劉 輝 范振芳 李璟瑜 宋 穎
醫(yī)用放射性活度計(jì)性能測(cè)試及分析
目的:對(duì)醫(yī)用放射性活度計(jì)進(jìn)行性能測(cè)試,探討其性能測(cè)試結(jié)果和意義。方法:依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T10256-2013)“放射性活度計(jì)”,利用標(biāo)準(zhǔn)活度計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)放射源,檢測(cè)放射性活度計(jì)的重復(fù)性、不穩(wěn)定性及相對(duì)固有誤差等性能指標(biāo)。結(jié)果:檢測(cè)70臺(tái)放射性活度計(jì),其重復(fù)性平均值為(0.50±0.44)%,最大值為1.94%,最小值為0.09%。不穩(wěn)定性平均值為(0.91±0.47)%,最大值為2.65%,最小值為0.33%。相對(duì)固有誤差:①60Co平均值為(0.57±1.33)%,最大值為3.50%,最小值為-3.65%;②137Cs平均值為(0.74±0.89)%,最大值為4.00%,最小值為-3.92%;③241Am平均值為(-1.01±2.60)%,最大值為5.60%,最小值為-4.77%。結(jié)論:放射性活度計(jì)對(duì)低能核素的241Am測(cè)量時(shí)性能稍差。通過定期檢測(cè),加強(qiáng)放射性活度計(jì)的質(zhì)量控制,是保障臨床診斷及治療對(duì)放射性核素活度測(cè)量性能要求的必要措施。
放射性活度計(jì);性能測(cè)試;重復(fù)性;相對(duì)固有誤差
劉輝,男,(1985- ),碩士,助理研究員。中國(guó)疾病預(yù)防控制中心輻射防護(hù)與核安全醫(yī)學(xué)所 輻射防護(hù)與核應(yīng)急中國(guó)疾病預(yù)防控制中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,從事核醫(yī)學(xué)設(shè)備質(zhì)量控制工作。
劉 輝①范振芳①李璟瑜①宋 穎①
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及核醫(yī)學(xué)設(shè)備的發(fā)展,核醫(yī)學(xué)在臨床診斷中起到不可代替的作用;越來越多的短半衰期放射性核素應(yīng)用于核醫(yī)學(xué)臨床診斷及治療,且對(duì)核醫(yī)學(xué)影像診斷及核素治療的需求不斷增加和提升。由于在核醫(yī)學(xué)診斷中采集臨床影像離不開放射性藥物,放射性活度計(jì)主要用于準(zhǔn)確測(cè)量放射性藥物活度,是臨床核醫(yī)學(xué)科中最重要的儀器之一。
目前,放射性活度計(jì)在醫(yī)院的核醫(yī)學(xué)被廣泛地使用,同時(shí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)對(duì)活度計(jì)的指標(biāo)性能、測(cè)量精度及測(cè)量范圍要求越來越高。作為一種計(jì)量工具,只有通過標(biāo)準(zhǔn)放射源對(duì)其的井型電離室及主機(jī)進(jìn)行刻度和校準(zhǔn)后方可起到計(jì)量的功能,使用于醫(yī)用放射性核素活度測(cè)量。應(yīng)用放射性藥物從事核醫(yī)學(xué)臨床診斷、核素治療以及科學(xué)研究,均需測(cè)量放射性藥物的活度,因此放射性藥物活度的準(zhǔn)確性、患者的受照劑量以及臨床診斷效果具有密切的關(guān)系。為了得到放射性藥物的準(zhǔn)確活度,需要對(duì)放射性活度計(jì)進(jìn)行科學(xué)合理的質(zhì)量控制,確?;疃扔?jì)的性能指標(biāo)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),使活度計(jì)更加科學(xué)地為醫(yī)院和患者服務(wù)[1]。為此,本研究依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10256-2013“放射性活度計(jì)”和國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG377-1998“放射性活度計(jì)”,對(duì)70臺(tái)放射性活度計(jì)的主要指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量,分別對(duì)相對(duì)固有誤差、重復(fù)性和不穩(wěn)定性進(jìn)行分析。
1.1 測(cè)試儀器與材料
選取70臺(tái)放射性活度計(jì),涵蓋國(guó)內(nèi)醫(yī)院使用的放射性活度計(jì)主要生產(chǎn)廠商,分別為美國(guó)CAPINTEC公司、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院和北京恒昌科技公司。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),70臺(tái)放射性活度計(jì)按性能分類屬于Ⅱ級(jí),其校準(zhǔn)或檢定周期為2年。二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)放射性活度計(jì)RM-905a,標(biāo)準(zhǔn)放射源60Co、137Cs、241Am,其活度均在2 MBq左右?;疃扔?jì)的性能要求見表1[2]。
表1 GB/T10256-2013標(biāo)準(zhǔn)中放射性活度計(jì)的性能要求
1.2 測(cè)試指標(biāo)
測(cè)試指標(biāo)分別為重復(fù)性、不穩(wěn)定性、相對(duì)固有誤差和其相應(yīng)測(cè)試方法。
1.2.1 重復(fù)性
使用放射源137Cs,放入被測(cè)放射性活度計(jì)中的井型電離室中,分別讀取被測(cè)機(jī)器示值10次,用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(δ)表示放射性活度計(jì)的重復(fù)性,其計(jì)算為公式1。
式中δ為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差,Ai第i次測(cè)量值,A 為10次測(cè)量值的平均值,n值取10。
1.2.2 不穩(wěn)定性
使用半衰期較長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)源137Cs,被測(cè)機(jī)器每隔2 h讀取其顯示值5個(gè)數(shù),取其平均值,不間斷測(cè)試8 h,測(cè)量5組數(shù)據(jù)。不穩(wěn)定性(Is)計(jì)算為公式2:式中A0為首次測(cè)量的平均值,Ai為第二組至第五組測(cè)量值的平均值。
