γ射线后装治疗辐射源的质量保证方法

张庆钊，曹小龙，陈梅芬，黄颂钊，胡家柱

广州市番禺区中心医院 设备科，广东广州 511400

ZHANG Qing-zhao,CAO Xiao-long, CHEN Mei-fen,HUANG Song-zhao,HU Jia-zhu

Equipment Department, Guangzhou Panyu Central Hospital, Guangzhou Guangdong 511400, China

近年来，我国近距离治疗后装机数量保持着较快的平稳的增长[1]。获得近距离治疗剂量学资料的基本方法是根据准确的源强进行理论计算的[2]。由于192Ir源半衰期短，换源频繁。按照美国医学物理学会（AAPM）要求[3]，每个用户应配备1个阱型电离室对源强度进行校准，这个电离室要经过认定实验室的校准，而且要进行内部的长期稳定性监测。AAPM要求生产厂家给出的源强与用户检验结果应在±3%内符合，如超过±3%，应找出原因；超过±5%，应要求厂家检查其出厂时的校准程序，并帮助解决差异。但对这种源的校准，各家测量校准方法不尽相同[4]。由于192Ir半衰期短和能谱复杂等原因，至今，国际上还没有一个基准剂量学实验室（PSDL）能够提供对标称值为370 GBq(10Ci)192Ir源的直接校准方法，但有学术团体推荐内插法和使用阱型电离室两种方法进行间接校准[5]。国际上，美国AAPM41号报告推荐在空气中校准。中国原子能科学研究院使用该研究所实验室研制的球形石墨空腔电离室通过散射修正的方法较准确地校准出高剂量率192Ir辐射源强度[6]，但上述方法的校准条件比较高，不容易作为临床应用时的校准方法来推广。我国也有国家制定的校准规程，它是在水模中进行，不用太过于考虑射线经过空气后的吸收和散射修正，只需考虑相关转换因子，最终即可换算源的外观活度。此法在测量时相对容易执行和计算，而且实验成本较低。

经过调研，此方法在国内医院的放疗科室里的应用甚少，因此，很有必要用此方法对临床上使用的放射源外观活度进行校准，并将该校准值与当时后装系统显示的源活度进行比较，通过分析与讨论，评价该规程的可靠性与准确性。

1 理论基础

放射源校准在水模中进行[7]（图1）。在水模体中，将施源器分别放在距电离室等距离的4个相互垂直的方位上，施源器与电离室平行放置，施源器与电离室轴线间距≥5cm。将源传送到施源器中，垂直于电离室轴线，并处于通过电离室参考点的平面上。选1组固定照射参数，分别对每一位置照射3次，对4个方位的12个读数求算术平均值，然后按(1)式计算吸收剂量：

式中：Dw为水中吸收剂量（Gy）；

Mw为剂量计读数的平均值（div）；

Nx为电离室照射量校准因子（该值由所使用电离室说明书提供）；

KTP为温度气压校正因子：

式中：T、P分别为实测环境的温度和气压；

Cλ为水中吸收剂量与照射量的转换因子（cGy/R），水中的值为0.961[8]；

Cg为剂量梯度校正因子，用于对近距离治疗放射源剂量梯度的校准。当电离室与放射源距离>10cm，剂量梯度修正因子基本<1%。但是单凭此图，并不能得到具体源～电离室中心距所对应的较为具体的剂量梯度校正因子的值进行量化计算。为此，可以通过对表1中的数据[9]进行线性插值处理，求出相对接近的数值。

图1 水模中的校准

表1 源～电离室中心距与剂量梯度校正因子关系表

2 校准前准备

本次测量的是HDR型192Ir放射源后装机，使用的是PTW 30001石墨指形电离室，其有效体积为0.6cc（1cc≈1mL），照射量校准因子Nx =1.027。此外，还有测量支架、温度计、气压计和钢尺。

根据实测时实验环境因素：温度为24℃ ，气压为101.3kPa，代入公式(2)得：KTP=1.014 。查表1，当源～电离室中心距为5cm时，Cg值为1.019，当源～电离室中心距为8cm时，用5、10cm处的数据进行插值计算：

Cg= (1.019-1.006)/(5-10) × (8-10)+1.006=1.011

3 水中吸收剂量的测量与计算

考虑到电离室灵敏体积内存在的剂量梯度变化，电离室与放射源距离不宜过大，对192Ir高剂量率放射源，测量距离一般为10～20cm，测量时间为3～5min[10]。根据国家规程规定，施源器与电离室轴线间距≥5cm。本次选取5cm和8cm两处距离。在每个测量距离处，沿A、B、C、D轴方向上各用剂量仪测量3次取平均，最后得到4个方向的平均读数。施源器与电离室轴线间距为5cm，测量结果为27.67；8cm处的结果为27.47。将相关的参数代入公式(1)，得到表2的结果。

