中华放射医学与防护杂志  2020, Vol. 40 Issue (1): 42-46   PDF    
引用本文
李文炎, 张贵英, 王志超, 郭泽钦, 康梦霄, 刘传业, 盛文涛, 曾粤, 罗希, 岳琳琳. 不同标准X射线RQR辐射场刻度眼晶状体当量剂量Hp(3)比较研究[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2020, 40(1): 42-46, DOI: 10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2020.01.007.
不同标准X射线RQR辐射场刻度眼晶状体当量剂量Hp(3)比较研究
李文炎1 , 张贵英1 , 王志超1 , 郭泽钦1 , 康梦霄1 , 刘传业1 , 盛文涛1 , 曾粤1 , 罗希1 , 岳琳琳2     
1. 北京市化工职业病防治院放射评价与检测室, 北京 100093;
2. 华能山东石岛湾核电有限公司, 荣成 264300
收稿日期: 2019-05-24
通信作者: 岳琳琳，Email: yuelinlin83@126.com
[摘要] 目的 通过在不同标准X射线RQR辐射场对Hp（3）进行刻度，并对刻度结果进行比较，探究国内标准X射线RQR辐射场刻度Hp（3）的可行性。方法 选择直径20 cm、高20 cm的柱模，分别选取国内外标准X射线RQR辐射场对同一TLD进行Hp（3）的刻度，选择射线包括RQR4（60 kV）、RQR7（90 kV）、RQR9（120 kV），刻度内容包括能量响应、角度响应和线性响应。结果 在能量响应方面，TLD对国内外标准X射线RQR辐射场响应均较好，响应值与照射值差异均在10%以内。在角度响应方面，TLD在国外辐射场响应值较好，响应值与照射值差异均在6%以内。而在国内辐射场，TLD在20°响应值偏低，响应值与照射值差异>10%。在线性响应方面，TLD在国内和国外标准X射线RQR辐射场拟合程度均较好。结论 本研究的各项检测结果表明，国内标准X射线RQR辐射场可以对TLD进行Hp（3）的刻度。
[关键词] 眼晶状体    RQR辐射场    Hp(3)    热释光剂量计(TLD)    
Research of TLD calibrated in different standard X-ray RQR radiation field in terms of eye lens dose Hp(3)
Li Wenyan1 , Zhang Guiying1 , Wang Zhichao1 , Guo Zeqin1 , Kang Mengxiao1 , Liu Chuanye1 , Sheng Wentao1 , Zeng Yue1 , Luo Xi1 , Yue Linlin2     
1. Radiological Protection Measurement Office, Beijing Prevention and Treatment Hospital of Occupational Disease for Chemical Industry, Beijing 100093, China;
2. Huaneng Shandong Shidaowan Nuclear Power Limited Company, Rongcheng 264300, China
Corresponding author: Yue Linlin, Email: yuelinlin83@126.com
[Abstract] Objective To compare the calibration result of standard X-ray RQR radiation field between SSDL (NIRP) and CEA LIST LNHB(France), and to explore the feasibility of calibrating Hp(3) in standard X-ray RQR radiation field of SSDL(NIRP). Methods Using a column model with a diameter and high of 20 cm, TLD was calibrated in SSDL (NIRP) and CEA LIST LNHB (France) to measure the personal dose equivalent eye lens dose Hp(3), X-ray RQR radiation field included RQR4(60 kV), RQR7(90 kV), RQR9(120 kV), with energy response, angle response and linear response. Results In terms of energy response, the calibration results of TLD in both SSDL (NIRP) and CEA LIST LNHB (France) were in good agreement. The difference between exposure value and response value was less than 10%. In terms of angle response, the calibration result of TLD in CEA LIST LNHB (France) was better in SSDL(NIRP). The difference between exposure value and response value in CEA LIST LNHB (France) was less than 6%, while the difference between exposure value and response value in SSDL(NIRP) was more than 10% at angle of 20°. In terms of linear response, both calibration result of SSDL (NIRP) and CEA LIST LNHB (France) were in good agreement. Conclusions The standard X-ray RQR field in SSDL (NIRP) can be used for the calibration of Hp(3).
[Key words] Eye lens    RQR field    Hp(3)    Thermoluminescent dosimeter(TLD)    

国际辐射单位与测量委员会(ICRU)建议Hp(3)是评价眼晶状体受照剂量最适合的实用量[1]，然而Hp(3)很少被监测，大部分眼晶状体剂量监测用的是Hp(0.07)，这主要是没有解决Hp(3)的刻度问题。

