醫用電子直線加速器機房的屏蔽防護

張韋湖南省腫瘤醫院暨中南大學湘雅醫學院附屬腫瘤醫院放療綜合科，湖南長沙　410000

?

醫用電子直線加速器機房的屏蔽防護

張韋
湖南省腫瘤醫院暨中南大學湘雅醫學院附屬腫瘤醫院放療綜合科，湖南長沙410000

［摘要］醫用電子直線加速器的輻射防護問題不容忽視，該文介紹醫用電子直線加速器與輻射特性，指出屏蔽是有效的防護方法，闡述NCRP報告進展，充分展現醫用電子加速器機房屏蔽防護的有關研究現狀及相關法律法規，提出現有相關防護、法律法規不足，以期相關人員加強對醫用電子直線加速器機房屏蔽防護的研究。

［關鍵詞］醫用電子直線加速器；機房；屏蔽防護

醫用電子直線加速器已成為世界上較為先進的放療設備，其在我國的臨床應用已被廣泛推廣，受到普遍好評。每年癌癥患者中有60%左右均需要實施放射治療，許多大型醫院擁有多臺醫用電子直線加速器，但是我國人口眾多，平均下來每百萬人才0.7臺，遠不能達到WHO所提出的每百萬人配置2～3臺的要求。因此需要不斷擴大醫用電子直線加速器的引進，其潛力是巨大的，然不可忽視的是對其放射的屏蔽防護問題。這主要是因為過量或不當使用電離輻射會對人體造成危害。醫用電子直線加速器危險性屬于中度，一旦發生事故，會造成人員放射性損傷，甚至死亡。在日常工作中，除了放射工作者需要嚴格按照規定進行職業防護外，還需要對治療機房周圍環境安全進行防護。

1　醫用電子直線加速器介紹

1.1工作原理

醫用電子直線加速器所釋放的能量與其他加速器相較，屬于低能段，其最高能量是指在X射線治療下的加速電位。以10MV為界，通過不同的放射防護措施區別對待。依據所射出X射線的種類，可分為單光子、雙光子、多光子等3種加速器。單光子直線加速器只能射出低能X射線；雙光子直線加速器既能射出高、低能X射線，又能射出多能電子線；多光子直線加速器能射出低、中、高三種能量射線；所射出光子的種類越多，設備相對來說越復雜。

醫用電子直線加速器包括微波功率源、微波傳輸系統、真空系統、束流輸運系統、聚焦系統、電源和控制系統、電子槍、加速管、其他附屬設備等。醫用電子直線加速器的工作過程大致如下：首先調制器會生成兩個脈沖高壓，一個脈沖高壓作為調速管、磁控管的功率源，這個功率源所產生的微波功率通過微波傳輸系統被反饋到加速管，加速管中會自然形成加速場。另一個脈沖高壓作用于電子槍，釋放出電子束，隨后這股電子束作用于加速器，經加速場作用而加速。

醫用電子直線加速器通常會利用X射線束、電子束對腫瘤進行放射治療。所以說，醫用電子直線加速器工作時會改變周圍環境，因為其會產生電離輻射影響周圍環境，因此醫用電子直線加速器應用前必須做好輻射防護工作。通常屏蔽計算僅就X射線而言，電子線忽略不計，這與電子束流強較小有關。

