GEZONDHEIDSORGANISATIE

Transcriptie

1 GEZONDHEIDSORGANISATIE ID RADIOLOGISCHE DIENST TNO ARNHEM

2 VOORTGANGSRAPPORT RD-I/ betreffende de ontwikkeling van het TNO TLD personendosimetriesysteem en individuele dosisregistratie Drs. H.W. Julius november 1976

3 RD-I/76I1-183 VOORTGANGSRAPPORT betreffende de ontwikkeling van het TNO TLD personendosimetriesysteem en individuele dosisregistratie Drs. HA'. Julius november Inleiding 2. Het TLD personendosimetriesysteem 2.1. De automatische TLD reader?.?. DP TLD badge 2.3. Het badge verwerkingsmechanisine 2.4. Het geïntegreerde systeem 2.5. Technische afronding 3. Meetresultaten k. Individuele dosisregistratie 5. Publicaties en rapporten

4 -2- I lnl_eiding Dit rapport geeft de huidige stand van zakan betreffende het in opbouw zijnde thermoluminescentiedosimetrie (TLD) systeem voor het meten (controleren) van beroepshalve ontvangen doses ioniserende straling en de registratie van de resultaten op naam van de betrokken werker. De ontwikkeling van het systeem is door de Radiologische Dienst (RD) TNO ter hand genomen met het doel: a. de sinds 1956 in gebruik zijnde filmdosimeter te vervangen door een voor het doel geschikter controlemiddel en b. verbetering te brengen in de wijze waarop de individuele dosisgegevens worden vastgelegd en kunnen worden bereikt. Kortheidshalve wordt hier slechts summier ingegaan op de argumenten die tot deze ontwikkeling hebben geleid, terwijl over de fysische achtergronden en de gedetailleerde technische uitwerking van de methode van de thermoluminescent iedosimetrie niet wordt uitgeweid. Voor deze en andere details wordt verwezen naar de in hoofdstuk 5 opgesomde publicaties en interne rapporten die als bijlage bij dit rapport zijn gevoegd dan wel bij de RD-TNO kunnen worden aangevraagd. 2. Het TLD personendosimetriesysteem Toen een aantal jaren geleden de methode van de thermoluminescentiedosimetrie zich aandiende als een in principe hanteerbaar en naar verwachting beter alternatief voor de fotografische dosimefrie, heeft de RD-TNO de ontwikkeling ter hand genomen van een geautomatiseerd TLD systeem, geschikt om door een dosimetriedienst van aanzienlijke omvang te worden gebruikt. Aan J 1 uitvoering lagen ten grondslag de volgende algemene (naast hier niet genoemde gedetailleerde) eisen, die elk minstens gelijk aan en bij voorkeur scherper waren dan die voor de filmdosimetrie: a. hope betrouwbaarheid, precisie en reproduceerbaarheid b. grote flexibiliteit ten aanzien van keuze van het detec^.ormateriaal en opbouw van de badge

5 -3- c. grote verwerkingscapaciteit De eis van de automatisering niet primair thuishorend in bovenstaande opsomming werd vooral ingegeven door het wezen van de methode der TLD: hope betrouwbaarheid maakt automatisering noodzakelijk. De ontwikkeling tot nu toe heeft zich voltrokken in delen, hoofdzakelijk in de volgorde waarin zij hieronder ter sprake worden gebracht De automatische TLD reader Nadat in 1972 de voor dat moment nieuwe methode van het verhitten van TL-detectoren door middel van heet stikstofgas en het mechanisme voor het automatisch verwerken van TLD's aan een laboratoriumopstelling was beproefd, werd een prototype van een automatisch uitleesinstrument ontwikkeld en gemaakt. Deze reader is operationeel sinds begin De ervaringen met dit instrument zijn onverdeeld gunstig. Inmiddels is een nieuwe versie ontworpen en gebouwd (Fig.l.) die zich van hst prototype onderscheidt door een uitgebreider "failsafe" systeem, de mogelijkheid de bruto luminescentie-lichtopbrengst om tf? rekenen in een netto dosis en verbeterde service mogelijkheden. De voornaamste karakteristieken van de reader (betrekking hebbend op LiF "hot-pressed ribbons" detectormateriaal) zijn: 1. korte uitleescijd: 10 sec. 2. korte cyclustijd : 18 sec. per detector 3. grote stabiliteit op lange termijn (+ \7, over I dag, beter dan 52 over weken, zonder tussentijdse calibratio) 4. zeer geringe restdosis na uitlezirg (< 0.1%) r ). lage detectiedrempel (0,5-1 mr onder laboratorium condities, + 3 mr onder rot'tine omstandigheden) b. groot meetbereik (ruim 7 decaden). Aangezien bij de methode der TLD de uitlezing destructief van aard is (dat wil zeggen dat praktisch alle informatie uit de detector

