-(125)I粒子源强度绝对测量方法研究进展_刘川凤.pdf

第3 6卷 第1期2 0 2 3年2月同 位 素J o u r n a l o f I s o t o p e sV o l.3 6 N o.1F e b.2 0 2 31 2 5I粒子源强度绝对测量方法研究进展刘川凤1,李德红1,刘蕴韬2,王红玉2,黄建微1,宋明哲2,魏可新2,张 健1(1.中国计量科学研究院,北京 1 0 0 0 2 9;2.中国原子能科学研究院,北京 1 0 2 4 1 3)摘要:近距离放射治疗是一种有效的癌症治疗手段,1 2 5I(碘-1 2 5)粒子源因其具有短半衰期、易于制成微型结构、易于防护等优势常用于近距离放射治疗。医学物理师进行治疗计划设计时,主要依据粒子源在组织周围剂量分布的公式,公式中表征粒子源强度的物理量由放射源的表观活度改为空气比释动能强度,准确测量粒子源强度已成为国际上研究的热点问题。本研究介绍1 2 5I粒子源在组织中剂量分布计算公式的发展,分析国际上粒子源强度(包括空气比释动能强度、参考空气比释动能率和水吸收剂量)绝对测量技术的研究现状,总结测量源强度的标准装置及测量方法。针对国内粒子源在癌症治疗中的使用量非常大,国内相关的标准规范不完善及国内对源强度测量技术和方法缺乏的现状,提出源强度测量的相关建议,以期实现国内粒子源强度的量值溯源和传递。关键词:近距离治疗;1 2 5I;剂量测量中图分类号:T L 8 4;T L 7 2 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 0-7 5 1 2(2 0 2 3)0 1-0 0 9 9-1 0收稿日期:2 0 2 2-0 1-2 5;修回日期:2 0 2 2-0 2-0 9基金项目:博后项目(B H 2 1 1 3)通信作者:李德红d o i:1 0.7 5 3 8/t w s.2 0 2 2.y o u x i a n.0 0 9T h eP r o g r e s so fA b s o l u t eM e a s u r e m e n tM e t h o d so f t h e I n t e n s i t yo f1 2 5IB r a c h y t h e r a p yS e e d sL I UC h u a n f e n g1,L ID e h o n g1,L I U Y u n t a o2,WANG H o n g y u2,HUANGJ i a n w e i1,S ONG M i n g z h e2,WE IK e x i n2,Z HANGJ i a n1(1.N a t i o n a l I n s t i t u t eo fM e t r o l o g y,B e i j i n g1 0 0 0 2 9,C h i n a;2.C h i n aI n s t i t u t eo fA t o m i cE n e r g y,B e i j i n g1 0 2 4 1 3,C h i n a)A b s t r a c t:B r a c h y t h e r a p y i sa ne f f e c t i v et r e a t m e n t f o rc a n c e r.1 2 5Is e e d sa r ew i d e l yu s e df o r t h e l o wd o s e r a t eb r a c h y t h e r a p y,w h i c hh a s t h e a d v a n t a g e so f s h o r t h a l f-l i f e,e a s y t om a k e m i c r o s t r u c t u r ea n de a s yp r o t e c t i o n.M e d i c a lp h y s i c i s t s m a k et r e a t m e n tp l a n sm a i n l yb a s e do nt h e f o r m u l ao f t h ed o s ed i s t r i b u t i o no fp a r t i c l es o u r c e sa r o u n dt i s s u e s.T h eq u a n t i t yc h a r a c t e r i z i n gt h ei n t e n s i t yo fs e e d sh a sc h a n g e df r o mt h eq u a n t i t yo fa p p a r e n t a c t i v i t yt ot h ea i rk e r m as t r e n g t h.I no r d e rt om e a s u r et h ei n t e n s i t yo ft h es o u r c ea c c u r a t e l y,i th a sb e c o m eah o t i s s u e i n i n t e r n a t i o n a l r e s e a r c h.T h i sp a p e r i n t r o-d u c e s t h ed e v e l o p m e n to fd o s ed i s t r i b u t i o nf o r m u l ao f1 2 5I s e e d s i nt i s s u e.T h es t a t u so fa b s o l u t em e a s u r e m e n t o f p a r t i c l e s o u r c e i n t e n s i t y,s u c ha s a i r-k e r m a s t r e n g t h,r e f e r e n c