自制平行板电离室在标准乳腺摄影射线束中的性能评估与临床应用验证

【编辑推荐】巴西IPEN校准实验室为解决发展中国家乳腺摄影剂量监测设备进口难题，采用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)和Mylar(聚酯薄膜)等低成本材料研制3.2 cm3敏感体积的平行板电离室。研究通过IEC 61674标准要求的饱和曲线、极性效应等9项测试，验证其在90Sr+90Y校验源及标准乳腺射线束中性能均达标，为优化乳腺癌筛查辐射剂量提供经济可靠的本地化解决方案。

　　

在乳腺癌早筛日益普及的今天，乳腺摄影设备的辐射剂量控制与图像质量平衡成为全球公共卫生领域的重要议题。国际原子能机构(IAEA)建议的质控体系中，平行板电离室(plane-parallel chamber)因其对低能光子的高灵敏度成为剂量监测的金标准。然而对于巴西等发展中国家而言，进口这类精密设备的成本往往成为推行辐射剂量优化计划的瓶颈。这一现实矛盾促使IPEN（巴西核能研究所）仪器校准实验室的科研团队萌生自主研制电离室的构想。

研究人员基于Maia和Caldas 2005年的设计，创新性地采用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)作为腔体材料，搭配仅10微米厚的Mylar(聚酯薄膜)入射窗，打造出敏感长度达10厘米、容积3.2 cm³的特殊平行板电离室。这种设计不仅大幅降低制造成本，其延长的敏感区更有利于提高信噪比。为验证其临床适用性，Linda V.E. Caldas和Climério Santos Soares团队依据IEC 61674国际标准，在实验室条件下系统评估了该设备的9项关键性能指标。

研究主要采用⁹⁰Sr+⁹⁰Y校验源和Pantak/Seifert ISOVOLT 160HS工业X射线机（钨靶）产生的标准乳腺摄影射线束。通过IBA DOSE 1静电计记录电离电流，所有数据均按20°C、101.3 kPa标准条件校正。测试涵盖短期稳定性（10次1分钟重复测量）、极性效应（±300V偏压）、能量依赖性（不同管电压）等维度，并与进口商用设备进行平行比对。

短期与中期稳定性测试显示该电离室在重复测量中变异系数仅0.15%，远低于IEC标准1%的限值。饱和特性曲线证实当工作电压≥200V时离子收集效率达99.5%，符合临床精度要求。特别值得注意的是，能量响应测试在25-35kVp乳腺摄影典型能区展现出优异的线性特性，其偏差控制在±2.5%以内。角度依赖性测试中，即使入射角度偏离垂直方向±15°，读数波动仍小于1.8%，这得益于其独特的对称电极设计。

研究结论表明，这种本土化解决方案完全满足IAEA和欧洲医学物理联合会(EFOMP)对乳腺摄影质控设备的技术要求。其意义不仅在于单台设备可节省约80%的采购成本，更重要的是为资源有限地区实施辐射防护最优化(ALARA原则)提供了可行路径。论文发表于《Applied Radiation and Isotopes》时，审稿人特别指出该设计在敏感区长度与入射窗厚度的平衡处理具有创新性。

讨论部分强调，虽然该电离室目前仅用于实验室级校准，但其模块化设计允许通过调整PMMA厚度（现有2mm）来适应不同能谱特性。作者也指出下一步将开展长期稳定性监测和临床现场验证。这项研究为发展中国家医疗设备本土化研发提供了范本，其"低成本不低标准"的理念对推动全球乳腺癌筛查公平性具有深远影响。