编辑推荐:
为保障医疗影像中电离辐射剂量测量的准确性与可追溯性,研究人员开展澳大利亚辐射防护与核安全局(ARPANSA)和国际原子能机构(IAEA)在 RQR、RQA、RQT 诊断 X 射线束中空气比释动能标准的对比研究。结果显示两者校准系数比在 0.990 - 0.999 间,不确定性符合要求,为剂量校准溯源性提供依据。
在医疗影像领域,电离辐射如同双刃剑,一方面是临床诊断的 “眼睛”,为疾病判断提供关键信息,另一方面其潜在的组织损伤、遗传风险等危害也时刻警示着安全使用的重要性。如何在确保诊断效果的同时,精准控制辐射剂量,成为全球医学界的重要课题。其中,辐射剂量测量设备的准确性和可追溯性更是核心环节 —— 试想,若测量设备本身存在偏差,临床医生依据错误的剂量数据进行诊断和治疗,将可能导致误诊或患者接受不必要的辐射暴露。然而,当时国际上不同标准实验室在诊断 X 射线束的校准标准上存在差异,尤其是国际计量局(BIPM)主导的比对实验所采用的 X 射线束质量,与实际用于校准和评估诊断设备的临床相关束质量(如 RQR、RQA、RQT 系列)在过滤条件和能量分布上不尽相同,这使得临床应用中的剂量溯源面临挑战。
为填补这一空白,澳大利亚辐射防护与核安全局(ARPANSA)与国际原子能机构(IAEA)的研究人员携手开展了一项关键研究。他们聚焦于 IEC 61267 和 IAEA TRS 457 标准中规定的 RQR(适用于常规放射摄影、透视和牙科)、RQA(患者出射束)、RQT(计算机断层扫描)三种诊断 X 射线束质量,通过双边比对实验,深入分析两者在空气比释动能标准上的一致性,研究成果发表在《Physical and Engineering Sciences in Medicine》。
研究人员采用两台电离室作为传递标准,分别在两家机构的 X 射线校准实验室进行校准。首先在 IAEA 剂量实验室(DOL)按照其校准程序对传递标准电离室(Exradin A3 球形电离室和 PTW 34069 平面平行电离室)进行校准,IAEA 的电离室可追溯至德国物理技术研究院(PTB);随后将电离室送至 ARPANSA,利用其主标准中能自由空气电离室(MEFAC)进行校准;最后再次送回 IAEA 进行校准。通过计算校准系数比(R=NK,qIAEANK,qARPANSA)评估两者差异,同时依据国际计量学指南(JCGM)构建不确定度预算,分析测量过程中的各类误差来源。
辐射束质量对比
研究对 RQR、RQA、RQT 系列辐射束的管电压、空气比释动能率及半价层(HVL)进行了测量。结果显示,ARPANSA 和 IAEA 建立的辐射束质量均符合 IEC 标准要求。例如,RQR-2 在 40kV 管电压下,两者的首半价层分别为 1.40mm Al 和 1.42mm Al,与 IEC 规定的 1.42mm Al 高度吻合;RQA-10 在 150kV 时,IAEA 和 ARPANSA 的首半价层分别为 13.40mm Al 和 13.72mm Al,均接近标准值 13.3mm Al,验证了两家实验室在辐射束质量建立上的准确性。
校准系数对比
在 RQR 系列中,校准系数比(R)范围为 0.993 - 0.997,如 RQR-4 的 R 值为 0.993,RQR-10 为 0.997;RQA 系列的 R 值在 0.990 - 0.999 之间,其中 RQA-9 为 0.990,RQA-2 为 0.999;RQT 系列的 R 值为 0.993 - 0.994。传递前后 IAEA 校准系数的差异均小于 0.17%,表明电离室稳定性良好。
不确定度分析
IAEA 的相对扩展不确定度为 1.2%,ARPANSA 为 1.4%。通过扣除相关物理常数(如Wair/e)的不确定度后,两者校准系数比的合成标准不确定度为 0.74%,比对结果在该不确定度水平内高度一致。
研究表明,ARPANSA 与 IAEA 在诊断 X 射线束的空气比释动能标准上具有高度一致性,校准系数比和不确定度均满足临床应用要求。这一结果为更新国际计量局关键比对数据库(KCDB)提供了重要数据,强化了全球医疗影像领域辐射剂量测量的可追溯性,有力支撑了 ARPANSA 发布的《医疗暴露辐射防护规范》(RPS C-5)和《诊断成像设备辐射安全与性能测试标准》(RPS S-2)中对校准溯源性的要求,确保了患者剂量测量和设备校准的准确性,为优化辐射防护方案、降低医疗辐射风险奠定了坚实基础。同时,该研究也为国际标准实验室间的比对提供了示范,推动了全球范围内诊断放射学剂量学的标准化进程,助力实现 “精准医疗,安全辐射” 的目标。