1.2.3 相對(duì)固有誤差
使用標(biāo)準(zhǔn)源60Co、137Cs和241Am,由于這3種核素發(fā)射的伽馬射線分別是高能、中能及低能,以此來系統(tǒng)評(píng)估被測(cè)放射性活度計(jì)的性能;這3種核素分別使用二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)活度計(jì)和待測(cè)機(jī)器讀取顯示值10次,計(jì)算每種核素顯示值的平均值。相對(duì)固有誤差(E)計(jì)算為公式3:
式中C為二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)放射性活度計(jì)讀取的平均值,此值作為標(biāo)準(zhǔn)源的活度,為 待測(cè)機(jī)器讀取的平均值。
2.1 重復(fù)性
對(duì)70臺(tái)放射性活度計(jì)的性能指標(biāo)重復(fù)性測(cè)量,其平均值為(0.50±0.44)%,最大值1.94%,最小值0.09%。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10256-2013,按照Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定重復(fù)性的范圍≤2%。測(cè)試結(jié)果顯示,70臺(tái)設(shè)備的重復(fù)性均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),重復(fù)性<1%的達(dá)到Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備數(shù)量為63臺(tái),占總臺(tái)數(shù)的90%,表明70臺(tái)放射性活度計(jì)的重復(fù)性較好(如圖1所示)。
圖1 重復(fù)性統(tǒng)計(jì)結(jié)果示圖
2.2 不穩(wěn)定性
70臺(tái)放射性活度計(jì)的性能指標(biāo)不穩(wěn)定性測(cè)量結(jié)果:平均值(0.91±0.47)%,最大值2.65%,最小值0.33%。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10256-2013,按照Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不穩(wěn)定性的范圍≤3%。測(cè)試結(jié)果中顯示,70臺(tái)設(shè)備的不穩(wěn)定性均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),不穩(wěn)定性≤2%的達(dá)到Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備數(shù)量為68臺(tái),占總臺(tái)數(shù)的97%,70臺(tái)放射性活度計(jì)的穩(wěn)定性非常好(如圖2所示)。
圖2 不穩(wěn)定性統(tǒng)計(jì)結(jié)果示圖
2.3 相對(duì)固有誤差
依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10256-2013,按照Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不穩(wěn)定性的范圍是±5%,使用60Co源測(cè)試結(jié)果,其平均值為(0.57±1.33)%,最大值3.50%,最小值-3.65%;60Co源測(cè)試的相對(duì)固有誤差結(jié)果如圖3所示。
圖3 60Co相對(duì)固有誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果示圖
使用137Cs源的測(cè)試結(jié)果,其平均值為(0.74±0.89)%,最大值4.00%,最小值-3.92%;137Cs源測(cè)試的相對(duì)固有誤差結(jié)果如圖4所示。
圖4 137Cs相對(duì)固有誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果示圖
使用241Am源的測(cè)試結(jié)果,其平均值為(-1.01± 2.60)%,最大值5.60%,最小值-4.77%。241Am源測(cè)試的相對(duì)固有誤差結(jié)果如圖5所示。
圖5 241Am相對(duì)固有誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果示圖
相對(duì)固有誤差反映出放射性活度計(jì)測(cè)量放射性物質(zhì)活度的準(zhǔn)確性,測(cè)量結(jié)果顯示,測(cè)量60Co、137Cs和241Am核素的結(jié)果均達(dá)到Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量為35臺(tái)(占50%),其中相對(duì)固有誤差符合Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備數(shù)量在測(cè)量60Co時(shí)為65臺(tái)(占92.8%),測(cè)量137Cs時(shí)為58臺(tái)(占82.8%),測(cè)量241Am時(shí)為44臺(tái)(占62.5%)。測(cè)試結(jié)果反映出,放射性活度計(jì)對(duì)低能核素的241Am測(cè)量時(shí)性能稍差;編號(hào)為66的設(shè)備測(cè)試241Am時(shí),出現(xiàn)相對(duì)固有誤差的測(cè)試結(jié)果達(dá)到了5.6%,超出國(guó)家Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的限定范圍。
短半衰期的放射性藥物越來越多地被應(yīng)用在核醫(yī)學(xué)的臨床診斷和治療中,這些放射性藥物的使用離不開活度的測(cè)量,因此建立科學(xué)的放射性藥物使用規(guī)范和加強(qiáng)其放射性活度的質(zhì)量控制工作非常重要[3]。
影響重復(fù)性和不穩(wěn)定性的因素有:①放射性活度的使用環(huán)境,溫度和濕度會(huì)影響伽馬射線的電離效應(yīng),對(duì)放射性活度計(jì)的井型電離室性能產(chǎn)生影響;②井型電離室外的放射性藥物也會(huì)對(duì)放射性活度計(jì)測(cè)量放射性藥物的活度產(chǎn)生誤差;③放射性活度計(jì)電源線路中電流瞬時(shí)效應(yīng)會(huì)成為測(cè)量放射性核素的干擾源,需要注意在使用放射性活度計(jì)時(shí)加強(qiáng)電源的穩(wěn)定性[4]。