2008年欧盟辐射防护最优化项目(ORAMED)设计了一种可以测量Hp(3)的眼晶状体剂量计，设计了一种新的直径20 cm、高20 cm的柱形模体，来模拟人体头颅的衰减[2]。国外其他研究学者也有报道利用这种柱形模体得到了X射线和γ射线对应的Hp(3)与空气比释动能(air kerma, Ka)的换算系数[3]。目前用于职业人员眼晶状体测量的剂量计应用最多的是热释光剂量计(TLD)[4-8]。国内用窄谱N80(80 kV的X射线)的标准辐射质刻度Hp(3)已有相关研究[9]，而对于在标准X射线RQR辐射场刻度Hp(3)尚鲜见报道。RQR能谱比N系列(窄谱)更宽，且更接近工作场所能谱。

因此本研究通过在国内标准X射线RQR辐射场中对TLD以Hp(3)进行刻度，并与国外标准X射线RQR辐射场刻度结果进行比较，探究国内标准X射线RQR辐射场刻度Hp(3)的可行性。

材料与方法

1.辐射场

(1) 国外标准X射线RQR辐射场：在法国电离辐射标准实验室(CEA LIST LNHB)，使用RQR能谱，为标准X射线辐射场。使用的辐射源是一个X射线发生器。

(2) 国内标准X射线RQR辐射场：在中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所的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)进行照射。X射线源为飞利浦公司德国汉堡生产的MG324双极恒电压高稳定度X射线机，为辐射剂量学专用X射线机型，管电压峰值从60~250 kV连续可调[10]。

2.剂量计:在国内外标准X射线RQR辐射场照射同一批热释光剂量计(TLD)，TLD的探测元件为LiF(Mg, Cu, P)，直径为4.5 mm，厚度为0.8 mm，分散性 < 3%。

3.照射方式：在国内和国外标准X射线RQR辐射场分别对同一组TLD(每组有5个TLD，每个TLD含1片热释光探测元件)进行照射，刻度时将热释光探测元件放置于眼晶状体剂量盒中，剂量盒由聚酰胺(PA)材料制作。照射时TLD固定在模体表面，参考点距离X射线管焦点为1 m。

4.测读装置：美国Mirion集团RADOS公司生产的Re-2000S半自动型热释光剂量计读出仪，精确度高、读取速度快、运行稳定可靠。

5.比释动能率测量：在法国电离辐射标准实验室(CEA LIST LNHB)，使用平板电离室(PTW 233612)，对校准参考点的空气比释动能等X射线标准辐射场基本参数进行测量。国内标准X射线RQR辐射场用主机为PTW-UNIDOS标准剂量仪，1 000 cm3标准空气电离室(Model 32002 LS01)，对校准参考点的空气比释动能等X射线标准辐射场基本参数进行测量[11]。该标准剂量仪性能优良，校准因子可以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。

6.Hp(3)标定

(1) 刻度方法：本研究采用欧洲ORAMED项目[12]推荐的刻度方法，国内外辐射场均选择柱形模体(直径20 cm、高20 cm)，在X射线标准辐射场对TLD进行Hp(3)的刻度，测量距离X射线管焦点1 m处校准参考点的空气比释动能率值，计算出Hp(3)相应参考条件系列值。

(2) 换算系数：参考IEC 61267出版物中的Hp(3)与Ka的换算系数[13]进行刻度，换算系数hp, k(3)=Hp(3)/Ka。

(3) 照射条件选择：能量响应选择射线RQR4(60 kV)、RQR7(90 kV)、RQR9(120 kV)，入射角度为0°，照射剂量为50 mSv；角度响应选择射线RQR7(90 kV)，入射角度分别为0°、20°、40°、60°、75°，照射剂量为50 mSv；线性响应选择射线RQR7(90 kV)，照射剂量分别为5、15、25、50和100 mSv。

7.不确定度的评估：参照国家计量技术规范JJF 1059.1-2012中“测量不确定度评定与表示”[14]作为校准点约定真值不确定度的评判依据，按照A类、B类不确定度分别进行评定。本研究主要对国内标准X射线RQR辐射场照射TLD后的响应值进行不确定度的评估。

(1) A类不确定度：剂量率仪测量的重复性(n=5)，2.0%；

(2) B类不确定度：标准剂量仪器传递(主要指TLD测读装置)，5.3%；Hp(3)与Ka的换算系数，0.3%；标准X射线辐射场线质差异，1.0%；标准X射线辐射场不均匀性，1.0%；测量环境变化，0.5%；其他，1.0%。