6 -4- wordt verwijderd) dient een automatisch systeem voorzien te zijn van een reeks test-systemen, die het instrviment stoppen zodra één der cruciale parameters buiten de ingestelde grenzen valt. Dergelijke systemen zijn ingebouwd voor: - de stikstofgastemperatuur - het stikstofgas debiet - de fixatie van de detector in de reader - de gevoeligheid (calibratie) - de badge identieficatie (zie 2.3-) Naast deze, voor de praktische dosimetrie essentiële, parameters is de reader nog uitgerust met een aantal "extra's" waaronder: - het instrument kan, naar keuze, met de hand worden bediend, in hoge mate self-support: ing werken of door een externe processor worden bestuurd - de reader kan vrijwel elk type TLD (uitgezonderd poeder) verwerken - de reader kan detectors met uniforme gevoeligheid selecteren uit een groep - de reader kan, met de gelezen dosis als (instelbaar) criterium, detectors een verlengde warmtebehandeling geven om de restdosis nog te verlagen - de reader kan TLD's waarvan de dosis een (instelbare) grens heeft overschreden, signaleren en "apart leggen". De TLD-badge De TLD-badge (Fig.2.) is een ronde kunststof (polycarbonaat) houder waarin in gefixeerde posities TL detectors (tot een maximum van 5) van indien gewenst verschillende eigenschappen en afmetingen kunnen worden opgenomen. De badge kan verschillende filters bevatten, waarvan er twee vast zijn: een "open venster" (30 mg/cm ) en een plastic filter (+ 300 mg/cm ), De overige filters kunnen

7 -5- naar keuze worden samengesteld uit metalen (Al,Cu,Sn,Pb,Cd en andere) tot een maximum dikte van 2 mm. De badge is voorzien van een automatisch (optisch) decodeerbare cijfer-identificatie en een periode aanduiding (1 tot 8). Het bevestigingsmechanisme laat grote vrijheid toe in de wijze van dragen: de badge kan ofwel met een veiligheidsspeld op de kleding worden vastgemaakt, ofwel aan een riem of horlogebandje worden bevestigd (door middel van een drukknoop mechanisme). De houdtr is stof- en druipwaterdicht en kan slechts met behulp van een speciaal hulpinstrument worden geopend. De spuit-giet matrijzen, waarmee ruim 1000 houders werden vervaardigd, voldoen nog niet geheel aan de specificaties Het badge vorwerkingsmechanisme Voor het automatisch uitlezen van TLD-badges is een mechanisme ontwikkeld dat de houder opent, de TLD's aanbiedt aan de manipulator van het uitleesinstrument, de identificatie decodeert en, tenslotte, na uitlezing de badges weer sluit. De electronische besturing van dit badge-verwerkings mechanisme is voorzien van een schakelpaneel waarop kan worden ingesteld welke TLD's uit de badge wèl, en welke niet zullen worden uitgelezen. Op dit moment is een semi-automatisch prototype (waarbij de badge met de iiand mo^t worden ingebracht en verwijderd) vervaardigd. Hoewel nog niet alle kinderziekten zijn overwonnen, funcioneert het bevredigend, en biedt het principe een goede basis voor het definitieve, geheel geautomatiseerde model Het geïntegreerde systeem De principiële opzet van de TLD reader laat een zeer grote mate van vrijheid toe ten aanzien van de constructie van de detector houder. De definitieve vormgeving van de badge is dan ook een keuze uit drie vrij ver uitgewerkte mogelijkheden: een rechthoekige, een cy- ]indetvormige en een ronde. De laatste bood tenslotte de beste mogelijkheden met betrekking tot vrijheid van filterkeuze, bet inbou-

8 -6- wen van een periodecodering, eventuele uicbreiding van het aantal TLD's, waterdichte sluiting en bevestiging op het lichaam, ontoegankelijkheid door derden. Het badge verwerkingsmechanisme is aan de constructie van de houder aangepast. De eiectronische besturing ervan is afgestemd op die van de reader, zodat beide onderdelen samenwerken als één geheel. Bovendien is rekening gehouden met een besturing door een externe processor (computer) Technische afronding Zoals boven reeds uiteengezet is een semi-automatisch TLD systeem nu operationeel en wordt gebruikt om ervaring op te doen. Inmiddels wordt gewerkt aan de voltooiing van het systeem tot een volledig automatische eenheid (waarvan er twee bij de RD-TNO zullen worden opgesteld). De werkzaamheden betreffen in hoofdzaak: - automatische toe- en afvoer van TLD badges - automatische aflezing en bediening van de periode indicator - contaminatie test van binnengekomen dosimeters - computerbesturing van de beide TLD systemen en koppeling daarvan aan de dosis-databank (zie hoofdst-k 4) - aanpassen van de spuit-giet matrijzen voor de badgehouders - vervaardiging van een TLD vingerdosimeter (het ontwerp hiervan is gereed; de matrijzen worden vervaardigd). De beide automatische TLD readers zullen in december van dit jaar gereed komen. 3. Meetresultaten Uiteraard is een groot aantal experimenten uitgevoerd om de karakteristieke eigenschappen van de TLD reader en de individuele dosimeter te testen. Voor de toepassing het TNO-TLD systeem ten behoeve van de individuele stralingscontrole, moet de meeste waarde worden toegekend aan een objectieve onder auspiciën van Euratom uitgevoerde vergelijking

