医用放射性活度计性能测试及分析

刘 辉 范振芳 李璟瑜 宋 颖

医用放射性活度计性能测试及分析

目的：对医用放射性活度计进行性能测试，探讨其性能测试结果和意义。方法：依据国家标准(GB/T10256-2013)“放射性活度计”，利用标准活度计及标准放射源，检测放射性活度计的重复性、不稳定性及相对固有误差等性能指标。结果：检测70台放射性活度计，其重复性平均值为(0.50±0.44)%，最大值为1.94%，最小值为0.09%。不稳定性平均值为(0.91±0.47)%，最大值为2.65%，最小值为0.33%。相对固有误差：①60Co平均值为(0.57±1.33)%，最大值为3.50%，最小值为-3.65%；②137Cs平均值为(0.74±0.89)%，最大值为4.00%，最小值为-3.92%；③241Am平均值为(-1.01±2.60)%，最大值为5.60%，最小值为-4.77%。结论：放射性活度计对低能核素的241Am测量时性能稍差。通过定期检测，加强放射性活度计的质量控制，是保障临床诊断及治疗对放射性核素活度测量性能要求的必要措施。

放射性活度计；性能测试；重复性；相对固有误差

刘辉,男,(1985- ),硕士，助理研究员。中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所 辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室，从事核医学设备质量控制工作。

刘 辉①范振芳①李璟瑜①宋 颖①

随着科学技术的进步以及核医学设备的发展，核医学在临床诊断中起到不可代替的作用；越来越多的短半衰期放射性核素应用于核医学临床诊断及治疗，且对核医学影像诊断及核素治疗的需求不断增加和提升。由于在核医学诊断中采集临床影像离不开放射性药物，放射性活度计主要用于准确测量放射性药物活度，是临床核医学科中最重要的仪器之一。

目前，放射性活度计在医院的核医学被广泛地使用，同时医疗机构对活度计的指标性能、测量精度及测量范围要求越来越高。作为一种计量工具，只有通过标准放射源对其的井型电离室及主机进行刻度和校准后方可起到计量的功能，使用于医用放射性核素活度测量。应用放射性药物从事核医学临床诊断、核素治疗以及科学研究，均需测量放射性药物的活度，因此放射性药物活度的准确性、患者的受照剂量以及临床诊断效果具有密切的关系。为了得到放射性药物的准确活度，需要对放射性活度计进行科学合理的质量控制，确保活度计的性能指标符合国家相关标准，使活度计更加科学地为医院和患者服务[1]。为此，本研究依据国家标准GB/T10256-2013“放射性活度计”和国家计量检定规程JJG377-1998“放射性活度计”，对70台放射性活度计的主要指标进行测量，分别对相对固有误差、重复性和不稳定性进行分析。

1 资料与方法

1.1 测试仪器与材料

选取70台放射性活度计，涵盖国内医院使用的放射性活度计主要生产厂商，分别为美国CAPINTEC公司、中国计量科学研究院和北京恒昌科技公司。依据相关标准，70台放射性活度计按性能分类属于Ⅱ级，其校准或检定周期为2年。二级标准放射性活度计RM-905a，标准放射源60Co、137Cs、241Am，其活度均在2 MBq左右。活度计的性能要求见表1[2]。

表1 GB/T10256-2013标准中放射性活度计的性能要求

1.2 测试指标

测试指标分别为重复性、不稳定性、相对固有误差和其相应测试方法。

1.2.1 重复性

使用放射源137Cs，放入被测放射性活度计中的井型电离室中，分别读取被测机器示值10次，用相对标准偏差(δ)表示放射性活度计的重复性，其计算为公式1。

式中δ为相对标准偏差，Ai第i次测量值，A 为10次测量值的平均值，n值取10。

1.2.2 不稳定性

使用半衰期较长的标准源137Cs，被测机器每隔2 h读取其显示值5个数，取其平均值，不间断测试8 h，测量5组数据。不稳定性(Is)计算为公式2：式中A0为首次测量的平均值，Ai为第二组至第五组测量值的平均值。

1.2.3 相对固有误差

使用标准源60Co、137Cs和241Am，由于这3种核素发射的伽马射线分别是高能、中能及低能，以此来系统评估被测放射性活度计的性能；这3种核素分别使用二级标准活度计和待测机器读取显示值10次，计算每种核素显示值的平均值。相对固有误差(E)计算为公式3：

