楊旭，王劍剛，賀新穎，馬爽，韓薇

吉林大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程系，吉林長(zhǎng)春 130062

0 前言

隨著國(guó)內(nèi)腫瘤發(fā)病率上升，越來(lái)越多的醫(yī)院面臨著腫瘤治療的問(wèn)題。醫(yī)用直線加速器是腫瘤放射治療的必備儀器，在應(yīng)用加速器的同時(shí)，加速器的輻射劑量問(wèn)題也是日益突出。因此，預(yù)防輻射對(duì)人體的傷害和對(duì)環(huán)境的污染等問(wèn)題受到廣泛關(guān)注。輻射劑量測(cè)量?jī)x以測(cè)量吸收劑量為主，輔以加速器其他方面的監(jiān)測(cè)工作，進(jìn)而控制了放射治療過(guò)程中諸項(xiàng)問(wèn)題的產(chǎn)生。目前，國(guó)內(nèi)加速器輻射劑量測(cè)量?jī)x的研制采用了多種探測(cè)方法，主要有3種類型，見圖1。常用的輻射測(cè)量探測(cè)元件有電離室探測(cè)器，G-M計(jì)數(shù)探測(cè)器，半導(dǎo)體探測(cè)器和熱釋光探測(cè)器[1-2]，本文對(duì)4種探測(cè)元件從工作原理、功能特性、優(yōu)缺點(diǎn)、現(xiàn)狀與發(fā)展等方面進(jìn)行分析比較。

1 輻射劑量測(cè)量?jī)x的基礎(chǔ)理論

1.1 輻射劑量測(cè)量?jī)x基本原理對(duì)比（表1）

1.2 輻射劑量測(cè)量?jī)x優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比（表2）

1.3 輻射劑量測(cè)量?jī)x影響因子對(duì)比（表3）

圖1 輻射劑量測(cè)量?jī)x的種類

表1 各種輻射劑量測(cè)量?jī)x基本原理對(duì)比

表2 各種輻射劑量測(cè)量?jī)x優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

表3 各種輻射劑量測(cè)量?jī)x影響因子對(duì)比

2 國(guó)內(nèi)、外輻射劑量測(cè)量?jī)x的現(xiàn)狀與發(fā)展

2.1 電離室探測(cè)器的現(xiàn)狀與發(fā)展

電離室探測(cè)器廣泛地應(yīng)用于輻射加工、放射治療、個(gè)人防護(hù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的劑量測(cè)量，特別是在放射治療中，準(zhǔn)確的劑量測(cè)量是放射治療質(zhì)量保證的重要手段。2000年楊震，崔宏建[3]介紹了仿FARMER電離室劑量?jī)x的構(gòu)造原理及使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)。2003年陳靖等[4]研制出一種由計(jì)算機(jī)硬件資源、模塊化儀器硬件和用于數(shù)據(jù)分析、過(guò)程通訊及圖形用戶界面軟件組成的新型電離室劑量計(jì)，實(shí)現(xiàn)了使用方便、性能穩(wěn)定、可靠性高、適用范圍廣泛的目標(biāo)。2005年沈春花[5]通過(guò)不同型號(hào)的診斷X射線劑量檢測(cè)方法，比較分析了電離室與半導(dǎo)體技術(shù)的輻射劑量的探測(cè)，得出美國(guó)生產(chǎn)的RADCAL-9095新增加了管電流及非介入式mAs的測(cè)量。有利于診斷X射線輻射品質(zhì)的進(jìn)一步提高，代表了目前X射線劑量探測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。2008年蔣艷君等[6]學(xué)者采用Farmer劑量?jī)x進(jìn)行加速器輸出劑量穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明Farmer劑量?jī)x是全身照射中輸出劑量穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)的有力工具。2009年王小平等[7]采4種不同電離室探測(cè)器，按IAEA TRS398和TRS227號(hào)報(bào)告進(jìn)行測(cè)量分析得出，采用不同的計(jì)量?jī)x和不同的測(cè)量規(guī)程得到的結(jié)果基本相同，且測(cè)量誤差復(fù)合國(guó)標(biāo)要求。