9 van personendosimeters in de landen der Europese gemeenschappen, waarvan de ervaringen zijn beschreven in het interne rapport RD-I/ (zie hoofdstuk 5). Aan dit rapport is tabel 1 ontleend, waarin de resultaten van dit onderzoek zijn samengevat. Van de 40 aan dit internationale vergel ijkingsprogramma deelgenomen hebbende personendosimetrie systemen, behoorde de TNO-TLD tot de 4 beste. DP badge was voor bovengenoemd Euratom programma uitgerust met 4 LiF detectoren, voorzien van de volgende filters: 1. open venster (30 mg/cnr) 2. plastic filter (300 mg/cm 2 ) 3. 2 nan Al 4. I mm Sn Deze combinatie geeft goede resultaten, maar behoeft daarom nog niet de definitieve keuze te zijn: betere of aan bijzondere radiologische werkzaamheden aangepaste filtercombinaties worden in principe opengehouden. Recent is een onderzoek uitgevoerd naar het gedrag van LiF hot-pressed ribbons en BeO detectors ten aanzien van bestralingen met bèta's van verschillende energiën. Met vrucht werd voor deze experimenten gebruik gemaakt van een set door NPL als secundaire standaard gecalibreerde bêtabronnt-n die onlangs door de RD-TNO werd aangeschaft. Een publicatie van dit onderzoek (dat samen tret een Italiaanse collega in Arnhem werd uitgevoerd) is in voorbereiding. Voor de resultaten van andere, niet direct op de persoonsdosimetriegeriebte, onderzoeken en erperimenten wordt verwezen naar hoofdstuk 5.

10 Tabel I Overzicht van bestralingen en meetresultaten van de RD-TNO BESTRALING MEETRESULTAAT Bestr. door Kwaliteit Exposie («R) Kwaliteit Exposie (mr) V* A(Z) 60 kev kev kev kev 1* GSF 60 kev kev 140 kev <40 kev +250 kev > kev H0keV kev RIV 70 <90 kev l.400> kev kev kev kev CEA 161 kev Cs kev Cs kev kev Cs PTB kev kev 125 Cs kev gemiddeld: Vj standaarddeviatie: Sj 0.08 gemiddeld zonder twee uiterste waarden: V]j 0.99 standaarddeviatie: SJI " 0.06 V verhouding gemeten exposie/verkelijke exposie

11 3-4. Individuele dosisregistratie Zoals bekend, zijn de dosimetriediensten niet gehouden de met behulp van de ter beschikking gestelde controlemiddelen verkregen meetresultaten te registreren op naam van de betrokken werker. De dosisregistratie (en -meldingen) geschieden daarom op basis van het nummer van de dosimeter. Deze beperkte vorm v.?n registratie komt niet altijd het wezen van de individuele dosiscontrole ten goede: Zolang de "Filmbadgedienst" niet weet of en wanneer een bepaalde dosimeter op een andere drager is overgegaan, dan wel welke badges door (van werkkring veranderde) werkers in successie werden gedragen, ontbreekt haar een goed deel van de mogelijkheid tot individuele controle over langere termijn of waarschuwingen bij (dreigende) dosisoverschrijding en wordt het terugvinden van een dosishistorie bemoeilijkt. Weliswaar wordt de RD-TNO frequent over mutaties ingelicht, doch hieraan ligt noch een wettelijke verplichting nog een vrijwillige r egeling ten grondslag, reden waarom tot nog toe deze gegevens niet in het computer dosisbestand worden verwerkt (een met de hand "bij"-gewerkt kaartsysteem doet incidenteel goede dienst). Een op naam gestelde dosisregistratie bij voorkeur op nationale schaal kan hier slechts oplossing brengen. Aan een dergelijk systeem geënt op het abonnementen bestand van de RD- TNO (ruim werkers) wordt thans gewerkt. Dit project loopt parallel met een analoge (zij het uitvoeriger opgezette) onderneming die in samenwerking met de Nederlandse Electriciteitsbedrijven wordt uitgevoerd. (Deze laatste hebben de dosisbewaking voor hun personeel onder beheer gesteld van de van de electriciteitsbedrijven onafhankelijke Radiologische Dienst TNO.) Op dit moment wordt in hoog tempo gewerkt aan een systeem voor individuele dosisregistratie en -verwerking met behulp van "dat?-base". Het ziet er naar uit dat dit systeem in de loop van 1977 operationeel (en van kinderziekten genezen) zal zijn. Het voorziet in vastlegging en rapportage van de volgende gegevens: [n tiet buitenland zijn dergelijke centrale registraties in ontwikkeling of reeds gerealiseerd.

