ShieldingCalculator

Shielding Calculator

activity brachytherapy dosimetry source calibration TG-43
Открыть подборку

Shielding Calculator — Расчет радиационной защиты (NCRP 147/151)

ℹ️ Утилита рассчитывает необходимую толщину защитного барьера (бетон, свинец, гипсокартон) или проверяет соответствие существующей защиты нормам.
ℹ️ Использует метод коэффициента пропускания (Transmission Factor) на основе рабочей нагрузки (W), расстояния (d), факторов использования (U) и занятости (T).
ℹ️ Обработка: только ПЕРВАЯ запись в файле input.csv.
⚠️ Критично для ввода объектов в эксплуатацию! Ошибка в расчете защиты ведет к превышению дозовых лимитов для персонала и населения.

Использование:
ShieldingCalculator.exe → демо-режим
ShieldingCalculator.exe input.csv output.json → расчет данных (первая запись)

Формат input.csv:
RoomID,BarrierType,WorkloadGyPerWeek,UseFactor,OccupancyFactor,DistanceM,DesignDoseSvPerWeek,ExistingThicknessCm,HVL_Cm,TVL_Cm

Пример (вторичный барьер КТ, бетон):
CT-Room-01_Barrier_North,Secondary,100.0,1.0,0.2,3.5,0.0001,20.0,2.5,8.3

— ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
При проектировании рентген-кабинетов, КТ, ПЭТ-центров и бункеров ЛТ необходимо гарантировать, что доза за стеной не превысит норму (обычно 0.1 мЗв/нед для публики, 1.0 мЗв/нед для персонала).
• Формула учитывает обратный квадрат расстояния и ослабление в материале.
• Позволяет быстро проверить «узкие места» (двери, лабиринты, стыки плит).
• Независимая проверка проекта архитекторов и инженеров.
⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
• Рабочая нагрузка (W) должна быть реалистичной (пиковой), а не средней.
• Фактор занятости (T) для коридоров часто берут 1/5 или 1/20, для соседних кабинетов — 1.
• TVL/HVL зависят от напряжения на трубке (кВ) или типа нуклида. Использование неверных значений фатально.
• Минимальный запас прочности обычно ≥ 1 TVL или фиксированная величина (например, 1-2 см бетона).
Критические параметры:
• Дизайн-доза (P): 0.1 мЗв/нед (публика), 1.0 мЗв/нед (персонал)
• TVL (Tenth Value Layer): толщина, ослабляющая пучок в 10 раз
• Запас защиты (Margin): Required vs Existing
⚠️ Особенность: Утилита автоматически рассчитывает требуемую толщину и сравнивает с имеющейся. При дефиците защиты выдает статус FAIL с требованием усилить барьер. Результат содержит статус и рекомендацию на двух языках (RU/EN).

input.csv

RoomID,BarrierType,WorkloadGyPerWeek,UseFactor,OccupancyFactor,DistanceM,DesignDoseSvPerWeek,ExistingThicknessCm,HVL_Cm,TVL_Cm
CT-Room-01_Barrier_North,Secondary,100.0,1.0,0.2,3.5,0.0001,20.0,2.5,8.3

URS & FS — пользовательские требования и функциональная спецификация

Этот документ описывает требования пользователя и функциональную спецификацию для утилиты контроля качества. Он предназначен для обсуждения внедрения, подготовки IQ/OQ и интеграции в контур ОКК/QC.

Утилита: ShieldingCalculatorAPI / объект: Shielding CalculatorКатегория: Radiation physics

1. Область применения

Утилита Shielding Calculator применяется для объекта Shielding Calculator. Источником истины для структуры входных данных является фактический input.csv; критерии контроля задаются исполняемым модулем и предметным описанием.

Утилита не использует машинное обучение; решение формируется детерминированными правилами.