式中C为二级标准放射性活度计读取的平均值，此值作为标准源的活度，为 待测机器读取的平均值。

2 测试结果

2.1 重复性

对70台放射性活度计的性能指标重复性测量，其平均值为(0.50±0.44)%，最大值1.94%，最小值0.09%。依据国家标准GB/T10256-2013，按照Ⅱ级标准规定重复性的范围≤2%。测试结果显示，70台设备的重复性均符合国家标准，重复性＜1%的达到Ⅰ级标准的设备数量为63台，占总台数的90%，表明70台放射性活度计的重复性较好(如图1所示)。

图1 重复性统计结果示图

2.2 不稳定性

70台放射性活度计的性能指标不稳定性测量结果：平均值(0.91±0.47)%，最大值2.65%，最小值0.33%。依据国家标准GB/T10256-2013，按照Ⅱ级标准规定不稳定性的范围≤3%。测试结果中显示，70台设备的不稳定性均符合国家标准，不稳定性≤2%的达到Ⅰ级标准的设备数量为68台，占总台数的97%，70台放射性活度计的稳定性非常好(如图2所示)。

图2 不稳定性统计结果示图

2.3 相对固有误差

依据国家标准GB/T10256-2013，按照Ⅱ级标准规定不稳定性的范围是±5%，使用60Co源测试结果，其平均值为(0.57±1.33)%，最大值3.50%，最小值-3.65%；60Co源测试的相对固有误差结果如图3所示。

图3 60Co相对固有误差统计结果示图

使用137Cs源的测试结果，其平均值为(0.74±0.89)%，最大值4.00%，最小值-3.92%；137Cs源测试的相对固有误差结果如图4所示。

图4 137Cs相对固有误差统计结果示图

使用241Am源的测试结果，其平均值为(-1.01± 2.60)%，最大值5.60%，最小值-4.77%。241Am源测试的相对固有误差结果如图5所示。

图5 241Am相对固有误差统计结果示图

相对固有误差反映出放射性活度计测量放射性物质活度的准确性，测量结果显示，测量60Co、137Cs和241Am核素的结果均达到Ⅰ级标准的数量为35台(占50%)，其中相对固有误差符合Ⅰ级标准的设备数量在测量60Co时为65台(占92.8%)，测量137Cs时为58台(占82.8%)，测量241Am时为44台(占62.5%)。测试结果反映出，放射性活度计对低能核素的241Am测量时性能稍差；编号为66的设备测试241Am时，出现相对固有误差的测试结果达到了5.6%，超出国家Ⅱ级标准的限定范围。

3 讨论

短半衰期的放射性药物越来越多地被应用在核医学的临床诊断和治疗中，这些放射性药物的使用离不开活度的测量，因此建立科学的放射性药物使用规范和加强其放射性活度的质量控制工作非常重要[3]。

影响重复性和不稳定性的因素有：①放射性活度的使用环境，温度和湿度会影响伽马射线的电离效应，对放射性活度计的井型电离室性能产生影响；②井型电离室外的放射性药物也会对放射性活度计测量放射性药物的活度产生误差；③放射性活度计电源线路中电流瞬时效应会成为测量放射性核素的干扰源，需要注意在使用放射性活度计时加强电源的稳定性[4]。

相对固有误差是标准活度和测量活度所决定，标准活度是通过标准仪器测量标准源获取的，标准仪器需要通过中国计量科学研究院进行检定合格后才能够进行量值传递。因此影响测量相对固有误差的因素很多，同时由于医用放射性活度计采用的是测量4πγ符合测量，测量光子的强度分布、角分布也会影响测量结果。由于角度对低能放射性核素活度的测量结果影响较大，因此测量241Am时的相对固有误差波动较大[5]。

放射性核素活度的测量是一种统计测量的结果，如果只测量一次，由于放射性核素衰变出伽马光子的随机性，测量值与实际值之间会产生一定的偏差，有时可能差别会更大。测量结果和待测核素活度的大小、放射性活度计的本底相关[6]。在放射性药物活度实际的测量中，应在同一时间段内测量数次，并计算数次测量值的平均值作为放射性药物的活度[7-8]。

由于放射性活度计出厂时会根据不同的核素进行刻度和校准，用户在使用不同的放射性药物时，应每2年对不同的放射性物质针对性的校准或检定[9]。

4 结语

本研究对放射性活度计性能测试中未测量其非线性和放射性药物体积效应。非线性测量是为了测量放射性活度计在其测量范围的上限值和下限值内对活度响应的特性，国家标准GB/T10256-2013中建议用衰变法进行非线性测试[10-12]。体积效应是由于医用放射性药物基本为液体，同一活度的放射性药物在不同的体积内会有一定的误差。日后有待加强放射性活度计的非线性和放射性药物体积效应性能测试研究，以全面评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中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所 辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室 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.