某醫(yī)用直線加速器機(jī)房防護(hù)屏蔽計算

成 浩，馮 綱

某醫(yī)用直線加速器機(jī)房防護(hù)屏蔽計算

成 浩，馮 綱

目的：評價某醫(yī)用直線加速器機(jī)房的防護(hù)屏蔽體效果，保障工作人員和公眾健康。方法：根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對機(jī)房防護(hù)屏蔽體進(jìn)行理論計算，屏蔽厚度計算方法參見NCRP151號報告和《醫(yī)用電子加速器的防護(hù)》的十倍衰減厚度法和經(jīng)驗(yàn)公式估算法進(jìn)行計算。結(jié)果：通過機(jī)房防護(hù)屏蔽體的理論計算，得出北墻、南墻、頂棚、東墻、西墻及防護(hù)門的屏蔽厚度分別為231.1 cm、231.1 cm、240.1 cm、114.1 cm、114.1 cm、3.93 mm（Pb）。結(jié)論：該醫(yī)用直線加速器機(jī)房的防護(hù)屏蔽體效果滿足預(yù)期的評價目標(biāo)。

醫(yī)用直線加速器；屏蔽計算；輻射防護(hù)

0 引言

直線加速器是一種產(chǎn)生高能射線的設(shè)備，隨著加速器的廣泛應(yīng)用，其在利用射線治療腫瘤的同時，也會帶來輻射安全問題，主要包括主射線的透射輻射、泄漏輻射、散射輻射和中子輻射等[1]。這必然要求醫(yī)院一方面要做好醫(yī)用直線加速器的安全防護(hù)，確保設(shè)備的安全運(yùn)行；另一方面要做好放射性工作人員及廣大患者的個人防護(hù)，使之免受不必要的輻射照射。因此，在使用過程中必須重視醫(yī)用直線加速器的防護(hù)和安全[2-3]?；诎踩c防護(hù)問題的考慮，本文對湖北某在用加速器機(jī)房的屏蔽效果進(jìn)行估算和評價，判斷該醫(yī)用直線加速器屏蔽防護(hù)是否滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。

1 內(nèi)容和方法

1.1 醫(yī)用電子直線加速器

該醫(yī)用電子直線加速器為BJ-6B型醫(yī)用電子直線加速器，僅產(chǎn)生6 MV X線，所以不涉及中子輻射及感生放射性問題。

1.2 機(jī)房防護(hù)設(shè)施

該加速器機(jī)房為獨(dú)立單層建筑物。加速器機(jī)房示意圖如圖1所示。加速器機(jī)房的防護(hù)屏蔽體厚度設(shè)計參數(shù)見表1，墻體均為普通混凝土，密度為2.35 g/cm3。

圖1 加速器機(jī)房示意圖

表1 加速器機(jī)房防護(hù)屏蔽體厚度設(shè)計參數(shù)

1.3 照射水平控制值的選定

本文以職業(yè)照射年有效劑量約束值5 mSv作為放射區(qū)照射水平的控制值[4]，工作人員照射時間參照文獻(xiàn)[4]中給出的年工作時間（2 000 h），按照工作人員每周工作5 d，每天8 h計算，則放射區(qū)照射水平的相應(yīng)約束值為

HL，W=0.1 mSv/周

1.4 屏蔽厚度的計算方法

醫(yī)院提供該加速器的周工作負(fù)荷（W）為1 500 Gy·m2/周，加速器電壓為6 MV。

屏蔽厚度計算方法參見NCRP151號報告[5]和陳敬忠等[6]給出的十倍衰減厚度法和經(jīng)驗(yàn)公式估算法進(jìn)行計算。其中：使用因子（u），對旋轉(zhuǎn)照射方向取1/4，次級X線輻射取1[7]；居留因子（q），全部居留、部分停留、偶爾停留分別取1、1/4和1/16[7]。

2 結(jié)果

2.1 初級X線的屏蔽墻厚度（d初級X線）

（1）北墻所關(guān)心位置（墻外表面30 cm處）離輻射源的距離r=4+2.4+0.3=6.7 m，則透射比為

屏蔽層的厚度為

Δ1、10，1和Δ1、10，e參照文獻(xiàn)[8]中圖3.22得出?？紤]2倍安全系數(shù)，應(yīng)加上一個半衰減層厚度Δ1/2=12.7 cm（參照文獻(xiàn)[8]中表3.5采用內(nèi)插法計算得出）。

綜上，北墻混凝土屏蔽層厚度d約為231.1 cm。

（2）南墻外墻所關(guān)心位置離輻射源的距離r=4+ 2.4+0.3=6.7 m，同理可得，南墻混凝土厚度d約為231.1 cm。

（3）加速器等中心高度為1.295 m，頂棚所關(guān)心位置離輻射源的距離r=3.8+2.5+0.3-1.295=5.305 m，同理可得，頂棚混凝土厚度d約為240.1 cm。

2.2 次級屏蔽層厚度（d次級屏蔽）

考慮到主屏蔽墻可以滿足散射輻射和泄露輻射的屏蔽要求，本文只考慮東、西墻的次級屏蔽計算。

2.2.1 東墻泄漏X線的屏蔽墻厚度（d泄漏X線）

考慮到本設(shè)備X線漏射率為0.05%，利用衰減倍數(shù)確定厚度時只需采用平衡十倍衰減厚度。衰減倍數(shù)為

十倍衰減厚度個數(shù)為

平衡十倍衰減厚度Δ1、10，e=42.15 cm（參照文獻(xiàn)[8]中表3.5采用內(nèi)插法計算得出），則d泄漏X線=2.32× 42.15=97.8 cm。

