醫用放射性活度計性能測試及分析

劉 輝 范振芳 李璟瑜 宋 穎

醫用放射性活度計性能測試及分析

目的：對醫用放射性活度計進行性能測試，探討其性能測試結果和意義。方法：依據國家標準(GB/T10256-2013)“放射性活度計”，利用標準活度計及標準放射源，檢測放射性活度計的重復性、不穩定性及相對固有誤差等性能指標。結果：檢測70臺放射性活度計，其重復性平均值為(0.50±0.44)%，最大值為1.94%，最小值為0.09%。不穩定性平均值為(0.91±0.47)%，最大值為2.65%，最小值為0.33%。相對固有誤差：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%。結論：放射性活度計對低能核素的241Am測量時性能稍差。通過定期檢測，加強放射性活度計的質量控制，是保障臨床診斷及治療對放射性核素活度測量性能要求的必要措施。

放射性活度計；性能測試；重復性；相對固有誤差

劉輝,男,(1985- ),碩士，助理研究員。中國疾病預防控制中心輻射防護與核安全醫學所 輻射防護與核應急中國疾病預防控制中心重點實驗室，從事核醫學設備質量控制工作。

劉 輝①范振芳①李璟瑜①宋 穎①

隨著科學技術的進步以及核醫學設備的發展，核醫學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用于核醫學臨床診斷及治療，且對核醫學影像診斷及核素治療的需求不斷增加和提升。由于在核醫學診斷中采集臨床影像離不開放射性藥物，放射性活度計主要用于準確測量放射性藥物活度，是臨床核醫學科中最重要的儀器之一。

目前，放射性活度計在醫院的核醫學被廣泛地使用，同時醫療機構對活度計的指標性能、測量精度及測量范圍要求越來越高。作為一種計量工具，只有通過標準放射源對其的井型電離室及主機進行刻度和校準后方可起到計量的功能，使用于醫用放射性核素活度測量。應用放射性藥物從事核醫學臨床診斷、核素治療以及科學研究，均需測量放射性藥物的活度，因此放射性藥物活度的準確性、患者的受照劑量以及臨床診斷效果具有密切的關系。為了得到放射性藥物的準確活度，需要對放射性活度計進行科學合理的質量控制，確保活度計的性能指標符合國家相關標準，使活度計更加科學地為醫院和患者服務[1]。為此，本研究依據國家標準GB/T10256-2013“放射性活度計”和國家計量檢定規程JJG377-1998“放射性活度計”，對70臺放射性活度計的主要指標進行測量，分別對相對固有誤差、重復性和不穩定性進行分析。

1 資料與方法

1.1 測試儀器與材料

選取70臺放射性活度計，涵蓋國內醫院使用的放射性活度計主要生產廠商，分別為美國CAPINTEC公司、中國計量科學研究院和北京恒昌科技公司。依據相關標準，70臺放射性活度計按性能分類屬于Ⅱ級，其校準或檢定周期為2年。二級標準放射性活度計RM-905a，標準放射源60Co、137Cs、241Am，其活度均在2 MBq左右。活度計的性能要求見表1[2]。

表1 GB/T10256-2013標準中放射性活度計的性能要求

1.2 測試指標

測試指標分別為重復性、不穩定性、相對固有誤差和其相應測試方法。

1.2.1 重復性

使用放射源137Cs，放入被測放射性活度計中的井型電離室中，分別讀取被測機器示值10次，用相對標準偏差(δ)表示放射性活度計的重復性，其計算為公式1。

式中δ為相對標準偏差，Ai第i次測量值，A 為10次測量值的平均值，n值取10。

1.2.2 不穩定性

使用半衰期較長的標準源137Cs，被測機器每隔2 h讀取其顯示值5個數，取其平均值，不間斷測試8 h，測量5組數據。不穩定性(Is)計算為公式2：式中A0為首次測量的平均值，Ai為第二組至第五組測量值的平均值。

1.2.3 相對固有誤差

使用標準源60Co、137Cs和241Am，由于這3種核素發射的伽馬射線分別是高能、中能及低能，以此來系統評估被測放射性活度計的性能；這3種核素分別使用二級標準活度計和待測機器讀取顯示值10次，計算每種核素顯示值的平均值。相對固有誤差(E)計算為公式3：

式中C為二級標準放射性活度計讀取的平均值，此值作為標準源的活度，為 待測機器讀取的平均值。

2 測試結果

2.1 重復性

對70臺放射性活度計的性能指標重復性測量，其平均值為(0.50±0.44)%，最大值1.94%，最小值0.09%。依據國家標準GB/T10256-2013，按照Ⅱ級標準規定重復性的范圍≤2%。測試結果顯示，70臺設備的重復性均符合國家標準，重復性＜1%的達到Ⅰ級標準的設備數量為63臺，占總臺數的90%，表明70臺放射性活度計的重復性較好(如圖1所示)。

