輸出劑量測量時溫度氣壓濕度變化規律的研究

秦偉，柏正璐，時飛躍

南京醫科大學附屬南京醫院（南京市第一醫院）a.腫瘤放療中心；b.醫療設備處，江蘇 南京 210006

輸出劑量測量時溫度氣壓濕度變化規律的研究

秦偉a，柏正璐b，時飛躍a

南京醫科大學附屬南京醫院（南京市第一醫院）a.腫瘤放療中心；b.醫療設備處，江蘇 南京 210006

目的 對加速器周檢輸出劑量測量時記錄的溫度、氣壓、濕度等數據進行回顧分析，研究數據的變化規律。方法 選取2013年～2015年周檢對瓦里安Clinac iX加速器輸出劑量測量時記錄的148組數據，進行回顧研究。對不同年度及不同季節的溫度、氣壓、濕度和空氣密度（AD）數據進行統計分析。結果 2013年～2015年，溫度、氣壓、濕度和AD的平均值分別為21.8℃，1017 hPa，46% RH和1.002。不同年度的相同時期，各類數據總體上變化不大。同一年度，氣壓值的變化呈V形，濕度和AD值的變化呈倒V型。同一年度的不同季節，溫度平均值變化不大；氣壓平均值，夏季最低，冬季最高；濕度平均值和AD平均值，夏季最高，冬季最低。結論 氣壓、濕度和AD值，與季節的變化相關。物理師應充分認識溫度、氣壓和濕度的變化規律，準確記錄相關數據，從而獲取準確的輸出劑量值。

溫度；氣壓；濕度；空氣密度；劑量；季節

引言

現代放射治療的質量保證（Quality Assurance，QA）和質量控制（Quality Control，QC）項目較多，其中醫用直線加速器輸出劑量的長期穩定性與準確性監測是所有質控工作的基礎之一，對于放療的療效和安全起著至關重要的作用[1]。在我國，由于各種客觀條件的限制，各放療單位對于醫用直線加速器輸出劑量的長期穩定性與準確性監測的方法、頻率、標準等不盡一致。使用劑量儀、電離室和小水箱（或固體水），可做到每周測量一次，使用晨檢儀可做到每日測量一次[2-5]。影響醫用電子直線加速器輸出劑量的因素有很多，研究表明溫度和氣壓對醫用直線加速器輸出劑量影響較大[6-7]。日常對加速器輸出劑量進行測量時，需要記錄溫度和氣壓值，從而對輸出劑量數據進行校正。本工作對加速器周檢輸出劑量測量時溫度、氣壓和濕度的變化規律進行了回顧分析，研究這些參數的變化規律，從而獲取準確的輸出劑量值。

1 材料與方法

1.1 材料

儀器設備：IBA DOSE 1劑量儀；FC65-G電離室；SP34固體水；普通玻璃液體溫度計；YM3型空盒氣壓表；GJWS2080A型溫濕度表；瓦里安Clinac iX醫用電子直線加速器。劑量儀、電離室、溫度計和氣壓表每年送到江蘇省計量科學研究院作檢定和校準。

1.2 方法

每周周檢輸出劑量測量前，將溫度計插入固體水的適配孔道里，待溫度穩定后讀取溫度值；使用YM3型氣壓表在固體水旁邊讀取氣壓值。DOSE 1劑量儀充分預熱后，輸入溫度和氣壓值后，會自動顯示空氣密度（Air density,AD）值，該值代表修正因子KTP。

其中P0=1013 hPa，T0=20℃，是標準溫度和標準氣壓值[7]。對2013、2014和2015年3年中的周檢數據的溫度、氣壓、濕度和AD值進行統計分析，并對不同年度和不同季節的數據進行比較分析。本研究中，根據本地區（江蘇南京）的氣候情況，采用以月份劃分四季的方法，將季節劃分如下：3、4、5月份為春季，6、7、8月份為夏季，9、10、11月份為秋季，12、1、2月份為冬季[8]。

2 結果

2013年1月初～2015年12月底，共進行周檢148次，其中2013年47次，2014年50次，2015年51次。測量時溫度、氣壓、濕度均使用上述儀器和方法檢測，并記錄下AD值。2013～2015年溫度、氣壓、濕度及AD值的變化趨勢，見圖1。春夏秋冬4個季節的溫度、氣壓、濕度及AD的統計平均值，見表1。3年中溫度、氣壓、濕度和AD的所有數據的平均值分別為21.8℃，1.017 hPa，46% RH和1.002。

