技术文章

多款核辐射检测仪测试对比结果公布：AT1123型剂量仪测量值可以不进行时间响应修正

2018-01-23 16:22:19 来源：

辐射防护检测中经常需要检测射线照射持续时间短（ms - s的量级，甚至ns - ms量级）的X射线装置所在工作场所。医疗诊断中的计算机X射线摄影（CR）和数字X射线摄影（DR）以及介入放射学使用的射线装置在摄影模式时单次照射时间在ms - s量级，工业应用中的脉冲X射线机的单次照射时间甚至可达ns - ms量级。为了得到准确的检测结果，在射线照射持续时间短的情况下进行检测，应选择响应时间小于射线照射时间的仪器，否则需要对仪器测量值进行响应修正。按照经典的电子学理论，对于电阻R和电容C组成的串联电路（RC电路）有时间响应的修正公式,电离室型仪表测量结果经修正后才能用于判断被检测工作场所的辐射水平是否满足国关标准要求。目前,辐射检测仪器时间响应修正方法尚无定论,因此对辐射检测仪器时间的研究非常必要。本研究使用辐射防护检测中用的4种类型检测设备,在照射持续时间为50 - 500ms的情形下进行测量,并使用时间响应修正公式对仪器测量值进行修正及探讨,将有助于推动常用辐射检测仪器时间响应修正方法的合理应用。

材料与方法
1.测量对象:4种类型的剂量仪分别为德国Automess公司生产的6150AD6+6150AD-b型剂量仪、美国Thermo公司生产的FH40G+FHZ672E-10型剂量仪、美国Fluke公司生产的451P型电离室剂量仪和白俄罗斯ATOMTEX生产的AT1123型剂量仪。

2.仪器:美国GE公司生产的Brio型医用X射线摄影设备。

3.测量方法:X射线机工作电压80kV,电流200mA,照射持续时间分别设置为500、200、100和50ms,照射后记录防护门外30cm处各剂量仪显示的周围剂量当量率*大值,该值乘以仪器校准因子得到测量的周围剂量当量率。对于电离室型剂量仪,其RC电路时间修正公式为：

D（t）=h(1-e^-t/τ)

式中,D(t)为t时刻仪器测量的周围剂量当量率,μSv/h;h为辐射场所实际的周围剂量当量率,μSv/h;t为时间,s;τ为RC电路的时间常数,s,仪器响应时间为2.197τ。

4.质量控制:4种类型的剂量仪均经过中国计量科学研究院的检定或校准,测量时均在检定或校准的有效期内。

结果
1.AT1123型剂量仪:AT1123型剂量仪在短时间测量模式下(>30ms)测量值随着照射持续时间的变化见表1。相同照射时间条件下多次测量时,各样本相对标准偏差均<13%。对50~500ms测量的所有9个测量值,样本相对标准偏差均<10%。本次测量是在AT1123型剂量仪选择短时间测量模式下进行的,仪器测量值与照射持续时间没有相关性,其测量结果可以不进行时间响应修正,这与仪器说明书是一致的。

2.451P型电离室剂量仪、6150AD6+6150AD-b型剂量仪和FH40G+FHZ672E-10型剂量仪:3种剂量仪测量值列于表2~4,表中数据已扣除本底。表2中测量值变化范围为0.47~5.07μSv/h,表3中测量值变化范围为0.53~5.20μSv/h,表4中测量值变化范围为0.64~7.76μSv/h,这3种设备的测量值随照射持续时间变化明显,同一仪器不同照射时间时,其测量值差别可达一个量级;与AT1123的显示平均值比较差别接近两个量级。但相同照射时间条件下多次测量时,样本的标准偏差较小相对标准偏差均<10%。

3.时于间响应修正结果:选取AT1123型照射持续时间*长(500ms)的测量值(41.4μSv/h)作为
公式(1)中辐射场所实际的周围剂量当量率h的值;需要指出6150AD6+6150AD-b型剂量仪和FH40G+FHZ672E-10型剂量仪为塑料闪烁体型探测,本研究也使用公式(1)进行修正,探索其可行性。对451P型电离室剂量仪、6150AD6+6150AD-b型剂量仪和FH40G+FHZ672E-10型剂量仪同时选500ms时测量值(5.07、5.20和7.76μSv/h)分别作为D(τ)代入公式(1),可以求出τ,分别为3.82、3.72和2.41s。然后使用计算得到的τ值和公式(1)对仪器测量值进行修正,修正值列于表5。从表5可以看出,3种剂量仪的修正值与h值

表1不同照射时间AT1123型剂量仪测量的周围剂量当量率(μSv/h)
照射时间（ms）	第1次	第2次	第3次	平均值	标准偏差
500	41.4	—	—	41.4	—
200	45.1	45.1	46.0	45.3	0.99
100	41.4	49.7	—	45.5	5.85
50	35.9	44.2	46.0	42.0	5.39
注：“—”表示未测量,数据已扣除本底,本底平均值为0.10uSv/h。为剂量仪显示值乘以校准因子