Категории: Radiation physics

Теги: activity, brachytherapy, dosimetry, source calibration, TG-43

2. Режимы запуска

ShieldingCalculator.exe                            → демо-режим
ShieldingCalculator.exe input.csv output.json      → расчет данных (первая запись)

3. Ключевые контролируемые области

  • радиоактивность, распад и радиохимическая чистота

4. Предметные ограничения и критические параметры

  • ⚠️ Критично для ввода объектов в эксплуатацию! Ошибка в расчете защиты ведет к превышению дозовых лимитов для персонала и населения.
  • ⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
  • Рабочая нагрузка (W) должна быть реалистичной (пиковой), а не средней.
  • Фактор занятости (T) для коридоров часто берут 1/5 или 1/20, для соседних кабинетов — 1.
  • TVL/HVL зависят от напряжения на трубке (кВ) или типа нуклида. Использование неверных значений фатально.
  • Минимальный запас прочности обычно ≥ 1 TVL или фиксированная величина (например, 1-2 см бетона).
  • Критические параметры:
  • Дизайн-доза (P): 0.1 мЗв/нед (публика), 1.0 мЗв/нед (персонал)
  • TVL (Tenth Value Layer): толщина, ослабляющая пучок в 10 раз
  • Запас защиты (Margin): Required vs Existing
  • ⚠️ Особенность: Утилита автоматически рассчитывает требуемую толщину и сравнивает с имеющейся. При дефиците защиты выдает статус FAIL с требованием усилить барьер. Результат содержит статус и рекомендацию на двух языках (RU/EN).
Пределы, указанные в описании, должны быть сверены с актуальной утверждённой спецификацией, фармакопейной монографией и регистрационным досье перед продуктивным применением.

5. URS — пользовательские требования

IDТребованиеКритичностьКритерий приемки
URS-001Система должна принимать файл input.csv для Shielding Calculator с точным набором колонок, перечисленным в разделе «Контракт входных данных».HighФайл с корректным заголовком читается без ручного редактирования; отсутствие обязательной колонки приводит к FAIL/ошибке импорта.
URS-002Система должна обрабатывать запуск без аргументов в демонстрационном режиме и запуск с аргументами input.csv output.json для пользовательских данных.MediumОба сценария запуска дают предсказуемый результат или понятное сообщение об ошибке.
URS-003Система должна выполнять rule-based контроль по областям: радиоактивность, распад и радиохимическая чистота.HighКаждый контролируемый параметр получает статус и сообщение; результат не зависит от скрытых Excel-формул или ML.
URS-004Система должна сохранять трассируемость между серией/партией, исходными значениями, применёнными правилами и итоговым вердиктом.HighВ выходе присутствуют идентификатор серии, исходные значения, статусы параметров и критические находки.
URS-005Система должна формировать машинно-читаемый output.json для LIMS/ELN/MES, batch record и QA/QC review.HighJSON содержит общий статус, массив проверок, предупреждения, отказы и ссылку на исходный файл.
URS-006Система должна поддерживать применение в валидационном пакете клиента: URS/FS, IQ/OQ-подготовка, проверка установки и операционных сценариев.HighДокумент, тестовые сценарии и воспроизводимый CSV/JSON-поток пригодны для аудита и внутреннего согласования.
URS-007Система должна явно отделять технические ошибки данных от предметных несоответствий спецификации.MediumОшибки схемы/типов не смешиваются с фармакопейными отклонениями и отображаются отдельно.

6. Контракт входных данных input.csv

Источник истины для схемы входа — фактический заголовок input.csv. Имена колонок технические и не переводятся.

#КолонкаТипЕд.ОписаниеПримерПравило контроля
1RoomIDтекстas specifiedRoom IDCT-Room-01_Barrier_Northобязательное значение; формат и допустимость проверяются утилитой
2BarrierTypeтекстas specifiedBarrier TypeSecondaryобязательное значение; формат и допустимость проверяются утилитой
3WorkloadGyPerWeekдесятичное числоas specifiedWorkload Gy per Week100.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
4UseFactorдесятичное числоas specifiedUse Factor1.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
5OccupancyFactorдесятичное числоas specifiedOccupancy Factor0.2обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
6DistanceMдесятичное числоas specifiedDistance M3.5обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
7DesignDoseSvPerWeekдесятичное числоas specifiedDesign Dose Sv per Week0.0001обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
8ExistingThicknessCmдесятичное числоas specifiedExisting Thickness Cm20.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
9HVL_Cmдесятичное числоas specifiedHVL Cm2.5обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
10TVL_Cmдесятичное числоas specifiedTVL Cm8.3обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита

