放疗剂量TLD质量控制
作者：罗素明 何志坚 施建和 程金生 刘兵 李开宝
单位：100088 北京，卫生部工业卫生实验所
关键词：
放疗剂量TLD质量控制 据报道，中国每年癌症新发病例约100万，约占世界的五分之一，60%～70%病人接受放射治疗[1]。肿瘤靶区剂量准确与否，直接关系到放射治疗效果，因此有必要从处方到照射全过程实施质量保证(QA)。为了提高放射治疗剂量的准确度，国际上已达成共识，用TLD来检查放疗机的输出量，欧洲共同体QA网和欧洲癌症研究治疗组织在西欧建立了TLD服务中心[1]。1969年，IAEA/WHO共同合作对发展中国家开展了TLD服务。我国从1983年开始参加这项比对活动。检查射线束总数135个，合格率为65.8%。根据多年TLD比对检查，IAEA/WHO为了减轻其工作负担，在一些具备条件的发展中国家建立了外部检查组，本实验室就是其中一个。本文重点报道本实验室通过2年的实验，对TLD剂量方法学的建立，TLD测量的质量控制及近期完成的近100台放疗机射线输出量的部分比对检查结果。
, http://www.100md.com
一、热释光剂量方法学的建立
1.LiF(Mg，Ti)粉末的筛选
选用了两种粉末，一种是多晶LiF(Mg，Ti)，另一种是单晶LiF(Mg，Ti)。粉末颗粒为80～200目(0.18～0.076 mm)，北京核仪器厂生产。退火条件相同：高温退火1小时，低温退火2小时。两种粉末照射条件相同：60Coγ射线在水下5 cm处照射3个剂量计，剂量为2 Gy。每个剂量计测得5个数据。结果多晶LiF(Mg,Ti)的分散性为±3.4%，单晶LiF(Mg,Ti)的分散性为±1.3%。为了进一步改善单晶粉末的分散性，对粉末的颗粒大小进行了控制，为此选取了100～160目(0.15 mm～0.098 mm)和120～160目(0.0125 mm～0.098 mm)范围内的单晶粉末进行了实验。
相对实验标准偏差：
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式中：Xi为第i个剂量计的剂量响应测量读数；
为n个剂量的剂量响应测量读数的算术平均值。
实验结果表明，使用100～160目和120～160目的单晶粉末改善了测量结果的分散性(见表1)。
表1 不同颗粒大小单晶粉末的分散性
实验序号
分散性(%)
粉末颗粒(目)
1
1.3
, http://www.100md.com
80～200
2
1.1
100～160
3
0.9
100～160
4
1.0
120～160
5
0.8
120～160
, http://www.100md.com
按照IAEA的要求，15个数据的分散性应小于±15%(1s)。从表1可见，3种不同颗粒大小的单晶LiF(Mg，Ti)粉末的分散性均可满足IAEA的要求，综合考虑它的性能和价格，我们选取100～160目的粉末，用于放疗剂量输出量的质量控制。
2.分样误差实验
实验中采用分样器振动分样，然后用万分之一的天平称量，为了提高分样精度，分别做了不同振动时间实验(见表2)。 表2 不同振动时间实验结果
振动时间
(s)
粉末平均
重要(mg)
标准偏
, 百拇医药 差(%)
最大重量
偏差(%)
15
29.18
0.14
0.61
21
29.42
0.16
0.63
27
29.54
, http://www.100md.com
0.18
0.87
29
29.76
0.17
1.00
从表2可见，振动15秒，分样结果最佳，标准偏差比较小，最大重量偏差也最小，说明分样的分散性比较好。
3.标准剂量曲线的建立
使用聚四氟乙烯管(内径3 mm,内长20 mm，壁厚1.0 mm)，内装单晶LiF(Mg，Ti)粉末，构成TLD剂量计，每管粉末可分5份测量样品。
用专用水模(30 cm×30 cm×30 cm)，把照射支架固定在水模中，使水面刚好到支架的顶端，将剂量计放在支架孔里并固定好，水模水平面垂直于射束。使用60Coγ射线在水下5 cm处进行照射，源到水表面距离为75 cm，照射野为10 cm×10 cm(见图1)。
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图1 LiF剂量计在水模中
照射几何条件
注：SSD为源到水表面的距离；SAD为源到TLD剂量计中心距离
TLD剂量计受照位置的吸收剂量是根据Fram2570剂量仪，测量结果按IAEA277号技术报告剂量程序计算确定。TLD读出仪为英国654型。剂量标准曲线剂量范围为0.75～3.00 Gy。