表1 2013～2015年春夏秋冬4個季節溫度、氣壓、濕度和AD的平均值

3 討論

大多數非密封型電離室的響應受空氣溫度、壓力和相對濕度的影響?？諝獾拿芏热Q于溫度和壓力，電離室氣腔中空氣的密度和質量隨溫度降低或壓力的增高而增大，反之亦然。每單位空氣質量所收集到的電離電荷，即電離室讀數也將隨溫度降低或壓力增高而增大，現場使用時，必須給予校正[9-10]。有研究表明，不僅空氣電離室的響應受到溫度的影響，液體電離室的影響也受到溫度的影響[11]。

圖1 2013-2015年加速器輸出劑量測量時各參數的長期變化趨勢

由圖1a及表1可見，3年中溫度值在21.8℃上下浮動，變化趨勢沒有明顯的規律。除2013年春季溫度值偏大外，其余11個季節的平均值相差較小。這是因為加速器機房內的溫度主要靠空調調控，與季節變化和天氣狀況的關系較小。2013年春季溫度較大，是因為這段期間過于考慮患者對溫度的要求，人為調節機房溫度所致。

由圖1a及表1可見，同一年里，氣壓值的變化呈V形；每年的1月～7月中下旬，氣壓值呈下降趨勢，8月至次年1月，氣壓值呈上升趨勢。總體來說，冬天干燥寒冷，空氣密度大，水汽含量小，因此冬天氣壓高，夏天氣壓低[12]。以2014年為例，夏季氣壓平均值最?。?006 hPa），冬季最大（1027 hPa），說明氣壓值受季節影響較明顯。氣壓最低點出現在第74次（2014-07-24，997 hPa），當天南京天氣為大雨。說明天氣對氣壓值也有影響，一般晴天氣壓高，陰雨天氣壓低。

電離室工作環境中空氣相對濕度的影響一般較小，如電離室校準時相對濕度為50%，現場測量時相對濕度在20%～70%范圍內，不需要對電離室的靈敏度作相對濕度的校正[10]。由圖1c和表1可見，同一年里，濕度的變化呈倒V型；不同季節比較，夏季濕度高，冬季濕度低，春秋兩季濕度相近。為了控制加速器治療機房的濕度，一般在機房里會配置有除濕機，使夏季機房濕度不至于過高。所以機房濕度主要受到季節變化的影響，部分受到人為控制的影響。

由圖1b及表1可見，同一年里，AD的值的變化呈倒V型。AD值，即KTP值，與溫度和氣壓有關。由公式可知，AD值與氣壓測量值成反比，在機房溫度保持相對恒定的條件下，AD值與氣壓值呈相反的變化趨勢。由公式可見，溫度增加1℃，AD值大約增加0.34%；氣壓值降低10 hPa，AD值大約增加1%。

為了確保醫用電子直線加速器輸出劑量的穩定性，需要定期對加速器進行輸出劑量的測量，根據測量結果進行必要的校正。在輸出劑量測量時，要按實測溫度和氣壓值對數據進行校正。暫未配備氣壓計的單位（或在氣壓計年檢時）在使用市氣象局地面站提供的氣壓值時，必須作氣壓海拔高度修正[6]。在本研究中，因為每年夏季7月份左右將氣壓計隨劑量儀、電離室和溫度計一起送計量院年檢，所以夏季的溫度、氣壓、濕度和AD值的個數，比其它季節的數據個數略少。

本工作的研究結果，為物理師進行加速器輸出劑量的測量工作提供了一些有益的參考。需要注意的是，這些數據是在南京地區測量得到的，對全國的其它地區并不完全適用。南京位于長三角地區，春夏秋冬四季分明。在中國有5種季節劃分的方法，本文為了數據比較方便，僅采用了其中一種（以月份劃分四季）[8]。采用氣候四季劃分，長三角地區的四季長度，夏季最長，冬季次之，春秋相接近，且秋季略短[13]。我國幅員遼闊，地形地貌復雜，東部沿海、東北地區、云貴高原和青藏高原等地區，氣候不同，季節劃分也各有其特點[8,13-16]。此外，在氣候增暖背景下中國大部分地區冬季持續時間明顯縮短，春、夏季的起始時間呈現提前的趨勢，而秋、冬季則呈現推后的趨勢[17-19]。物理師應了解所在地區的氣候及變化特點，可對所在地區劑量測量時的數據進行分析總結，得到所在地區溫度、氣壓和濕度等參數的變化規律及統計數據。

[1] 劉卓倫,張藝寶,岳海振,等.醫用直線加速器中心軸絕對劑量輸出長期穩定性對比分析[J].中國醫學物理學雜志,2016,33(1):1-5.