Пример CSV

RoomID,BarrierType,WorkloadGyPerWeek,UseFactor,OccupancyFactor,DistanceM,DesignDoseSvPerWeek,ExistingThicknessCm,HVL_Cm,TVL_Cm
CT-Room-01_Barrier_North,Secondary,100.0,1.0,0.2,3.5,0.0001,20.0,2.5,8.3

7. FS — функциональная спецификация

IDФункцияОписание реализации
FS-001CLI entry pointИсполняемый файл ShieldingCalculator.exe принимает режим демонстрации и режим обработки input.csv output.json.
FS-002CSV parserМодуль импорта читает CSV, проверяет заголовок, порядок/наличие колонок, количество значений и кодировку. Для десятичных значений ожидается точка.
FS-003Field conversionДля каждой колонки выполняется преобразование к ожидаемому типу: идентификатор, текст, десятичное число, дата/время или логический флаг.
FS-004Domain rule engineДля объекта Shielding Calculator применяются явные правила: диапазон, минимум, максимум, отсутствие запрещённого признака, полнота данных или расчётная проверка.
FS-005Criticality handlingКритичные нарушения формируют FAIL; некритичные отклонения и неполные данные формируют WARNING; соответствие всем правилам формирует PASS.
FS-006JSON writeroutput.json сохраняет общий статус, результаты по каждому параметру, исходные значения, предупреждения, отказы и диагностические сообщения.
FS-007Integration contractФормат CSV → JSON стабилен для вызова из LIMS/ELN/MES, планировщика задач или wrapper-сервиса.
FS-008Error handlingПри ошибке схемы, отсутствующем файле, нечисловом значении или невозможности записи JSON возвращается диагностируемая ошибка без тихого PASS.

8. Выходной контракт output.json

Выходной файл должен быть пригоден для автоматической обработки, аудита и сопоставления с исходной строкой input.csv.

{
  "utility": "ShieldingCalculator",
  "api": "Shielding Calculator",
  "batchNumber": "",
  "overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
  "checkedAtUtc": "2026-05-18T00:00:00Z",
  "checks": [
    {
      "parameter": "RoomID",
      "value": "CT-Room-01_Barrier_North",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "BarrierType",
      "value": "Secondary",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "WorkloadGyPerWeek",
      "value": "100.0",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "UseFactor",
      "value": "1.0",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "OccupancyFactor",
      "value": "0.2",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "DistanceM",
      "value": "3.5",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "DesignDoseSvPerWeek",
      "value": "0.0001",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "ExistingThicknessCm",
      "value": "20.0",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    }
  ],
  "criticalFindings": [],
  "sourceFile": "input.csv"
}

9. Тестовые сценарии OQ/PQ

IDСценарийОжидаемый результат
TC-001Валидный CSV с заголовком и строкой из примераВсе строки обработаны; результат содержит PASS/WARNING/FAIL и детализацию по параметрам.
TC-002Отсутствует обязательная колонка из input.csvИмпорт отклоняется или строка получает FAIL со ссылкой на схему.
TC-003Числовое поле содержит текст или пустое значениеФиксируется ошибка преобразования типа; результат не маскируется как PASS.
TC-004Параметр выходит за предел спецификации / критического лимитаДля критического параметра формируется FAIL; для некритического — WARNING согласно правилу.

10. QA/QC, CSV и управление изменениями

  • Перед применением на производстве клиент фиксирует версию исполняемого файла, контрольную сумму, версию спецификации/монографии, тестовый CSV, ожидаемый JSON и результаты IQ/OQ.
  • Нельзя менять имена колонок без обновления валидатора и тестовых сценариев.
  • Исходный CSV, output.json и версия утилиты должны храниться вместе как пакет доказательств.
  • Любое изменение правил контроля должно проходить change control и повторную проверку OQ-сценариев.

Входит в пакеты

Radiation Physics QC Suite

Утилиты для расчётов активности, дозиметрии, источников брахитерапии, малых полей и параметров TG-43.

Открыть

Радиология

Пакет для радиологии и диагностической визуализации: радиофармпрепараты, PET/SPECT, контрастные вещества, йодсодержащие и гадолиниевые препараты, а также проверки частиц, стерильности и эндотоксинов.

Открыть