TLD剂量计读数值按下式进行拟合：
D=a+bX
式中：D为TLD剂量计受照的吸收剂量， Gy;X为热释光剂量计TL读数；a为标准剂量曲线截距；b为标准剂量曲线斜率。
经最小二乘法拟合：
, 百拇医药
D=954.85X-47.043
各剂量点TL读数和拟合曲线(见图2)。
图2 标准剂量曲线
4.粉末的衰退修正
同批次的LiF粉末存在着衰退，粉末的衰退对估算TLD剂量计的吸收剂量有一定的影响，为了减少这个影响，采用欧洲癌症中心提供的衰退校正计算程序：
, 百拇医药
式中：A为未照射的TLD剂量计，邮寄到参加比对单位的本底读数；A1为未照射的TLD剂量计，留在本实验室的本底读数；B为经照射2 Gy的TLD剂量计，留在本实验室的读数；C为经照射2 Gy的TLD剂量计，跟随发放到比对单位的读数；D为经照射2 Gy的TLD剂量计，3天后的读数；i为本实验室照射2 Gy(作为跟随)的那天算起，到比对单位照射TLD时截止的天数；j为从比对单位照射TLD剂量计那天算起，到测量TLD时截止的天数。
二、质量控制
1.二级标准剂量学实验室(SSDL)对TLD测量系统进行盲样质量控制
由本所SSDL γ射线标准组，照射3份盲样，照射后的TLD由本组进行测读并估算出剂量值，同标准照射值进行比较。
根据相对偏差公式：
, 百拇医药
式中DSSDL为SSDL照射的标准剂量值；DTLD为本组测读和计算的剂量值，结果见表3。
表3 TLD盲样剂量值与标准照射
剂量值比较
TLD
编号
DSSDL
(Gy)
DTLD
(Gy)
相对偏差
(%)
, http://www.100md.com
01
1.851
1.850
-0.05
02
2.263
2.270
0.31
03
2.057
2.040
-0.83
从表3中结果可见，TLD盲样剂量值与SSDL照射标准剂量值相比较，相对偏差均在±1.0%内，说明测量结果准确可靠。
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2.IAEA对本组TLD测量系统的质量控制
LiF粉末退火后，分别装入聚四氟乙烯管中，共16管(4套)。寄往IAEA剂量学实验室由他们进行照射，经照射后的TLD寄回后，由我们进行测读和估算剂量值，结果见表4。
表4 本实验室TLD剂量值与IAEA
标准剂量值比较
TLD
编号
DIAEA
(Gy)
Dstat
(Gy)
, 百拇医药
相对偏差
(%)
允许误差
(%)
1
2.001
1.976
-1.2
3.5
2
2.000
1.982
-0.9
, 百拇医药
3.5
3
2.001
2.007
0.3
3.5
4
2.001
2.013
0.6
3.5
注：DIAEA为IAEA标准照射值；Dstat为本组测量值
, http://www.100md.com
从表4可见，本组的TLD估算剂量值与IAEA标准剂量值相比较，相对偏差在±1.2%内，在允许误差范围内与IAEA标准符合。
3.IAEA/WHO邮寄TLD与本组TLD现场平行样比对
为了进一步验证本室的TLD剂量学系统测读程序，1997年IAEA/WHO邮寄发给我国医院作比对的同时，本实验室进行现场平行样比对，这项工作在四川省9家医院完成，比对结果见表5。
表5 IAEA的TLD与本实验室的TLD现场平行样比对结果
TLD编号
射线
DIAEA
(Gy)
, 百拇医药
DSSDL
(Gy)
Dstat
(Gy)
相对偏差
(%)
国际
国内
4569
1
60Co γ
2.100
, 百拇医药
2.097
2.000
-0.1
4570
2
6MV X
1.820
1.733
2.006
-4.8
4571
3
60Co γ
, 百拇医药
2.100
2.034
2.000
-3.1
4572
4
6MV X
2.070
1.974
2.000
-4.6
4573
5
, http://www.100md.com
60Co γ
2.100
2.083
2.000
-0.8
4574
6
6MV X
2.150
2.065
2.000
-3.9
4575
, http://www.100md.com
7
8MV X
2.208
2.173
2.000
-1.6
4576
8
60Co γ
2.090
2.035
2.000
-2.6
, 百拇医药
4577
9
6MV X
2.100
2.030
2.000
-3.3
