医用电子直线加速器机房的屏蔽防护

[摘要] 医用电子直线加速器的辐射防护问题不容忽视，该文介绍医用电子直线加速器与辐射特性，指出屏蔽是有效的防护方法，阐述NCRP报告进展，充分展现医用电子加速器机房屏蔽防护的有关研究现状及相关法律法规，提出现有相关防护、法律法规不足，以期相关人员加强对医用电子直线加速器机房屏蔽防护的研究。

[关键词] 医用电子直线加速器；机房；屏蔽防护

[中图分类号] R142 [文献标识码] A [文章编号] 1672-5654（2016）02（a）-0117-03

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

医用电子直线加速器已成为世界上较为先进的放疗设备，其在我国的临床应用已被广泛推广，受到普遍好评。每年癌症患者中有60%左右均需要实施放射治疗，许多大型医院拥有多台医用电子直线加速器，但是我国人口众多，平均下来每百万人才0.7台，远不能达到WHO所提出的每百万人配置2～3台的要求。因此需要不断扩大医用电子直线加速器的引进，其潜力是巨大的，然不可忽视的是对其放射的屏蔽防护问题。这主要是因为过量或不当使用电离辐射会对人体造成危害。医用电子直线加速器危险性属于中度，一旦发生事故，会造成人员放射性损伤，甚至死亡。在日常工作中，除了放射工作者需要严格按照规定进行职业防护外，还需要对治疗机房周围环境安全进行防护。

1 医用电子直线加速器介绍

1.1 工作原理

医用电子直线加速器所释放的能量与其他加速器相较，属于低能段，其最高能量是指在Χ射线治疗下的加速电位。以10MV为界，通过不同的放射防护措施区别对待。依据所射出Χ射线的种类，可分为单光子、双光子、多光子等3种加速器。单光子直线加速器只能射出低能Χ射线；双光子直线加速器既能射出高、低能Χ射线，又能射出多能电子线；多光子直线加速器能射出低、中、高三种能量射线；所射出光子的种类越多，设备相对来说越复杂。

医用电子直线加速器包括微波功率源、微波传输系统、真空系统、束流输运系统、聚焦系统、电源和控制系统、电子枪、加速管、其他附属设备等。医用电子直线加速器的工作过程大致如下：首先调制器会生成两个脉冲高压，一个脉冲高压作为调速管、磁控管的功率源，这个功率源所产生的微波功率通过微波传输系统被反馈到加速管，加速管中会自然形成加速场。另一个脉冲高压作用于电子枪，释放出电子束，随后这股电子束作用于加速器，经加速场作用而加速。

医用电子直线加速器通常会利用Χ射线束、电子束对肿瘤进行放射治疗。所以说，医用电子直线加速器工作时会改变周围环境，因为其会产生电离辐射影响周围环境，因此医用电子直线加速器应用前必须做好辐射防护工作。通常屏蔽计算仅就X射线而言，电子线忽略不计，这与电子束流强较小有关。

1.2 辐射特性

医用电子直线加速器开始运行后，加速后，从加速器真空区释放出的加速带电粒子与被撞击物质相互作用，会产生韧致辐射Χ射线、中子射线、瞬发γ射线、特征Χ射线，当能量超过10MeV时，还会产生缓发射线。另射线还会对空气作用，受次级辐射等影响，释放臭氧、微量气载放射性物质、氮氧化物等。具体包括初级射线辐射、散射线辐射、中子辐射、漏射线辐射、辐射活化产生危害气体等。初级射线辐射是从医用电子直线加速器准直孔直接释放出来的射线，光阑完全打开时，辐射头靶端释放出的Χ射线是一个锥形线束，其半角为14°，这一线束的能量级决定所选择Χ射线的能量级。进行辐射防护时需重点屏蔽X射线能量。散射线辐射主要是所利用射线照射到装置部件、建筑物室壁、照射对象后所散射出的辐射，但其能量、剂量相对所利用射线束释放的能量、剂量要低得多。中子辐射是高能Χ射线一般会产生少量中子，其能量级水平相对较低，因此设计屏蔽、迷路通道时是可以忽略的，注意一旦出现高于10MV的Χ射线时必须设计对中子加以屏蔽的装置。漏射线辐射是相对于主射线而言的，其发射剂量相对较低。辐射活化产生危害气体，当直线加速器工作环境为8MeV能量级时，出现光核效应，当超过12MeV时会加速光核效应，会使得辐射头、空气及室内其他物质中出现放射性核物质，即放射性气体。正因如此，机房内必须安装通风良好的通风系统，足够的通风量可有效将加速器所产生的危害气体量降到最低，使其达不到危害人体健康的程度。有关规定为医用电子直线加速器机房通风、换气次数必须保证为3～4次/h。

2 医用电子直线加速器机房的屏蔽防护

由于医用电子直线加速器具有辐射性，所以必须采取屏蔽的方式对其进行防护。目前，屏蔽防护主要涉及设计和评价两个方面，设计屏蔽防护时需要依据现行相关标准要求，并考虑医院现有工作负荷量、周围环境等，依据设计经验确定治疗室布局后，利用数学计算模式，设计出屏蔽体厚度。评价是依据屏蔽体厚度，并考虑医院工作负荷量及周围环境等因素，利用数学计算模式评估计算专业放射工作者、公众个人所能接受的最大有效剂量（按年），接着结合现行标准要求对所设计的屏蔽防护进行评价。可以说，医用电子直线加速器辐射屏蔽设计的计算方法同电离辐射防护环境对评价理论影响的计算方法是相辅相成的，也就是说，最大有效剂量能够通过某些参数与屏蔽体厚度相互转换。设计主要为初级屏蔽体设计、次级屏蔽体设计、迷路防护门设计、基本参数等方面，其中基本参数涉及剂量控制目标值、工作负荷量、居留因子、使用因子等。就目前情况来看，有关医用电子直线加速器辐射屏蔽防护的设计与评价方法非常多，且对相关参数的选取也非常混乱，正因如此，这样设计完成的机房防护漏洞相对较多或是出现保守现象，造成周围人员心理负担过重和资源不必要的浪费。

