陈基炜，黄圣雁，朱振华，等.120kV CT诊断条件下热释光剂量计测量X射线剂量的研究［J］.
医疗卫生装备,2021,42(5)：33-37."33"•医械应用与质控・
120kV CT诊断条件下热释光剂量计测量X射线
剂量的研究
陈基炜打黄圣雁打朱振华打屠建春打涂彧2*
(1.昆山市中医医院，江苏昆山215300；2.苏州大学医学部放射医学与防护学院，省部共建放射医
学与辐射防护国家重点实验室，江苏省高校放射医学协同创新中心，江苏苏州215123)
高更作品
［摘要］目的：研究在特定CT诊断条件下热释光剂量计(thermoluminescence dosimeter,TLD)测量输出X射线剂量的准确度。方法：分别使用TLD和电离室剂量计(ionization chamber dometer,ICD)测量在CT管电压120kV、管电流范围50~400mAs诊断条件下的输出剂量值，横向比较CT设定、ICD和TLD三者测得的容积CT剂量指数(volume CT do index,CTDI…,l)，并进行相对误差计算和TLD数据线性分析。使用SPSS19.0软件进行统计学分析。结果：使用ICD和TLD测量的CTDI…,l结果无明显差异(P>0.05);ICD和TLD与CT设定的CTDI”』的最大相对误差分别为7.31%和
9.62%，均低于国家相关标准限值；且TLD测量的CTDI…,l整体呈线性关系，拟合效果良好(R2=0.9964)结论:TLD可
用于测量CT输出X射线剂量，总体准确度较高，可为120kV诊断条件下的辐射剂量学研究提供参考。
［关键词］热释光剂量计；电离室剂量计；容积CT剂量指数;X射线剂量;CT；辐射剂量学
［中国图书资料分类号］R318；R144［文献标志码］A［文章编号］1003-8868(2021)05-0033-05
DOI:10.19745/j.1003-8868.2021095
X-ray do measurement by thermoluminescence dosimeter under
120kV CT diagnostic conditions
CHEN Ji-wei1,HUANG Sheng-yan1,ZHU Zhen-hua1,TU Jian-chun1,TU Yu2*
(1.Traditional Chine Medicine Hospital of Kunshan,Kunshan215300,Jiangsu Province,China;2.State Key Laboratory of
Radiation Medicine and Protection of School of Radiation Medicine and Protection,Collaborative Inn
ovation Center of Radiological Medicine ofJiangsu Higher Education Institutions,Soochow University,Suzhou215123,
Jiangsu Province,China)
Abstract O时CCtive To study the accuracy of measuring the output X-ray do using thermoluminescence dosimeter(TLD) under CT specific exposure conditions.Mefliods The output do values were measured using the TLD and an ionization chamber dosimeter(ICD)at a CT tube voltage of120kV and tube current ttings at50-400mAs,respectively.The results volume CT do index(CTDI v>l)measured by the CT ttings,ICD and TLD were compared.Relative error calculation and linear analysis of TLD data were carried out.Statistical analysis was performed using SPSS19.0software,^^ults The results of CTDI vol measured using ICD and TLD were not significantly different(P>0.05);the maximum relative errors of CTDI v>l t by ICD,TLD and CT were7.31%and9.62%respectively,both of which were below the relevant national standard limits;and the overall CTDI vol measured by TLD was linear and well fitted(R2=0.9964).^b^dusioil The TLD can be ud to measure CT output X-r ay do with high accuracy,which provides references for radiation dosimetry studies under120kV diagnosticconditions.［Chine Medical Equipment Journal袁2021,42(5)：33-37］
Key words thermoluminescence dosimeter;ionization chamber dosimeter;volume CT do index;X-ray do;CT;radiation dosimetry
0引言
热释光剂量计(thermoluminescence dosimeter, TLD/由于具有体积小、能量依赖性低、稳定性好、敏感度高、人体组织等效性好、剂量线性区域较宽、价
格便宜、操作方便和退火处理简单等诸多优势［1-2］，在放射剂量学测量中应用较为广泛。TLD目前多应用于肿瘤放射治疗中剂量的估算［3T、放疗设备性能的检测蒙特卡罗模拟估算后的实验验证［7-8］等，是放射从业人员个人剂量监测的常规仪器［9］，在辐射防护与放射卫生体系中发挥着至关重要的作用。
目前测量放射源剂量学参数的常规方法是采用TLD和电离室剂量计(ionization chamber dometer, ICD)相互验证［10-11］，虽然ICD验证方法准确可靠，但受限于电离室的长度、形状、体积或连接线等一系列
陈基炜，黄圣雁，朱振华，等.120kV CT诊断条件下热释光剂量计测量X射线剂量的研究［J］.