1.2輻射特性

醫用電子直線加速器開始運行后，加速后，從加速器真空區釋放出的加速帶電粒子與被撞擊物質相互作用，會產生韌致輻射X射線、中子射線、瞬發γ射線、特征X射線，當能量超過10MeV時，還會產生緩發射線。另射線還會對空氣作用，受次級輻射等影響，釋放臭氧、微量氣載放射性物質、氮氧化物等。具體包括初級射線輻射、散射線輻射、中子輻射、漏射線輻射、輻射活化產生危害氣體等。初級射線輻射是從醫用電子直線加速器準直孔直接釋放出來的射線，光闌完全打開時，輻射頭靶端釋放出的X射線是一個錐形線束，其半角為14°，這一線束的能量級決定所選擇X射線的能量級。進行輻射防護時需重點屏蔽X射線能量。散射線輻射主要是所利用射線照射到裝置部件、建筑物室壁、照射對象后所散射出的輻射，但其能量、劑量相對所利用射線束釋放的能量、劑量要低得多。中子輻射是高能X射線一般會產生少量中子，其能量級水平相對較低，因此設計屏蔽、迷路通道時是可以忽略的，注意一旦出現高于10MV的X射線時必須設計對中子加以屏蔽的裝置。漏射線輻射是相對于主射線而言的，其發射劑量相對較低。輻射活化產生危害氣體，當直線加速器工作環境為8MeV能量級時，出現光核效應，當超過12MeV時會加速光核效應，會使得輻射頭、空氣及室內其他物質中出現放射性核物質，即放射性氣體。正因如此，機房內必須安裝通風良好的通風系統，足夠的通風量可有效將加速器所產生的危害氣體量降到最低，使其達不到危害人體健康的程度。有關規定為醫用電子直線加速器機房通風、換氣次數必須保證為3～4次/h。

2　醫用電子直線加速器機房的屏蔽防護

由于醫用電子直線加速器具有輻射性，所以必須采取屏蔽的方式對其進行防護。目前，屏蔽防護主要涉及設計和評價兩個方面，設計屏蔽防護時需要依據現行相關標準要求，并考慮醫院現有工作負荷量、周圍環境等，依據設計經驗確定治療室布局后，利用數學計算模式，設計出屏蔽體厚度。評價是依據屏蔽體厚度，并考慮醫院工作負荷量及周圍環境等因素，利用數學計算模式評估計算專業放射工作者、公眾個人所能接受的最大有效劑量（按年），接著結合現行標準要求對所設計的屏蔽防護進行評價?？梢哉f，醫用電子直線加速器輻射屏蔽設計的計算方法同電離輻射防護環境對評價理論影響的計算方法是相輔相成的，也就是說，最大有效劑量能夠通過某些參數與屏蔽體厚度相互轉換。設計主要為初級屏蔽體設計、次級屏蔽體設計、迷路防護門設計、基本參數等方面，其中基本參數涉及劑量控制目標值、工作負荷量、居留因子、使用因子等。就目前情況來看，有關醫用電子直線加速器輻射屏蔽防護的設計與評價方法非常多，且對相關參數的選取也非?；靵y，正因如此，這樣設計完成的機房防護漏洞相對較多或是出現保守現象，造成周圍人員心理負擔過重和資源不必要的浪費。

醫用電子直線加速器機房是根據NCRP報告完成屏蔽計算的，NCRP報告可較為全面地反映出醫用電子加速器機房的設計與屏蔽研究現狀。從1976年出版的NCRP49號報告，到1984年出版的NCRP79號報告，再到2000年出版的NCRP134號報告、2003年出版的NCRP144號報告、2005年出版的NCRP151號報告，最后是2006年LAEA出版的LAEA47安全報告?？梢哉fNCRP報告發展越來越精細，NCRP49號報告主要建立了初級屏蔽體、次級屏蔽體系統的計算方法，被用于計算Co-60治療機、不超過10MV的電子直線加速器屏蔽，其將非控制進行區分，包括偶然居留、部分居留、全居留，以上居留因子T值分別取1、1/4、1/16，一般控制區T值取1，而治療室外墻的T值為1/10。到了NCRP51號報告能量已經擴展為100MV，迷路門經驗屏蔽要求出現，NCRP79號報告中進一步改進中子屏蔽的計算方法，NCRP134號報告中提出將偶然居留因子取值為1/ 40。NCRP144號報告對計算精確度進行改進，內容涉及所有屏蔽數據的修訂，即TVL值修改，改進機房防護門屏蔽的計算精度，其中涉及無迷路、有迷路的設計，并增加適形IMRT（調強放射）治療的有關防護內容。已經出現初級屏蔽體內增加埋設金屬板的設計，另還涉及到了金屬板所產生的光中子屏蔽設計問題。LAEA47這一安全報告中參照了許多NCRP151報告中的內容，就目前研究情況來看，我國對NCRP151號報告及LAEA47號報告的相關研究與運用相對較少，且報道有限。所以計算方法一般依據NCRP51號報告、李星洪等所編的《輻射防護基礎》（1982年原子能出版社出版）、方杰等所編的《輻射防護導論》（1991年原子能出版社出版）、李德平所編的《輻射防護手冊第一分冊》（1991年原子能出版社出版）等。