相對(duì)固有誤差是標(biāo)準(zhǔn)活度和測(cè)量活度所決定,標(biāo)準(zhǔn)活度是通過標(biāo)準(zhǔn)儀器測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)源獲取的,標(biāo)準(zhǔn)儀器需要通過中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院進(jìn)行檢定合格后才能夠進(jìn)行量值傳遞。因此影響測(cè)量相對(duì)固有誤差的因素很多,同時(shí)由于醫(yī)用放射性活度計(jì)采用的是測(cè)量4πγ符合測(cè)量,測(cè)量光子的強(qiáng)度分布、角分布也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。由于角度對(duì)低能放射性核素活度的測(cè)量結(jié)果影響較大,因此測(cè)量241Am時(shí)的相對(duì)固有誤差波動(dòng)較大[5]。
放射性核素活度的測(cè)量是一種統(tǒng)計(jì)測(cè)量的結(jié)果,如果只測(cè)量一次,由于放射性核素衰變出伽馬光子的隨機(jī)性,測(cè)量值與實(shí)際值之間會(huì)產(chǎn)生一定的偏差,有時(shí)可能差別會(huì)更大。測(cè)量結(jié)果和待測(cè)核素活度的大小、放射性活度計(jì)的本底相關(guān)[6]。在放射性藥物活度實(shí)際的測(cè)量中,應(yīng)在同一時(shí)間段內(nèi)測(cè)量數(shù)次,并計(jì)算數(shù)次測(cè)量值的平均值作為放射性藥物的活度[7-8]。
由于放射性活度計(jì)出廠時(shí)會(huì)根據(jù)不同的核素進(jìn)行刻度和校準(zhǔn),用戶在使用不同的放射性藥物時(shí),應(yīng)每2年對(duì)不同的放射性物質(zhì)針對(duì)性的校準(zhǔn)或檢定[9]。
本研究對(duì)放射性活度計(jì)性能測(cè)試中未測(cè)量其非線性和放射性藥物體積效應(yīng)。非線性測(cè)量是為了測(cè)量放射性活度計(jì)在其測(cè)量范圍的上限值和下限值內(nèi)對(duì)活度響應(yīng)的特性,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10256-2013中建議用衰變法進(jìn)行非線性測(cè)試[10-12]。體積效應(yīng)是由于醫(yī)用放射性藥物基本為液體,同一活度的放射性藥物在不同的體積內(nèi)會(huì)有一定的誤差。日后有待加強(qiáng)放射性活度計(jì)的非線性和放射性藥物體積效應(yīng)性能測(cè)試研究,以全面評(píng)估放射性活度的性能。
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The test and analysis for performance of medical radioactivity meter/
LIU Hui, FAN Zhen-fang, LI Jing-yu, et al//
China Medical Equipment,2017,14(3):28-31.
Objective: To test the performances for radioactivity meters and discuss their test results and values. Methods: According to the national standard of radioactivity meter (GB/T10256-2013), a series of performance parameters for radioactivity meter, such as repeatability, instability and relative intrinsic error, were obtained by using standard radioactivity meter and standard radionuclide. Results: 70 radioactivity meters were tested, the mean of repeatability was (0.50±0.44)%, and the highest and the lowest data were 1.94% and 0.09%, respectively; the mean of instability was (0.91±0.47)%, and the highest and lowest data were 2.65% and 0.33%, respectively. The relative intrinsic errors: the mean of60Co was (0.57±1.33)%, and the highest and the lowest data were 3.50% and -3.65%, respectively; the mean of137Cs was (0.74±0.89)%, the highest and the lowest data were 4.00% and -3.92%, respectively; the mean of241Am was (-1.01±2.60)%, the highest and the lowest data were 5.60% and -4.77%, respectively. Conclusion: It is necessary to strengthen quality control for radioactivity meter, so that the devices come to the demands for testing activity of radionuclide in clinical practice.
Radioactivity meter; Performance test; Repeatability; Relative intrinsic error
1672-8270(2017)03-0028-04
R144.1
A
10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.03.007
2016-11-15
①中國(guó)疾病預(yù)防控制中心輻射防護(hù)與核安全醫(yī)學(xué)所 輻射防護(hù)與核應(yīng)急中國(guó)疾病預(yù)防控制中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100088
[First-author’s address] Key Laboratory of Radiological Protection and Nuclear Emergency, China CDC; Notional Institute for Radiological Protection, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100088, China.