醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房的屏蔽防護(hù)

張韋湖南省腫瘤醫(yī)院暨中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院放療綜合科，湖南長(zhǎng)沙　410000

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醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房的屏蔽防護(hù)

張韋
湖南省腫瘤醫(yī)院暨中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院放療綜合科，湖南長(zhǎng)沙410000

［摘要］醫(yī)用電子直線加速器的輻射防護(hù)問題不容忽視，該文介紹醫(yī)用電子直線加速器與輻射特性，指出屏蔽是有效的防護(hù)方法，闡述NCRP報(bào)告進(jìn)展，充分展現(xiàn)醫(yī)用電子加速器機(jī)房屏蔽防護(hù)的有關(guān)研究現(xiàn)狀及相關(guān)法律法規(guī)，提出現(xiàn)有相關(guān)防護(hù)、法律法規(guī)不足，以期相關(guān)人員加強(qiáng)對(duì)醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房屏蔽防護(hù)的研究。

［關(guān)鍵詞］醫(yī)用電子直線加速器；機(jī)房；屏蔽防護(hù)

醫(yī)用電子直線加速器已成為世界上較為先進(jìn)的放療設(shè)備，其在我國的臨床應(yīng)用已被廣泛推廣，受到普遍好評(píng)。每年癌癥患者中有60%左右均需要實(shí)施放射治療，許多大型醫(yī)院擁有多臺(tái)醫(yī)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(tái)，遠(yuǎn)不能達(dá)到WHO所提出的每百萬人配置2～3臺(tái)的要求。因此需要不斷擴(kuò)大醫(yī)用電子直線加速器的引進(jìn)，其潛力是巨大的，然不可忽視的是對(duì)其放射的屏蔽防護(hù)問題。這主要是因?yàn)檫^量或不當(dāng)使用電離輻射會(huì)對(duì)人體造成危害。醫(yī)用電子直線加速器危險(xiǎn)性屬于中度，一旦發(fā)生事故，會(huì)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(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行職業(yè)防護(hù)外，還需要對(duì)治療機(jī)房周圍環(huán)境安全進(jìn)行防護(hù)。

1　醫(yī)用電子直線加速器介紹

1.1工作原理

醫(yī)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(hù)措施區(qū)別對(duì)待。依據(jù)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(shè)備相對(duì)來說越復(fù)雜。

醫(yī)用電子直線加速器包括微波功率源、微波傳輸系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、束流輸運(yùn)系統(tǒng)、聚焦系統(tǒng)、電源和控制系統(tǒng)、電子槍、加速管、其他附屬設(shè)備等。醫(yī)用電子直線加速器的工作過程大致如下：首先調(diào)制器會(huì)生成兩個(gè)脈沖高壓，一個(gè)脈沖高壓作為調(diào)速管、磁控管的功率源，這個(gè)功率源所產(chǎn)生的微波功率通過微波傳輸系統(tǒng)被反饋到加速管，加速管中會(huì)自然形成加速場(chǎng)。另一個(gè)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(jīng)加速場(chǎng)作用而加速。

醫(yī)用電子直線加速器通常會(huì)利用X射線束、電子束對(duì)腫瘤進(jìn)行放射治療。所以說，醫(yī)用電子直線加速器工作時(shí)會(huì)改變周圍環(huán)境，因?yàn)槠鋾?huì)產(chǎn)生電離輻射影響周圍環(huán)境，因此醫(yī)用電子直線加速器應(yīng)用前必須做好輻射防護(hù)工作。通常屏蔽計(jì)算僅就X射線而言，電子線忽略不計(jì)，這與電子束流強(qiáng)較小有關(guān)。

1.2輻射特性

醫(yī)用電子直線加速器開始運(yùn)行后，加速后，從加速器真空區(qū)釋放出的加速帶電粒子與被撞擊物質(zhì)相互作用，會(huì)產(chǎn)生韌致輻射X射線、中子射線、瞬發(fā)γ射線、特征X射線，當(dāng)能量超過10MeV時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生緩發(fā)射線。另射線還會(huì)對(duì)空氣作用，受次級(jí)輻射等影響，釋放臭氧、微量氣載放射性物質(zhì)、氮氧化物等。具體包括初級(jí)射線輻射、散射線輻射、中子輻射、漏射線輻射、輻射活化產(chǎn)生危害氣體等。初級(jí)射線輻射是從醫(yī)用電子直線加速器準(zhǔn)直孔直接釋放出來的射線，光闌完全打開時(shí)，輻射頭靶端釋放出的X射線是一個(gè)錐形線束，其半角為14°，這一線束的能量級(jí)決定所選擇X射線的能量級(jí)。進(jìn)行輻射防護(hù)時(shí)需重點(diǎn)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(duì)象后所散射出的輻射，但其能量、劑量相對(duì)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(huì)產(chǎn)生少量中子，其能量級(jí)水平相對(duì)較低，因此設(shè)計(jì)屏蔽、迷路通道時(shí)是可以忽略的，注意一旦出現(xiàn)高于10MV的X射線時(shí)必須設(shè)計(jì)對(duì)中子加以屏蔽的裝置。漏射線輻射是相對(duì)于主射線而言的，其發(fā)射劑量相對(duì)較低。輻射活化產(chǎn)生危害氣體，當(dāng)直線加速器工作環(huán)境為8MeV能量級(jí)時(shí)，出現(xiàn)光核效應(yīng)，當(dāng)超過12MeV時(shí)會(huì)加速光核效應(yīng)，會(huì)使得輻射頭、空氣及室內(nèi)其他物質(zhì)中出現(xiàn)放射性核物質(zhì)，即放射性氣體。正因如此，機(jī)房?jī)?nèi)必須安裝通風(fēng)良好的通風(fēng)系統(tǒng)，足夠的通風(fēng)量可有效將加速器所產(chǎn)生的危害氣體量降到最低，使其達(dá)不到危害人體健康的程度。有關(guān)規(guī)定為醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房通風(fēng)、換氣次數(shù)必須保證為3～4次/h。