我國為適應醫療防護工作的發展、進步與需求，先后制定的諸多法律法規，包括《中華人民共和國放射性污染防治法》、《中華人民共和國職業病防治法》《放射性同位素和射線裝置輻射與安全管理條例》等。另出臺了我國新放射防護基本標準，即《電力輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002），這是我國電離輻射技術應用于放射防護總指南，其包括三項重要原則，分別為具體應用實踐如何才為正當、最優化防護、個人劑量限值。還有許多次級放射防護標準，如有關γ射線遠距離放射治療機房的總體布局、設計中的防護要求《γ遠距機房設計防護標準》（GBZ/T152 -2002）。其中GBZ126-2002還涉及到與治療室選址、建筑設計相符合的放射性衛生防護法規及標準要求，以保障周圍的環境安全；還提到關于有用線束直接投照防護墻如何設計屏蔽，其規定按照初級輻射屏蔽要求對防護墻進行設計，除此之外，全部按照次級輻射屏蔽要求來進行設計，并且遵循穿越防護墻導線、導管，但不影響屏蔽防護效果；當X射線所處環境能量大于10MeV時，需要考慮中子輻射的屏蔽防護設計問題，不能忽略。關于醫用電子直線加速器的屏蔽厚度計算問題，依據可推測的最大輸出量對其展開設計，一般其設計與評價按照GB18871-2002所規定的劑量限值而定。但是遺憾的是，我國目前還沒有形成較為統一的關于醫用電子直線加速器輻射屏蔽防護設計控制目標值的法律法規，這也是醫療器械工作者需要關注的問題之一。

3　結語

醫用電子直線加速器是治療腫瘤的重要放療設備之一，其本身不可避免的具有一定的輻射性，一旦輻射量超過一定值就會對人體造成不可挽回的傷害，正是因為這樣，做好醫用電子直線加速器機房屏蔽防護工作非常重要。要實現既利用射線為人類謀福利又實現將輻射降到最低或是不受輻射。文中概述了醫用電子直線加速器的工作原理及輻射特性，詳細介紹了有關醫用電子直線加速器機房的屏蔽防護問題，其中涉及多項有關NCRP號報告及我國為適應醫務工作者電離輻射防護、安全所設立的法律法規，目的都是為了做好醫用電子直線加速器機房防護工作。但是就目前情況來看，仍存在諸多不足之處，因此有關醫用電子直線加速器機房的屏蔽防護工作理應成為今后廣大醫務工作者的重要研究課題之一，另我國也應該不斷完善相關法律法規。

［參考文獻］

［1］溫莉琴.醫用電子直線加速器及機房的屏蔽防護［J］.海峽科學，2010，10（6）：64-65，70.

［2］劉志峰，王雪航，萬路遠.醫用電子直線加速器放射安全管理的探討［J］.中國醫院管理，2011，31（9）：77.

The Shielding Room of Medical Electron Linear Accelerator

ZAHNG Wei
Hunan Provincial Cancer Hospital，Xiangya Medical College of Central South University Affiliated Tumor Hospital Radiotherapy Division，Changsha，Hunan Province，41000 China

［Abstract］The issue of radiation protection of medical electron linear accelerator nots allow to ignore，medical electron linear accelerator and radiation characteristics is introduced，it is pointed out that the shield is effective protection method，elaborated the NCRP Report Progress，fully demonstrated medical electron accelerator shielded room door，the study status and relevant laws and regulations，have inadequate protection，laws and regulations and the relevant personnel to strengthen the research of medical electron linear accelerator room shielding door.

［Key words］Medical electron linear accelerator；Egine room；Shielding Protection

［中圖分類號］R142

［文獻標識碼］A

［文章編號］1672-5654（2016）02（a）-0117-03

DOI：10.16659/j.cnki.1672-5654.2016.04.117

［作者簡介］張韋（1987.6-），女，湖南長沙人，研究生，助理工程師，研究方向：放射防護方面。

收稿日期：（2015-11-05）