表2 水中吸收剂量测量结果

4 水中吸收剂量率转化为源外观活度

源外观活度（Aapp）与水中吸收剂量率的关系为：

式中:Aapp为源外观活度(mCi )；DW(r)为水中吸收剂量率（cGy/min）；Γ 为源电离常数取值为 4.62R·cm2·mci-1·h-1。

192Ir衰变发射γ射线的能谱相当复杂，不同的封装结构的滤过效果不尽相同，故不同厂家的铱源的电离常数也有差异。裸铱源的Γ为4.800R·cm2·mci-1·h-1，SI单位制式 下 Γ 为 0.113μGy·cm2·mci-1·h-1，1981年《医学 物理杂志》公布的Γ为4.620R·cm2·mci-1·h-1。

Cr为水中吸收剂量与照射量的转换因子，水中的值为0.961。

S(r)为水介质衰减和散射校正因子，r为源到测量点电离室中心距（cm）。

将DW(r)值代入公式(3)，得到不同测量距离的源外观活度值，见表3。

表3 不同测量距离的源外观活度值

当后装机计划系统显示Aapp=5.0101Ci时，为方便数据处理，将在5cm处测得的源活度记为A1=4.75Ci，A1相对Aapp的偏差值为-5.2%；在8cm处测得的源活度记为A2=4.69Ci，A2相对Aapp的偏差值为-6.0%，平均值为-5.7%。

5 测量结果的分析与讨论

由于本次校准时的测量点按轴对称呈辐射状排布，在每个轴方向上相同距离的点位置都读取3个值，最后对同距离测量结果的12个值取平均，这样能抵消随机产生的距离误差所造成的数值影响，因此，本次校准所得的数据是真实可靠的。

通过国家规程校准的源活度约为4.72 Ci，比当时后装系统显示的源活度5.0101 Ci稍低，相差约5.7%。由于厂方提供的源强度精度一般为±10%，所以若按此精度计算，实际Aapp=5.0101×（1±10%）Ci，即4.5～5.5Ci。而此时校准的源活度约为4.72 Ci，在厂家精度范围值内。综上分析讨论，根据我国制定的校准规程校准出的放射源的外观活度，比较接近实际源活度的值。临床上应按该规程定期进行质量保证检测。

此外，由于厂方提供的源强度精度一般为±10%，因此，新源装机后，必须经过医院工程师和物理师校准后方能应用。值得注意的是，三维后装治疗计划系统一般是以参考空气比释动能为单位的，这就要求医院物理师要特别注意供应商使用的空气比释动能率常数是否与约定的一致，在校准时要求选用相同的物理参数。但是，目前国内计划治疗系统对放射源强度的表示往往仅允许使用显活度，而且对选用的物理参数并无严格校验，因此，对于国内的后装治疗计划系统算出的源强度值的准确程度应当按规程进行校准，以提高治疗的精度。

[1]殷蔚伯,余耘,陈波,等.2006年全国放疗人员及设备调查报告-纪念中华放射肿瘤学会成立20周年[J].中华放射肿瘤学杂志,2007,(1):1-4.

[2]Godden T J.Physical aspects of brachytherapy[M].Boston: Hilger in collaboration with the Hospital Physicists' Association,1998.

[3]Muller-Runkel R.Measurement of Dosimetric Parameters for Alpha-Omega High Dose Rate Ir-192 Source[J].Med Dosim,2005,30(3):129-142.

[4]张红志,殷蔚伯,冯宁远,等.近距离治疗中192Ir放射源的校准[J].中华放射肿瘤学杂志,1997,6(1):49-52.

[5]李开宝,罗素明.医用电离辐射物理剂量学的进展[J].中华放射医学与防护杂志,1999,19(3):15-19.

[6]李景云,郭文,侯金兵.192Ir近距治疗辐射源的校准[J].中华放射医学与防护杂志,1999,19(1):51-53.

[7]国家质量技术监督局.JJG 773-92近距离γ射线后装治疗辐射源检定规程[S].北京:中国计量出版社,1992.

[8]International Atomic Energy Agency.Review of data and methods recommended in the international code of practice:IAEA Technical Reports Series No.277, absorbed dose determination in photon and electron beams[R].Vienna: IAEA,1996.

[9]冯宁远,谢虎臣,史荣,等.实用放射治疗物理学[M].北京:北京医科大学、中国协和医科大学联合出版社,1999.

[10]王进,杨春勇,余宁乐,等.江苏省后装近距离治疗机192Ir放射源有效活度检测与分析[J].辐射防护,2009,(4):266-269.