2.2 G-M計(jì)數(shù)探測(cè)器的現(xiàn)狀與發(fā)展

1928年，蓋革和彌勒發(fā)明了蓋革計(jì)數(shù)管即：蓋革-彌勒計(jì)數(shù)管縮寫為G-M計(jì)數(shù)管。蓋革計(jì)數(shù)管可用來(lái)檢測(cè)各種物質(zhì)和周圍環(huán)境的放射性，甚至可以勘探到鈾礦樣品，蓋革計(jì)數(shù)管還可以檢測(cè)到地下的氡。把G-M計(jì)數(shù)管做成一種高精度的探測(cè)器，如G-M計(jì)數(shù)探測(cè)器是智能型袖珍儀器，它采用最新的功能較強(qiáng)的單片機(jī)技術(shù)[8]制作而成，主要用來(lái)監(jiān)測(cè)X射線和γ射線等[9]，能夠及時(shí)提醒工作人員注意安全[10]。岳清宇等[11]介紹并分析了G-M計(jì)數(shù)管適用于環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)和存在的主要問(wèn)題，討論了G-M計(jì)數(shù)管用于環(huán)境連續(xù)監(jiān)測(cè)的許多可取之處，并進(jìn)一步研究改進(jìn)和發(fā)展。2009年石會(huì)路[12]等學(xué)者采用蓋革—彌勒計(jì)數(shù)管研制出一種基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的小型高靈敏度γ劑量率監(jiān)測(cè)儀，研究表明該儀器本靈敏度高、穩(wěn)定性好，不僅可以準(zhǔn)確記錄γ射線劑量和及時(shí)報(bào)警，而且能夠?qū)崿F(xiàn)輻射防護(hù)最優(yōu)化目標(biāo)。同年王俊華等[13]統(tǒng)以89S51單片機(jī)為核心，研制出一種具有自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)分類、自動(dòng)顯示、多種聲響提示和故障自動(dòng)診斷等功能的微型檢測(cè)儀器，且該儀器能夠有效地防止輻射對(duì)人產(chǎn)生的傷害。

2.3 半導(dǎo)體探測(cè)器的現(xiàn)狀與發(fā)展

2001年趙士安及歐向明等[14]研制出一種可提供劑量測(cè)量（0.001～9999mGy），劑量率測(cè)量（0.001～9999mGy/s）和曝光時(shí)間測(cè)量（0.001～9999s）的RD298智能型放射診斷X射線劑量?jī)x。2004年趙士安及歐向明[15]對(duì)RD-98半導(dǎo)體探測(cè)器采用與標(biāo)準(zhǔn)電離室比對(duì)的方法進(jìn)行劑量學(xué)性能研究。結(jié)果表明，RD-98半導(dǎo)體探測(cè)器的能量響應(yīng)好于5%，具有卓越的輻射響應(yīng)線性和抗沖擊等特性，符合IEC作為診斷X射線劑量?jī)x探測(cè)器的劑量學(xué)要求。2005年徐建一等[16]介紹了最新研制的TQ-2000型多通道劑量?jī)x，研究表明它與體模配套使用，能夠滿足全身照射（TBI）測(cè)量和劑量分布（IMRT）測(cè)量的要求。2005年歐向明等[17]通過(guò)對(duì)RD298智能型診斷X射線劑量?jī)x、瑞典的RTI Solidose R2400、德國(guó)的PTWDIADOS診斷 X射線劑量?jī)x以及美國(guó)的Radcal-9010的能量響應(yīng)特性進(jìn)行比較分析得出國(guó)產(chǎn)的RD298診斷劑量?jī)x與進(jìn)口劑量?jī)x能量響應(yīng)性能均符合IEC要求，且半導(dǎo)體探測(cè)器的能響特性與電離室劑量?jī)x沒有差別，進(jìn)而推斷出半導(dǎo)體探測(cè)器劑量?jī)x替代電離室診斷X射線劑量?jī)x的發(fā)展趨勢(shì)。2006年吳愛東等[18]通過(guò)對(duì)P2型電子束半導(dǎo)體探測(cè)器在不同的電子束照射條件下的實(shí)際劑量測(cè)量，定量地評(píng)估了不同照射條件下電子束半導(dǎo)體探測(cè)器的劑量特性及其對(duì)電子束均勻照射野擾動(dòng)的影響。研究表明半導(dǎo)體探頭作為電子束的實(shí)時(shí)劑量驗(yàn)證不宜多次使用，因?yàn)樘筋^的擾動(dòng)效應(yīng)和陰影效應(yīng)影響電子束射野表淺部深度的劑量分布，最終影響腫瘤的治療療效。2008年蔣艷君等[6]采用X線全身照射用多通道半導(dǎo)體劑量?jī)x對(duì)23例患者進(jìn)行實(shí)時(shí)劑量監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明多通道半導(dǎo)體劑量?jī)x適合用于全身放射治療患者體表的實(shí)時(shí)劑量監(jiān)測(cè)。