2.2.2 東墻散射X線的屏蔽墻厚度（d散射X線）

當(dāng)采用X線治療時，在正常治療距離（normal treatment distance，NTD）100 cm條件下，最大照射野面積（F）為1 600 cm2，屏蔽計算時，通常關(guān)注90°方向的散射線屏蔽。已知，在患者體表距離輻射源1 m，受照面積為400 cm2情況下，90°方向上，距離受照面積中心1 m，散射輻射的照射水平為受照表面中心照射水平的比值S=0.06%[9]。則

考慮到輻射源到患者體表的距離（r散射體）為1 m，散射線的屏蔽距離（r散射屏蔽）為6.0 m，其他參數(shù)上面已經(jīng)論述，一并代入上式后，得：

十倍衰減厚度個數(shù)n為

由加速電壓6 MV的Δ1、10，e=33.8 cm（參照文獻(xiàn)[8]中表3.5）進(jìn)行計算，得：

2.2.3 東墻次級屏蔽層厚度的確定

由于d泄漏X線和d散射X線差為3.6 cm，小于一個十倍衰減層厚度Δ1、10，e，則選用較厚的一個厚度Δ1、2，e，再加上一個半衰減層厚度，作為次級屏蔽層厚度，即

2.2.4 西墻次級屏蔽層厚度的確定

同上，可得出西墻次級屏蔽層厚度為114.1 cm。

2.3 加速器防護(hù)門屏蔽厚度計算

防護(hù)門的屏蔽是針對來自迷道的散射線的屏蔽。防護(hù)門厚度計算公式[10]：

迷路門口X線吸收劑量估算公式：

加速器等中心（100 cm處）X線的最大輸出劑量率為2 Gy/min，即D中為2 Gy/min。

控制劑量限值參照機(jī)房外表面30 cm不得超過

2.5 μSv/h，則DL=4.2×10-8Gy/min。

X線屏蔽層厚度（mm）為

3 結(jié)論與討論

（1）該加速器機(jī)房為獨(dú)立單層建筑物，符合《醫(yī)用直線加速器衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于治療室選址和建筑設(shè)計的要求。

（2）《醫(yī)用直線加速器衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》中對治療室防護(hù)的要求為：有用線束直接投照的防護(hù)墻（包括天棚）按初級輻射屏蔽要求設(shè)計，其余墻壁按次級輻射屏蔽要求設(shè)計。本文依據(jù)該加速器出束的方向，將機(jī)房北墻、南墻、頂棚進(jìn)行初級輻射屏蔽計算，其余墻壁按次級輻射屏蔽計算。按照相關(guān)文獻(xiàn)給出的理論公式和該加速器及機(jī)房提供的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行理論計算，得出北墻、南墻、頂棚、東墻、西墻及防護(hù)門的屏蔽厚度分別為231.1cm、231.1cm、240.1cm、114.1cm、114.1 cm、3.93 mm（Pb），以上計算結(jié)果均小于直線加速器機(jī)房墻體、頂棚和防護(hù)門實(shí)際厚度，符合屏蔽要求。

（3）通過上述理論計算結(jié)果判斷，該加速器機(jī)房的墻體屏蔽厚度可以滿足6 MV X線加速器的屏蔽防護(hù)及選定的劑量管理目標(biāo)值的要求。從輻射防護(hù)角度判斷，該加速器機(jī)房屏蔽設(shè)計是安全的，可以保證放射工作人員和周圍公眾所受照劑量低于《電離輻射防護(hù)與輻射源基本安全標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的劑量限值和劑量約束值。但醫(yī)院必須做好從事放射工作人員的個人劑量監(jiān)測，并建立健康檔案；對患者實(shí)施照射，必須避免非治療部位受到有用射束的照射。

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[2]陳躍，楊迎曉，張遠(yuǎn).應(yīng)重視醫(yī)用直線加速器的防護(hù)和安全[J].中國輻射衛(wèi)生，2007，16（4）：506.

[3]GBZ 126—2002 醫(yī)用電子加速器衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]GB 18871—2002 電離輻射防護(hù)與輻射源基本安全標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5]NCRP Report No.151.Structural shielding design and evaluation for megavoltage X-and Gamma-ray[R].Bethesda，Maryland，America：National Council on Radiation Protection and Measurements：20-51.

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[11]欒耀君，王雪航，萬路遠(yuǎn).6 MV醫(yī)用電子加速器機(jī)房屏蔽厚度計算的優(yōu)化設(shè)計[J].中國輻射衛(wèi)生，2007，16（2）：169-170.

（收稿：2014-02-10 修回：2014-07-15）

（欄目責(zé)任編校：李 影）

Shielding calculation for some medical linear accelerator room

CHENG Hao,FENG Gang
（Department of Nuclear Medicine,the First People's Hospital of Tianmen,Tianmen 431700,Hubei Province,China）

ObjectiveTo evaluate the shielding effect of some medical linear accelerator room.MethodsRelated national methods were involved in the theoretical calculation of the shielding of the room,induding 10-time attenuation thickness method and empirical formula method in NO.NCRP151 Report and Protection of Medical Electron Accelerator.Results The thicknesses of the north wall,south wall,ceiling,east wall,west wall and the protective door were 231.1 cm,231.1 cm, 240.1 cm,114.1 cm,114.1 cm and 3.93 mm(Pb)respectively.Conclusion The desired requirements for the shielding are met in the room.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（1）：93-95]

medical linear accelerator;shielding calculation;radiation protection

R318.6；TH774

A

1003-8868（2015）01-0093-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.01.093

成 浩（1974—），男，主任，主要從事核醫(yī)學(xué)及輻射防護(hù)方面的研究工作。

431700湖北天門，天門市第一人民醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科（成 浩，馮綱）