2　醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房的屏蔽防護(hù)

由于醫(yī)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(duì)其進(jìn)行防護(hù)。目前，屏蔽防護(hù)主要涉及設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)兩個(gè)方面，設(shè)計(jì)屏蔽防護(hù)時(shí)需要依據(jù)現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，并考慮醫(yī)院現(xiàn)有工作負(fù)荷量、周圍環(huán)境等，依據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定治療室布局后，利用數(shù)學(xué)計(jì)算模式，設(shè)計(jì)出屏蔽體厚度。評(píng)價(jià)是依據(jù)屏蔽體厚度，并考慮醫(yī)院工作負(fù)荷量及周圍環(huán)境等因素，利用數(shù)學(xué)計(jì)算模式評(píng)估計(jì)算專業(yè)放射工作者、公眾個(gè)人所能接受的最大有效劑量（按年），接著結(jié)合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)所設(shè)計(jì)的屏蔽防護(hù)進(jìn)行評(píng)價(jià)?？梢哉f，醫(yī)用電子直線加速器輻射屏蔽設(shè)計(jì)的計(jì)算方法同電離輻射防護(hù)環(huán)境對(duì)評(píng)價(jià)理論影響的計(jì)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(shù)與屏蔽體厚度相互轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)主要為初級(jí)屏蔽體設(shè)計(jì)、次級(jí)屏蔽體設(shè)計(jì)、迷路防護(hù)門設(shè)計(jì)、基本參數(shù)等方面，其中基本參數(shù)涉及劑量控制目標(biāo)值、工作負(fù)荷量、居留因子、使用因子等。就目前情況來看，有關(guān)醫(yī)用電子直線加速器輻射屏蔽防護(hù)的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)方法非常多，且對(duì)相關(guān)參數(shù)的選取也非常混亂，正因如此，這樣設(shè)計(jì)完成的機(jī)房防護(hù)漏洞相對(duì)較多或是出現(xiàn)保守現(xiàn)象，造成周圍人員心理負(fù)擔(dān)過重和資源不必要的浪費(fèi)。

醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房是根據(jù)NCRP報(bào)告完成屏蔽計(jì)算的，NCRP報(bào)告可較為全面地反映出醫(yī)用電子加速器機(jī)房的設(shè)計(jì)與屏蔽研究現(xiàn)狀。從1976年出版的NCRP49號(hào)報(bào)告，到1984年出版的NCRP79號(hào)報(bào)告，再到2000年出版的NCRP134號(hào)報(bào)告、2003年出版的NCRP144號(hào)報(bào)告、2005年出版的NCRP151號(hào)報(bào)告，最后是2006年LAEA出版的LAEA47安全報(bào)告?？梢哉fNCRP報(bào)告發(fā)展越來越精細(xì)，NCRP49號(hào)報(bào)告主要建立了初級(jí)屏蔽體、次級(jí)屏蔽體系統(tǒng)的計(jì)算方法，被用于計(jì)算Co-60治療機(jī)、不超過10MV的電子直線加速器屏蔽，其將非控制進(jìn)行區(qū)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(qū)T值取1，而治療室外墻的T值為1/10。到了NCRP51號(hào)報(bào)告能量已經(jīng)擴(kuò)展為100MV，迷路門經(jīng)驗(yàn)屏蔽要求出現(xiàn)，NCRP79號(hào)報(bào)告中進(jìn)一步改進(jìn)中子屏蔽的計(jì)算方法，NCRP134號(hào)報(bào)告中提出將偶然居留因子取值為1/ 40。NCRP144號(hào)報(bào)告對(duì)計(jì)算精確度進(jìn)行改進(jìn)，內(nèi)容涉及所有屏蔽數(shù)據(jù)的修訂，即TVL值修改，改進(jìn)機(jī)房防護(hù)門屏蔽的計(jì)算精度，其中涉及無迷路、有迷路的設(shè)計(jì)，并增加適形IMRT（調(diào)強(qiáng)放射）治療的有關(guān)防護(hù)內(nèi)容。已經(jīng)出現(xiàn)初級(jí)屏蔽體內(nèi)增加埋設(shè)金屬板的設(shè)計(jì)，另還涉及到了金屬板所產(chǎn)生的光中子屏蔽設(shè)計(jì)問題。LAEA47這一安全報(bào)告中參照了許多NCRP151報(bào)告中的內(nèi)容，就目前研究情況來看，我國對(duì)NCRP151號(hào)報(bào)告及LAEA47號(hào)報(bào)告的相關(guān)研究與運(yùn)用相對(duì)較少，且報(bào)道有限。所以計(jì)算方法一般依據(jù)NCRP51號(hào)報(bào)告、李星洪等所編的《輻射防護(hù)基礎(chǔ)》（1982年原子能出版社出版）、方杰等所編的《輻射防護(hù)導(dǎo)論》（1991年原子能出版社出版）、李德平所編的《輻射防護(hù)手冊(cè)第一分冊(cè)》（1991年原子能出版社出版）等。

