非典型設(shè)計(jì)方案的醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房防護(hù)能力估算方法的探討

顧先寶，張　靜，於國(guó)兵，杜　勤（.安徽省輻射環(huán)境監(jiān)督站，合肥　300；.安徽大學(xué)　合肥　30039）

?

非典型設(shè)計(jì)方案的醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房防護(hù)能力估算方法的探討

顧先寶1，張靜2，於國(guó)兵1，杜勤1
（1.安徽省輻射環(huán)境監(jiān)督站，合肥230022；2.安徽大學(xué)合肥230039）

通用的防護(hù)能力估算方法僅針對(duì)典型設(shè)計(jì)方案的加速器機(jī)房，對(duì)非典型設(shè)計(jì)方案加速器機(jī)房防護(hù)門外輻射劑量并沒有給出明確的估算方法。通過分析，提出了非典型設(shè)計(jì)方案加速器機(jī)房防護(hù)門外輻射劑量的估算方法，為此類加速器機(jī)房的屏蔽設(shè)計(jì)、環(huán)境管理等方面提供了參考。

非典型設(shè)計(jì)方案；防護(hù)能力；加速器機(jī)房；劑量估算

1　前言

電子直線加速器以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的腫瘤治療中被廣泛使用。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)現(xiàn)代的醫(yī)療條件提出了更高的要求，新的醫(yī)用電子直線加速器應(yīng)用項(xiàng)目層出不窮。這種高效的腫瘤治療設(shè)備在給人們提供優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)的同時(shí)，也對(duì)該類項(xiàng)目的環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求。我國(guó)目前針對(duì)此類加速器在使用過程中對(duì)周圍環(huán)境所產(chǎn)生的輻射影響，制定了較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求［1～3］。為了確保此類項(xiàng)目運(yùn)行后輻射影響能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，建設(shè)前需要對(duì)擬建設(shè)的加速器機(jī)房的防護(hù)能力進(jìn)行估算。對(duì)于大部分使用典型設(shè)計(jì)方案的加速器機(jī)房，其防護(hù)能力的估算具有一套較為完整的估算程序，但是對(duì)于少數(shù)使用非典型設(shè)計(jì)方案的加速器機(jī)房，其防護(hù)門外輻射劑量估算尚無明確的方法。NCRP No.151報(bào)告［4］是國(guó)際上用于估算加速器機(jī)房防護(hù)能力通用參考標(biāo)準(zhǔn)，它也是我國(guó)制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，但是其中并沒有明確給出這種使用非典型設(shè)計(jì)方案的加速器機(jī)房防護(hù)能力的估算方法，近期報(bào)道的一些文獻(xiàn)也沒有相關(guān)結(jié)論［5～9］。因此，對(duì)非典型設(shè)計(jì)方案的加速器機(jī)房防護(hù)能力估算方法進(jìn)行分析，提出合理可行的方案，對(duì)此類加速器機(jī)房的屏蔽設(shè)計(jì)、環(huán)境管理等方面具有重要參考意義。

2　機(jī)房設(shè)計(jì)方案

典型的加速器機(jī)房設(shè)計(jì)方案是指主屏蔽墻不在迷道一側(cè)如圖1，這種機(jī)房包括主屏蔽內(nèi)凸型、主屏蔽外凸型和混合型，這里只以內(nèi)凸型舉例。非典型的加速器機(jī)房設(shè)計(jì)方案是指主屏蔽墻與迷道在一側(cè)如圖2。

圖1　典型設(shè)計(jì)方案的加速器機(jī)房示意圖

3　防護(hù)門外劑量估算方法

3.1典型設(shè)計(jì)方案的加速器機(jī)房估算方法

圖2　非典型設(shè)計(jì)方案的加速器機(jī)房示意圖

對(duì)于典型設(shè)計(jì)方案加速器機(jī)房防護(hù)門外即g點(diǎn)處的輻射劑量需要考慮：①主束通過患者體表散射產(chǎn)生的劑量HPs；②主束通過墻H散射到迷路入口處的劑量當(dāng)Hs；③裝置頭泄露輻射散射產(chǎn)生的劑量HLs；④穿過迷路內(nèi)墻的泄露輻射劑量HLT，根據(jù)各自的算法［4］計(jì)算出Hps、Hs、HLs和HLT，最后根據(jù)公式（1），計(jì)算總劑量HTot。

使用這一公式的前提條件是：

式中：w是指迷道的寬度；h是指迷道的高度；l是散射面到估算點(diǎn)的距離，這里就是指迷道的長(zhǎng)度。

3.2非典型設(shè)計(jì)方案的加速器機(jī)房估算方法

對(duì)于非典型設(shè)計(jì)方案的加速器機(jī)房，估算防護(hù)門外劑量時(shí)，顯然不符合公式（2）和（3）的要求，也就不能用公式（1）進(jìn)行估算。NCRP No.151報(bào)告和國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)沒有給出明確的算法，筆者通過調(diào)研相關(guān)資料、研究分析，對(duì)該類機(jī)房防護(hù)門外劑量的估算方法給出如下建議供參考。