[2] 姜瑞瑤,熊霏,黃國鋒,等.醫用直線加速器輸出劑量穩定性分析[J].中國醫學物理學雜志,2011,28(5):2854-2857.

[3] 林強,時飛躍,蔣紅兵,等.VARIAN IX加速器電離室故障維修及對劑量影響的分析[J].中國醫療設備,2016,31(8):155-157.

[4] 胡俏俏,張藝寶,劉卓倫,等.四種常見加速器晨檢儀的性能比較[J].中華放射醫學與防護雜志,2015,35(7):532-535.

[5] Binny D,Lancaster CM,Kairn T,et al.Monitoring daily QA 3 constancy for routine quality assurance on linear accelerators[J].Phys Med,2016,32(11):1479-1487.

[6] 鐘宇行,何健浩,張展洪,等.氣壓對醫用直線加速器劑量標定的影響[J].醫療裝備,2014,27(12):29-30.

[7] 蔣社偉,王艷霞.氣溫和氣壓對醫用直線加速器輸出劑量刻度的影響[J].醫療衛生裝備,2016,37(8):109-111.

[8] 范思睿,范廣洲,董一平,等.青藏高原四季劃分方法探討[J].高原山地氣象研究,2011,31(2):1-11.

[9] 張紹剛.放射治療中常規劑量的測算(之一)—吸收劑量的測量和加速器的刻度[J].醫療裝備,2009,22(4):1-10.

[10] 凃彧.放射治療物理學[M].北京:原子能出版社,2010:178-179.

[11] Gomez F,Gonzalez-Castano D,Diaz-Botana P,et al.Study of the PTW microLion chamber temperature dependence [J].Phys Med Biol,2014,59(11):2705-2712.

[12] 田廣志,姚久民,王殿軍.大氣壓強隨濕度溫度變化的解釋商榷[J].教學與管理(中學版),2007,(7):54-55.

[13] 吳昊旻,黃安寧,黃旋旋.近50年長三角地區季節的氣候變化特征[J].中國農業氣象,2012,33(3):317-324.

[14] 郁珍艷,吳利紅,高大偉,等.浙江省四季劃分方法探討[J].氣象科技,2014,42(3):474-480.

[15] 劉玉蓮.1961-2010年黑龍江省氣候季節時空分布及其變化特征[J].氣象與環境學報,2015,31(2):89-96.

[16] 張東海,白慧,周文鈺,等.氣候季節劃分標準在貴州地區的適用性分析[J].高原山地氣象研究,2014,34(4):77-82.

[17] 劉海濤,楊潔,葉彩華.全球變暖下1951-2014年北京地區的季節變化[J].中國農學通報, 2016,32(27):141-148.

[18] 張世軒,張璐,孫樹鵬,等.全球變暖情況下中國季節的變化[J].高原氣象,2011,30(3):659-667.

[19] 孫樹鵬,張璐,侯威,等.基于非線性相似度量方法研究中國季節劃分[J].物理學報,2011,60(2):029201-0292017.

Study on Variation Laws of Temperature, Atmospheric Pressure and Humidity when Measuring Output Dose

QIN Weia, BAI Zhenglub, SHI Feiyuea
a.Radiation Therapy Center; b.Department of Medical Equipment, Nanjing First Hospital, Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210006, China

Objective To retrospectively investigate the variation laws of temperature, atmospheric pressure and humidity when measuring the output dose of linac in weekly QA-tests. Methods A total of 148 sets of data recorded in weekly quality assurance(QA)-tests outputted from the Varian Clinac iX linac from 2013 to 2015 were selected for retrospective analysis. Statistical analysis was applied to compare the data of temperature, atmospheric pressure, humidity and air density (AD) in different years and seasons.Results The mean values of the 4 parameters from 2013 to 2015 were 21.8℃, 1017 hPa, 46% RH and 1.002, respectively. There were no significant changes of these parameters in the same period of different years. In the same year, values of atmospheric pressure were V-shaped, while values of both humidity and AD were inverted V-shaped. In different seasons of the same year, mean values of temperature varied a little; mean values of atmospheric pressure were lowest in summer and highest in winter; mean values of both humidity and AD were highest in summer and lowest in winter. Conclusion Values of atmospheric pressure, humidity and AD have relationship with seasonal variation. Medical physicists should fully understand the variation laws of temperature,atmospheric pressure and humidity, record these parameters accurately, to obtain correct dose values.

temperature; atmospheric pressure; humidity; air density; dose; season

R730.8

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.12.025

1674-1633(2017)012-0103-03

2016-12-21

2017-02-02

時飛躍，博士，主要研究方向為腫瘤放射物理。

通訊作者郵箱：shifeiyue2013@126.com

本文編輯 袁雋玲