指环剂量计标准辐射场的建立与验证*

欧向明赵士菴



指环剂量计标准辐射场的建立与验证*

欧向明①赵士菴①

欧向明,男,(1964- ),本科学历，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，从事医用诊疗设备辐射防护剂量的研究工作。

目的：按照ISO技术规范及我国现行标准的相关要求，在国家二级标准剂量学实验室研究与建立用于照射指环剂量计标准曲线的X射线、γ射线标准辐射场，使各地的监测数据具有溯源性。方法：通过标准剂量仪测量不同能量X射线、137Cs及60Co标准源等3个辐射场的空气比释动能率，结合相关标准规范提供的个人剂量当量Hp(0.07)转换系数，确定了照射指环剂量计标准曲线的X射线、γ射线标准辐射场参考条件，并使用热释光(TLD)指环剂量计在国际标准化组织(ISO)推荐的棒模体上照射，完成验证测量。结果：测定的TLD标准曲线线性和能量响应特性，满足ISO和国家标准给出的标准装置相关技术指标的要求。结论：建立的X射线、γ射线标准辐射场可以用于照射指环剂量计标准曲线的技术服务，并为开展相关的研究工作提供实验条件，进一步提高监测数据的可比性和可靠性。

指环剂量计；空气比释动能；Hp(0.07)X射线、γ射线；标准辐射场；TLD标准曲线

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

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

指环剂量计属于肢端个人剂量计的一种，内置热释光剂量计(thermoluminescence dosimeter，TLD)或光激发光剂量计(optical stimulated luminescence，OSL)探测器，可测量X、γ、β等多种射线，广泛应用于手部操作放射源、在X射线下进行介入等手术操作和注射放射性核素等各类从事可能受到非均匀照射的手部个人剂量监测[1-3]。监测的量是职业外照射浅表个人剂量当量Hp(0.07)，适用于体表0.07 mm深处的器官或组织(主要用于皮肤)的剂量当量监测，是各个国家的法规中规定需要定期检定的法定剂量计之一[4-5]。

近年来，随着介入放射学及核医学等放射诊疗工作广泛深入的开展，按照国家卫生和计生委要求，各省市上报放射卫生监测网数据的相关规定，国内各相关个人剂量监测机构发放的指环剂量计数量不断增加，急需照射指环剂量计标准曲线来进行量值溯源和质量控制[6]。但目前国内一些标准实验室尚未建立规范的X射线、γ射线标准辐射场，不能提供浅表个人剂量当量Hp(0.07)的量值传递服务，一般仅能提供深部个人剂量当量Hp(10)的校准服务[7]。为了与国际标准接轨，填补相关领域的空白，完善个人剂量监测工作，中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所—医用放射诊疗设备应用质量控制实验室，即国家二级标准剂量学实验室(SSDL)[8]，按照国际标准化组织(ISO)发布的相关标准[9]结合我国现行的国家标准技术规范[10]分别对X射线、γ射线标准辐射场校准点空气比释动能等基本参数进行测定[11]。本研究进口并加工了ISO推荐的专用棒模体，利用国内外公布的Hp(0.07)的转换因子，完成了TLD指环剂量计线性、能量响应等剂量学指标的验证工作，建立了用于照射指环剂量计标准曲线的X射线、γ射线标准辐射场，从而可提供对指环剂量计Hp(0.07)的校准服务[12]。

1 标准辐射场参考条件建立

1.1 X射线源

由德国PHILIPS公司生产的MG324双极恒电压高稳定度X射线机提供，该机为辐射剂量学专用X射线机型，峰值管电压从60～250 kV连续可调，调节步节为0.2 kV[13]。

1.2 γ射线源

由美国HOPEWELL公司生产的G-10型137Cs双源辐照装置提供，该装置为个人剂量计专用刻度机型，分别安装了活度为3.7×1010Bq和3.7×1011Bq的2枚137Cs标准γ源。实验室还配备有1台60Coγ标准源照射器。辐射场的长期稳定性是由LS01电离室和精密数字电流积分仪构成的测量系统完成。

1.3 标准剂量仪

由PTW-UNIDOS标准剂量仪主机，配置体积为1000 cm3标准空气电离室(Model 32002 LS01)完成校准参考点的空气比释动能等X射线、γ射线标准辐射场基本参数的测量[14]。标准剂量仪具有优良的能量响应特性，其校准因子可溯源到中国计量科学研究院国家标准实验室和国际原子能机构(IAEA)次级标准剂量学实验室[15]。