从表5中见，IAEA的TLD剂量计与本实验室TLD剂量计现场平行样结果比较，相对偏差均在±5%内符合，这进一步证明了本实验室的TLD剂量学系统测读程序是准确可信的。
在山东省开展国内TLD放疗剂量输出量的比对结果：在四川省与IAEA进行现场平行样比对的基础上，我们又在山东省开展了这项工作，全省有放疗机80多台，分3批进行，目前已进行了50家比对，比对结果见图3。
, 百拇医药
图3 国内TLD在山东省
比对结果
从图3可见，参加比对的50家单位，合格率为82%(相对偏差在±5%内)，不合格率为18%。
三、讨论
用国内的TLD检查放疗剂量输出量，不受剂量计、时间、批次的限制(接受IAEA检查，一年仅一次，一次最多15套)，一年可检查100台放疗机。这样只需花几年时间，国内所有的放疗单位都有机会接受这种检查服务，在短时间内，可使我国放疗剂量的准确性，随着这种比对的扩大而不断提高，放疗剂量质量保证将上一个新台阶。
参考文献
1 李开宝，罗素明，程金生.放疗剂量学的质量保证.中华放射医学与防护杂志，1997，17：352-354.
, http://www.100md.com
2 周汝信、张之彬、李开宝，等.治疗级剂量监测用热释光测量系统.中华人民共和国国家标准GB/T 16817-1997.
3 Izewska J, Dutreix A. Guidelines for organising TLD audits of the beam canlibration in radiotlerapy departments at the national level, SSDL Newsletter. 1996,16-20.
4 IAEA.Absorbed dose determination in photon and electron beams,Technical reports series No.277.Viema:IAEA,1987.
5 IAEA.Measurment assurance in dosimetry. IAEA-SM-330/72,1994.
(收稿：1998-09-08 修回：1998-11-09), http://www.100md.com
单位：100088 北京，卫生部工业卫生实验所
关键词：
放疗剂量TLD质量控制 据报道，中国每年癌症新发病例约100万，约占世界的五分之一，60%～70%病人接受放射治疗[1]。肿瘤靶区剂量准确与否，直接关系到放射治疗效果，因此有必要从处方到照射全过程实施质量保证(QA)。为了提高放射治疗剂量的准确度，国际上已达成共识，用TLD来检查放疗机的输出量，欧洲共同体QA网和欧洲癌症研究治疗组织在西欧建立了TLD服务中心[1]。1969年，IAEA/WHO共同合作对发展中国家开展了TLD服务。我国从1983年开始参加这项比对活动。检查射线束总数135个，合格率为65.8%。根据多年TLD比对检查，IAEA/WHO为了减轻其工作负担，在一些具备条件的发展中国家建立了外部检查组，本实验室就是其中一个。本文重点报道本实验室通过2年的实验，对TLD剂量方法学的建立，TLD测量的质量控制及近期完成的近100台放疗机射线输出量的部分比对检查结果。
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一、热释光剂量方法学的建立
1.LiF(Mg，Ti)粉末的筛选
选用了两种粉末，一种是多晶LiF(Mg，Ti)，另一种是单晶LiF(Mg，Ti)。粉末颗粒为80～200目(0.18～0.076 mm)，北京核仪器厂生产。退火条件相同：高温退火1小时，低温退火2小时。两种粉末照射条件相同：60Coγ射线在水下5 cm处照射3个剂量计，剂量为2 Gy。每个剂量计测得5个数据。结果多晶LiF(Mg,Ti)的分散性为±3.4%，单晶LiF(Mg,Ti)的分散性为±1.3%。为了进一步改善单晶粉末的分散性，对粉末的颗粒大小进行了控制，为此选取了100～160目(0.15 mm～0.098 mm)和120～160目(0.0125 mm～0.098 mm)范围内的单晶粉末进行了实验。
相对实验标准偏差：
, http://www.100md.com
式中：Xi为第i个剂量计的剂量响应测量读数；
为n个剂量的剂量响应测量读数的算术平均值。实验结果表明，使用100～160目和120～160目的单晶粉末改善了测量结果的分散性(见表1)。
表1 不同颗粒大小单晶粉末的分散性
实验序号
分散性(%)
粉末颗粒(目)
1
1.3
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80～200