34•医疗卫生装备,2021,42（5）：33-37.Thesis
客观存在的因素，在某些检测情况下并不适用。TLD 由于上述优点，可作为ICD剂量验证方法的补充。TLD能量响应特性在MV级电子线和X射线研究中的应用较多，相关研究也证明了在MV级条件下TLD 能量响应较好，测量较为准确［12-13］。相对于MV级X 射线,CT输出的kV级X射线具有散射大、剂量低、线束强度较低、曝光时间短等特点，但TLD在CT kV 级条件下测量输出剂量的相关资料较少，使用TLD 进行CT输出剂量测量是否可行，需要通过实验进行验证。本研究模拟在CT设定为120kV的诊断条件下，在CT模体内先后放置TLD与ICD，以获得在相同的设定输出条件下2种测量方法的剂量值，并进行测量结果的对比研究。
1材料与方法
1.1设备和材料
1.1.1CT
使用西门子医疗公司DefinitionAS高端能谱螺旋64排128层CT，该CT采用磁悬浮机架驱动技术，转速0.3s/r，空间分辨力为30lp/cm,Z轴分辨力为0.33mm。
1.1.2剂量模体
使用瑞典RTI公司生产的聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate,PMMA/均质圆柱CT剂量头部模
体，直径为160mm，长度约为15cm，在模体中心和距模体表面10mm处有5个可放置剂量仪探测器的孔（探针孔）：1个位于模体中心，其余4个沿模体周边分布，距边缘1cm，孔内径为1.31cm。孔内用5个丙烯酸树脂塞棒填充。
1.1.3ICD
使用瑞典RTI公司的Piranha657多功能X射线质量检测仪和其公司生产的型号为DCT10的长杆电离室。
1.1.4TLD
使用美国康科德电子公司生产的2000C型氟化锂热释光剂量片，其材料为LiF（Mg,Cu,P），在退火后可重复使用，规格为直径4.5mm、厚度0.8mm。另准备10只热释光剂量片作为本底剂量片，与试验剂量
基金项目：江苏高校优势学科建设工程资助
学习总结报告项目（PAPD）；昆山市中医医院2018年度青
年基金项目-9
新疆高考分数线
作者简介：陈基炜（1985—），男，硕士，工程
师，主管技师，主要从事放射卫生与辐射防
护方面的研究工作,E-mail:280694152@qq.
com。
通信作者：涂彧，E-mail:tuy u@suda.e du 片分开包装，统一存放。TLD的探测阈为100nGy，相对灵敏度为LiF（Mg,Ti）的40倍，重复性为±5%，线性检测范围为10滋Gy~12Gyo
1.1.5热释光退火炉
使用RGD-3D型热释光退火炉，测量范围为0.01滋Gy~10.00Gy，线性小于1%偏差，可测量多种类型热释光探测器，如圆片、方片、玻璃管及粉末等类型。
1.2检测方法
选取CT头部扫描Head Routine Seq序列轴扫模式,CT曝光条件为手动选取常用诊断条件管电压120kV，因需要判断TLD在区间范围内输出剂量的一致性，故输出管电流范围选择50~400mAso 每50mAs设置为一挡实验条件，共计8组。重建层厚4.8mm，探测器参数（Acq.）设置为12排伊1.2mm，每扫描一次进床14.4mmo将CT模体摆放至扫描床上，使用激光定位灯进行定位，完成定位像扫描之
后，再将ICD依次插入CT头部模体中心和四周的5个探针孔，未插入ICD的孔洞使用树脂塞棒进行填充。依次进行5次曝光，记录X射线质量检测仪输出的剂量值，记为胚。
使用小棒将5只热释光剂量片分别推入头部模体的5个孔洞中心位置，完成安装后进行层扫曝光，每个挡位进行10次上述操作，共计使用50只热释光剂量片。曝光完成后将热释光剂量片送至热释光退
火炉进行读数，记为N t，本底剂量片退火后读数记为N。。在每次曝光的同时记录下西门子CT主控计算机曝光界面的容积CT剂量指数（volume CT do index, CTDI T o J值，作为比较参考值，记为CTDIg l。
1.3质量控制
1.3.1CT检定与试验校准
西门子Definition AS CT已通过苏州计量检测研究院的检定，计量特性检测结果符合技术要求,
扩展不确定度U=5%（包含因子k=2）。在进行每挡曝光试验前，为确保CT输出剂量精准，对CT进行空气校准：选择"tup"菜单栏下“check-up"选项曝光。
