非典型设计方案的医用电子直线加速器机房防护能力估算方法的探讨

2016-08-12顾先宝於国兵安徽省辐射环境监督站合肥300安徽大学合肥30039

低碳世界 2016年13期

顾先宝，张　静，於国兵，杜　勤（.安徽省辐射环境监督站，合肥　300；.安徽大学　合肥　30039）

顾先宝1，张静2，於国兵1，杜勤1
（1.安徽省辐射环境监督站，合肥230022；2.安徽大学合肥230039）

通用的防护能力估算方法仅针对典型设计方案的加速器机房，对非典型设计方案加速器机房防护门外辐射剂量并没有给出明确的估算方法。通过分析，提出了非典型设计方案加速器机房防护门外辐射剂量的估算方法，为此类加速器机房的屏蔽设计、环境管理等方面提供了参考。

非典型设计方案；防护能力；加速器机房；剂量估算

1　前言

电子直线加速器以其独特的优势，在现代医学的肿瘤治疗中被广泛使用。随着经济社会的发展，人们对现代的医疗条件提出了更高的要求，新的医用电子直线加速器应用项目层出不穷。这种高效的肿瘤治疗设备在给人们提供优质的医疗服务的同时，也对该类项目的环境保护提出了更高的要求。我国目前针对此类加速器在使用过程中对周围环境所产生的辐射影响，制定了较为严格的标准要求［1～3］。为了确保此类项目运行后辐射影响能够满足标准要求，建设前需要对拟建设的加速器机房的防护能力进行估算。对于大部分使用典型设计方案的加速器机房，其防护能力的估算具有一套较为完整的估算程序，但是对于少数使用非典型设计方案的加速器机房，其防护门外辐射剂量估算尚无明确的方法。NCRP No.151报告［4］是国际上用于估算加速器机房防护能力通用参考标准，它也是我国制定相关标准的基础，但是其中并没有明确给出这种使用非典型设计方案的加速器机房防护能力的估算方法，近期报道的一些文献也没有相关结论［5～9］。因此，对非典型设计方案的加速器机房防护能力估算方法进行分析，提出合理可行的方案，对此类加速器机房的屏蔽设计、环境管理等方面具有重要参考意义。

2　机房设计方案

典型的加速器机房设计方案是指主屏蔽墙不在迷道一侧如图1，这种机房包括主屏蔽内凸型、主屏蔽外凸型和混合型，这里只以内凸型举例。非典型的加速器机房设计方案是指主屏蔽墙与迷道在一侧如图2。

图1　典型设计方案的加速器机房示意图

3　防护门外剂量估算方法

3.1典型设计方案的加速器机房估算方法

图2　非典型设计方案的加速器机房示意图

对于典型设计方案加速器机房防护门外即g点处的辐射剂量需要考虑：①主束通过患者体表散射产生的剂量HPs；②主束通过墙H散射到迷路入口处的剂量当Hs；③装置头泄露辐射散射产生的剂量HLs；④穿过迷路内墙的泄露辐射剂量HLT，根据各自的算法［4］计算出Hps、Hs、HLs和HLT，最后根据公式（1），计算总剂量HTot。

使用这一公式的前提条件是：

式中：w是指迷道的宽度；h是指迷道的高度；l是散射面到估算点的距离，这里就是指迷道的长度。

3.2非典型设计方案的加速器机房估算方法

对于非典型设计方案的加速器机房，估算防护门外剂量时，显然不符合公式（2）和（3）的要求，也就不能用公式（1）进行估算。NCRP No.151报告和国内的标准没有给出明确的算法，笔者通过调研相关资料、研究分析，对该类机房防护门外剂量的估算方法给出如下建议供参考。

（1）剂量贡献

加速器机头朝不同方向治疗病人时，对防护门外的剂量均有贡献。把加速器机头的朝向简化成4个方向，机头朝向迷道时，对防护门外产生的辐射剂量为H1，机头向上时，对防护门外产生的辐射剂量为H2，机头背向迷道时，对防护门外产生的辐射剂量为H3，机头向下时，对防护门外产生的辐射剂量为H4，HTot即为：

这里认为加速器每个朝向的利用因子U均为1/4。

（2）H1

H1应考虑：①主束穿过患者和迷道内墙到达迷道外墙的内壁，经过墙壁散射到达防护门外的剂量HPs；②主束通过患者体表散射至迷道口处的墙壁，再经过墙壁散射到达防护门外的剂量Hs；③加速器机头泄露辐射到达迷道口处的墙壁，再经过墙壁散射到达防护门外的剂量HLs；④加速器机头泄露辐射穿过迷路内墙直接到达防护门外的剂量HLT。

计算H1中的Hps、Hs、HLs和HLT，可参照NCRP No.151报告中的计算方法，在选择计算参数时应充分考虑机头的朝向、射线的角度、有效散射面积等因素。

（3）H2、H3和H4

H2、H3和H4的估算方法基本相同，但是有别于H1的计算方法，应考虑：①主束穿过患者到达主屏蔽墙后散射至迷道口处的墙壁，经过墙壁散射到达防护门外的剂量HPs；②主束通过患者体表散射至迷道口处的墙壁，再经过墙壁散射到达防护门外的剂量Hs；③加速器机头泄露辐射到达迷道口处的墙壁，再经过墙壁散射到达防护门外的剂量HLs；④加速器机头泄露辐射穿过迷路内墙直接到达防护门外的剂量HLT。在选择计算参数时应充分考虑机头不同朝向时射线的角度、有效散射面积等因素。