（1）劑量貢獻(xiàn)

加速器機(jī)頭朝不同方向治療病人時(shí)，對(duì)防護(hù)門外的劑量均有貢獻(xiàn)。把加速器機(jī)頭的朝向簡(jiǎn)化成4個(gè)方向，機(jī)頭朝向迷道時(shí)，對(duì)防護(hù)門外產(chǎn)生的輻射劑量為H1，機(jī)頭向上時(shí)，對(duì)防護(hù)門外產(chǎn)生的輻射劑量為H2，機(jī)頭背向迷道時(shí)，對(duì)防護(hù)門外產(chǎn)生的輻射劑量為H3，機(jī)頭向下時(shí)，對(duì)防護(hù)門外產(chǎn)生的輻射劑量為H4，HTot即為：

這里認(rèn)為加速器每個(gè)朝向的利用因子U均為1/4。

（2）H1

H1應(yīng)考慮：①主束穿過患者和迷道內(nèi)墻到達(dá)迷道外墻的內(nèi)壁，經(jīng)過墻壁散射到達(dá)防護(hù)門外的劑量HPs；②主束通過患者體表散射至迷道口處的墻壁，再經(jīng)過墻壁散射到達(dá)防護(hù)門外的劑量Hs；③加速器機(jī)頭泄露輻射到達(dá)迷道口處的墻壁，再經(jīng)過墻壁散射到達(dá)防護(hù)門外的劑量HLs；④加速器機(jī)頭泄露輻射穿過迷路內(nèi)墻直接到達(dá)防護(hù)門外的劑量HLT。

計(jì)算H1中的Hps、Hs、HLs和HLT，可參照NCRP No.151報(bào)告中的計(jì)算方法，在選擇計(jì)算參數(shù)時(shí)應(yīng)充分考慮機(jī)頭的朝向、射線的角度、有效散射面積等因素。

（3）H2、H3和H4

H2、H3和H4的估算方法基本相同，但是有別于H1的計(jì)算方法，應(yīng)考慮：①主束穿過患者到達(dá)主屏蔽墻后散射至迷道口處的墻壁，經(jīng)過墻壁散射到達(dá)防護(hù)門外的劑量HPs；②主束通過患者體表散射至迷道口處的墻壁，再經(jīng)過墻壁散射到達(dá)防護(hù)門外的劑量Hs；③加速器機(jī)頭泄露輻射到達(dá)迷道口處的墻壁，再經(jīng)過墻壁散射到達(dá)防護(hù)門外的劑量HLs；④加速器機(jī)頭泄露輻射穿過迷路內(nèi)墻直接到達(dá)防護(hù)門外的劑量HLT。在選擇計(jì)算參數(shù)時(shí)應(yīng)充分考慮機(jī)頭不同朝向時(shí)射線的角度、有效散射面積等因素。

4　結(jié)論

根據(jù)上面的分析過程可以看出，典型設(shè)計(jì)方案的加速器機(jī)房防護(hù)門外的劑量的估算方法不適用于非典型設(shè)計(jì)方案的加速器機(jī)房防護(hù)門外劑量的計(jì)算，該處輻射劑量主要來至于加速器使用過程中機(jī)頭不同朝向所產(chǎn)生的輻射劑量之和。

［1］GBZ/T201.2-2011放射治療機(jī)房的輻射屏蔽規(guī)范第2部分：電子直線加速器放射治療機(jī)房［S］.北京：中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部發(fā)布，2011.

［2］《電子加速器放射治療放射防護(hù)要求》（GBZ126-2011）［S］.北京：中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部發(fā)布，2011.

［3］GBZ/T201.1-2007放射治療機(jī)房的輻射屏蔽規(guī)范第1部分：一般原則［S］.北京：中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部發(fā)布，2007.

［4］James A.Deye.NCRP REPORT No.151［M］.National Council on RadiationProtection and Measurements，2005.

［5］李朋起，楚彩芳，趙艷芳，等.某醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房防護(hù)改造方案及效果分析［J］.中國(guó)輻射衛(wèi)生，2016，25（1）：51～54.

［6］劉雅，郭朝暉，程金生，等.醫(yī)用加速器機(jī)房屏蔽設(shè)計(jì)的驗(yàn)證研究［J］.中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備，2014，11（7）：1～4.

［7］李 軍，鄭 潔，楊 潔，等.醫(yī)用電子直線加速器室輻射屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)［J］.干旱環(huán)境監(jiān)測(cè)，2009，23（1）：86～90.

［8］李舟，柴天方.醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房屏蔽設(shè)計(jì)及防護(hù)效果的探討［J］.中國(guó)輻射衛(wèi)生，2005，14（3）：194～196.

［9］劉娟，詹國(guó)清.直線加速器機(jī)房屏蔽墻及防護(hù)門厚度估算方法探討［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（33）：68.

於國(guó)兵。

TL99

A

2095-2066（2016）13-0261-02

2016-4-20

顧先寶（1982-），男，工程師，碩士（研究生），研究方向?yàn)閺氖螺椛洵h(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。