我國為適應(yīng)醫(yī)療防護(hù)工作的發(fā)展、進(jìn)步與需求，先后制定的諸多法律法規(guī)，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(yè)病防治法》《放射性同位素和射線裝置輻射與安全管理?xiàng)l例》等。另出臺(tái)了我國新放射防護(hù)基本標(biāo)準(zhǔn)，即《電力輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB18871-2002），這是我國電離輻射技術(shù)應(yīng)用于放射防護(hù)總指南，其包括三項(xiàng)重要原則，分別為具體應(yīng)用實(shí)踐如何才為正當(dāng)、最優(yōu)化防護(hù)、個(gè)人劑量限值。還有許多次級(jí)放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，如有關(guān)γ射線遠(yuǎn)距離放射治療機(jī)房的總體布局、設(shè)計(jì)中的防護(hù)要求《γ遠(yuǎn)距機(jī)房設(shè)計(jì)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》（GBZ/T152 -2002）。其中GBZ126-2002還涉及到與治療室選址、建筑設(shè)計(jì)相符合的放射性衛(wèi)生防護(hù)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)要求，以保障周圍的環(huán)境安全；還提到關(guān)于有用線束直接投照防護(hù)墻如何設(shè)計(jì)屏蔽，其規(guī)定按照初級(jí)輻射屏蔽要求對(duì)防護(hù)墻進(jìn)行設(shè)計(jì)，除此之外，全部按照次級(jí)輻射屏蔽要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且遵循穿越防護(hù)墻導(dǎo)線、導(dǎo)管，但不影響屏蔽防護(hù)效果；當(dāng)X射線所處環(huán)境能量大于10MeV時(shí)，需要考慮中子輻射的屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)問題，不能忽略。關(guān)于醫(yī)用電子直線加速器的屏蔽厚度計(jì)算問題，依據(jù)可推測(cè)的最大輸出量對(duì)其展開設(shè)計(jì)，一般其設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)按照GB18871-2002所規(guī)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(tǒng)一的關(guān)于醫(yī)用電子直線加速器輻射屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)控制目標(biāo)值的法律法規(guī)，這也是醫(yī)療器械工作者需要關(guān)注的問題之一。

3　結(jié)語

醫(yī)用電子直線加速器是治療腫瘤的重要放療設(shè)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(huì)對(duì)人體造成不可挽回的傷害，正是因?yàn)檫@樣，做好醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房屏蔽防護(hù)工作非常重要。要實(shí)現(xiàn)既利用射線為人類謀福利又實(shí)現(xiàn)將輻射降到最低或是不受輻射。文中概述了醫(yī)用電子直線加速器的工作原理及輻射特性，詳細(xì)介紹了有關(guān)醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房的屏蔽防護(hù)問題，其中涉及多項(xiàng)有關(guān)NCRP號(hào)報(bào)告及我國為適應(yīng)醫(yī)務(wù)工作者電離輻射防護(hù)、安全所設(shè)立的法律法規(guī)，目的都是為了做好醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房防護(hù)工作。但是就目前情況來看，仍存在諸多不足之處，因此有關(guān)醫(yī)用電子直線加速器機(jī)房的屏蔽防護(hù)工作理應(yīng)成為今后廣大醫(yī)務(wù)工作者的重要研究課題之一，另我國也應(yīng)該不斷完善相關(guān)法律法規(guī)。

［參考文獻(xiàn)］

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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(hào)］R142

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

［文章編號(hào)］1672-5654（2016）02（a）-0117-03

DOI：10.16659/j.cnki.1672-5654.2016.04.117

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

收稿日期：（2015-11-05）