ＬｉＦ（Ｍｇ，Ｔｉ－Ｍ）敏化热释光剂量计临床剂量学特性研究

热释光剂量测量技术是一种重要的辐射剂量监测技术，作为一种记录核辐射累积剂量的探测器，热释光剂量计（TLD）已广泛应用于核工业、环保系统和医疗卫生。尤其是近年在医疗照射检测中，TLD作为基本剂量学测量手段之一被广泛应用于质量保证和控制、实时实体剂量监测等方面［1-3］。临床医疗照射检测中的TLD受照剂量远大于辐射防护中职业工作人员外照射个人剂量。因此，对TLD的重复性、稳定性和线性度等特性提出了新的要求。我们就LiF(Mg, Ti 敏化TL探测器与目前临床常用的LiF(Mg, Cu, P TL探测器在可重复性、稳定性、分散性和线性刻度等方面进行了初步实验，以探讨LiF(Mg, Ti敏化TLD在临床医疗照射检测中的适用性。

1 材料与方法

1.1 材料

TLD采用LiF(Mg, Cu, P探测器（ 规格φ2.0mm×12mm的玻璃管状）和LiF(Mg, Ti-M敏化探测器（规格φ1.0mm×1.0mm×6.0mm的方片）。热释光读出仪采用RGD-3B型热释光剂量仪；退火炉是TLD 2000B型远红外精密退火炉（中国防化研究院核监测防护研究所生产）。

1.2 方法

1.2.1 TLD的筛选 根据厂家推荐的标准条件进行退火。LiF(Mg, Cu, P 的退火条件为240℃退火10min，冷却10min；LiF(Mg, Ti-M的退火条件为289℃退火30min，速冷。将2种TLD退火后，经Cs-137低剂量率研究辐照装置（Gammacell-40，加拿大Nordion公司产品，放射源强度为1.27×1014Bq，现剂量率为0.9083 Gy/min）以0.02Gy照射，放置24h稳定后测量其发光值，该过程重复3次，按变异系数筛选TLD。同一组别TLD的分散性分别为)：LiF(Mg, Cu, P ≤4%；LiF(Mg, Ti≤3%。

1.2.2 TLD的剂量刻度 将2种TLD各13组在上海市计量[]技术研究所提供的照射量二级标准装置直接进行刻度照射。使用的刻度辐射源为60Coγ放射源。照射条件为IO标准水体模（尺寸为30cm×30cm×15cm），对提供空气比释动能结果的TLD在普通有机玻璃支架上刻度。刻度照射时，将TLD放置在距源所要求距离的参考辐射束轴线上，辐射源与TLD之间的距离为2m。

1.2.3测量条件 LiF(Mg, Cu, P)：读出器相对灵敏度设为550。程序测量参数)：135℃预热8s，240℃加热15 s，升温速率15℃/s。LiF(Mg, Ti-M)：读出器相对灵敏度设为590。程序测量参数)：135℃预热5s，235℃加热6s，升温速率6℃/s。

1.3 数据处理

对每一个测量点均使用5～10个平行TLD，测量的原始数据通过数据传输系统直接输入到计算机后，使用TLP数据处理系统和P 11.0应用软件对TLD数据进行统计分析，建立Hp(10刻度系数曲线。

2 结果

2.1 照射过较大剂量后TL元件的可重复性

使用Cs-137低剂量率研究辐照装置照射2种TLD元件，照射剂量分别为1Gy、5Gy和10Gy，每次测量后均经退火处理，重复照射、测量和退火步骤，每种TLD元件均重复10次。不同TLD的可重复性见表1、表2。表1、表2的结果显示，LiF(Mg, Cu, PTL探测器经多次使用后，对剂量的响应明显下降（P<0.01）,尤其是经5Gy以上剂量照射后，下降更加明显。而LiF(Mg, Ti-M敏化TL探测器即使经大剂量多次照射，对剂量的响应仍无明显改变，可重复性较好。因此，在进行医疗照射受照剂量的测量时，由于涉及的照射剂量远大于辐射防护外照射个人剂量监测范围，采用LiF(Mg, Ti-M敏化片效果较好。