ea i r-k e r m ar a t ea n da b s o r b e dd o s et ow a t e ri sa n a l y z e d.A n dt h ep r i m a r ys t a n d a r da n dm e a s u r e m e n tm e t h o do f b r a c h y t h e r a p ys e e d s a r e s u mm a r i z e d.I no u r c o u n t r y,t h eq u a n-t i t yo f1 2 5Ib r a c h y t h e r a p ys e e d su s e df o r t h et r e a t m e n t i n c r e a s e s.T h er e l e v a n td o m e s t i cs t a n d a r d sw a si m p e r f e c t i o n.A n dt h e r ei sal a c ko fm e a s u r e m e n tt e c h n o l o g ya n dt h em e t h o d so ft h ea i rk e r m as t r e n g t ho f1 2 5Is e e d s.I nv i e w o ft h ec u r r e n ts i t u a t i o ni nC h i n a,s o m es u g g e s t i o n so nt h eb r a c h y t h e r a p ys e e d s i n t e n s i t ym e a s u r e m e n t a r ep u t f o r-w a r dt or e a l i z e t h es o u r c e i n t e n s i t yt r a n s m i s s i o na n dt r a c e a b i l i t y i nC h i n a.K e yw o r d s:b r a c h y t h e r a p y;1 2 5I;d o s i m e t r ym e a s u r e m e n t 近距离放射治疗(b r a c h y t h e r a p y)是一类放射治疗手段的总称,将具有包壳的放射性核素埋入组织间或放在肿瘤表面,利用放射性核素产生的射线对肿瘤进行照射1。该放疗技术利用平方反比的原理,在提供适形的剂量分布上有一定的优势2。近距离放射治疗在近源处剂量很高,之后剂量大幅下降3,从而保护正常组织。用于低剂量率近距离治疗(l o w d o s er a t e,L D R)的 粒 子 源 有1 0 3P d、1 3 1C s和1 2 5I,其中1 2 5I粒子源在临床应用最多,主要应用于眼、头、颈、乳腺、宫颈癌或前列腺癌等的治疗4-7。随着金属加工技术的进步,1 2 5I核素放射源的分布形式多样,目前常见的类型有六种8,其内部制成不同的结构以满足治疗的需求。为了安全进行近距离放射治疗,制定全面的质量保证计划和精确的治疗计划十分必要9。美国医学物理学协会(Am e r i c a nA s s o c i a t i o no fP h y s i c i s t s i nM e d i c i n e,AA PM)5 6号报告1 0、欧洲 放 射 与 肿 瘤 学 会(E u r o p e a nS o c i e t yf o rR a d i o t h e r a p ya n dO n c o l o g y,E S T R O)1 1和安德森癌症中心(MDA n d e r s o nC a n c e rC e n t e r)1 2提出近距离治疗需要准确掌握放射源的输出量,将其作为质量保证的一部分。其中,源强度校准是近距离放射治疗质量控制的一个重要步骤。国际辐射单位和测量委员会(I n t e r n a t i o n a lC o mm i s s i o no nR a d i a t i o nU n i t sa n dM e a s u r e-m e n t s,I C RU)及国际原子能机构(I n t e r n a t i o n-a lA t o m i cE n e r g yA g e n c y,I A E A)建议近距离放射治疗中质量控制参数由源的表观活度改为空气 比 释 动 能 强 度(或 参 考 空 气 比 释 动 能率)1 3-1 6。I A E A-1 2 7 4号1 7报告提出了1 2 5I粒子源校准和溯源的方法。以绝对测量理论建立的初级标准是国家最高计量标准,是量值传递和溯源的基础1 8,标准装置的建立有利于建立标准化和科学化的计量溯源体系,为近距离放射治疗建立健全的质保体系提供支撑。目前国际上针对粒子源强度的绝对测量已经开展了广泛的研究,美国已经建立了完整的剂量溯源体系1 9。但我国还未开展相关的绝对测量研究,未建立相关的基标准装置。本研究对国际上现有的空气比释动能强度的绝对测量技术及测量装置的优缺点进行分析,介绍国内使用粒子源治疗的应用现状,以及国内建立的相关法规和技术规范,并对国内建立粒子源剂量测量的标准装置提出建议。1 粒子源剂量分布计算公式发展在1 9 9 5年之前,粒子源在组织中产生的剂量分布主要基于点源模型和放射源的表观活度进行计算3(见公式(1)。1 9 8 8年,美国物理学协会辐射治疗委员会成立了T G-4 3号工作组,针对近距离治疗放射源剂量计算的有关文献和数据进行了总结和评价,并在1 9 9 5年发表了总结报告。报告中不仅对粒子源的剂量测量和计算进行了综合评述,并且在此基础上推荐了一个临床应用的剂量计算公式,如公式(2)。其中剂量率常数为参考点处的水吸收剂量D(r0,0)与空气比释动能强度的比值。参考坐标系如图1所示,参考距离r0取1