放射卫生  1990, Vol. 3 Issue (4): 181-182  

引用本文 

魏心斌. 医用加速器治疗室杂射线的测量和分布[J]. 放射卫生, 1990, 3(4): 181-182.

文章历史

收稿日期:1990-08-07
医用加速器治疗室杂射线的测量和分布
魏心斌     
成都市卫生防疫站
摘要:本文介绍了利用热释光剂量测试方法研究医用加速器治疗室的漏射线和散射线(合称杂射线)的空间分布特点, 提出了这种治疗室内空间任意一点的杂射线空气比释动能率的近似计算方法, 为进行合理的防护设计和确定合理的屏蔽方案提供了依据, 以达到安全、合理、经济的建造医用加速器治疗室的目的。

在利用加速器进行治疗时,除有用线束外,还有通过机头的防护材料泄滑出来的漏射线,以及射线照射在空气、病人和其他物体上时产生的散射线。考虑对杂射线的防护时,应按杂射线的空间分布进行防护计算,确定防护方案。另外,当杂射线的剂量较大时,还应考虑加速器本身的防护,尽量减少对病人不必要的照射。

一 测量方法

测量用的热释光材料是LiF(Mg、Cu、P),测读仪器为FJ-377型剂量仪,能响误差12.6%,线性误差10%,最大不确定度为6.4%。

1.x射线实际能量的测定:利用水模体主射线中心轴上的剂量随水深度变化的曲线来确定X射线的能量值。测量条件选择为:机架0 °角,治疗机头0°角(即照射方向垂直向下),照射野F=10×10cm2,源皮距(全靶到散射体表面的距离)SSD = 100cm,预置剂量10Gy。将0.6cc的电离室置于45×30×28cm3的水模体表面,沿照射野枪一靶方向的照射中心轴移动,不加乎衡套由水面进入水深24cm,通过微电流放大器和X-Y函数记录仪在直角座标纸上绘出剂量随水深度的变化曲线(如图 1所示)。由曲线可确定最大剂量的50%处的水深度R50%=17.4cm。查表可得X射线的能量Ex≌8.8MeV。

图 1 剂量随水深的变化曲线

2.漏射(散射)系数的测定:利用杂射线与有用射线的空气比释动能率(MGy/h)的比值来描述治疗室内杂射线的空间分布。设Eo为有用射线在空气中1米处的空气比释动能率,Eη为空间任意一点P(γ,θ,φ)的漏射线空气比释动能率;Ef为散射线的空气比释动能率。我们定义:

漏射系数η(γ,θ,φ)=Eη(γ,θ,φ)/Eo

散射系数f(γ,θ,φ)=Ef(γ,θ,φ)/Eo

杂射系数δ=η+f

因此,只要测量出漏射线(或散射线)的空气比释动能率和主射线在空气中1米处的空气比释动能率,就能计算出考查点的漏射系数(或散射系数)。

为了测量治疗室空间各考查点的杂射线的空气比释动能率,按图 2所示布置热释光元件,即剂量元件以枪一靶方向为中心轴呈园柱面分布,图 2仅为一个纵截面,将图 2沿中心轴旋转360°就为整个空间的元件布点图。另外,我们选择两个极座标系来描述杂射线的空间分布,如图 3所示:一个是以照射机头金靶中心为座标原点O',以照射方向为Z'轴的漏射极座标系;另一个是以散射体表面的照射野中心为座标原点O,同样以照射方向为Z轴的散射极座标系,在两个座标系中考查点的坐标关系如下式:

图 2 剂量元件布点纵截面图

图 3 坐标系选择图

测量工作分三个步骤:①测有用射线在空间1米处的空气比释动能率Eo;②测空间各考查点的图 3坐标系选择图杂射线的空气比释动能率Eo;③将钨门关至最小,其余缝隙至少用两个十值层厚度的吸收材料封住(8.8MeV的X射线的十值层铅的厚度约为5.1米),测出各考查点的漏射线的空气比释动能率Eη。根据杂射线系数和漏射线系数的定义公式就能计算出δ和η值,用δ减去η就得到散射线系数f值。

二 分析和讨论

1.漏射线的空间分布特点:①当纬度角φ'一定时,漏射系数η几乎不随经度角θ'变化,基本上是以照射机头成对称的分布,因而在考查对漏射线的防护时,不必考虑漏射线随经度角θ'的变化,从而简化了防护计算。②当经度角θ'一定时,随着纬度φ'的增加,漏射系数逐渐增大。。这是因为当距主射束的距离一定时,漏射角φ'越大,距离照射机头就越近,漏射量就随之增大。由于漏射线的能量较高,当漏射线和散射线同数量级时,屏蔽厚度应主要由漏射线来确定。③漏射系数随着距离γ'的增加而减小,这是射线与空气作用的结果。

2.散射线的空间分布特点:①当φ角一定时,散射系数基本上是以照射体成对称分布的,只是在θ= 0 °角方向附近要比在90°、270°角方向附近略大一些,这可能是由于治疗室的空间结构,散射体的几何尺寸和多次散射所致。②当θ角一定时,散射系数f随散射角φ的增加而变小,且在φ=90°时开始向下陡变,这说明在X射线的能量较高时,小角度的散射增加,反向散射减小,几乎所有的散射辐射都分布在与原始入射束方向成很小角度的园锥体内。③当考查点离散射点愈远,散射系数愈小,距散射点愈近,散射系数愈大。

另外,散射系数随照射野的增加而变大,随源皮距SSD(或γo)的增加而变小。因此,在防护上一般要按照射野大的情况和源皮距短的条件来作防护设计计算。

根据测量结果和以上对杂射线的空间分布特点分析讨论,通过非线性函数拟合得出了计算散射系数f和漏射系数η的近似公式:

其中A=csch﹝0.0174(φ-10)﹞- 0.012φ+0.71cosθ1

B =th(0.0174φ')+0.005φ'

式中F-照射野(cm2

γo-源皮距SSD(m)

γ-考查点到散射点O的距离(m)

γ'-考查点到金靶的距离(m)

θ-经度角(°)

φ-纬度角(或散射角)(°)

φ'-纬度角(或漏射角)(°)

csch(x)-双曲函数α/ex-e-x

th(x)-双曲函数ex-e-x/ex+e-x

经验证近似公式计算值与测量值符合较好,最大误差不超过40%。

三 存在的问题

由于散射线的能量随散射角φ的不同而变化,散射线波长λ与入射线波长λo之间有如下关系:

λ-λo=0.0242(1-cosφ)

同时,漏射线与散射线又存在能量差别。因而在测量杂射线时,所选用的热释光元件的电子平衡套很难满足上述因素的要求,给测量结果带来了误差,这是值得进一步改进和研究的。

(本研究得到陈敬忠主任的指导和谢俊芳、年长荣、严勇等同志的帮助。同时,参加该项工作的单位还有华西医大附院肿瘤科、乐山东风电机厂。在此一并致谢!)