表1大剂量照射后LiF(Mg, Cu, P的剂量响应改变（n=10）

2.2 不同TLD的剂量响应曲线

TLD在读出仪上的读数值是一相对值，该结果转换成剂量需要采用标准源来进行刻度。由于放射诊断和治疗等医疗照射中涉及的剂量范围较大，需采用线性刻度法。本项实验采用60Co辐照装置照射LiF(Mg, Ti-MTL探测器，照射剂量为0.05～12.7Gy，每种照射方式均取5个剂量元件，根据各点辐射剂量值和仪器测量读数，用最小二乘法拟合出待求剂量值的计算公式，探讨LiF(Mg, Ti-MTL探测器的线性度和剂量响应曲线。

2.2.1 空气剂量响应曲线的建立 13个剂量点的辐射剂量值和仪器测量读数数据处理结果见表3。以实测TL元件读数（TLP）为值，实际照射剂量D为Y值，用最小二乘法进行回归计算，求得拟合曲线方程式为)：D(Gy=0.001761×TLP+0.1565;或D(cGy=0.1761×TLP+15.65，线性良好，关系系数r=0.997。

表3 0.05～12.7Gy剂量刻度的TLP数据回归处理及分析

图1 LiF(Mg, Ti-MTL探测器对Co-60的空气剂量响应曲线

0.05～1.0Gy点的数据处理结果见表4。拟合曲线方程式为)：D(Gy=0.002041×TLP+0.008243;或D(cGy=0.2041×TLP+0.8243，拟合系数r=0.998。1.0Gy～12.7Gy点的数据处理结果见表5，拟合曲线方程式为)：D(Gy=0.001704×TLP+0.440641;或D(cGy=0.1704×TLP+44.0641，拟合系数r=0.995。

表40.05～1.0Gy的数据回归处理及分析

表4、表5的结果表明，以0.05～1.0Gy和1.0～12.7Gy剂量范围分段建立剂量回归方程进行剂量计算，计算值与实照剂量符合情况较好，剂量响应曲线的线性度优于全段法。因此，对于较大剂量范围可分段建立剂量响应曲线，以更好进行剂量估算。

2.2.2 水模剂量响应曲线的建立 在辐射剂量学、辐射防护监测尤其是在放射治疗剂量学研究中，均应使用由组织等效材料构成的体模来进行测量和计算吸收剂量分布。本实验采用平板注水体模进行医疗照射测量，进行剂量刻度和水模剂量响应曲线建立。

13个剂量点的辐射剂量值和仪器测量读数数据处理结果见表6。以实测TL元件读数（TLP）为值，实际照射剂量D为Y值，用最小二乘法进行回归计算，求得剂量响应曲线方程（方程Dose0）为)：D(Gy=0.001801×TLP+0.106344或

D(cGy=0.1801×TLP+10.6344（R=0.999，R2=0.997）。

与空气剂量响应曲线相似，对于0.05～12.7Gy这样较大的剂量范围，水模的剂量响应曲线并非直线。同样可以1.0Gy照射剂量为分界线，分段建立剂量响应曲线。0.05～1.0Gy的剂量响应曲线方程（Dose1）为)：D(Gy=0.002053×TLP-0.001538或D(cGy=0.2053×TLP-0.1538（R=0.998，R2=0.996）；

1.0～12.7Gy的剂量响应曲线方程（Dose2）为)：D(Gy=0.001758×TLP+0.310557或D(cGy=0.1758×TLP+31.0557（R=0.998，R2=0.995）。以0.05～1.0Gy和1.0～12.7Gy剂量范围分段建立的剂量响应曲线进行剂量计算，得到的计算值与实照剂量符合情况较好。

