某医用直线加速器机房防护屏蔽计算

成 浩，冯 纲

某医用直线加速器机房防护屏蔽计算

成 浩，冯 纲

目的：评价某医用直线加速器机房的防护屏蔽体效果，保障工作人员和公众健康。方法：根据国家相关标准对机房防护屏蔽体进行理论计算，屏蔽厚度计算方法参见NCRP151号报告和《医用电子加速器的防护》的十倍衰减厚度法和经验公式估算法进行计算。结果：通过机房防护屏蔽体的理论计算，得出北墙、南墙、顶棚、东墙、西墙及防护门的屏蔽厚度分别为231.1 cm、231.1 cm、240.1 cm、114.1 cm、114.1 cm、3.93 mm（Pb）。结论：该医用直线加速器机房的防护屏蔽体效果满足预期的评价目标。

医用直线加速器；屏蔽计算；辐射防护

0 引言

直线加速器是一种产生高能射线的设备，随着加速器的广泛应用，其在利用射线治疗肿瘤的同时，也会带来辐射安全问题，主要包括主射线的透射辐射、泄漏辐射、散射辐射和中子辐射等[1]。这必然要求医院一方面要做好医用直线加速器的安全防护，确保设备的安全运行；另一方面要做好放射性工作人员及广大患者的个人防护，使之免受不必要的辐射照射。因此，在使用过程中必须重视医用直线加速器的防护和安全[2-3]。基于安全与防护问题的考虑，本文对湖北某在用加速器机房的屏蔽效果进行估算和评价，判断该医用直线加速器屏蔽防护是否满足国家标准。

1 内容和方法

1.1 医用电子直线加速器

该医用电子直线加速器为BJ-6B型医用电子直线加速器，仅产生6 MV X线，所以不涉及中子辐射及感生放射性问题。

1.2 机房防护设施

该加速器机房为独立单层建筑物。加速器机房示意图如图1所示。加速器机房的防护屏蔽体厚度设计参数见表1，墙体均为普通混凝土，密度为2.35 g/cm3。

图1 加速器机房示意图

表1 加速器机房防护屏蔽体厚度设计参数

1.3 照射水平控制值的选定

本文以职业照射年有效剂量约束值5 mSv作为放射区照射水平的控制值[4]，工作人员照射时间参照文献[4]中给出的年工作时间（2 000 h），按照工作人员每周工作5 d，每天8 h计算，则放射区照射水平的相应约束值为

HL，W=0.1 mSv/周

1.4 屏蔽厚度的计算方法

医院提供该加速器的周工作负荷（W）为1 500 Gy·m2/周，加速器电压为6 MV。

屏蔽厚度计算方法参见NCRP151号报告[5]和陈敬忠等[6]给出的十倍衰减厚度法和经验公式估算法进行计算。其中：使用因子（u），对旋转照射方向取1/4，次级X线辐射取1[7]；居留因子（q），全部居留、部分停留、偶尔停留分别取1、1/4和1/16[7]。

2 结果

2.1 初级X线的屏蔽墙厚度（d初级X线）

（1）北墙所关心位置（墙外表面30 cm处）离辐射源的距离r=4+2.4+0.3=6.7 m，则透射比为

屏蔽层的厚度为

Δ1、10，1和Δ1、10，e参照文献[8]中图3.22得出。考虑2倍安全系数，应加上一个半衰减层厚度Δ1/2=12.7 cm（参照文献[8]中表3.5采用内插法计算得出）。

综上，北墙混凝土屏蔽层厚度d约为231.1 cm。

（2）南墙外墙所关心位置离辐射源的距离r=4+ 2.4+0.3=6.7 m，同理可得，南墙混凝土厚度d约为231.1 cm。

（3）加速器等中心高度为1.295 m，顶棚所关心位置离辐射源的距离r=3.8+2.5+0.3-1.295=5.305 m，同理可得，顶棚混凝土厚度d约为240.1 cm。

2.2 次级屏蔽层厚度（d次级屏蔽）

考虑到主屏蔽墙可以满足散射辐射和泄露辐射的屏蔽要求，本文只考虑东、西墙的次级屏蔽计算。

2.2.1 东墙泄漏X线的屏蔽墙厚度（d泄漏X线）

考虑到本设备X线漏射率为0.05%，利用衰减倍数确定厚度时只需采用平衡十倍衰减厚度。衰减倍数为

十倍衰减厚度个数为

平衡十倍衰减厚度Δ1、10，e=42.15 cm（参照文献[8]中表3.5采用内插法计算得出），则d泄漏X线=2.32× 42.15=97.8 cm。

2.2.2 东墙散射X线的屏蔽墙厚度（d散射X线）

当采用X线治疗时，在正常治疗距离（normal treatment distance，NTD）100 cm条件下，最大照射野面积（F）为1 600 cm2，屏蔽计算时，通常关注90°方向的散射线屏蔽。已知，在患者体表距离辐射源1 m，受照面积为400 cm2情况下，90°方向上，距离受照面积中心1 m，散射辐射的照射水平为受照表面中心照射水平的比值S=0.06%[9]。则

