淺談醫(yī)院放射治療科室防護設計——醫(yī)用直線加速器防護設計

王 政

王 政

山東同圓設計集團有限公司第三設計分院 山東 250001

【摘 要】作為社會科技和經濟水平的發(fā)展的產物，放射治療的重要性越來越多的凸顯出來。但由于它所產生的高能電子輻射（X等射線等）對正常人體也具有強殺傷性，如果防護或使用不當同樣會給醫(yī)護人員和周邊人群帶來傷害。因此，如何設計一個合理安全的放射治療室（科）是設計師所必須了解的。

【關鍵詞】放療；輻射；防護；屏蔽；迷路；醫(yī)用直線加速器

一、概述：

作為社會科技和經濟水平的發(fā)展的產物，其重要性越來越多的凸顯出來。放射治療作為治療惡性腫瘤的一個重要手段，對于許多癌癥可以產生較好效果。隨著科學技術的發(fā)展、核技術的完善，加速器等先進設備正在進入各類醫(yī)院，以用于腫瘤患者的放射治療 。

然而，雖然醫(yī)用直線加速器對腫瘤疾病有良好的治療效果，但由于它所產生的高能電子輻射（X等射線等）對正常人體也具有強殺傷性，如果防護或使用不當同樣會給醫(yī)護人員和周邊人群帶來傷害。因此，如何設計一個合理安全的放射治療室是設計師所必須了解的。

二、工程設計：

（一）工程選址：

考慮到人們的談核色變的恐懼心理，其一般會獨立設置在醫(yī)院的較偏僻的地段，同時放療中心又屬于醫(yī)技部分，需要與門診、病房能夠較方便的聯系，因此，有時也會設置在門診和病房之間?？傊?，要結合醫(yī)院具體情況，綜合考慮，統(tǒng)籌安排。

其次，由于醫(yī)用直線加速器設備較重（一般都要幾噸甚至十幾噸重），再加上厚重的防護墻，這就基本決定了其只能設置于建筑的底層，而且還必須綜合考慮周邊水文、地質等因素，避免在土質松軟的地方以及周邊可能進行深挖建設的位置設計，在這些位置很有可能會由于機房處地基的不均勻沉降和傾斜造成機架底座、床基底座的不均勻沉降，這就會影響到加速器機架、準直器和治療床三條軸線相對于等中心的誤差，影響照射精度，從而降低治療效果，甚至會造成嚴重后果。

（二）科室房間

（1）治療室：治療室尺寸一般不宜小于7000mmX7000mm，直線加速器就安裝在治療室內。

（2）控制室：需要設置控制臺、對講機等。面積相對較小，只需滿足醫(yī)生操作即可，開間一般大于3米?？刂剖遗c治療室的設備管線通過地溝連接，并且在側墻上需要穿過信號管與測試管。關于它們的防護設計將在后面具體說明。

（3）輔助設備室：顧名思義，主要是放置為加速器“服務”的設備儀器，如空調系統(tǒng)、除濕加濕系統(tǒng)，電氣設備等。

（三）防護設計：

（1）防護墻防護

由于加速器在安裝、工作和維修期間，都會產生X射線、中子射線和臭氧氣體。X射線、中子射線具有較強穿透力，危害人體健康，因此在設計時，治療室必須進行放射防護設計，以保證周圍環(huán)境不受氣污染。治療室周圍墻體及頂棚是加速器機房防護設計的重點。先做一下說明，治療室內射線主要分為原射線、散射線和漏射線和漏射中子等，從加速器機頭經準直器直接輻射出來的射線即為初級X射線；散射線是指原射線與周圍物質相互作用而產生的射線。根據墻體所屏蔽射線的不同，可分為主屏蔽墻與次屏蔽墻兩種，將沿入射電子方向發(fā)射的初級X射線能夠直接直接照射到的叫做主屏蔽墻；散射線和漏射線向四周輻射，將他們所照射到的墻體統(tǒng)稱為副屏蔽墻。對于射線的防護，主要是通過選用合適的建材和墻壁厚度來減少射線的輻射。主次屏蔽墻的厚度設計除與自身密實程度有關外還與治療室外墻距加速器等中心的距離以及加速器的型號等因素有關，總體說來，距離越遠輻射越小，所需屏蔽墻厚度越薄。經驗告訴我們比較合適的屏蔽墻材料有鉛板和混凝土。鉛板有很好的抗腐蝕性，在射線照射下不宜損壞，但是成本高，不經濟；混凝土綜合性能要高些，且由于混凝土中氫元素含量多，可以使中子慢化，因此在工程中廣泛應用。