表6按分段剂量曲线计算的剂量值以及与实照剂量比较的CV值（水模剂量）

组别[]实照剂量[]Dose0[]CV0(%[]Dose1[]CV1(%[]Dose2[]CV2(%

3 讨论

剂量测量是相关治疗操作、辐射防护和科研人员关注的焦点。在各种测量方法中，热释光技术是在电离室基础上标准剂量学测量的有效补充，是当前放射治疗领域最佳剂量测量手段之一。热释光材料—LiF(Mg, Ti单晶粉末具有精确度高、量程范围宽、组织等效性好（LiF的有效原子序数接近于人体组织和空气的有效原子序数）、能量响应好、不怕高温、衰退小、测定对象广（可测α、β、γ、、n等射线）等特点，已被广泛应用于个人和辐射环境剂量的测量中［1-3］。该方法的不足是很难把握剂量测量的条件。

用热释光方法进行剂量检定、体模内剂量分布测量时，要求TLD元件的分散性小、可重复性好、测量精度高。为改进其剂量学性能，可通过大剂量辐照和UV/热组合退火的方式对LiF(Mg, Ti片进行敏化。相对于非敏化片而言，这种敏化的LiF(Mg, Ti-M片更灵敏、更易于重复使用、且有较宽的线性响应范围（10μGy～500Gy）［4］。

本文就敏化LiF(Mg, Ti-M对热释光元件的分散性、可重复性及其线性刻度等方面的特性进行了初步探讨。研究结果表明，LiF(Mg, Ti-MTL探测器在可重复使用性方面具有明显的优越性，尤其是在超过辐射防护剂量水平的医疗照射受照剂量的准确测量方面具有优越性。此外，LiF(Mg, Ti-MTL探测器剂量响应的线性范围较宽、线性度较好。由于临床放射诊断和肿瘤放疗中涉及的剂量范围较大，剂量计算值与实照剂量的差异较大，剂量估算的符合情况不理想。如果能采用分段建立剂量响应曲线进行剂量计算，计算值与照射剂量符合情况较好，剂量响应曲线的线性度优于全段剂量响应曲线。因此，涉及照射剂量范围较大时，可分段建立剂量响应曲线，以更好进行剂量估算。

现已证明，与传统剂量测量技术相比，尤其在确定治疗阈及测量病人的吸收剂量方面，热释光剂量测量技术是一种更有效的方法［5-8］。此外，由于LiF(Mg, Ti-MTL探测器的尺寸很小，因此对临床放疗剂量场分布测定也是一种很有用的技术，对小空间剂量测量与电离室法相比有其独特的优点。由于TLD体积小，灵敏度高，近似组织等效，在医学领域除了用于体模测量外还可用于体内测量，以确定放射治疗和放射诊断中病人所受的剂量。LiF(Mg, Ti-MTL探测器可为临床确定放射治疗和放射诊断中病人所受剂量提供一种有效的方法，有着广泛的应用前景。

4 参考文献

［1］Izewska J, AndreoP, Vatnitsky , et al. The IAEA/WHO TLD postal dose quality audits for

radiotherapy)： a perspective of dosimetry practices at hospitals in developing countries［J］. Radiother Oncol, 2003, 69(1)：91-97.

［2］Izewska J, Andreo P. The IAEA/WHO TLD postal programme for radiotherapy hospitals［J］.Radiother Oncol,2000, 54(1)：65-72.

［3］李宝延，石二为，李顺福. 热释光剂量计的特性及使用方法［J］.中国辐射卫生， 2004，13（3）)：219～220.

［4］马永忠，王时进，万玲，等. GR-100T/GR-200A双元件热释光剂量计的实用性探讨［J］.中国职业医学， 2004, 31(2)：18～22.

［5］herbini , DeCicco J. Estimation of the effective dose when protective aprons are used in medical procedures)： a theoretical evaluation of several methods［J］. Health Phys, 2002, 83(6)：861-870.

［6］Izewska J, Bera P, Vatnitsky . IAEA/WHO TLD postal dose audit service and high precision measurements for radiotherapy level dosimetry. International Atomic Energy Agency/World Health Organization［J］. Radiat Prot Dosimetry, 2002, 101(1-4)：387-392.

［7］陈大伟, 袁庆海, 贺强.热释光方法测量摄影中乳腺体的剂量［J］.中华放射医学与防护杂志，2003, 23 (3)：200～201.

［8］余宁乐，钟文平，张兵.TLD在术中放疗剂量监测中的应用［J］.中国辐射卫生，2003，12（4）)：214～215.

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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