1.3.2测量仪器质量控制
ICD于2020年5月送至中国测试技术研究院校准，校准使用的计量标准溯源至国家计量基准，校准证书给出在120kV条件下的标准系数儿=1.056。
热释光剂量片在曝光完成后使用小棒推出，为避免解除受热导致读数损失，试验人员使用镊子将热释光剂量片放入外壳中进行编码，完成编码后进行遮光包装，再运输至相关机构进行退火。
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RGD-3D型热释光退火炉经过苏州市计量测试
院校准，温度在240益时波动度为士0.3益。选取最优化的退火方式：退火温度为240益，恒温退火10min[13]，退火后在室温下将退火盘置于冷却板上自然冷却。然后以20益/s的速度升温至140益，并保持20s，再以20益/s的速度升温至240益，保持20so
1.3.3试验人员
为减少试验测量偏倚，所有试验人员（共A、B、C
3人）在试验前均进行过相关培训。A负责操作CT、进行模体和ICD以及热释光剂量片的摆放;B负责记录X射线质量检测仪输出剂量值（M1~M5）和CT输出的CTDI ct-voi，并记录热释光剂量片退火后的计数（M）和本底剂量片计数（M）;C负责进行原始数据
换算和统计学处理。
1.4数据处理
1.4.1ICD数据处理
ICD剂量值M，实际为ICD在扫描期间获得的总剂量值，将平均分布在模体中心和四周共5个孔洞的100mm长度的容积CT剂量指数（CTDI i
记为K.o因数据需要修正，根据中国测试技术研究院给出的校准因子N”将胚代入公式（1），经过数值修正得到K：
K.=N p x M JL⑴式中上为DCT10电离室的长度,=10cmo将修正过的CTDI i200（中心和四周）每挡条件扫描共计5个值分别代入公式（2），得出CTDI w.icd的剂量值，表示每单位长度电离室扫描平面的剂量值：
CTDI w=1/3x CTDI100（中心）+2/3xCTDI1m（四周）（2）1.4.2TLD数据处理
热释光剂量片经退火炉得到的计数为N t，本底剂量片得到的计数为将N t和N0代入公式（3）中
昆虫记第一章
得到每个点的剂量值CTDI11d-10（中心和四周）[13]: CTDI tl D-100=:N t-N°）x fe t/K a（3 ）式中,T为退火炉机构给出的校准因子;K a为Sv-Gy 转换系数。由于每个孔洞放入的是一只热释光剂量片，获得的5个数据即为CTDI tl D-100的点剂量值，再将每次获得的CTDI tl D-100（中心/和CTDI tl D-100（四周/的5处剂量值代入公式（2），得出加权CT剂量指数CTDI W-TLD，表示在每个扫描层面上热释
光剂量片测得的剂量值。总共完成10个层面，共计得出10个CTDI w_tld。将数据进行处理，整理成均数士标准差（軃S/的形式。
1.4.3CT数据处理
由于CT使用的扫描条件为序列轴扫模式，扫描范围为10cm，将CTDI w_icd和CTDI wtid代入公式（4）和公式（5）得出ICD与TLD测量条件下的容积CT 剂量指数CTDI icd-t…1和CTDI tld-vo I：
CTDI icd-voi=:N x T/d）x CTDI w_icd:4/
CTDI11D-T ol=（N x77d）xCTDl W r.TiD（5）式中,N为轴扫球管旋转1次产生的体层数；为体层厚度;d为轴扫1次的进床距离。
1.5统计学分析
采用Excel软件绘制出CTDI CTDI TLD-vol和CTDI ct-voi的输出剂量曲线，并进行横向比较。因ICD校准可溯源至国家计量基准，故认为ICD数值CTDI ict.T oi为计量标准值，采用SPSS19.0软件以标准值CTDI icd-voi对CTDI—ol值进行单样本t检验分析。参考国家计量检定规程JJG961—2017（医用诊断螺旋计算机断层摄影装置（CT）X射线辐射源》的计量性能要求[14]和国家卫生行业标准WS519—2019《X 射线计算机体层摄影装置质量控制检测规范》质量控制技术要求问，对比 i和CTD生产实习总结
I ct.T oi的相对误差是否在标准要求的范围内。采用SPSS19.0软件以CTDI icd-™i作为比对参考值对CTDI tld-voi进行线性拟合分析。
