国产微型192Ir放射源剂量分布特性的验证
作者：陈英海 杨月琴 祝洪义 王若雨
单位：116023 大连医科大学附属第二医院肿瘤放射治疗科
关键词：192Ir放射源；剂量分布；电离室法；胶片法
New Page 1 【摘要】 目的 验证国产微型柱状192Ir放射源剂量分布特性，比较其与点源剂量分布特性的偏差。方法 用电离室法与胶片法实测国产192Ir放射源空间剂量角分布、点源的近似性与源强反平方定律的符合性以及水介质散射与衰减特性，并与点源剂量分布特性比较。结果 (1) 空间剂量角分布在距源中心<1cm处为近似圆形，距源中心较远时呈苹果剖面形，测量半径对剂量角分布测量结果有一定影响；(2) 源在空气中剂量衰减与源强反平方定律比较，在距源中心<4cm范围内，其偏差值≤3%，但随着距离增大，偏差值增大；(3) 水介质散射与衰减特性与Meisberger多项式计算值比较，距离源中心<5cm范围偏差较小，最大偏差为0.62%，距离较远时偏差较大，最大偏差为3.50%。结论 192Ir放射源在距离源中心较近范围，剂量分布特性较好，距离较远时有一定偏差。
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The verification of dose distribution of the China-made miniature 192 Ir source
CHEN Yinghai, YANG Yueqin, ZHU Hongyi, et al
(Department of Radiation Oncology, Dalian Medical University Second Hospital, Dalian 116023, China)
【Abstract】 Objective To verify the dose distribution of China-made cylindrical miniature 192 Ir source and to compare with “the ideal point source”. Methods Ionization chamber and film dosimetry methods were used to compare the angular dose distribution, point source approximation in the area close to the source,the coincidence of inverse square law of source strength and the scatter and attenuation in water medium,of a cylindrical, miniature 192 Ir source (a real source) and “the ideal point source”. Results The space angular dose distribution is approximately a circle in the area close to the source center (<1cm) and appears, in shape, like the transverse section of an apple away from the central area,of which the radius is related to the anisotropy as well. The dose attenuation of source in air is different from the calculated results by inverse square law correction within 4cm. The deviation is less than 3%,within 4 cm but it increased with the increase of source distance. As for the scatter and attenuation characteristics, the calculated results according to the Meisberger polynomial formula are different from the measured ones, within a 5 cm area near the source center, the maximum deviation is small about 0.62%. As the distance increased, the difference became as higher as 3.50%. Conclusion In a small area close to the source center, the dose distribution of 192 Ir radioactive source shows an isotropic shape. In the outer area, some differences exist.
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【Key words】 192 Ir radioactive source; Dose distribution;ionization chamber; film dosimetry
近距离照射放射源的剂量分布特性，对剂量计算结果的准确性有较大影响，临床应用时应通过实测予以验证[1] 。国内学者对荷兰生产的微型192Ir放射源的剂量分布特性进行了测定，结果表明其剂量分布特性与理想点源有一定偏差[1，2]。近年来，使用国产192Ir 放射源的后装机用户越来越多，而国产源在结构、尺寸及壁材料封装焊接工艺与进口源都有所不同，其剂量分布特性也有差异。为考察国产192Ir 放射源剂量分布特性与理想点源的差异，对国内使用居多的中国原子能研究院北京双原同位素技术公司生产的192Ir 放射源的剂量分布特性进行实测验证。
, http://www.100md.com 1 材料与方法
1.1 实验材料：192Ir放射源由中国原子能研究院北京双原同位素技术公司提供 (编号：9904163 )，放射源结构见图1。其活性区为0.7mm×3.5mm, 不锈钢外壳为1.1mm×6.5mm。测量仪器为NE-2620型剂量仪，Farmer 2581指形电离室，PDI-10型黑度计。自制辅助测量装置见图2、图3。
图1 北京双源同位素技术公司生产的192Ir源结构示意图
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图2 电离室法测量192Ir源空间剂量角分布装置示意图
图3 192Ir源在空气和水中剂量衰减测量装置示意图
1.2 测试内容与方法
(1)放射源剂量角分布的测定： ① 胶片法：将密封的AGFA-T51P慢感光胶片夹在两块有机玻璃块之间, 一块中心处铣出直径为2mm长槽，用于放置塑料软管施源器。在胶片中心设置一个驻留点，给予源外10mm处参考剂量800cGy。胶片做显影定影处理，用黑度计画等黑度曲线。② 电离室法：测量装置见图2。实测前对192Ir 放射源和电离室位置进行调整确认， 使源活性体积中心位于90°和270° 轴线上，电离室灵敏体积有效测量点与放射源活性体积中心在同一水平面上。电离室可绕放射源做360°旋转，旋转半径连续可调。实测时整个装置放在水中，分别测量不同半径0°～90°各点剂量，测量结果归一于90°值上。
