醫(yī)用加速器機房輻射防護改造措施

田玉龍 黃洋洋

摘 要：伴隨放射治療的不斷進步及原有老舊加速器的更新，原有的放射治療機房需要進一步改造，才能保證機房周圍輻射安全。輻射防護改造工程涉及內(nèi)容較為廣泛，如確定輻射源特征、輻射衰減的規(guī)律、輻射防護材料及方案的選擇以及施工的細節(jié)等，這些都會對輻射防護效果造成影響。為此，本文醫(yī)用直線加速器機房輻射防護改造工程為例，采取有效的措施降低周圍輻射水平，同時確保屏蔽結(jié)構(gòu)的整體性穩(wěn)定性。

關鍵詞：醫(yī)用加速器機房；輻射防護；防護改造

直線加速器是一種產(chǎn)生高能射線的設備，在腫瘤治療中得到了廣泛使用。作為特種結(jié)構(gòu)，醫(yī)用加速器機房的改造建設既要保障輻射安全，也要保證設備正常運行[1-3]。當前部分醫(yī)院可供建設機房用地不足，在原有機房基礎進行改造加固，不失為一條途徑，只要合理設計方案，按照施工要求精心施工，也是可以滿足使用要求的。

一、原機房概況

某醫(yī)用加速器機房改造工程，原址為直線加速器治療機房，原設備僅使用6MV X射線，劑量率最大300cGy/min。該機房位于地面，且在醫(yī)院一角，與其他科室之間存在一定間距，不與居民區(qū)相鄰。原機房東西向長度12.8米，南北向長度13米，室內(nèi)當前凈高3.8米，東西主防護混凝土厚度為2.4米（寬4.4米），東西次屏蔽墻厚度為1.3米，南墻屏蔽為1.1米，迷路寬度2.2米，迷路內(nèi)墻厚度0.9米，迷路外墻1.5米，頂部主屏蔽為2.3米（寬4.4米），頂部次屏蔽1.1米，地下基礎埋設深度為1.65m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，用C30混凝土澆筑。東墻外為X射線模擬機房，北墻外為加速器控制室。該結(jié)構(gòu)當前為正常使用狀態(tài)，具有良好穩(wěn)定型。原機房結(jié)構(gòu)布局示意圖如下圖1。

圖1：原機房平面示意圖

二、屏蔽估算方案分析

改造后的機房擬安裝ELEKTA Synergy直線加速器，可產(chǎn)生6MV及10MV高能X線，以及6-15MeV電子束，等中心處最大射野40cm×40cm，最大劑量率600cGy/min。機房改建應遵守最優(yōu)化原則即ALARA原則[6]；本項目職業(yè)人員年均有效劑量約束至5mSv/a，公眾年均有效劑量約束值0.25mSv/a。根據(jù)設備廠商推薦：機房混凝土密度不低于2.35t/m?時，主防護厚度為2.7米（東、西主防護方向）、1.5米（南墻、北墻迷路外墻及頂部次屏蔽層）和2.7米（頂部主屏蔽層），此厚度符合有用射束和漏射在混凝土中的十分之一值層（表1、表2）的估算結(jié)果[4-5]。

考慮到東墻外有X射線模擬機房，為盡可能的保持原有使用面積，在東墻主屏蔽及次屏蔽使用鉛做屏蔽材料，擬加厚60mm厚的鉛磚，次屏蔽部分使用20mm厚鉛磚；西墻及南墻外有足夠空間且處于封閉狀態(tài)，擬采用混凝土澆筑加厚，頂部上方亦為露天開放狀態(tài)，擬加厚頂部主次屏蔽區(qū)。