圖1 重復性統計結果示圖

2.2 不穩定性

70臺放射性活度計的性能指標不穩定性測量結果：平均值(0.91±0.47)%，最大值2.65%，最小值0.33%。依據國家標準GB/T10256-2013，按照Ⅱ級標準規定不穩定性的范圍≤3%。測試結果中顯示，70臺設備的不穩定性均符合國家標準，不穩定性≤2%的達到Ⅰ級標準的設備數量為68臺，占總臺數的97%，70臺放射性活度計的穩定性非常好(如圖2所示)。

圖2 不穩定性統計結果示圖

2.3 相對固有誤差

依據國家標準GB/T10256-2013，按照Ⅱ級標準規定不穩定性的范圍是±5%，使用60Co源測試結果，其平均值為(0.57±1.33)%，最大值3.50%，最小值-3.65%；60Co源測試的相對固有誤差結果如圖3所示。

圖3 60Co相對固有誤差統計結果示圖

使用137Cs源的測試結果，其平均值為(0.74±0.89)%，最大值4.00%，最小值-3.92%；137Cs源測試的相對固有誤差結果如圖4所示。

圖4 137Cs相對固有誤差統計結果示圖

使用241Am源的測試結果，其平均值為(-1.01± 2.60)%，最大值5.60%，最小值-4.77%。241Am源測試的相對固有誤差結果如圖5所示。

圖5 241Am相對固有誤差統計結果示圖

相對固有誤差反映出放射性活度計測量放射性物質活度的準確性，測量結果顯示，測量60Co、137Cs和241Am核素的結果均達到Ⅰ級標準的數量為35臺(占50%)，其中相對固有誤差符合Ⅰ級標準的設備數量在測量60Co時為65臺(占92.8%)，測量137Cs時為58臺(占82.8%)，測量241Am時為44臺(占62.5%)。測試結果反映出，放射性活度計對低能核素的241Am測量時性能稍差；編號為66的設備測試241Am時，出現相對固有誤差的測試結果達到了5.6%，超出國家Ⅱ級標準的限定范圍。

3 討論

短半衰期的放射性藥物越來越多地被應用在核醫學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量，因此建立科學的放射性藥物使用規范和加強其放射性活度的質量控制工作非常重要[3]。

影響重復性和不穩定性的因素有：①放射性活度的使用環境，溫度和濕度會影響伽馬射線的電離效應，對放射性活度計的井型電離室性能產生影響；②井型電離室外的放射性藥物也會對放射性活度計測量放射性藥物的活度產生誤差；③放射性活度計電源線路中電流瞬時效應會成為測量放射性核素的干擾源，需要注意在使用放射性活度計時加強電源的穩定性[4]。

相對固有誤差是標準活度和測量活度所決定，標準活度是通過標準儀器測量標準源獲取的，標準儀器需要通過中國計量科學研究院進行檢定合格后才能夠進行量值傳遞。因此影響測量相對固有誤差的因素很多，同時由于醫用放射性活度計采用的是測量4πγ符合測量，測量光子的強度分布、角分布也會影響測量結果。由于角度對低能放射性核素活度的測量結果影響較大，因此測量241Am時的相對固有誤差波動較大[5]。

放射性核素活度的測量是一種統計測量的結果，如果只測量一次，由于放射性核素衰變出伽馬光子的隨機性，測量值與實際值之間會產生一定的偏差，有時可能差別會更大。測量結果和待測核素活度的大小、放射性活度計的本底相關[6]。在放射性藥物活度實際的測量中，應在同一時間段內測量數次，并計算數次測量值的平均值作為放射性藥物的活度[7-8]。

由于放射性活度計出廠時會根據不同的核素進行刻度和校準，用戶在使用不同的放射性藥物時，應每2年對不同的放射性物質針對性的校準或檢定[9]。

4 結語

本研究對放射性活度計性能測試中未測量其非線性和放射性藥物體積效應。非線性測量是為了測量放射性活度計在其測量范圍的上限值和下限值內對活度響應的特性，國家標準GB/T10256-2013中建議用衰變法進行非線性測試[10-12]。體積效應是由于醫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會有一定的誤差。日后有待加強放射性活度計的非線性和放射性藥物體積效應性能測試研究，以全面評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中國疾病預防控制中心輻射防護與核安全醫學所 輻射防護與核應急中國疾病預防控制中心重點實驗室 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.