高能电子线TLD剂量质量核查*

何志坚 罗素明 袁继龙 李开宝

高能电子线TLD剂量质量核查*

何志坚① 罗素明① 袁继龙① 李开宝①

目的：基于国家专项经费的支持，开展江苏、河南和湖北3省常用临床治疗条件高能电子线水中吸收剂量的核查工作。方法：采用平行板电离室和指型电离室完成高能电子线水中吸收剂量的测量，剂量核查使用的热释光剂量计(TLD)在电子线下照射。TLD系统使用60Coγ射线校准。结果：DEAG/DUSER的平均比值为1.012，最大值为1.056，最小值为0.961。结论：按照国际原子能机构(IAEA)的要求，TLD扩展不确定度(k=2)≤5%。核查结果表明，参加此次核查的医院高能电子线合格率为94.2%。

电子线；剂量；核查

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

国际原子能机构(IAEA)和世界卫生组织(WHO)从1969年开始为发展中国家提供放射治疗剂量的热释光剂量计(thermoluminescence dosimeter，TLD)比对服务，我国从1980年开始参加比对活动[1-6]。在与IAEA协作的基础上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)于1999年建立了TLD剂量方法学，并相继在山东、四川和安徽等省开展放疗机输出量的TLD剂量比对服务[7-8]。2002年参加了IAEA国际合作研究项目(CRP)“非参考条件下TLD放疗剂量核查技术研究(11916/R0)”，在该项目的支持下建立了我国独立的TLD放射治疗剂量核查体系，定期接受IAEA剂量学实验室组织的TLD测量系统盲样剂量检查[9-10]。在进行了非参考条件下TLD放疗剂量核查方法可行性验证的基础上，2010年组织江苏、河南和湖北3省开展在常用临床治疗条件下电子线水中吸收剂量的质量核查工作[11]。

1 材料和方法

1.1 材料及设备

TLD为国产LiF(Mg，Ti)单晶粉末经退火后封入IAEA提供的黑色聚乙稀胶囊内。电子线测量支架、电子线的照射支架均由IAEA提供。核查使用的仪器设备为德国IBA公司生产的参考级DOSE 1剂量仪、30 cm×30 cm×30 cm二维测量水箱及加工的30 cm×30 cm×25 cm专用水箱，美国产Harshaw 3500 TLD读出仪。

1.2 方法

对于电子线平均能量E0在10 MeV以上，水中吸收剂量的测量方法为2种：①按照IAEA TRS.277报告，采用指形电离室测量[12]；②按照IAEA TRS.381报告，采用平行板电离室测量[13]。此次电子线剂量质量核查，两个省采用平行板电离室测量，分别用德国PTW公司UNIDOS E静电计+Markus平行板电离室，德国PTW公司UNIDOS静电计+IBA公司NACP-02型平行板电离室测量，一省采用指型电离室测量，仪器为NE公司2670A静电计+2571指型电离室。

(1)平行板电离室的校准。目前为止，国家计量院尚不能提供平行板电离室的检定工作。本实验室采用IAEA TRS-381号报告推荐使用的60Co模体法，对两个省的平行板电离室进行校准。将FC65-G指型电离室和平行板电离室有效测量点分别置于水下5 cm处，在60Co γ射线照射下，源皮距离(SSD)为80 cm，照射野(FS)为10 cm×10 cm，进行校准。平行板电离室空气吸收剂量因子，可由公式1计算求得。

(2)平行板电离室测量电子线水中吸收剂量。如图1所示，将平行板电离室固定在测量支架上并放置在30 cm×30 cm×25 cm的专用水箱中心，加水并调节测量支架垫片厚度，使平行板电离室入射窗与水表面距离刚好为待测能量电子线最大剂量深度(R100)。

图1 电子线测量示意图

通过电离曲线确定最大剂量深度R100，半值深度，电子线射程R，及水表面的平均能量E或通过p0深部剂量曲线确定最大剂量深度R100，半值深度，电子线射程Rp水表面的平均能量E0。电子线参考测量深度Zref选择在电R100位置。通过查TRS.381报告表16，由E0和Zref，得到线质为Q的电子线水/空气阻止本领比(Sw,air)Q。查TRS.381报告表12，由和Z/Rp，得到参考测量深度平均能量。查TRS.381报告表17，由和平行板电离室型号，得到电子线总的扰动修正因子。测量条件：分别为SSD=100 cm，FS=15 cm×15 cm(或6 cm×6 cm)和SSD为100 cm、105 cm和110 cm，FS=10 cm×10 cm。测量水中吸收剂量尽可能接近2 Gy。电子线水中吸收剂量DW,Q(Zref)可由公式2计算求得：

(3)指型电离室测量电子线水中吸收剂量。将指型电离室插入二维水箱，加水使电离室有效测量点与水表面距离刚好等于该能量电子线最大剂量深度R100。测量条件同上。电子线参考测量深度水中吸收剂量可由公式3计算求得：式中，Mu-指型电离室经温度、气压修正后读数；ND-指型电离室空气吸收剂量因子；Sw,air-水/空气阻止本领比；Pu-电离室非水等效修正因子；Pcel-电离室中心电极非空气等效修正因子。