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(2) 点源近似性与源强反平方定律符合性的验证：测量装置见图3。沿192Ir 放射源径向在空气中测量距源对称4个方向1～10cm各点剂量率, 相同距离点剂量取平均值后，与源强反平方定律计算结果比较。因192Ir 放射源剂量衰减梯度较大，电离室距源较近时，电离室有限体积内光子通量有明显梯度变化，因此实测结果要进行剂量梯度修正。修正因子采用文献[3]提供的数据。
(3) 水介质散射与衰减特性的验证：测量装置见图3，沿192Ir放射源径向分别在空气和水中测距源对称4个方向1～10cm各点剂量率，相同距离点剂量取平均值。测量过程中要保证水温与室温相同,以消除温度因素的影响。测量结果与Meisberger多项式计算值比较[4] 。
2 结果
胶片法与电离室法测量192Ir放射源的剂量角分布结果见图4与表1。由图4可见，源中心附近(<1cm)等黑度曲线近似圆形，远离源中心则逐渐呈现苹果剖面形。表1数据表明，角分布不均匀性主要限于源极轴两端附近，其极轴端不同测量半径的平均剂量为径向的71.4%，测量半径对剂量角分布有一定影响，离极轴端越近影响越大，其极轴端标准差为7.0%。
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表1 192Ir放射源空间剂量角分布测量结果(%)
角度
半径(cm)
平均值
标准差
2
4
6
8
10
0°
66.9
66.8
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71.7
74.9
76.8
71.4
7.0
5°
70.7
70.4
71.5
75.0
77.4
73.2
4.8
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10°
75.4
72.8
73.8
77.2
79.2
75.7
4.2
15°
76.4
74.6
77.6
79.0
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80.6
77.6
3.9
20°
78.8
80.8
80.4
83.1
84.2
81.5
3.3
30°
83.0
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82.9
85.6
87.2
88.5
85.4
3.3
40°
89.6
87.8
90.0
89.9
92.4
89.9
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2.6
50°
93.6
91.6
92.2
94.1
94.5
93.2
1.6
60°
96.0
94.8
93.9
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96.4
96.2
95.5
1.3
70°
98.9
97.6
96.4
98.2
97.9
97.8
0.9
80°
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99.5
99.3
99.6
99.4
99.7
99.5
0.2
90°
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
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100.0
0.0
图4 胶片法测量192Ir源空间剂量角分布结果(箭头表示进源方向)
192Ir放射源在空气中放射强度衰减测量结果见表2。由表2可见，源在空气中剂量衰减与源强反平方定律比较，沿源径向在距离源中心<4cm范围内，其偏差值<3%, 但随着距离的增大，偏差值增大。
表2 192 Ir放射源点源的近似性与源强反平方定律比较结果
距离
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(cm)
读数
(1)
梯度
校正因子
(2)
(1)×(2)
归一值
1/r2
偏差值
(%)
1
424.06
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1.338
567.39
1.0000
1.0000
0.00
2
127.22
1.107
140.83
0.2482
0.2500
0.72
3
, http://www.100md.com
61.46
1.055
64.84
0.1142
0.1111
2.79
4
35.54
1.025
36.43
0.0642
0.0625
2.72
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5
23.27
1.019
23.71
0.0418
0.0400
4.50
6
16.60
1.010
16.77
0.0300
0.0278
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7.91
7
12.29
1.009
12.40
0.0218
0.0204
6.86
8
9.42
1.008
9.50
0.0167
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0.0156
7.05
9
7.54
1.007
7.59
0.0134
0.0123
8.94
10
6.05
1.006
6.09
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0.0107
0.0100
7.00
水中介质散射与衰减特性测量结果见表3。数据表明，192Ir放射源在水介质散射与衰减特性( DW/DA)与Meisberger多项式计算值比较，距离源中心<5cm范围偏差较小，最大偏差为0.62%，距离较远时偏差较大，最大偏差为3.50%。表3 192 Ir放射源在水介质中散射与衰减校正值
与Meisberger多项式计算值比较结果
距离
(cm)
读数
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(水)
DW
读数
(空气)
DA
DW/DA
Meisberger
多项式
计算值
偏差值
(%)
1
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428.64
424.06
1.0108
1.0166
0.57
2
128.71
127.22
1.0117
1.0180
0.62
3
62.26
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61.46
1.0130
1.0168
0.37
4
35.82
3 讨论
近距离照射放射源的剂量分布特性与其结构形状、壁材料及其封装焊接工艺等诸多因素有关[1,2,5]。尽管现代近距离照射放射源已趋微型化，对剂量分布的影响不显著，但在精确的剂量计算中，这种影响也不可忽视，临床应用时有必要对放射源的剂量分布特性进行实测验证，以此来评估剂量计算的准确性与可信度。