1.4 附属检测设备

构成标准装置的温度计和气压表由国家计量院和国家气象局定期完成校准，配置的测量车、轨道和激光定位仪等附属检测装置的技术指标和性能完全满足辐射剂量学的测量要求。

1.5 标准辐射场空气比释动能的测量及Hp(0.07)标定

本研究按照ISO4037窄束、重过滤的N系列规范，在60～250 kV范围内选定了7种常用峰值管电压作为X射线参考辐射的检测条件，选用137Cs及60Co作为γ标准源。使用上节描述的标准剂量仪，分别测量距离X射线管焦点1.5 m处和距离137Cs、60Coγ标准源中心2.0 m处校准参考点在100 s的时间空气比释动能率值，计算出Hp(0.07)的相应参考条件系列值。X射线、γ射线标准辐射场的测量结果见表1。

2 使用TLD指环剂量计进行验证

2.1 TLD指环剂量计及测量系统

选用北京光润意通辐射监测设备公司生产塑料指环剂量仪，每只指环内封装了1片GR-200A型直径为4.5 mm；厚度为0.8 mm的LiF(Mg、Cu、P)圆片型TLD元件。由北京瑞福特辐射测量仪器有限公司提供的一套CTLD-250型热释光读数系统，完成全部TLD剂量元件的测量，验证剂量线性和能量响应等剂量学特性。

2.2 ISO指环照射专用棒模体

ISO指环照射专用棒模体也称为(指模)，是由组织等效材料聚甲基丙烯酸甲酯异丁烯酸盐(PMMA)制成，直径为19 mm，高为300 mm的圆柱体。照射指环剂量计之前，需先将指环套在指模中心位置，使装有TLD元件的一面朝向X射线管焦点侧(或γ放射源中心)，并通过激光定位仪仔细调整，确定指环剂量计及指模体的空间位置。本研究根据光阑准直器的发射角和源中心至参考点的距离，确定照射野的尺寸以一次照射4只指环剂量计较为适宜。

表1 X射线及γ射线标准辐射场基本参数测量结果

2.3 照射线性标准曲线和能量响应特性曲线

首先选用80 kV(N80)的X射线，照射5组指环剂量计(每组4只)，分别选取Hp(0.07)的累积剂量值0.20 mSv、0.50 mSv、1.00 mSv、5.00 mSv和10.00 mSv，作为线性标准曲线的5个参考点。之后分别在60～250 kV的7种不同能量的X射线(N60～250)及137Cs、60Co标准辐射场中共照射9组指环剂量计，每组累积Hp(0.07)值均为1.0 mSv，验证其能量响应特性[16]。

2.4 TLD测读及数据处理

将照射完毕的指环剂量仪放置24 h之后，取出TLD元件，逐一使用热释光读数系统进行测量，通过计算每组平均值、扣除本底等热释光剂量学的处理步骤，线性方程y=0.9837x(校准因子为0.9837)，线性相关系数为0.9999，制作线性标准曲线，如图1所示。

图1 指环剂量计线性标准曲线图

2.5 能量响应特性相对响应

指仪器读数值与照射标准值之比。针对于指环剂量计的能响特性是指：用不同能量的X射线、γ射线照射相同的Hp(0.07)约定真值(1.0 mSv)后，测量各能量的读数(mSv)的涨落响应值，其结果见表2。

表2 指环剂量计X和γ射线能量响应特性

2.6 剂量归一能量响应曲线

是指各不同能量点的测量剂量值与某一特定能量点的测量剂量值之比，进行归一处理后的响应特性。对于此次指环剂量计的能量响应特性验证，在N60至60Co的光子能量范围内各能量点Hp(0.07)的测量值(mSv)，均归一到137Cs的测量值(mSv)，得到的剂量归一的能响曲线如图2所示[17]。

图2 指环剂量计X和γ射线能量响应曲线图

3 讨论

本实验室建立的测量Hp(0.07)个人剂量当量的标准辐射场，是在X射线、γ射线标准辐射场中，专门为了刻度指环剂量计使用的。关于在板模体和柱模体上用Hp(0.07)刻度剂量计、用于其他射线(如电子、β)刻度Hp(0.07)剂量计等问题，正在研究和建立中。

本研究认为，在医学介入放射学领域所采用的X射线能量是属医学影像中辐射线质，即ICRU推荐的RQR线质范围[18]。对于RQR线质应采用何种转换系数有待研究，以不断满足医学影像、放射诊疗领域质量控制和溯源性的需求。

性能良好的热释光剂量仪系统及人员的正确操作，是获得满意测量结果的必备条件，需要注意按期检定，保证在国家检定、校准的有效期限之内使用。并在每次TLD测量时，按照说明书的要求开机充分预热、设定测量程序和条件，待零点稳定、且内光源监测读数与长期稳定的读数平均值一致时，再正式开始测量，以减少测量结果的不确定度[19]。正如图1中所验证的TLD标准曲线线性相关良好(R2=0.9999)，能量响应特性误差＜2%，可满足ISO和国家标准给出的标准辐射场相关技术指标的要求，与国外的文献报道相一致[20]。

4 结语

本研究的各项检测结果表明，实验室按照ISO相关国际标准，研究和建立的X射线、γ射线标准辐射场，符合我国现行国家标准的要求和技术规范，可以用于国际比对、照射常规指环剂量计标准曲线的技术服务、并为开展相关的研究工作提供实验条件。

[1]国家核行业标准.EJ/T1178-2005肢端和眼睛热释光个人剂量计[S].国防科学技术委员会,2005:1-3.