考虑到辐射源到患者体表的距离（r散射体）为1 m，散射线的屏蔽距离（r散射屏蔽）为6.0 m，其他参数上面已经论述，一并代入上式后，得：

十倍衰减厚度个数n为

由加速电压6 MV的Δ1、10，e=33.8 cm（参照文献[8]中表3.5）进行计算，得：

2.2.3 东墙次级屏蔽层厚度的确定

由于d泄漏X线和d散射X线差为3.6 cm，小于一个十倍衰减层厚度Δ1、10，e，则选用较厚的一个厚度Δ1、2，e，再加上一个半衰减层厚度，作为次级屏蔽层厚度，即

2.2.4 西墙次级屏蔽层厚度的确定

同上，可得出西墙次级屏蔽层厚度为114.1 cm。

2.3 加速器防护门屏蔽厚度计算

防护门的屏蔽是针对来自迷道的散射线的屏蔽。防护门厚度计算公式[10]：

迷路门口X线吸收剂量估算公式：

加速器等中心（100 cm处）X线的最大输出剂量率为2 Gy/min，即D中为2 Gy/min。

控制剂量限值参照机房外表面30 cm不得超过

2.5 μSv/h，则DL=4.2×10-8Gy/min。

X线屏蔽层厚度（mm）为

3 结论与讨论

（1）该加速器机房为独立单层建筑物，符合《医用直线加速器卫生防护标准》中关于治疗室选址和建筑设计的要求。

（2）《医用直线加速器卫生防护标准》中对治疗室防护的要求为：有用线束直接投照的防护墙（包括天棚）按初级辐射屏蔽要求设计，其余墙壁按次级辐射屏蔽要求设计。本文依据该加速器出束的方向，将机房北墙、南墙、顶棚进行初级辐射屏蔽计算，其余墙壁按次级辐射屏蔽计算。按照相关文献给出的理论公式和该加速器及机房提供的相关参数进行理论计算，得出北墙、南墙、顶棚、东墙、西墙及防护门的屏蔽厚度分别为231.1cm、231.1cm、240.1cm、114.1cm、114.1 cm、3.93 mm（Pb），以上计算结果均小于直线加速器机房墙体、顶棚和防护门实际厚度，符合屏蔽要求。

（3）通过上述理论计算结果判断，该加速器机房的墙体屏蔽厚度可以满足6 MV X线加速器的屏蔽防护及选定的剂量管理目标值的要求。从辐射防护角度判断，该加速器机房屏蔽设计是安全的，可以保证放射工作人员和周围公众所受照剂量低于《电离辐射防护与辐射源基本安全标准》中规定的剂量限值和剂量约束值。但医院必须做好从事放射工作人员的个人剂量监测，并建立健康档案；对患者实施照射，必须避免非治疗部位受到有用射束的照射。

[1]郑钧正.电离辐射医学应用的防护与安全[M].北京：原子能出版社，2009：165-172.

[2]陈跃，杨迎晓，张远.应重视医用直线加速器的防护和安全[J].中国辐射卫生，2007，16（4）：506.

[3]GBZ 126—2002 医用电子加速器卫生防护标准[S].

[4]GB 18871—2002 电离辐射防护与辐射源基本安全标准[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.

[6]陈敬忠，龚怀宇.医用电子加速器的防护[M].成都：四川科学技术出版社，2001：71-85.

[7]王洪林.在原钴-60放疗机房内安装医用电子加速器时辐射屏蔽防护最优化方案的研究[D].苏州：苏州医学院，1998：11-28.

[8]方杰.辐射防护导论[M].北京：原子能出版社，1991：85-119.

[9]李星洪.辐射防护基础[M].北京：原子能出版社，1982：144-148.

[10]曾自力.医用加速器治疗室屏蔽防护简易计算方法应用价值的探讨[J].中国辐射卫生，2007，16（2）：174-175.

[11]栾耀君，王雪航，万路远.6 MV医用电子加速器机房屏蔽厚度计算的优化设计[J].中国辐射卫生，2007，16（2）：169-170.

（收稿：2014-02-10 修回：2014-07-15）

（栏目责任编校：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，主要从事核医学及辐射防护方面的研究工作。

431700湖北天门，天门市第一人民医院核医学科（成 浩，冯纲）