国产192Ir放射源与荷兰Mallinckrodt Medical B.V 公司生产的 192 Ir放射源相比，其活性区体积与外壳尺寸偏大, 其剂量分布特性不如进口源。实测结果也证明了这一点。从放射源的剂量角分布特性看，国产微型柱状192Ir放射源同一般的柱状源一样，由于壁衰减和斜滤过效应的影响，其剂量角分布呈各向异性。这种角分布在距源较远处比较明显，呈苹果剖面形。而距源较近时，因低能杂散射线在一定程度上补偿了这种剂量分布不均匀，因此剂量分布呈近似圆形。剂量角分布的测量采用了胶片与电离室两种方法。胶片法可一次直观显示一个平面的剂量分布，但定量分析误差大，这里主要用于定性分析。电离室法作为进一步的定量分析。
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国产192Ir放射源可近似成点源，源在空气中放射强度变化基本符合反平方定律，在距源中心1～4cm范围内测量值与计算值偏差值较小，>4cm偏差值逐渐加大。由于测量装置的限制，在接近放射源 (5～9mm)范围内没有测量，据冯宁远等[5]报道此范围也有较大偏差，这是由于此时放射源相对电离室已不能看做是点源。水介质散射与衰减特性与Meisberger多项式计算值符合性较好。
国家规定近距离照射放射源在指定点水中测量的吸收剂量与用户使用值的相对偏差≤5%,不确定度为±5%[6]。根据剂量误差分配原则，剂量分布的计算误差应<3%[7]。综合上述3项测量结果认为，距源较近(1～4cm范围)时，源在空气中放射强度反平方定律的符合性和水介质散射与衰减特性较好，其偏差在允许范围之内。但源的剂量角分布特性与点源有一定偏差，在精确的剂量计算中需要校正。
参考文献
, http://www.100md.com
1， 冯宁远, 余耘. 近距离放疗剂量学方法(二)——剂量分布的验证. 中国放射肿瘤学, 1991,5 : 61-63.
2，余耘, 冯宁远. 微型铱源空间剂量角分布的测定.中华放射肿瘤学杂志, 1993,2 : 60-61.
3，Kondo S, Randolph MH . Effect of finite size of ionization chamber on measurements of small photon sources. Radiat Res, 1960,13: 37-60.
4，Meisberger LL, Keller RJ, Shalek RJ. The effective attenuation in water of the gamma rays of gold-198, iridium-192, cesium-137, radium-226, and cobalt-60. Radiology, 1968,90: 953-957.
5，冯宁远，谢虎臣，史荣，等编著. 实用放射治疗物理学. 北京:北京医科大学中国协和医科大学联合出版社, 1998. 260-261,295-297.
6，中华人民共和国国家计量检定规程. JJG 773-92.
7，胡逸民. 放射治疗的质量保证与质量控制(三)——物理技术方面. 中国放射肿瘤学, 1988,2(1):57-58.
(收稿日期：2000-01-16), http://www.100md.com
单位：116023 大连医科大学附属第二医院肿瘤放射治疗科
关键词：192Ir放射源；剂量分布；电离室法；胶片法
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The verification of dose distribution of the China-made miniature 192 Ir source
CHEN Yinghai, YANG Yueqin, ZHU Hongyi, et al
(Department of Radiation Oncology, Dalian Medical University Second Hospital, Dalian 116023, China)
【Abstract】 Objective To verify the dose distribution of China-made cylindrical miniature 192 Ir source and to compare with “the ideal point source”. Methods Ionization chamber and film dosimetry methods were used to compare the angular dose distribution, point source approximation in the area close to the source,the coincidence of inverse square law of source strength and the scatter and attenuation in water medium,of a cylindrical, miniature 192 Ir source (a real source) and “the ideal point source”. Results The space angular dose distribution is approximately a circle in the area close to the source center (<1cm) and appears, in shape, like the transverse section of an apple away from the central area,of which the radius is related to the anisotropy as well. The dose attenuation of source in air is different from the calculated results by inverse square law correction within 4cm. The deviation is less than 3%,within 4 cm but it increased with the increase of source distance. As for the scatter and attenuation characteristics, the calculated results according to the Meisberger polynomial formula are different from the measured ones, within a 5 cm area near the source center, the maximum deviation is small about 0.62%. As the distance increased, the difference became as higher as 3.50%. Conclusion In a small area close to the source center, the dose distribution of 192 Ir radioactive source shows an isotropic shape. In the outer area, some differences exist.