2.4 熱釋光探測(cè)器的現(xiàn)狀與發(fā)展

熱釋光探測(cè)器廣泛應(yīng)用于輻射防護(hù)、放射醫(yī)學(xué)、放射生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)、考古學(xué)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。個(gè)人計(jì)量檢測(cè)（TLD），用于放射性工作人員的個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)等方面，也獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過(guò)膠片和熱釋光現(xiàn)已發(fā)展到了探側(cè)材料采用的是Al2O3：C晶體的光致發(fā)光技術(shù)[19]。1999年趙建興等[20]改進(jìn)了RGD3型熱釋光劑量?jī)x，在標(biāo)準(zhǔn)光源穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)分散性以及發(fā)光曲線測(cè)讀效果等方面都有了較明顯的改善和提高。2004年馬永忠等[21]使用RTS-200二維掃描水箱、ELEKTA Precise醫(yī)用電子直線加速器及RGD-3B熱釋光劑量測(cè)量?jī)x等設(shè)備進(jìn)行了GR-200A熱釋光探測(cè)器對(duì)電子線劑量測(cè)量的最佳條件的研究，結(jié)果表明，GR-200A熱釋光探測(cè)器可初步實(shí)現(xiàn)放射治療劑量和個(gè)人劑量當(dāng)量的測(cè)量，在醫(yī)用高能電子線劑量測(cè)量中有一定的實(shí)用價(jià)值。2004年李寶廷等[22]對(duì)熱釋光劑量計(jì)和熱釋光磷光體的能量響應(yīng)、線性范圍等十幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了敘述并對(duì)使用方法作了詳細(xì)介紹，結(jié)果表明正確的使用和進(jìn)一步的開發(fā)熱釋光劑量計(jì)可以使其發(fā)揮更大的作用。2005年田崇彬等學(xué)者使用LiF（Mg，Cu，P）玻管探測(cè)器，檢測(cè)了X射線診斷受檢者的體表劑量。研究指出熱釋光測(cè)量將應(yīng)用于放療、核醫(yī)學(xué)、以及介入治療等各種醫(yī)療照射之中[23]。2010年楊琳及周睿東[24]探討了熱釋光劑量測(cè)量的質(zhì)量控制，研究表明熱釋光測(cè)量系統(tǒng)和探測(cè)器的穩(wěn)定性、熱釋光探測(cè)器的分散性、測(cè)量系統(tǒng)刻度因子等直接影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此在開展熱釋光劑量測(cè)量時(shí)要嚴(yán)格控制這些因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。2011年趙建興等[25]研制出了RGD6 型熱釋光儀，在功能設(shè)計(jì)、測(cè)量靈敏度及數(shù)據(jù)分散性等方面均能滿足熱釋光測(cè)量的性能要求。

3 展望

我國(guó)醫(yī)用加速器輻射劑量測(cè)量?jī)x的開發(fā)與利用具有廣闊的前景，目前的輻射劑量?jī)x無(wú)論從指標(biāo)上還是功能上都需要進(jìn)一步提高，我們需要提高輻射劑量?jī)x的檢測(cè)電路的精度，能夠?qū)崿F(xiàn)真實(shí)的反應(yīng)測(cè)量值，還可以提高輻射劑量?jī)x的功能特性，不僅是單一的測(cè)量，還可以更加智能化，如存儲(chǔ)測(cè)量的數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，用曲線顯示測(cè)量的數(shù)據(jù)，與電腦聯(lián)機(jī)，進(jìn)行遙控技術(shù)和打印等。輻射測(cè)量?jī)x不僅可以測(cè)量加速器的輻射劑量也可以用與其他的領(lǐng)域，如個(gè)人輻射的防護(hù)及工作在一些輻射場(chǎng)合的人員，還可以用于探測(cè)礦物、石油、天然氣、稀有元素以及檢查管道泄露等很多領(lǐng)域，新型劑量測(cè)量?jī)x仍具有較大的研發(fā)空間，我們還需要對(duì)劑量?jī)x進(jìn)一步的探究，從而促進(jìn)我國(guó)劑量測(cè)量?jī)x的蓬勃發(fā)展。

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