表2不同照射时间451P型电离室剂量仪测量的周围剂量当量率(μSv/h)
照射时间（ms）	第1组	第2组	第3组	平均值	标准偏差
500	5.07	—	—	5.07	—
200	1.99	2.12	2.01	2.04	0.07
100	0.98	1.06	—	1.02	0.06
50	0.55	0.55	0.47	0.53	0.05
注:“—”表示未测量,数据已扣除本底,本底平均值为0.10μSv/h。为剂量仪显示值乘以校准因子

表3不同照射时间6150AD6+6150AD-b型剂量仪测量的周围剂量当量率“(uSv/h)
照射时间（ms）	第1组	第2组	第3组	平均值	标准偏差
500	5.2	—	—	5.20	—
200	2.65	2.69	2.30	2.55	0.22
100	1.23	1.27	—	1.25	0.04
50	0.57	0.53	0.61	0.57	0.04
注:“—”表示未测量,数据已扣除本底,本底平均值为0.10μSv/h。为剂量仪显示值乘以校准因子

表4不同照射时间FH40G+FHZ672E-10型剂量仪测量的周围剂量当量率(μSv/h)
照射时间（ms）	第1组	第2组	第3组	平均值	标准偏差
500	7.76	—	—	7.76	—
200	2.95	3.02	2.90	2.96	0.06
100	1.49	1.50	—	1.49	0.01
50	0.64	0.70	0.72	0.69	0.05
注:“—”表示未测量,数据已扣除本底,本底平均值为0.10μSv/h。为剂量仪显示值乘以校准因子

表5 3种剂量仪测量不同照射时间周围剂量当量率的修正值
剂量仪	照射时间（ms）	测量值平均值(μSv/h)	修正值(μSv/h)
6150AD6+6150AD-b	500	5.20	41.4
	200	2.55	48.7
	100	1.25	47.2
	50	0.57	42.7
FH40G+FHZ672E-10	500	7.76	41.4
	200	2.96	37.2
	100	1.49	36.7
	50	0.69	33.5
451P	500	5.07	41.4
	200	2.04	40.0
	100	1.02	39.5
	50	0.53	40.5
（41.4 μSv/h）的*大偏离均<20%,修正结果接近h值。

讨论
根据以上测量和分析,针对测量情形,451P型剂量仪、6150AD6+6150AD-b型剂量仪、FH40G+FHZ672E-10型剂量仪在射线照射持续时间短的情形下的测量值是可以进行时间响应修正的,公式(1)中的r值可取3.82、3.72和2.41s。但根据相关研究,此时计算的r值是否与该仪器的时间常数一致,还需要进一步讨论。

另外,需要指出本次测量的辐射场较高,当辐射水平低一个量级以上且照射时间<200ms时,仪器测量值会接近本底,本底的统计涨落会对修正结果造成很大的影响,甚至不能进行修正,比如实际周围剂量当量率为2.5μSv/h且照射时间为200ms时,根据公式(1)和上面计算的r值,可推导出3种仪器的测量值仅为0.15、0.18和0.12μSv/h,这些值与本底值0.10μSv/h已非常接近。

本研究结果可为国家职业卫生标准《放射诊断放射防护要求》的制定、修订提供数据支持。

本刊可直接使用缩写形式的常用词汇
本刊对于以下放射医学工作者比较熟悉的一些常用词汇,将允许在论文撰写和发表文章中直接使用其缩写,可以不标注
中文
白介素(IL)
焦碳酸二乙酯(DEPC)
白细胞(WBC)
聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)
苯甲基磺酰氟(PMSF)
聚偏氟乙烯(PVDF)
丙氨酸氨基转移酶(ALT)
链霉亲和素-生物素复合物(SABC)
传能线密度(LET)
临床靶区体积(CTV)
磁共振成像(MRI)
磷酸盐缓冲液(PBS)
碘化丙啶(PI)
三维适形放疗(3D-CRT)
大体肿瘤靶区体积(GTV)
十二烷基硫酸钠(SDS)
二氨基联苯胺(DAB)
四甲基偶氮唑盐(MTT)
二甲基亚砜(DMSO)
苏木精-伊红染色(HE)
喹啉甲酸(BCA)
胎牛血清(FBS)
4，6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)
体质量指数(BMI)
反转录聚合酶链反应(RT-PCR)
天冬氨酸氨基转移酶(AST)
干扰素(IFN)
调强放疗(IMRT)
红细胞(RBC)
危及器官(OAR)
放射增敏比(SER)
容积旋转调强放疗(VMAT)
计划靶区体积(PTV)
单光子发射计算机断层成像( SPECT)
计算机断层扫描(CT)
异硫氰酸荧光素(FITC)
剂量长度乘积(DLP)
转化生长因子(TGF)
剂量体积直方图(DVH)
肿瘤坏死因子(TNF）

留言