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【Key words】 192 Ir radioactive source; Dose distribution;ionization chamber; film dosimetry
近距离照射放射源的剂量分布特性，对剂量计算结果的准确性有较大影响，临床应用时应通过实测予以验证[1] 。国内学者对荷兰生产的微型192Ir放射源的剂量分布特性进行了测定，结果表明其剂量分布特性与理想点源有一定偏差[1，2]。近年来，使用国产192Ir 放射源的后装机用户越来越多，而国产源在结构、尺寸及壁材料封装焊接工艺与进口源都有所不同，其剂量分布特性也有差异。为考察国产192Ir 放射源剂量分布特性与理想点源的差异，对国内使用居多的中国原子能研究院北京双原同位素技术公司生产的192Ir 放射源的剂量分布特性进行实测验证。
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1.1 实验材料：192Ir放射源由中国原子能研究院北京双原同位素技术公司提供 (编号：9904163 )，放射源结构见图1。其活性区为0.7mm×3.5mm, 不锈钢外壳为1.1mm×6.5mm。测量仪器为NE-2620型剂量仪，Farmer 2581指形电离室，PDI-10型黑度计。自制辅助测量装置见图2、图3。
图1 北京双源同位素技术公司生产的192Ir源结构示意图
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图2 电离室法测量192Ir源空间剂量角分布装置示意图
图3 192Ir源在空气和水中剂量衰减测量装置示意图
1.2 测试内容与方法
(1)放射源剂量角分布的测定： ① 胶片法：将密封的AGFA-T51P慢感光胶片夹在两块有机玻璃块之间, 一块中心处铣出直径为2mm长槽，用于放置塑料软管施源器。在胶片中心设置一个驻留点，给予源外10mm处参考剂量800cGy。胶片做显影定影处理，用黑度计画等黑度曲线。② 电离室法：测量装置见图2。实测前对192Ir 放射源和电离室位置进行调整确认， 使源活性体积中心位于90°和270° 轴线上，电离室灵敏体积有效测量点与放射源活性体积中心在同一水平面上。电离室可绕放射源做360°旋转，旋转半径连续可调。实测时整个装置放在水中，分别测量不同半径0°～90°各点剂量，测量结果归一于90°值上。
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(2) 点源近似性与源强反平方定律符合性的验证：测量装置见图3。沿192Ir 放射源径向在空气中测量距源对称4个方向1～10cm各点剂量率, 相同距离点剂量取平均值后，与源强反平方定律计算结果比较。因192Ir 放射源剂量衰减梯度较大，电离室距源较近时，电离室有限体积内光子通量有明显梯度变化，因此实测结果要进行剂量梯度修正。修正因子采用文献[3]提供的数据。
(3) 水介质散射与衰减特性的验证：测量装置见图3，沿192Ir放射源径向分别在空气和水中测距源对称4个方向1～10cm各点剂量率，相同距离点剂量取平均值。测量过程中要保证水温与室温相同,以消除温度因素的影响。测量结果与Meisberger多项式计算值比较[4] 。
2 结果
胶片法与电离室法测量192Ir放射源的剂量角分布结果见图4与表1。由图4可见，源中心附近(<1cm)等黑度曲线近似圆形，远离源中心则逐渐呈现苹果剖面形。表1数据表明，角分布不均匀性主要限于源极轴两端附近，其极轴端不同测量半径的平均剂量为径向的71.4%，测量半径对剂量角分布有一定影响，离极轴端越近影响越大，其极轴端标准差为7.0%。
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表1 192Ir放射源空间剂量角分布测量结果(%)
角度
半径(cm)
平均值
标准差
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66.9
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图4 胶片法测量192Ir源空间剂量角分布结果(箭头表示进源方向)
192Ir放射源在空气中放射强度衰减测量结果见表2。由表2可见，源在空气中剂量衰减与源强反平方定律比较，沿源径向在距离源中心<4cm范围内，其偏差值<3%, 但随着距离的增大，偏差值增大。
表2 192 Ir放射源点源的近似性与源强反平方定律比较结果
距离
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(cm)
读数
(1)
梯度
校正因子
(2)
(1)×(2)
归一值
1/r2
偏差值
(%)
1
424.06
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0.72
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61.46
1.055
64.84
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0.1111
