使用比釋動能校準因子測量直線加速器吸收劑量的方法

林清森，陳濤，袁清偉，郝連花，張金嶺，趙汝彬（通信作者）

山東省臨沂市人民醫(yī)院放療技術科 （山東臨沂 276000）

醫(yī)用電子直線加速器輻射源檢定規(guī)程主要依據(jù)JJG 589-2008《醫(yī)用電子加速器輻射源》或國際原子能機構（International Atomic Energy Agency，IAEA）TRS 277報告提供的檢定方法[1-2]，該方法基于比釋動能校準因子測量吸收劑量。IAEA現(xiàn)已經(jīng)采用TRS 398報告[3]，以替代原有的TRS 277報告，該報告使用吸收劑量校準因子測量吸收劑量，涉及的參數(shù)較少，校準方法簡單，不確定度低[4-8]。但是，由于國內(nèi)的劑量標準實驗室主要提供比釋動能或照射量校準因子[9]，導致無法直接使用TRS 398報告。然而，在TRS 398報告附錄A中提供了將比釋動能校準因子轉(zhuǎn)換成吸收劑量校準因子的方法，從而為在只有比釋動能校準因子的情況下，使用TRS 398報告測量吸收劑量提供了可能性。文獻[6-8]討論了TRS 277與TRS 398兩種校準方法的差別，但是對使用比釋動能校準因子執(zhí)行TRS 398報告的理論方法卻鮮有報道。本次通過對3種常用電離室進行研究，對將比釋動能校準因子轉(zhuǎn)換成吸收劑量校準因子的公式進行推導整理，并與直接使用比釋動能校準因子校準劑量的TRS 277方法進行比較，考察因子大小的變化，分析該轉(zhuǎn)換方法的精度，從而為是否可以采用此種間接方法校準劑量提供依據(jù)。

1 校準方法

1.1 校正公式推導

TRS 277報告提供的吸收劑量公式為[1-2]：

其中， M 為經(jīng)修正的劑量儀讀數(shù)；Nk為標準實驗室提供的空氣比釋動能校準因子； g 為電子與韌致輻射損耗的能量占比；Katt和Km是由電離室室壁材料產(chǎn)生的修正因子；Pu為電離室擾動修正因子；Pcel為電離室中心電極修正因子；Sw,air是水對空氣平均阻止本領比，與待校準的射線質(zhì)相關；以上因子與射線質(zhì)和電離室相關。

TRS 398報告提供的吸收劑量校正公式為：

其中，KQ,Q0為射線質(zhì)轉(zhuǎn)換因子；ND,w,Q0為吸收劑量校準因子。

ND,w,Q0一般由標準實驗室提供，在標準實驗室只能提供比釋動能校準因子Nk的情況下，可以使用以下公式轉(zhuǎn)換為吸收劑量校準因子[3]：

其中，Q0一般是電離室校準國家實驗室使用的60Coγ 線。

代入公式（2）可以得到TRS 398報告使用比釋動能校準因子的校正公式：

其中，Kcel為中心電極空氣不等效修正因子；Pcav、Pwall、Pcel是電離室相關的擾動因子，其乘積類似公式（1）報告中的Pu，區(qū)別在于射線質(zhì)是60Coγ 線；(Sw,air)60Co為標定射線的水空氣阻止本領比，與公式（1）不同，該參數(shù)是校準射線的水空氣阻止本領比；KQ,60Co是射線質(zhì)轉(zhuǎn)換因子。

將公式（1）與公式（4）整理得到：

公式（5）是按照TRS 277報告使用比釋動能校準因子Nk測量吸收劑量的直接方法，公式（6）是將比釋動能校準因子Nk轉(zhuǎn)換為吸收劑量校準因子按照TRS 398報告測量吸收劑量的間接方法。

對比公式（5）與公式（6），只有后半部分不同，分別列出，并單獨命名：

在只有比釋動能校準因子Nk的情況下，應用這兩種校準方法，只有因子f227和f398存在差別，因此討論兩種方法的差異，只需要討論這兩個因子的差異。

1.2 參數(shù)確定

公式（7）的參數(shù)確定方法，根據(jù)TRS 277報告Pcel取值為1；Sw,air可以查表[1-2]，3種射線質(zhì)的Sw,air見表1；Pu可以查圖[1-2]，3種電離室在3種射線質(zhì)下Pu取值見表2。

表1 3種射線質(zhì)的Sw,air

表2 3種電離室的Pu

公式（8）的參數(shù)確定方法，根據(jù)TRS 398報告附錄A，Kcel·Pcel在60Coγ 下，可以消去；(Sw,air)60Co取值為1.133；射線質(zhì)為60Coγ 時，Pcav值取1；Pwall可以在TRS 398報告附錄B 查表（表3）得到；射線質(zhì)轉(zhuǎn)換因子KQ,Q0，可以在TRS 398報告查表（表4）得到[3]。

表3 3種電離室的Pwall

表4 3種電離室的KQ,Q0

2 計算結果

將以上獲得參數(shù)分別代入因子f227和f398的計算公式（7）和公式（8），算出3種電離室在兩種射線質(zhì)情況下的因子數(shù)值。

使用比釋動能校準因子，將Pcel、Sw,air、Pu分別代入公式（7）計算因子f227，計算結果見表5。

表5 因子f227 的計算結果

使用比釋動能校準因子，將(Sw,air)60Co、Pwall、KQ,Q0分別代入公式（8）計算因子f398，計算結果見表6。

表6 因子f398 的計算結果

這3種典型電離室在6 MV 與10 MV X 線能量下的校準因子變化百分比見表7。

表7 因子f398 相對于f227 的變化（%）

3 討論

按照TRS 277報告，若將電離室有效測量點置于待測量點，則置換因子參數(shù)Pdis取值1；若將電離室?guī)缀沃行闹糜诖郎y量點，則需要在TRS 398附錄B 中查詢置換因子參數(shù)Pdis具體取值。本研究所進行的測量中將電離室有效測量點置于待測量點，因此，在公式（1）～（3）中，置換因子參數(shù) 取值1。在實際應用中，利用置換因子Pdis方便測量。

經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)因子轉(zhuǎn)換后，6 MV X 線平均偏差為0.28%，10 MV X 線平均偏差為0.59%，總體上，與原TRS 277方法的因子最大偏差＜0.7%，平均偏差＜0.6%，與文獻[10-11]報道的測量結果相似。根據(jù)文獻[12]，TRS 398與TRS 277報告兩種規(guī)范最大偏差1.5%，平均偏差0.5%，考慮到各種校準參數(shù)的不確定度[13]，認為兩種方法的結果是一致的，兩個因子均是正確的，因此，可以采用因子轉(zhuǎn)換方法，在只有比釋動能校準因子的情況下，利用TRS 398報告進行絕對劑量的測量與校準。在實際應用中，可以一次性計算出轉(zhuǎn)換因子的主要部分，每次更新比釋動能校準因子后直接相乘即可得到轉(zhuǎn)換后的吸收劑量校準因子，因此，可以使用TRS 398報告進行X 線劑量的標定或校準，且使用TRS 398報告可以簡化校準方法，有利于提高工作效率，降低不確定度。對于標準實驗室直接提供的吸收劑量校準因子與轉(zhuǎn)換因子的差異性，還有待進一步研究；對于小野的校準是否可以使用該種方法[14]，仍然需要后續(xù)工作進行驗證。