某醫(yī)院電子射線裝置環(huán)境影響預(yù)測(cè)分析

摘要：對(duì)某醫(yī)院電子射線裝置進(jìn)行環(huán)境影響預(yù)測(cè)，估算公眾人員和職業(yè)人員年有效劑量，為類似項(xiàng)目的屏蔽設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：環(huán)境影響預(yù)測(cè)；電離輻射；有效劑量

中圖分類號(hào)：X837 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(xiàng)目概況

某醫(yī)院根據(jù)醫(yī)療工作實(shí)踐的需要，計(jì)劃設(shè)置一臺(tái)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(yī)用電子直線加速器是產(chǎn)生高能電子束的裝置。電子槍產(chǎn)生的電子由微波加速導(dǎo)管加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所形成的電子束由窗口射出，經(jīng)調(diào)制、準(zhǔn)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(chǎn)生大量高能X射線，其最大能量為電子束的最大能量，經(jīng)一級(jí)準(zhǔn)直器和濾線器形成劑量均勻穩(wěn)定的X線束，再通過(guò)監(jiān)測(cè)電離室和二次準(zhǔn)直器限束，最后到達(dá)患者病灶，實(shí)現(xiàn)治療目的。

2.2 運(yùn)行期間主要污染源

2.2.1 外照射

（1）治療室泄露輻射。本項(xiàng)目直線加速器的主要環(huán)境污染因子為能量流形式的X、γ射線和中子流。在設(shè)備運(yùn)行期間有小部分X、γ射線和中子流穿過(guò)治療室屏蔽體及迷路防護(hù)門泄漏到工作場(chǎng)所及周圍環(huán)境中，對(duì)周圍的工作人員和公眾產(chǎn)生相應(yīng)外照射。（2）感生放射性。加速器上的感生放射性將隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而積累，其中照射頭的感生放射性最強(qiáng)，將對(duì)擺位操作人員產(chǎn)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(dāng)能量較高時(shí)可在空氣中產(chǎn)生13N、15O、41Ar等感生放射性核素，通過(guò)排風(fēng)系統(tǒng)排到室外環(huán)境，主要通過(guò)外照射（氣體浸沒(méi)）對(duì)人體產(chǎn)生影響，對(duì)環(huán)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(jī)房?jī)?nèi)，空氣受電離作用影響，會(huì)產(chǎn)生少量的臭氧（O3）和氮氧化物（NOx）等有毒有害氣體。根據(jù)《電子加速器放射治療放射防護(hù)要求》（GBZ126-2011），加速器治療室通風(fēng)換氣次數(shù)應(yīng)不小于4次/h。對(duì)于治療室外部環(huán)境，臭氧經(jīng)過(guò)擴(kuò)散稀釋后對(duì)環(huán)境基本沒(méi)有影響。

3 環(huán)境影響分析

3.1 輻射環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)

根據(jù)《環(huán)境地表γ輻射劑量率測(cè)定規(guī)范》（GB/T14583-93）、《電子加速器放射治療放射防護(hù)要求》（GBZ126-2011）中相關(guān)規(guī)定，結(jié)合實(shí)際條件合理布點(diǎn)。該加速器項(xiàng)目尚未運(yùn)行，所在工作場(chǎng)所周圍環(huán)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(huán)境本底水平，輻射環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀良好。

3.2 運(yùn)行期間射線對(duì)環(huán)境附加劑量的預(yù)測(cè)分析

該直線加速器機(jī)房已經(jīng)完成初步設(shè)計(jì)和建設(shè)。本文采用模式預(yù)測(cè)方法評(píng)價(jià)該項(xiàng)目環(huán)境影響，根據(jù)設(shè)計(jì)文件，直線加速器治療室防護(hù)情況如下：主屏蔽墻（東、西側(cè)主射線區(qū)混凝土墻體）厚度為2550mm；副屏蔽墻厚度為1750mm。