2.79
4
35.54
1.025
36.43
0.0642
0.0625
2.72
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5
23.27
1.019
23.71
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0.0400
4.50
6
16.60
1.010
16.77
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6.86
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10
6.05
1.006
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0.0107
0.0100
7.00
水中介质散射与衰减特性测量结果见表3。数据表明，192Ir放射源在水介质散射与衰减特性( DW/DA)与Meisberger多项式计算值比较，距离源中心<5cm范围偏差较小，最大偏差为0.62%，距离较远时偏差较大，最大偏差为3.50%。表3 192 Ir放射源在水介质中散射与衰减校正值
与Meisberger多项式计算值比较结果
距离
(cm)
读数
, 百拇医药
(水)
DW
读数
(空气)
DA
DW/DA
Meisberger
多项式
计算值
偏差值
(%)
1
, 百拇医药
428.64
424.06
1.0108
1.0166
0.57
2
128.71
127.22
1.0117
1.0180
0.62
3
62.26
, http://www.100md.com
61.46
1.0130
1.0168
0.37
4
35.82
3 讨论
近距离照射放射源的剂量分布特性与其结构形状、壁材料及其封装焊接工艺等诸多因素有关[1,2,5]。尽管现代近距离照射放射源已趋微型化，对剂量分布的影响不显著，但在精确的剂量计算中，这种影响也不可忽视，临床应用时有必要对放射源的剂量分布特性进行实测验证，以此来评估剂量计算的准确性与可信度。
国产192Ir放射源与荷兰Mallinckrodt Medical B.V 公司生产的 192 Ir放射源相比，其活性区体积与外壳尺寸偏大, 其剂量分布特性不如进口源。实测结果也证明了这一点。从放射源的剂量角分布特性看，国产微型柱状192Ir放射源同一般的柱状源一样，由于壁衰减和斜滤过效应的影响，其剂量角分布呈各向异性。这种角分布在距源较远处比较明显，呈苹果剖面形。而距源较近时，因低能杂散射线在一定程度上补偿了这种剂量分布不均匀，因此剂量分布呈近似圆形。剂量角分布的测量采用了胶片与电离室两种方法。胶片法可一次直观显示一个平面的剂量分布，但定量分析误差大，这里主要用于定性分析。电离室法作为进一步的定量分析。
, 百拇医药
国产192Ir放射源可近似成点源，源在空气中放射强度变化基本符合反平方定律，在距源中心1～4cm范围内测量值与计算值偏差值较小，>4cm偏差值逐渐加大。由于测量装置的限制，在接近放射源 (5～9mm)范围内没有测量，据冯宁远等[5]报道此范围也有较大偏差，这是由于此时放射源相对电离室已不能看做是点源。水介质散射与衰减特性与Meisberger多项式计算值符合性较好。
国家规定近距离照射放射源在指定点水中测量的吸收剂量与用户使用值的相对偏差≤5%,不确定度为±5%[6]。根据剂量误差分配原则，剂量分布的计算误差应<3%[7]。综合上述3项测量结果认为，距源较近(1～4cm范围)时，源在空气中放射强度反平方定律的符合性和水介质散射与衰减特性较好，其偏差在允许范围之内。但源的剂量角分布特性与点源有一定偏差，在精确的剂量计算中需要校正。
参考文献
, http://www.100md.com
1， 冯宁远, 余耘. 近距离放疗剂量学方法(二)——剂量分布的验证. 中国放射肿瘤学, 1991,5 : 61-63.
2，余耘, 冯宁远. 微型铱源空间剂量角分布的测定.中华放射肿瘤学杂志, 1993,2 : 60-61.
3，Kondo S, Randolph MH . Effect of finite size of ionization chamber on measurements of small photon sources. Radiat Res, 1960,13: 37-60.
4，Meisberger LL, Keller RJ, Shalek RJ. The effective attenuation in water of the gamma rays of gold-198, iridium-192, cesium-137, radium-226, and cobalt-60. Radiology, 1968,90: 953-957.
5，冯宁远，谢虎臣，史荣，等编著. 实用放射治疗物理学. 北京:北京医科大学中国协和医科大学联合出版社, 1998. 260-261,295-297.
6，中华人民共和国国家计量检定规程. JJG 773-92.
7，胡逸民. 放射治疗的质量保证与质量控制(三)——物理技术方面. 中国放射肿瘤学, 1988,2(1):57-58.
(收稿日期：2000-01-16), http://www.100md.com