2结果
2.1CTDI VO l结果
3种方法测得的CTDI vol数值详见表1。使用3组测得的CTDI.，数据绘制散点趋势图，如图1所示。从表1和图1可以得出，在50~400mAs条件下,ICD 所获得的剂量值换算成的CTDI icd-™i基本上等同于CT设定的容积剂量指数输出值CTDI ct-voi，证明CT 实际输出与CT设定的剂量值基本上是一致的（在50mAs时最大相对误差为7.31%）。但TLD所获得的剂量值与CT设定的剂量值在150和350mAs时有稍大的相对误差，分别为9.62%和&65%o
单位:mGy 表1不同曝光条件下3种方法测得的CTDI vol 曝光条件CTDIm CTDIg l CTDI®
50mAs7.787.257.43土2.02
100mAs14.6914.4114.01土3.96
150mAs22.4621.8323.93土4.35
200mAs29.1728.8330.60土5.54
250mAs36.6336.2436.98土8.43
300mAs43.0843.2444.13土10.43
350mAs50.6550.6555.03土11.82
400mAs56.9857.8260.88土13.54
2.2统计学结果
通过单样本t检验得出t和P,TLD测得的CTDI tdl-voi与ICD测得的CTDI icdfi没有显著差异，详见表2。
陈基炜，黄圣雁，朱振华，等.120 kV CT 诊断条件下热释光剂量计测量X 射线剂量的研究［J|.
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Thesis
700
6050
50 100 150 200
250
300 350 400 450
管电流/mAs
CTDT — CTDT —1
CTDT -I 0
50 100 150 200 250 300 350 400 450
管电流/mAs
60.88
果冻简笔画55.03
/
30.6
36.98
23.93
y =0.1R 2=0.53 9x -0996 4
.495 714.01/
7.43
注:CT 曝光条件为120 kV 、50〜400 mAs 。
图2 TLD 测得的CTDI tld -voi 线性趋势图
图1
120 kV （50~400 mAs ）曝光条件下3种方法测得的CTD"散点趋势图
表2不同曝光条件下CTDI T LD-vol 与单样本CTDI ICD-vol 的t 检验结果
皮同（自由度v=9）
曝光条件
t P 均数差值是否在95%.
置信区间内
50 mAs 0.5400.602是100 mAs 0.6080.559
是150 mAs
0.9690.358是200 mAs 1.867
0.095是250 mAs 0.072
0.944是300 mAs 0.2850.782
是350 mAs 1.162
0.275是400 mAs
0.907
0.388
是
2.3相对误差
TLD 测得的CTDI T LD -vol 与CT 设定值CTDI （ :T-vol
相比，取CTDI
差的计算，在
150 mAs 条件下得到最大相对误差（9.62%）, 250 mAs
时获得最小相对误差（2.04%），小于JJG 961—2017
标准中计量性能要求所规定的20%变化范围，小于
WS 519—2019标准中质量控制技术要求的15%基
线误差。
2.4 TLD 数据线性分析
根据表1中的CTDI twm 均数軃使用Excel 软件
拟合出TLD 测得的CTDI
所示），得出线性回归方程y =0.153 9x -0.495 7。对该
回归方程的回归系数进行统计学检验，得到t =40.921,
F =1 674.488 （t=姨F ）, P<0.001，差异有统计学意义，
表明回归系数存在，可以用x 的变异来预测y 的变 异，证明本研究中曝光设置的管电流和TLD 的剂量
值有显著的线性回归关系。对回归方程进行线性的
决定系数计算，得到R 2=0.996 4，表示因变量y 变异
的99.64%可以由x 的变异来解释，说明本次拟合效 果良好。
3讨论
为保持影像质量与患者吸收剂量之间的适当平