12 Persoonsg i-reyens - naam - geboortedatum (leidend tot een persoonsnummer) - geslacht - beroep of functie - type(n) dosimeter(s) - werkgever - rapportageadres - debiteurenadres - datum in registratie - datum uit registratie - in principe wordt rekening gehouden met de mogelijkheid verschillende categerieaanduidingen, gerelateerd aan de MTD, toe te laten ~ de mogelijkheid voor de introductie van keuringsgegevens wordt opengehouden. Dosisgegevens ~ oppervlakte (bèta-) dosis - diepte ("lichaams"-) dosis - extremiteitendosis - de mogelijkheid gegevens over interne contaminaties te verwerken wordt onderzocht. Gegevens verwerking - periodieke rapportage van gemeten stralingsdoses - attendering op (dreigende) overschrijding van (glijdende) kwartaal en jaardoses - statistische verwerking - eventuele evaluatie van dosisgegevens ten behoeve van omvangrijke j nstrl1ingen. Tn de loop van 1977 zal een systeem worden uitgewerkt voor het doorgeven van mutatiegegevens van de gebruiker aan de RD-TNO. Voor het praktisch testen daarvan zal samenwerking worden gezcht met enkele groce instellingen (b.v. IRT, TH's, universiteiten en mogelijk ziekenhuizen). Invoering zal 7.0 rrogelijk gelijke tred houden met de in gebruikneming van het TLD-personendosimetrie systeem.

13 Publicaties en rapporten!. H.W. Julius, C.W. Verhoef and F. Busscher A universal Automatic TLD Reader for large Scale Fadiation Dosimetry (3 rd Int. IBPA ngress, Washington, 1973) RD-E/ H.W. Julius, C.W. Verhoef, F. Busscher and F. Otermann A Versatile Automatic TLD-System under development (4 tn Int. nf. on Luminescence Dosimetry, Krakow, 1974) RD-E/ H.W. Julius en C.W. Verhoef Verslag van een Euratom TLD-Workshop te Bologna RD-I/ H.J. Stutterheim en H.W. Julius Oriënterend onderzoek naar de lokale stralenbelasting van de patiënt ten gevolge van tandheelkundige röntgenopnatnen RD-I/ B.C. Santen, K. Kan. J.M. Velthuyse and H.W. Julius Exposure of the Radiologist to Scattered Radiation during Angiography (Radiology 115: , 1975) RD-E/ H.W. Julius and G. van der Lugt A Centralized Radiation Dose Record Keeping System (3 rd Europ. IRPA ngress, Amsterdam, 1975) RD-E/ H.W. Julius Projectbeschrijving betreffende de ontwikkeling van een geautomatiseerd perponendosimetriesysteem, gebaseerd op TLD en een gemechaniseerde registratie van de individuele stralingsdoses.. RD-E/

14 K. Kan, B.C. Santen, J.M. Velthyuse and HW. Julius Exposure of the Radiologist to Scattered Radiation during Radiodiagnostic Examinations (Radiology: 119, , 1976) RD-E/ H.W. Julius Introduction of an Automated TLD personne 1 Monitoring System and Centralized Dose Record Keeping System in the Netherlands (9 e Jahrestagung Fachverb. fiir Strahlenschutz, Alpbach, 1975) RD-E/ H.W. Julius Resultaten van het Euratom Vergelijkingsprogramma van persoonsdosimeters 1975 RD-I/ !. H.W. Julius Bedieningsvoorschrift automatisch TNO-TLD systeem (in bewerking) RD-E/ G. Busuoli and H.W. Julius Possible use of BeO in beta-gamma personnel Dosimetry (in bewerking), bestemd voor 5 tn Int. nference on Luminescence Dosimetry, Sao Paulo, 1977) RD-E/

15 'ij'. 1. De automatische' TN0-TLD reader

16 -14- Fig. 2a. De TNO-TLD badge Fig. 2b.

17 -15- Pi-. 3a. F 'ij. Ib. H't geïntegreerde TI,D Systeem: T!,D reader en het TI.O badge vcrwcrk inf,ssysteem (semiautotnat isr.h) in combinatie.