[2]李士骏.电离辐射剂量学[M].北京:原子能出版社, 1981:119-124.

[3]国家质量监督检验检疫总局.GB18871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].北京:中国标准出版社,2002:8-10.

[4]国家职业卫生标准.GBZ 207-2008外照射个人剂量系统性能检验规范[S].中华人民共和国卫生部,2008:1.

[5]全国人民代表大会常务委员会.中华人民共和国计量法[M].北京:法律出版社,2009:3.

[6]中华人民共和国卫生部令第46号.放射诊疗管理规定[M].北京:人民卫生出版社,2006:6-9.

[7]崔广志,尉可道,赵士安,等.γ射线照射量环境水平标准装置的研究与建立[J].中华放射医学与防护杂志, 1993,13(5):295-298.

[8]赵士庵,欧向明,崔广志,等.X射线照射量标准装置的研究和建立[J].中华放射医学与防护杂志,1995,15(1):30-31.

[9]ISO 4037.X and gamma reference radiation for calibrating dosemeters and doserate meters andfor determining their response as a function of photon energy-Part3:Cablibration of area and personal dosemeters and the measurement of their response as a function[S].ISO,2004:1-46.

[10]国家质量监督检验检疫总局.GB/T 12162.3-2004.场所剂量仪和个人剂量计的校准及其能量响应和角响应的测定[S].北京:中国标准出版社,2004:15-21.

[11]韩奎初,丁声耀.实用电离辐射剂量学[M].北京:原子能出版社,1996:279-280.

[12]国家质量监督检验检疫总局.GB/T 12162.2用于校准剂量仪和剂量率仪及确定其能量响应的X和γ参考辐射第2部分:辐射防护用的能量范围[S].附录A半值层的测量[S].北京:中国标准出版社,2004:30.

[13]W.W.Seelentag,W.Penzer.A Catalogue of Spectra Used for Calibration of Dosemeter[R].GSF-Bericht S 560,1979:35-55.

[14]国家质量监督检验检疫总局.GB/T 19629-2005医用电气设备X射线诊断影像中使用的电离室和(或)半导体探测器剂量计[S].北京:中国标准出版社,2005:2-3.

[15]IEC 61674.Medical electrical equipment-Dosimeters with ionization chambers and/or Semi-conductors as used in X-ray diagnostic imaging[S].IDT, 1997.

[16]M.Oberhofer等.应用热释光剂量学[M].北京:中国计量出版社,1988:65-67.

[17]IAEA.International Atomic Energy Agency.Dosimetry in diagnostic radiology an international code of practice[R].Vienna:IAEA,2005:2-6.

[18]ICRU Report74.Patient dosimetry for X rays used in medical imaging,the international conission on radiation units and measurements[R].December, 2005,65-67.

[19]国家计量技术规范.JJF 1059.测量不确定度评定与表示[S].国家质量技术监督局,1999.

[20]ISO 12794-2000.Nuclear energy-Radiation protection-Individual thermoluminescence dosemeters for extremities and eyes[S].ISO,1997:3-11.

Establishment and validation of finger-ring dosimeter standard calibration quality

OU Xiang-ming, ZHAO Shi-an// China Medical Equipment,2016,13(2):10-13.

Objective: According to the technical standard of ISO and current regulations in China, the X/γ standard calibration quality for the finger-ring dosimeter irradiation was established in Beijing SSDL, it can ensure the traceability of surveillance data within countrywide.Methods: Air kerma-rate was determined in the X-ray beams,137Cs and60Co by a standard dosimeter, combined transfer coefficient Hp(0.07) provided by standards, and confirmed condition of X/γ standard calibration quality for the finger-ring dosimeter irradiation.Using finger-ring TLD dosimeter verified the radiation beam qualities Hp on the ISO fingerphantom.Results: The linearity and energy response of the TLD dosimeter met ISO and national standard in Beijing SSDL.Conclusion: The X/γ standard radiation field can be used for the calibration of finger-ring dosimeter standard curves and experiment of research, and can further promote the comparability and reliability of the surveillance data.

Finger-ring dosimeter; Air-kerma; Hp(0.07)X/γ; Standard radiation field, TLD standard curves

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.02.003

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研究及其应用”

1672-8270(2016)02-0010-04

R144.1

A

2015-10-22