医用电子直线加速器机房是根据NCRP报告完成屏蔽计算的，NCRP报告可较为全面地反映出医用电子加速器机房的设计与屏蔽研究现状。从1976年出版的NCRP49号报告，到1984年出版的NCRP79号报告，再到2000年出版的NCRP134号报告、2003年出版的NCRP144号报告、2005年出版的NCRP151号报告，最后是2006年LAEA出版的LAEA47安全报告。可以说NCRP报告发展越来越精细，NCRP49号报告主要建立了初级屏蔽体、次级屏蔽体系统的计算方法，被用于计算Co-60治疗机、不超过10MV的电子直线加速器屏蔽，其将非控制进行区分，包括偶然居留、部分居留、全居留，以上居留因子T值分别取1、1/4、1/16，一般控制区T值取1，而治疗室外墙的T值为1/10。到了NCRP51号报告能量已经扩展为100MV，迷路门经验屏蔽要求出现，NCRP79号报告中进一步改进中子屏蔽的计算方法，NCRP134号报告中提出将偶然居留因子取值为1/40。NCRP144号报告对计算精确度进行改进，内容涉及所有屏蔽数据的修订，即TVL值修改，改进机房防护门屏蔽的计算精度，其中涉及无迷路、有迷路的设计，并增加适形IMRT（调强放射）治疗的有关防护内容。已经出现初级屏蔽体内增加埋设金属板的设计，另还涉及到了金属板所产生的光中子屏蔽设计问题。LAEA47这一安全报告中参照了许多NCRP151报告中的内容，就目前研究情况来看，我国对NCRP151号报告及LAEA47号报告的相关研究与运用相对较少，且报道有限。所以计算方法一般依据NCRP51号报告、李星洪等所编的《辐射防护基础》（1982年原子能出版社出版）、方杰等所编的《辐射防护导论》（1991年原子能出版社出版）、李德平所编的《辐射防护手册第一分册》（1991年原子能出版社出版）等。

我国为适应医疗防护工作的发展、进步与需求，先后制定的诸多法律法规，包括《中华人民共和国放射性污染防治法》、《中华人民共和国职业病防治法》《放射性同位素和射线装置辐射与安全管理条例》等。另出台了我国新放射防护基本标准，即《电力辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002），这是我国电离辐射技术应用于放射防护总指南，其包括三项重要原则，分别为具体应用实践如何才为正当、最优化防护、个人剂量限值。还有许多次级放射防护标准，如有关γ射线远距离放射治疗机房的总体布局、设计中的防护要求《γ远距机房设计防护标准》（GBZ/T152-2002）。其中GBZ126-2002还涉及到与治疗室选址、建筑设计相符合的放射性卫生防护法规及标准要求，以保障周围的环境安全；还提到关于有用线束直接投照防护墙如何设计屏蔽，其规定按照初级辐射屏蔽要求对防护墙进行设计，除此之外，全部按照次级辐射屏蔽要求来进行设计，并且遵循穿越防护墙导线、导管，但不影响屏蔽防护效果；当Χ射线所处环境能量大于10MeV时，需要考虑中子辐射的屏蔽防护设计问题，不能忽略。关于医用电子直线加速器的屏蔽厚度计算问题，依据可推测的最大输出量对其展开设计，一般其设计与评价按照GB18871-2002所规定的剂量限值而定。但是遗憾的是，我国目前还没有形成较为统一的关于医用电子直线加速器辐射屏蔽防护设计控制目标值的法律法规，这也是医疗器械工作者需要关注的问题之一。

3 结语

医用电子直线加速器是治疗肿瘤的重要放疗设备之一，其本身不可避免的具有一定的辐射性，一旦辐射量超过一定值就会对人体造成不可挽回的伤害，正是因为这样，做好医用电子直线加速器机房屏蔽防护工作非常重要。要实现既利用射线为人类谋福利又实现将辐射降到最低或是不受辐射。文中概述了医用电子直线加速器的工作原理及辐射特性，详细介绍了有关医用电子直线加速器机房的屏蔽防护问题，其中涉及多项有关NCRP号报告及我国为适应医务工作者电离辐射防护、安全所设立的法律法规，目的都是为了做好医用电子直线加速器机房防护工作。但是就目前情况来看，仍存在诸多不足之处，因此有关医用电子直线加速器机房的屏蔽防护工作理应成为今后广大医务工作者的重要研究课题之一，另我国也应该不断完善相关法律法规。

[参考文献]

[1] 温莉琴.医用电子直线加速器及机房的屏蔽防护[J].海峡科学，2010，10（6）：64-65，70.

[2] 刘志峰，王雪航，万路远.医用电子直线加速器放射安全管理的探讨[J].中国医院管理，2011，31（9）：77.

（收稿日期：2015-11-05）