衡，测量X 射线剂量的常用仪器主要有ICD.TLD 和 半导体探测器3种。ICD 又分为自由空气电离室、圆
柱和平行板电离室、投射电离室3种。半导体探测器
相对精准，但成本较高，市场尚未普及。小型TLD 可 用于患者剂量测量，缺点是能量响应比ICD 差，多用
于邮寄比对［16］和日常临床测量。
热释光是一种材料受到辐射照射后经加热所发
射的光，被辐照后的材料形成电子陷阱受热激发, 释放陷阱中的电子进而发光，光强度与材料接收的
辐射相关。最常用的热释光体有氟化锂（LiF ）、氧化 铍（BeO ）、氟化钙（CaF 2）、硼酸锂（Li z BQ ）、硫酸钙
（CaSOj 和硅酸镁（Mg 2SiO ）17-18］。TLD 具有组织等效
性好、灵敏度和准确性高、商业可用性强、稳定性强、
重复性和线性响应好、测量范围大等诸多优点，但也 有其固有缺陷，如退火程序与退火温度对TLD 测量
的计数影响程度较大。因ICD 具有便携性、可读性、
直接测量等诸多优势，许多研究使用ICD 进行X 射 线剂量测量凹创。但因ICD 价格较为昂贵，导致其普
及使用的程度和获得的途径相对不易，同时受限于
ICD 尺寸和形状，有些实验无法将电离室放在模体
内部，仅用于表面或较大腔体内的测量。TLD 具有普
及程度高、获取方法较为容易、测量方法与放置程度 较为简单的优势，但其分散性较大，需提前进行筛选 后再进行实验，读取数据方式需要退火后换算，属于
一种间接测量的方式。TLD 本身也存在着一定的缺
陷，如不同辐射能量种类条件下相同剂量的辐照、相 同剂量但不同X 射线角度的辐照均有可能造成30%
以上的测量偏差Pl
本文分别使用TLD 和LCD 测量CT 输出管电 压120 kV 、管电流50~400 mAs 条件下的输出剂量 值，并与CT 设定的输出剂量值进行比对。得出以下
结论（（1）由于ICD 经可溯源至国家计量基准的标准 检定，其可作为计量标准。而TLD 与ICD 在120 kV 、
50~400 mAs 条件下所获得的数据通过独立样本t 检
陈基炜，黄圣雁，朱振华，等.120kV CT诊断条件下热释光剂量计测量X射线剂量的研究[J].
医疗卫生装备,2021,42(5)：33-37.'31' Thesis
验在统计学上没有明显的差异，故可认为使用TLD 检测X射线剂量的方法等效于使用ICD的方法)⑵使用TLD测量X射线剂量随着CT输出管电流的规律性变化具有明显的线性特性，且线性拟合度较好(R2=0.9964,R=0.9982)，接近正强相关。(3)TLD测得的CTDI tld-voi与CT显示的CTDI ct-voi差异均小于国家计量检定规程和国家卫生行业标准所规定的限值。虽然TLD存在相对误差，但与设定值的相对误差较小，符合国家相关规定限值要求。王进等[10]和胡传朋等[11]使用平板型电离室和TLD验证直线加速器电子线MV级的剂量比对，结果均显示平板型电离室验证效果较优,TLD可作为电子线剂量验证方法的补充，与本实验得出的结果一致。根据上述分析, ICD和TLD2种测量方法在一定程度上可以相互弥补自身的缺点，实验者可以根据实际情况较为灵活地选择测量方式。
本实验的不足之处在于使用TLD测得的数据具有较高的分散性，标准差s几乎为平均值的1/3~1/4，所
以在选择TLD进行剂量实验时，有必要事先进行预实验，在筛选(分散程度在5%以内)、校准、刻度、测量和数据处理环节进行严格的质量控制，以保证验证结果的可靠性。另外，本试验仅研究了在CT常用管电压120kV、50~400mAs条件下TLD测得的CT 输出剂量值的情况，但临床CT拥有4个管电压挡位(80、100、120、140kV)，技师会根据不同受检者和不同检查部位选择相应的管电压。下一步将在80、100、140kV和50~400mAs相互组合的条件下，以ICD检测方法为计量基准进一步进行研究，以验证TLD是否可以用于检测CT常规条件下的剂量输出值。
综上所述,TLD可用于测量CT输出X射线剂量，总体准确度较高，与ICD测量数值无明显差异，可用于120kV CT诊断条件下的辐射剂量学研究。
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(收稿:2020-10-12修回:2021-01-04/