2
1.1
100～160
3
0.9
100～160
4
1.0
120～160
5
0.8
120～160
, http://www.100md.com
按照IAEA的要求，15个数据的分散性应小于±15%(1s)。从表1可见，3种不同颗粒大小的单晶LiF(Mg，Ti)粉末的分散性均可满足IAEA的要求，综合考虑它的性能和价格，我们选取100～160目的粉末，用于放疗剂量输出量的质量控制。
2.分样误差实验
实验中采用分样器振动分样，然后用万分之一的天平称量，为了提高分样精度，分别做了不同振动时间实验(见表2)。 表2 不同振动时间实验结果
振动时间
(s)
粉末平均
重要(mg)
标准偏
, 百拇医药 差(%)
最大重量
偏差(%)
15
29.18
0.14
0.61
21
29.42
0.16
0.63
27
29.54
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0.18
0.87
29
29.76
0.17
1.00
从表2可见，振动15秒，分样结果最佳，标准偏差比较小，最大重量偏差也最小，说明分样的分散性比较好。
3.标准剂量曲线的建立
使用聚四氟乙烯管(内径3 mm,内长20 mm，壁厚1.0 mm)，内装单晶LiF(Mg，Ti)粉末，构成TLD剂量计，每管粉末可分5份测量样品。
用专用水模(30 cm×30 cm×30 cm)，把照射支架固定在水模中，使水面刚好到支架的顶端，将剂量计放在支架孔里并固定好，水模水平面垂直于射束。使用60Coγ射线在水下5 cm处进行照射，源到水表面距离为75 cm，照射野为10 cm×10 cm(见图1)。
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图1 LiF剂量计在水模中
照射几何条件
注：SSD为源到水表面的距离；SAD为源到TLD剂量计中心距离
TLD剂量计受照位置的吸收剂量是根据Fram2570剂量仪，测量结果按IAEA277号技术报告剂量程序计算确定。TLD读出仪为英国654型。剂量标准曲线剂量范围为0.75～3.00 Gy。
TLD剂量计读数值按下式进行拟合：
D=a+bX
式中：D为TLD剂量计受照的吸收剂量， Gy;X为热释光剂量计TL读数；a为标准剂量曲线截距；b为标准剂量曲线斜率。
经最小二乘法拟合：
, 百拇医药
D=954.85X-47.043
各剂量点TL读数和拟合曲线(见图2)。
图2 标准剂量曲线
4.粉末的衰退修正
同批次的LiF粉末存在着衰退，粉末的衰退对估算TLD剂量计的吸收剂量有一定的影响，为了减少这个影响，采用欧洲癌症中心提供的衰退校正计算程序：
, 百拇医药
式中：A为未照射的TLD剂量计，邮寄到参加比对单位的本底读数；A1为未照射的TLD剂量计，留在本实验室的本底读数；B为经照射2 Gy的TLD剂量计，留在本实验室的读数；C为经照射2 Gy的TLD剂量计，跟随发放到比对单位的读数；D为经照射2 Gy的TLD剂量计，3天后的读数；i为本实验室照射2 Gy(作为跟随)的那天算起，到比对单位照射TLD时截止的天数；j为从比对单位照射TLD剂量计那天算起，到测量TLD时截止的天数。
二、质量控制
1.二级标准剂量学实验室(SSDL)对TLD测量系统进行盲样质量控制
由本所SSDL γ射线标准组，照射3份盲样，照射后的TLD由本组进行测读并估算出剂量值，同标准照射值进行比较。
根据相对偏差公式：
, 百拇医药
式中DSSDL为SSDL照射的标准剂量值；DTLD为本组测读和计算的剂量值，结果见表3。
表3 TLD盲样剂量值与标准照射
剂量值比较
TLD
编号
DSSDL
(Gy)
DTLD
(Gy)
相对偏差
(%)
, http://www.100md.com
01
1.851
1.850
-0.05
02
2.263
2.270
0.31
03
2.057
2.040
-0.83
从表3中结果可见，TLD盲样剂量值与SSDL照射标准剂量值相比较，相对偏差均在±1.0%内，说明测量结果准确可靠。
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2.IAEA对本组TLD测量系统的质量控制
LiF粉末退火后，分别装入聚四氟乙烯管中，共16管(4套)。寄往IAEA剂量学实验室由他们进行照射，经照射后的TLD寄回后，由我们进行测读和估算剂量值，结果见表4。
