對[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2000，20(4)：285.

[9]羅素明，李開寶，何志堅(jiān)，等.熱釋光劑量計(jì)核查非參考條件下放射治療劑量學(xué)參數(shù)的研究[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2004，24(2)：95-98.

[10]何志堅(jiān)，羅素明，李開寶，等.TLD測量系統(tǒng)的盲樣劑量檢查[J].中國輻射衛(wèi)生，2009，18(1)：108.

[11]何志堅(jiān)，羅素明，朱衛(wèi)國，等.非參考條件下放射治療劑量的TLD比對結(jié)果[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2007，27(3)：285-287.

[12]IAEA.Technical Reports Series 277.Absorbed dose determination in photon and electron beams[R].Vienna：IAEA，1997.

[13]IAEA.Technical Reports Series 381.The use of plane parallel ionization chambers in high bnergy electron and photon beams[R]. Vienna：IAEA，1997.

[14]胡逸民.腫瘤放射物理學(xué)[M].北京：原子能出版社，1999：81.

[15]IAEA.DMRP-9809.Maintenance of The thermoluminescence(TL)reference dosimetry system for radiotherapy[R].Vienna：IAEA，1998.

Research on TLD dose quality audit for radiotherapy dosimetry in higy energy electron beams/

HE Zhi-jian, LUO Su-ming, YUAN Ji-long, et al// China Medical Equipment,2014,11(2):13-17.

Objective: To carry out absorbed dose to water quality audit in high energy electron beam commonly used in clinical treatment conditions in the three provinces of Jiangsu, Henan, Hubei under the special funds to support. Methods: Measure the absorbed dose to water with a plane parallel ionization chamber and refers to the type of ionization chamber in high energy electron beams, then irradiate TLDs used for dose qulity audit. TLD reader system was calibrated in60Co γ beam. Results: DEAG/DUSER's average ratio is 1.012, the maximum value of 1.056, the minimum value of 0.961. Conclusion: According to the requirements of the IAEA, TLD expanded uncertainty (k=2) is not greater than 5%. The result shows that the qualified rate of the participating hospitals is 94.2% for high energy electron beams.

Electron beams; Dose; Audit

1672-8270(2014)02-0013-05

R144.1

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.02.004

2013-09-02

衛(wèi)生行業(yè)科研專項(xiàng)(201002009)“輻射危害控制與核輻射衛(wèi)生應(yīng)急處置關(guān)鍵技術(shù)及其研究”

①中國疾病預(yù)防控制中心輻射防護(hù)與核安全醫(yī)學(xué)所 輻射防護(hù)與核應(yīng)急中國疾病預(yù)防控制中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100088

何志堅(jiān),男,(1969- ),本科學(xué)歷，副主任技師。中國疾病預(yù)防控制中心輻射防護(hù)與核安全醫(yī)學(xué)所 輻射防護(hù)與核應(yīng)急中國疾病預(yù)防控制中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，從事放射治療劑量質(zhì)量控制工作。