3.2.1 加速器機(jī)房屏蔽墻外30cm處的劑量當(dāng)量率

（1）加速器機(jī)房主屏蔽體外30cm處的劑量當(dāng)量率。主屏蔽體外預(yù)測(cè)點(diǎn)的附加劑量率預(yù)測(cè)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(duì)初級(jí)（有用）線束的劑量減弱倍數(shù)，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(jī)房副屏蔽體外30cm處的劑量當(dāng)量率。副屏蔽體外預(yù)測(cè)點(diǎn)的附加劑量率預(yù)測(cè)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(duì)初級(jí)（有用）線束的劑量減弱倍數(shù)，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(jī)頭漏射線相對(duì)于有用線束強(qiáng)度的典型指標(biāo)；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(jī)房防護(hù)墻外有效劑量

（1）加速器機(jī)房主屏蔽體外有效劑量。主屏蔽體外預(yù)測(cè)點(diǎn)的年有效劑量預(yù)測(cè)值為：

其中：50—每年運(yùn)行50周；

1000 —全身均勻照射的1Gy吸收劑量相當(dāng)于1000mSv的有效劑量；

T—人員在預(yù)測(cè)點(diǎn)的居留因子，人員停留時(shí)間占總出束時(shí)間的分?jǐn)?shù)；

W—工作負(fù)荷，即距靶1m處有用線束周劑量，根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件，每周工作負(fù)荷約為3000 Gy·m2/wk；負(fù)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(jù)設(shè)計(jì)文件，對(duì)于有用線束朝向的墻壁為1/4；

K—主屏蔽體對(duì)初級(jí)（有用）線束的劑量減弱倍數(shù)，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(jī)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(diào)強(qiáng)適形放療（一般僅使用6MV進(jìn)行調(diào)強(qiáng)放療），在同樣的等中心工作負(fù)荷下，出束時(shí)間可能延長(zhǎng)，漏射線累計(jì)劑量可能增加，應(yīng)乘以一個(gè)Fimrt因子，一般取Fimrt=3.0；

K—副屏蔽體對(duì)初級(jí)（有用）線束的劑量減弱倍數(shù)，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(jī)頭漏射線相對(duì)于有用線束強(qiáng)度的典型指標(biāo)。

3.3 感生放射性的環(huán)境影響分析

醫(yī)用加速器運(yùn)行中產(chǎn)生的感生放射性產(chǎn)物，其輻射類型多數(shù)為β輻射，也有少量γ輻射。其β-輻射經(jīng)自吸收、設(shè)備屏蔽及自然衰減后，對(duì)醫(yī)生和患者已基本無(wú)影響。由于γ輻射穿透力較強(qiáng)，醫(yī)生在治療室內(nèi)作病人擺位時(shí)，應(yīng)減少操作時(shí)間，與感生放射性較強(qiáng)的設(shè)備保持一定的距離，并佩戴好個(gè)人防護(hù)用品，以減少感生放射性的影響。對(duì)于患者，由于治療時(shí)間短、頻度小，無(wú)需對(duì)感生放射性作專門防護(hù)。

4 結(jié)論

由上述預(yù)測(cè)分析可知，本項(xiàng)目加速器主屏蔽體外30cm處的劑量當(dāng)量率預(yù)測(cè)值范圍為0.297～2.245μSv/h，副屏蔽體外30cm處的劑量當(dāng)量率預(yù)測(cè)值范圍為0.003～0.020μSv/h，符合《電子加速器放射治療放射防護(hù)要求》（GBZ126-2011）中“加速器機(jī)房墻外30cm的周圍劑量當(dāng)量率應(yīng)不大于2.5μSv/h”的要求。本項(xiàng)目直線加速器對(duì)受照人員的年有效劑量最大值為0.088 mSv/a，均小于對(duì)周圍公眾人員的劑量約束值0.25mSv/a和對(duì)職業(yè)人員的劑量約束值5mSv/a，滿足《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB18871-2002）的相關(guān)要求。排放的少量氮氧化物對(duì)周圍環(huán)境基本沒(méi)有影響；各工作場(chǎng)所的屏蔽材料及設(shè)計(jì)厚度能滿足輻射防護(hù)要求。

參考文獻(xiàn)

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

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[4]GB14583-1993，環(huán)境地表γ輻射劑量率測(cè)定規(guī)范[s].

收稿日期：2018-05-24

作者簡(jiǎn)介：林珂（1990-），男，本科，助理工程師，研究方向?yàn)檩椛洵h(huán)境監(jiān)測(cè)。