使用比释动能校准因子测量直线加速器吸收剂量的方法

林清森，陈涛，袁清伟，郝连花，张金岭，赵汝彬（通信作者）

山东省临沂市人民医院放疗技术科 （山东临沂 276000）

医用电子直线加速器辐射源检定规程主要依据JJG 589-2008《医用电子加速器辐射源》或国际原子能机构（International Atomic Energy Agency，IAEA）TRS 277报告提供的检定方法[1-2]，该方法基于比释动能校准因子测量吸收剂量。IAEA现已经采用TRS 398报告[3]，以替代原有的TRS 277报告，该报告使用吸收剂量校准因子测量吸收剂量，涉及的参数较少，校准方法简单，不确定度低[4-8]。但是，由于国内的剂量标准实验室主要提供比释动能或照射量校准因子[9]，导致无法直接使用TRS 398报告。然而，在TRS 398报告附录A中提供了将比释动能校准因子转换成吸收剂量校准因子的方法，从而为在只有比释动能校准因子的情况下，使用TRS 398报告测量吸收剂量提供了可能性。文献[6-8]讨论了TRS 277与TRS 398两种校准方法的差别，但是对使用比释动能校准因子执行TRS 398报告的理论方法却鲜有报道。本次通过对3种常用电离室进行研究，对将比释动能校准因子转换成吸收剂量校准因子的公式进行推导整理，并与直接使用比释动能校准因子校准剂量的TRS 277方法进行比较，考察因子大小的变化，分析该转换方法的精度，从而为是否可以采用此种间接方法校准剂量提供依据。

1 校准方法

1.1 校正公式推导

TRS 277报告提供的吸收剂量公式为[1-2]：

其中， M 为经修正的剂量仪读数；Nk为标准实验室提供的空气比释动能校准因子； g 为电子与韧致辐射损耗的能量占比；Katt和Km是由电离室室壁材料产生的修正因子；Pu为电离室扰动修正因子；Pcel为电离室中心电极修正因子；Sw,air是水对空气平均阻止本领比，与待校准的射线质相关；以上因子与射线质和电离室相关。

TRS 398报告提供的吸收剂量校正公式为：

其中，KQ,Q0为射线质转换因子；ND,w,Q0为吸收剂量校准因子。

ND,w,Q0一般由标准实验室提供，在标准实验室只能提供比释动能校准因子Nk的情况下，可以使用以下公式转换为吸收剂量校准因子[3]：

其中，Q0一般是电离室校准国家实验室使用的60Coγ 线。

代入公式（2）可以得到TRS 398报告使用比释动能校准因子的校正公式：

其中，Kcel为中心电极空气不等效修正因子；Pcav、Pwall、Pcel是电离室相关的扰动因子，其乘积类似公式（1）报告中的Pu，区别在于射线质是60Coγ 线；(Sw,air)60Co为标定射线的水空气阻止本领比，与公式（1）不同，该参数是校准射线的水空气阻止本领比；KQ,60Co是射线质转换因子。

将公式（1）与公式（4）整理得到：

公式（5）是按照TRS 277报告使用比释动能校准因子Nk测量吸收剂量的直接方法，公式（6）是将比释动能校准因子Nk转换为吸收剂量校准因子按照TRS 398报告测量吸收剂量的间接方法。

对比公式（5）与公式（6），只有后半部分不同，分别列出，并单独命名：

在只有比释动能校准因子Nk的情况下，应用这两种校准方法，只有因子f227和f398存在差别，因此讨论两种方法的差异，只需要讨论这两个因子的差异。

1.2 参数确定

公式（7）的参数确定方法，根据TRS 277报告Pcel取值为1；Sw,air可以查表[1-2]，3种射线质的Sw,air见表1；Pu可以查图[1-2]，3种电离室在3种射线质下Pu取值见表2。

表1 3种射线质的Sw,air

表2 3种电离室的Pu

公式（8）的参数确定方法，根据TRS 398报告附录A，Kcel·Pcel在60Coγ 下，可以消去；(Sw,air)60Co取值为1.133；射线质为60Coγ 时，Pcav值取1；Pwall可以在TRS 398报告附录B 查表（表3）得到；射线质转换因子KQ,Q0，可以在TRS 398报告查表（表4）得到[3]。

表3 3种电离室的Pwall

表4 3种电离室的KQ,Q0

2 计算结果

将以上获得参数分别代入因子f227和f398的计算公式（7）和公式（8），算出3种电离室在两种射线质情况下的因子数值。

使用比释动能校准因子，将Pcel、Sw,air、Pu分别代入公式（7）计算因子f227，计算结果见表5。

表5 因子f227 的计算结果

使用比释动能校准因子，将(Sw,air)60Co、Pwall、KQ,Q0分别代入公式（8）计算因子f398，计算结果见表6。

表6 因子f398 的计算结果

这3种典型电离室在6 MV 与10 MV X 线能量下的校准因子变化百分比见表7。

表7 因子f398 相对于f227 的变化（%）

3 讨论

按照TRS 277报告，若将电离室有效测量点置于待测量点，则置换因子参数Pdis取值1；若将电离室几何中心置于待测量点，则需要在TRS 398附录B 中查询置换因子参数Pdis具体取值。本研究所进行的测量中将电离室有效测量点置于待测量点，因此，在公式（1）～（3）中，置换因子参数 取值1。在实际应用中，利用置换因子Pdis方便测量。

经分析，发现经因子转换后，6 MV X 线平均偏差为0.28%，10 MV X 线平均偏差为0.59%，总体上，与原TRS 277方法的因子最大偏差＜0.7%，平均偏差＜0.6%，与文献[10-11]报道的测量结果相似。根据文献[12]，TRS 398与TRS 277报告两种规范最大偏差1.5%，平均偏差0.5%，考虑到各种校准参数的不确定度[13]，认为两种方法的结果是一致的，两个因子均是正确的，因此，可以采用因子转换方法，在只有比释动能校准因子的情况下，利用TRS 398报告进行绝对剂量的测量与校准。在实际应用中，可以一次性计算出转换因子的主要部分，每次更新比释动能校准因子后直接相乘即可得到转换后的吸收剂量校准因子，因此，可以使用TRS 398报告进行X 线剂量的标定或校准，且使用TRS 398报告可以简化校准方法，有利于提高工作效率，降低不确定度。对于标准实验室直接提供的吸收剂量校准因子与转换因子的差异性，还有待进一步研究；对于小野的校准是否可以使用该种方法[14]，仍然需要后续工作进行验证。