某醫院電子射線裝置環境影響預測分析

摘要：對某醫院電子射線裝置進行環境影響預測，估算公眾人員和職業人員年有效劑量，為類似項目的屏蔽設計提供參考。

關鍵詞：環境影響預測；電離輻射；有效劑量

中圖分類號：X837 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）07-0017-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.008

Analysis of environmental impact prediction of electron ray device in a hospital

Lin Ke

（Fujian Radiation Environment Supervision Station， Fuzhou Fujian 350012， China）

Abstract：To predict the environmental impact of an electronic radiation device in a hospital， estimate the annual effective dose of public and professional personnel， and provide reference for shielding design of similar projects.

Key words： Prediction of environmental impact； Ionizing radiation； effective dose

1 項目概況

某醫院根據醫療工作實踐的需要，計劃設置一臺直線加速器用于放射治療工作。該裝置電子束最高能量12MV，X射線最高能量10MV，屬于Ⅱ類射線裝置。

2 工藝分析

2.1 工作原理

醫用電子直線加速器是產生高能電子束的裝置。電子槍產生的電子由微波加速導管加速后進入偏轉磁場，所形成的電子束由窗口射出，經調制、準直后射向患者病灶；或者將高能電子束轟擊位于加速管末端的金屬鎢靶，產生大量高能X射線，其最大能量為電子束的最大能量，經一級準直器和濾線器形成劑量均勻穩定的X線束，再通過監測電離室和二次準直器限束，最后到達患者病灶，實現治療目的。

2.2 運行期間主要污染源

2.2.1 外照射

（1）治療室泄露輻射。本項目直線加速器的主要環境污染因子為能量流形式的X、γ射線和中子流。在設備運行期間有小部分X、γ射線和中子流穿過治療室屏蔽體及迷路防護門泄漏到工作場所及周圍環境中，對周圍的工作人員和公眾產生相應外照射。（2）感生放射性。加速器上的感生放射性將隨著運行時間的增加而積累，其中照射頭的感生放射性最強，將對擺位操作人員產生外照射。

2.2.2 大氣污染

（1）氣載放射性。加速器在X射線治療方式下，當能量較高時可在空氣中產生13N、15O、41Ar等感生放射性核素，通過排風系統排到室外環境，主要通過外照射（氣體浸沒）對人體產生影響，對環境影響較小，可不予考慮。（2）臭氧和氮氧化物。在電子直線加速器機房內，空氣受電離作用影響，會產生少量的臭氧（O3）和氮氧化物（NOx）等有毒有害氣體。根據《電子加速器放射治療放射防護要求》（GBZ126-2011），加速器治療室通風換氣次數應不小于4次/h。對于治療室外部環境，臭氧經過擴散稀釋后對環境基本沒有影響。

3 環境影響分析

3.1 輻射環境現狀監測

根據《環境地表γ輻射劑量率測定規范》（GB/T14583-93）、《電子加速器放射治療放射防護要求》（GBZ126-2011）中相關規定，結合實際條件合理布點。該加速器項目尚未運行，所在工作場所周圍環境X-γ輻射劑量率范圍值為191～225 nSv/h、中子劑量率為0.4～0.8 nSv/h，均處于環境本底水平，輻射環境質量現狀良好。

3.2 運行期間射線對環境附加劑量的預測分析

該直線加速器機房已經完成初步設計和建設。本文采用模式預測方法評價該項目環境影響，根據設計文件，直線加速器治療室防護情況如下：主屏蔽墻（東、西側主射線區混凝土墻體）厚度為2550mm；副屏蔽墻厚度為1750mm。

3.2.1 加速器機房屏蔽墻外30cm處的劑量當量率

（1）加速器機房主屏蔽體外30cm處的劑量當量率。主屏蔽體外預測點的附加劑量率預測值為：

其中：D0—加速器等中心最大劑量率，該直線加速器為300Gy/h；

K—主屏蔽體對初級（有用）線束的劑量減弱倍數，K；

TVL —有用線束在混凝土中的 1/10值層厚度，10MV、6MV下X射線分別為38.9cm、34.3cm；tc—主屏蔽體等效墻厚；dpri—不限于主屏蔽墻外0.3m。