表4 本实验室TLD剂量值与IAEA
标准剂量值比较
TLD
编号
DIAEA
(Gy)
Dstat
(Gy)
, 百拇医药
相对偏差
(%)
允许误差
(%)
1
2.001
1.976
-1.2
3.5
2
2.000
1.982
-0.9
, 百拇医药
3.5
3
2.001
2.007
0.3
3.5
4
2.001
2.013
0.6
3.5
注：DIAEA为IAEA标准照射值；Dstat为本组测量值
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从表4可见，本组的TLD估算剂量值与IAEA标准剂量值相比较，相对偏差在±1.2%内，在允许误差范围内与IAEA标准符合。
3.IAEA/WHO邮寄TLD与本组TLD现场平行样比对
为了进一步验证本室的TLD剂量学系统测读程序，1997年IAEA/WHO邮寄发给我国医院作比对的同时，本实验室进行现场平行样比对，这项工作在四川省9家医院完成，比对结果见表5。
表5 IAEA的TLD与本实验室的TLD现场平行样比对结果
TLD编号
射线
DIAEA
(Gy)
, 百拇医药
DSSDL
(Gy)
Dstat
(Gy)
相对偏差
(%)
国际
国内
4569
1
60Co γ
2.100
, 百拇医药
2.097
2.000
-0.1
4570
2
6MV X
1.820
1.733
2.006
-4.8
4571
3
60Co γ
, 百拇医药
2.100
2.034
2.000
-3.1
4572
4
6MV X
2.070
1.974
2.000
-4.6
4573
5
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60Co γ
2.100
2.083
2.000
-0.8
4574
6
6MV X
2.150
2.065
2.000
-3.9
4575
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7
8MV X
2.208
2.173
2.000
-1.6
4576
8
60Co γ
2.090
2.035
2.000
-2.6
, 百拇医药
4577
9
6MV X
2.100
2.030
2.000
-3.3
从表5中见，IAEA的TLD剂量计与本实验室TLD剂量计现场平行样结果比较，相对偏差均在±5%内符合，这进一步证明了本实验室的TLD剂量学系统测读程序是准确可信的。
在山东省开展国内TLD放疗剂量输出量的比对结果：在四川省与IAEA进行现场平行样比对的基础上，我们又在山东省开展了这项工作，全省有放疗机80多台，分3批进行，目前已进行了50家比对，比对结果见图3。
, 百拇医药
图3 国内TLD在山东省
比对结果
从图3可见，参加比对的50家单位，合格率为82%(相对偏差在±5%内)，不合格率为18%。
三、讨论
用国内的TLD检查放疗剂量输出量，不受剂量计、时间、批次的限制(接受IAEA检查，一年仅一次，一次最多15套)，一年可检查100台放疗机。这样只需花几年时间，国内所有的放疗单位都有机会接受这种检查服务，在短时间内，可使我国放疗剂量的准确性，随着这种比对的扩大而不断提高，放疗剂量质量保证将上一个新台阶。
参考文献
1 李开宝，罗素明，程金生.放疗剂量学的质量保证.中华放射医学与防护杂志，1997，17：352-354.
, http://www.100md.com
2 周汝信、张之彬、李开宝，等.治疗级剂量监测用热释光测量系统.中华人民共和国国家标准GB/T 16817-1997.
3 Izewska J, Dutreix A. Guidelines for organising TLD audits of the beam canlibration in radiotlerapy departments at the national level, SSDL Newsletter. 1996,16-20.
4 IAEA.Absorbed dose determination in photon and electron beams,Technical reports series No.277.Viema:IAEA,1987.
5 IAEA.Measurment assurance in dosimetry. IAEA-SM-330/72,1994.
(收稿：1998-09-08 修回：1998-11-09), http://www.100md.com