(4)TLD的照射。电子线照射：将TLD电子线照射支架放置在30 cm×30 cm×25 cm的专用照射模体中心，调节照射支架垫片的厚度，加水使TLD中心处距离水表面刚好满足该能量电子线最大剂量深度。TLD照射条件同电离室测量条件。将TLD插入TLD照射支架，按照电离室测量结果分别对TLD进行照射，TLD照射支架如图2所示。

图2 TLD电子线照射支架

(5)剂量计算。根据TLD测量结果，可由公式4计算水中吸收剂量D[13]：

式中，M为经仪器灵敏度漂移校正后的积分TL读数，μC；N为TLD系统的校准系数，用60Coγ线照射2 Gy确定，Gy/μC；flin为TLD非线性剂量响应校正因子；fengy为TLD能量校正因子；ffad为TL信号衰退校正因子；fhol为TLD照射支架校正因子。flin、fengy和fhol均由实验数据拟合曲线来确定。

2 结果

开展高能电子线TLD水中吸收剂量质量核查在国内尚属首次。为此，组织3省的检测机构进行高能电子线的TLD水中吸收剂量质量核查方法、平行板电离室的校准、平行板电离室、指型电离室测量方法、计算方法及核查程序等知识的专门培训。3省均按照约定的时间期间完成核查工作，其结果见表1～表3。

表1 湖北省电子线TLD剂量核查结果

表2 江苏省电子线TLD剂量核查结果

表3 河南省电子线TLD剂量核查结果

表1显示，湖北省5家医院结果中仅有1个剂量点超出IAEA规定的±5%的要求，合格率为95.8%；表2显示，江苏省5家医院的结果100%符合要求；表3显示，河南省4家医院中有3个剂量点超出了规定范围，合格率为85%。

3 讨论

电子线水中吸收剂量测量应选用满足测量要求适合的平行板电离室[14]。根据IAEA TRS.381号报告介绍的60Co模体法对平行板电离室空气吸收剂量因子进行校准，研究证实用于电子线水中吸收剂量的测量方法可行。60Co模体法校准平行板电离室，测量电子线水中吸收剂量总不确定度可达到3.4%(1 σ)。

根据IAEA TRS.381号报告，对于电子线的测量，模体表面平均能量E0＜5 MeV，必须用平行板电离室测量。模体表面平均能量E0＞5 MeV、＜10 MeV的，建议使用平行板电离室测量。对于电子线模体表面平均能量E0＞10 MeV，可用指型电离室进行测量。3省电子线TLD剂量质量核查结果表明，对于标称能量为10 MeV附近的电子线，平行板电离室与参考电离室都能够胜任日常测量工作。

按照IAEA的要求，TLD扩展不确定度(k=2)≤5%[15]。参加此次剂量质量核查的14条高能电子线DEAG/DUSER合格率为94.2%，其核查结果令人满意。

[1]罗素明，李开宝，金辉，等.1992-1994年国际邮寄TLD放疗剂量比对结果[J].中国辐射卫生，1997，6(2)：59-60.

[2]林志凯，罗素明，王连知，等.河北省放疗机输出量的TLD放疗剂量比对[J].中华放射医学与防护杂志，1997，17(3)：202-204.

[3]何志坚，罗素明，李开宝，等.四川省部分放疗机输出量的TLD剂量比对[J].中国辐射卫生，1998，7(3)：149-150.

[4]何志坚，罗素明，王朝一，等.江西省部分放疗机TLD放疗剂量质量核查[J].中华放射医学与防护杂志，2003，23(4)：279.

[5]张乙眉，杜翔，罗素明，等.江苏省46台放射治疗机输出量TLD比对结果分析[J].中国辐射卫生，2008，17(3)：318-319.

[6]黄丽华，吴德龙，郑森兴，等.福建省远距离放射治疗机输出剂量国际比对结果[J].中华放射医学与防护杂志，2011，31(4)：492-493.

[7]罗素明，何志坚，施建和，等.放疗剂量TLD质量控制[J].中华放射医学与防护杂志，1999，19(2)：137-139.

[8]刘兵，孙淼，罗素明，等.山东省64台放射治疗机剂量的TLD比对[J].中华放射医学与防护杂志，2000，20(4)：285.

[9]罗素明，李开宝，何志坚，等.热释光剂量计核查非参考条件下放射治疗剂量学参数的研究[J].中华放射医学与防护杂志，2004，24(2)：95-98.

[10]何志坚，罗素明，李开宝，等.TLD测量系统的盲样剂量检查[J].中国辐射卫生，2009，18(1)：108.

[11]何志坚，罗素明，朱卫国，等.非参考条件下放射治疗剂量的TLD比对结果[J].中华放射医学与防护杂志，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.肿瘤放射物理学[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

卫生行业科研专项(201002009)“辐射危害控制与核辐射卫生应急处置关键技术及其研究”

①中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所 辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室 北京 100088

何志坚,男,(1969- ),本科学历，副主任技师。中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所 辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室，从事放射治疗剂量质量控制工作。