（2）防護墻厚度換算：

假如由于基地用地受限，設計不出能夠達標的墻體厚度或是原有用房改造等現實問題，還需要用到防護材料的替換，我們需要用比混凝土更加密實的材料來替代混凝土，從而起到在滿足屏蔽功能的基礎上減小墻體厚度的目的。前面提到過屏蔽墻所需厚度是與墻體密實程度有關的。在此簡單說來，防護墻厚度換算的一個原則就是兩種材料的質量相等（密度X體積=質量）。比如在只減小墻體厚度的前提條件下，厚度為1000mm的普通混凝土墻（密度：2.3g/cm3），若是換成重晶石混凝土墻體（密度：3.2 g/cm3），則需要墻厚=1000X2.3/3.2（mm）=720mm；又如在改造工程中需要在墻體中嵌入鋼板（密度：7.8 g/cm3），則每增加100mm厚的鋼板就可以減少普通混凝土墻體厚度為：100X7.8/2.3=339.1（mm）。附表1是通過大量工程總結出幾種常用材料的密度，以便于換算：

附表1：

防護材料 鉛密實鉛板 密實鋼板 普通混凝土 重晶石混凝土

密度（g/cm3） 11.3 7.8 2.3 3.2

筆者認為，作為建筑師，對于防護墻厚度精確計算確實不必深究，但一定要有所了解，避免因設計的防護不足而導致后期翻工，費時費力，而且也會耽誤工期，造成資源浪費。

（3）.迷路防護設計：

此外，為了防止少量的漏射線穿出，還需設置“迷路”——進入治療室的唯一通道。迷路一般要設計為“U”形或“S”形，這種方式能有效消耗散射線和漏射線的輻射能量，從而減少防護門的厚度。在迷路設計中應注意以下幾個方面：一般需要2000mm寬即可，太寬不利于防護，過窄不利于設備進出（另有設備進出口的除外），長度不宜過長，太長也會造成不必要的浪費，保證在迷路出口處看不到室內有用線束照射到墻面即可，墻體厚度以減少迷路外墻處的輻射強度為原則。為使盡量少的射線進入迷路，在迷路與治療室的入口處宜加設過梁，以減小洞口面積。此外迷路外墻中最好摻加一定的硼、鋰化合物，因為硼、鋰元素可以俘獲吸收中子。

迷路出口處要設置專門的防護門，由于射線經過多次散射到達迷路外口靠近防護門處已經很少了，所以防護門的另一作用是對中子的屏蔽（10Me以上加速器工作時可產生部分中子）。屏蔽門一般采用鉛板，外包鋼板，屏蔽門大小應將墻體門洞覆蓋，重合尺寸一般要大于100mm，以確保萬無一失。

（4）.其他防護設計

送、排風口位置宜設置在治療室的四角，且成對角線分布，排風口宜設置在房間低處。送風口宜設在高處，這樣是最利于機房內空氣對流的。如果治療室采用的上前面所述的分割為內外兩室的做法，這樣送排風系統(tǒng)還要加倍。

送、排風管道穿墻時同樣需要采用“U” 或“S”形，以防止射線泄漏。一般都是采用成品不銹鋼模具先根據送排風管大小制模，綁扎固定于鋼筋骨架上，待混凝土澆筑時一次成型。這就要求前期的設計必須一步到位，做到定位準確，大小設計合理，同時對施工也有著更高的要求。

此外，許多醫(yī)院的直線加速器都會預留設備吊裝口，或是預留門洞，以便于設備運輸安裝，后期再將預留洞封堵。這里需要說明的是，預留洞處一般會設計成凹、凸或者折型的，后用專門的砼塊封堵，這樣對防止射線從空隙穿出具有良好的效果，由于這些細小部分往往被忽視，在此特別提到，在設計中一定要重視起來。

四、結束語

在科技快速發(fā)展的今天，尤其是醫(yī)療領域，直線加速器作為其代表作之一，必將成為當今各類醫(yī)院所普及的醫(yī)療設備，在人類與腫瘤的斗爭史中寫下重重的一筆。作為一名建筑師，只有懂得其工藝流程，了解其防護原理，才能設計出合理的建筑，使其更好的發(fā)揮作用。

參考文獻：

[1].<<γ射線屏蔽參數手冊>>.原子能出版社

[2].醫(yī)用電子加速器衛(wèi)生防護標準（GBZ126-2002）.中華人民共和國行業(yè)標準

[3].醫(yī)用直線加速器. 楊紹洲 .人民軍醫(yī)出版社.

[4].放射衛(wèi)生防護知識介紹.北京市疾病預防控制中心放射衛(wèi)生防護所