三、醫(yī)用加速器機房屏蔽加固措施

對于機房改造工程來講，結(jié)構(gòu)厚度應符合防護要求，并在加固后要保證機房整體穩(wěn)定性良好。施工過程中要防止加固屏蔽層后產(chǎn)生的不均勻沉降，或者在加固的屏蔽層上產(chǎn)生裂縫，必須做好基礎加固工作?；A加固一般有基礎圍套加固、人工挖孔擴底墩（樁）基加固等方式。經(jīng)設計院溝通，認為原有結(jié)構(gòu)較為堅固，在外墻加厚時，挖至基礎部分，并與基礎鑿毛植筋處理后澆筑即可滿足要求。所使用混凝土為C30商品混凝土，密度不小于2.35t/m?。

1、東墻鉛屏蔽層

東主次屏蔽墻外側(cè)，向下挖至機房基礎部分（約1.5米），寬度約0.6米，采出C30鋼筋混凝土做基礎，因鉛磚較軟，此墻重量較大，隨時間鉛磚結(jié)構(gòu)會變形，故采用槽鋼做骨架來固定鉛磚，為避免鉛磚之間的漏射影響防護效果，各個鉛磚之間使用凸凹結(jié)構(gòu)鑲嵌。

2、南屏蔽墻墻及西主次屏蔽墻

因墻外為土質(zhì)結(jié)構(gòu)，需下挖至原屏蔽墻基礎部分，并從此部位開始澆筑。該機房具有較厚屏蔽墻，可選取單面法進行新增部分加固處理。改造前，必須將原屏蔽結(jié)合面風化酥松層、裝飾層等鑿除，直到堅實基層全部露出。并在此基礎上打毛表面，保證其粗糙程度滿足設計要求，隨后做好清理工作。針對新混凝土構(gòu)件，直接進行鑿毛、清理工作即可。為保證新舊混凝土之間結(jié)合的完整性，需要植筋處理，植筋處理需在鑿毛屏蔽墻體外側(cè)之后完成。

3、 頂部屏蔽加固

頂部原有防水隔熱層，需要去除處理，而后在此基礎上打毛表面，保證其粗糙程度滿足設計要求，隨后做好清理工作。因施工厚度較大，為避免裂縫，需要在混凝土內(nèi)加鋼筋以防裂。

澆筑厚度較大，要保證澆筑連續(xù)一次完成，澆筑完成后應按時做好養(yǎng)護，防止溫度過高。

四、效果與討論

正常工作狀態(tài)下，加速器東屏蔽墻的X射線模擬機房及加速器控制室停留時間較長，為全居留場所，劑量率不超過0.5μSv/h，西墻南墻外處于封閉空間，工作人員及公眾極少進入為部分居留場所，劑量率不超過2.5μSv/h，樓頂為偶然居留場所，劑量率不超過，10μSv/h[2]。

檢測結(jié)果顯示，此改造方案效果良好，在全居留場所的多數(shù)位置防護已經(jīng)接近本底水平，僅僅在頂部檢測到較高當量劑量率的小面積輻射區(qū)域，因處于偶然居留場所，也完全滿足使用要求。

綜上所述，對原有機房進行充分的改造，也能在滿足輻射安全的前提下滿足使用要求。當前法規(guī)對輻射劑量水平控制提出了更高要求，對于數(shù)量較多的老舊加速器機房來說，合理設計精心施工，改造也是完全可以符合輻射安全要求、滿足使用要求的。

參考文獻

[1]GB/T 17827-1999，放射治療機房設計導則[S].

[2]GBZ/T 201.1-2007，放射治療機房的輻射屏蔽規(guī)范 第1部分：一般原則[S].

[3]GBZ/T 201.2-2011，放射治療機房的輻射屏蔽規(guī)范 第2部分：電子直線加速器放射治療[S].

[4]陳軍軍，吳敏.某醫(yī)院電子直線加速器防護屏蔽的計算[J].中國輻射衛(wèi)生，2004， 13（4）：12.

[5]裴元吉.電子直線加速器設計基礎[M].北京：科學出版社，2013：82.

[6]胡逸民. 腫瘤放射物理學[M]. 北京：原子能出版社，1999：644.

作者簡介

田玉龍（1986-），男，物理師，從事放射物理工作；