（2）加速器機房副屏蔽體外30cm處的劑量當量率。副屏蔽體外預測點的附加劑量率預測值為：

其中：D0—加速器等中心最大劑量率，該直線加速器為300Gy/h；

K—副屏蔽體對初級（有用）線束的劑量減弱倍數，K=；

TVL —漏射線在混凝土中的 1/10值層厚度，10MV、6MV下X射線分別為30.5cm、27.9cm；10-3 —加速器機頭漏射線相對于有用線束強度的典型指標；tb—副屏蔽體等效墻厚；dsec—不限于副屏蔽墻外0.3m。

3.2.2 加速器機房防護墻外有效劑量

（1）加速器機房主屏蔽體外有效劑量。主屏蔽體外預測點的年有效劑量預測值為：

其中：50—每年運行50周；

1000 —全身均勻照射的1Gy吸收劑量相當于1000mSv的有效劑量；

T—人員在預測點的居留因子，人員停留時間占總出束時間的分數；

W—工作負荷，即距靶1m處有用線束周劑量，根據項目設計文件，每周工作負荷約為3000 Gy·m2/wk；負荷分配為6MV：10MV =9： 1，10MV加速電壓下取300Gy·m2/wk；6MV加速電壓下取2700Gy·m2/wk；

U—不同照射方向的使用因子，根據設計文件，對于有用線束朝向的墻壁為1/4；

K—主屏蔽體對初級（有用）線束的劑量減弱倍數，K；

TVL—有用線束在混凝土中的 1/10值層厚度，10MV、6MV下X射線分別為38.9cm、34.3cm。

（2）加速器機房副屏蔽體外有效劑量：

其中：Fimrt—由于考慮到該加速器可用于調強適形放療（一般僅使用6MV進行調強放療），在同樣的等中心工作負荷下，出束時間可能延長，漏射線累計劑量可能增加，應乘以一個Fimrt因子，一般取Fimrt=3.0；

K—副屏蔽體對初級（有用）線束的劑量減弱倍數，K=；

TVL —漏射線在混凝土中的 1/10值層厚度，10MV、6MV下X射線分別為30.5cm、27.9cm；10-3 — 加速器機頭漏射線相對于有用線束強度的典型指標。

3.3 感生放射性的環境影響分析

醫用加速器運行中產生的感生放射性產物，其輻射類型多數為β輻射，也有少量γ輻射。其β-輻射經自吸收、設備屏蔽及自然衰減后，對醫生和患者已基本無影響。由于γ輻射穿透力較強，醫生在治療室內作病人擺位時，應減少操作時間，與感生放射性較強的設備保持一定的距離，并佩戴好個人防護用品，以減少感生放射性的影響。對于患者，由于治療時間短、頻度小，無需對感生放射性作專門防護。

4 結論

由上述預測分析可知，本項目加速器主屏蔽體外30cm處的劑量當量率預測值范圍為0.297～2.245μSv/h，副屏蔽體外30cm處的劑量當量率預測值范圍為0.003～0.020μSv/h，符合《電子加速器放射治療放射防護要求》（GBZ126-2011）中“加速器機房墻外30cm的周圍劑量當量率應不大于2.5μSv/h”的要求。本項目直線加速器對受照人員的年有效劑量最大值為0.088 mSv/a，均小于對周圍公眾人員的劑量約束值0.25mSv/a和對職業人員的劑量約束值5mSv/a，滿足《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002）的相關要求。排放的少量氮氧化物對周圍環境基本沒有影響；各工作場所的屏蔽材料及設計厚度能滿足輻射防護要求。

參考文獻

[1]盧希庭.原子核物理（修訂版）[M].北京：原子能出版社，2000.100.

[2]GBZ126-2011，電子加速器放射治療放射防護要求[s].

[3]GB18871-2002，電離輻射防護與輻射源安全基本標準[s].

[4]GB14583-1993，環境地表γ輻射劑量率測定規范[s].

收稿日期：2018-05-24

作者簡介：林珂（1990-），男，本科，助理工程師，研究方向為輻射環境監測。