结果

1.能量响应刻度结果比较：在两个不同标准X射线RQR辐射场(国内、国外标准X射线RQR辐射场)能量响应刻度结果见表 1。

表 1 能量响应刻度结果 Table 1 TLD response of energy calibration

从表 1可以看出，TLD对国内外标准X射线RQR辐射场响应均较好，照射值与响应值差异 < 10%。在国内标准X射线RQR辐射场对RQR4(60 kV)、RQR7(90 kV)、RQR9(120 kV)的响应值均小于照射值，在国外标准X射线RQR辐射场对RQR4(60 kV)、RQR7(90 kV)的响应值小于照射值，对RQR9(120 kV)响应值大于照射值。归一到60 keV响应的Hp(3)见图 1。

注：归一到60 keV响应的Hp(3) 图 1 能量响应趋势图 Figure 1 Eendency chart of energy response

2.角度响应刻度结果比较：国内外标准X射线RQR辐射场角度响应刻度结果见表 2。

表 2 角度响应刻度结果 Table 2 TLD response of angle calibration

从表 2可以看出，TLD对国外标准X射线RQR辐射场响应值较好，响应值与照射值差异均在6%以内，在0°、20°、40°时TLD的响应值偏高，60°、75°时TLD的响应值偏低。TLD对国内标准X射线RQR辐射场在0°、20°、40°、60°时响应值偏低，在75°时TLD响应值偏高，在0°、40°、60°、75°时响应值较好，差异均在10%以内。

3.线性响应刻度结果比较：国内外标准X射线RQR辐射场线性响应刻度结果见表 3。

表 3 线性响应刻度结果 Table 3 TLD response of linear calibration

图 2为国内标准X射线RQR辐射场对TLD进行Hp(3)刻度后拟合的标准曲线。

图 2 国内标准X射线RQR辐射场刻度拟合标准曲线 Figure 2 National fitted calibration curve of TLD in RQR radiation field

图 3为国外标准X射线RQR辐射场对TLD进行Hp(3)刻度后拟合的标准曲线。

图 3 国外标准X射线RQR辐射场刻度拟合标准曲线 Figure 3 International fitted calibration curve of TLD in RQR radiation field

从图 2、图 3可以看出国内和国外标准X射线RQR辐射场对TLD进行Hp(3)刻度后线性响应拟合程度均较好，反应拟合程度的R2(线性相关系数)分别为0.999和1.000。

4.不确定度评估：本研究的A类、B类不确定度分别进行评定，得到合成后的不确定度：6.8%(k=2)。

讨论

在医学介入放射学中涉及的X射线能量属于医学影像学中的辐射线质，即ICRU推荐的RQR线质范围。由于本研究是在国内外标准X射线RQR辐射场对同一批热释光剂量计(TLD)进行照射，因此响应值的差异主要来源于辐射场。

本次研究通过国外标准X射线RQR场和国内标准X射线RQR场分别对TLD进行刻度，比较国内外RQR场刻度的差异性，得出以下结论：在能量响应和角度响应方面，TLD对国内外RQR辐射场均无依赖性，表明标准X射线RQR辐射场的能量和照射角度基本不会对TLD响应值产生影响；在线性响应方面，国内外标准X射线RQR辐射场线性响应拟合程度均较好，表明TLD在国内外标准X射线RQR辐射场刻度的线性响应较好。

在能量响应、角度响应以及线性响应所有测得值中，除75°角度响应值以外，其余TLD响应值在国内标准X射线RQR辐射场均低于国外标准X射线RQR辐射场。说明TLD在国内标准X射线RQR辐射场一般比在国外标准X射线RQR辐射场响应值低。

本研究的各项检测结果表明，通过国内外标准X射线RQR辐射场、使用柱形模体对TLD进行Hp(3)的刻度，研究和建立的X射线标准辐射场，符合我国现行标准规范的要求，可以用于照射常规眼晶状体TLD标准曲线的技术服务，并为相关的研究工作提供支持。

志谢 感谢北京市化工职业病防治院院长基金(BHY1601003)为本研究提供研究经费；感谢中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所范瑶华老师和欧向明老师在刻度以及文章修改过程中提供的帮助

利益冲突  所有的共同作者均于投稿前阅读并认可本研究内容，本研究不存在任何潜在利益冲突

作者贡献声明  李文炎、张贵英参与了此研究的设计、刻度并撰写文章；王志超、郭泽钦参与测读及数据分析工作；康梦霄、刘传业、盛文涛、曾粤、罗希、岳琳琳协助研究

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