某单位引进一台医用电子直线加速器, 射线限束系统最大张角为28°。新建的加速器机房具体尺寸见图 1和图 2, 在对该机房进行预评价工作中, 涉及了主防护屏蔽宽度的计算, 并探讨了四种不同计算方法, 得出了不同的评价计算结果。按照防护最优化的原则, 选择了最适合的一种方法计算所得的结果。

1 计算方法

主防护屏蔽宽度的计算需要考虑加速器限束系统张角、主防护体的设计情况、计算点到辐射源(靶)的距离、照射野的大小、射线束朝向以及是否保留宽度余量等因素。该加速器的技术指标给出了在NTD为100 cm时, 正常情况下射线限束系统最大张角为28°, 最大照射野为40 cm ×40 cm。综合考虑各种因素, 总结出了以下四种计算方法。

1.1 方法1

考虑加速器主射线束以最大张角水平入射到主防护体, 不考虑屏蔽体宽度余量。

(1)

式中: L—主防护屏蔽体的宽度, m; d_i —主防护屏蔽体计算点与等中心点之间水平距离, m; θ—限束系统最大张角; 1—辐射源(靶)到等中心点的距离, m; 2—以最大张角的一半进行计算时, 需乘的系数;

1.2 方法2

考虑加速器主射线束以最大照射野(限束系统角位在0°、90°或180°、270°)水平入射到主防护体, 且主防护体半边宽度比主射线束的半边宽留有0.3 m余量。

(2)

式中: L—主防护屏蔽体的宽度, m; d_i —主防护屏蔽体计算点与等中心点之间水平距离, m; —辐射源(靶)到等中心点的距离, m; 0.2 —TSD为100 cm时, 最大照射野的半边长, m; 0.3—屏蔽体半边宽余量, m。“ L、di、1”的含义同公式(1)。

1.3 方法3

考虑加速器主射线束以最大照射野的对角线(限束系统角位在45°、135°或225°、315°)水平入射到主防护体, 不考虑宽度余量。

(3)

式中: 0.4—NTD为100 cm时, 最大照射野的边长, m; —按照射野对角线计算时, 需乘的系数; “ L、d_i、1”的含义同公式(1)。

1.4 方法4

考虑加速器在旋转照射或打角度照射时(限束系统角位在45゜或135゜), 主射线束以最大照射野的对角线斜射到主防护墙与主防护顶相交处, 不考虑宽度余量。

(4)

式中:h —机房主防护顶到地面的净空高, m; h_i —机房内等中心点到地面的距离, 不同设备等中心点到地面的高度是固定的; “ L、d_i、1”的含义同公式(1); 0.4、的含义同公式(3)。

2 计算结果比较

该机房一面主防护墙的加厚部分在机房外侧, 主射线束穿透墙体的宽度应以加厚的墙体宽度做为屏蔽的依据, 因此对于该主防护墙的计算点选择在该主防护墙的外墙面; 对于主防护加厚部分在机房内侧的另一面主防护墙, 其宽度的确定只需考虑加厚部分与副墙相交的界面的宽度, 因此, 计算点选择在主防护与副防护相交的界面的中心上。

采用以上四种计算方法, 对该单位新建的加速器机房的主防护宽度的计算结果列于表 1。

以上计算结果表明, 同一加速器机房采用不同的计算方法, 所需的主防护屏蔽宽度差异较大, 最大相差有0.83 m。由于该医院所建的加速器机房位于院内一山坡上, 机房周围除东面现有放疗机房和病房, 其他面现没有建筑物, 所以采用了方法2计算的结果来确定机房主防护墙的宽度。

3 结论

对于不同的加速器机房, 根据建设单位的病源情况和机房所在建筑物及其周围建筑物情况, 选择不同的主防护屏蔽体的计算方法。作者认为, 在已知加速器限束系统最大张角的情况下, 采用方法1来计算屏蔽宽度是比较合理的。

在不知道加速器限束系统最大张角时, 可以根据厂家提供的加速器的最大射野并结合机房的具体情况进行分析评价。对于加速器机房上方有其他用房或周围近距离有高于加速器机房的建筑物等综合情况, 在计算、评价加速器主防护宽度时, 采用方法3来计算是比较妥当的; 对于加速器机房上方无其他用房及其周围有建筑物, 但人员在建筑物内居留的位置低于加速器机房的高度时, 采用方法2来计算、评价是较妥当的。方法4是一种极端的计算方法, 实际放射治疗工作中, 很难出现以最大照射野的对角线且斜上照射到顶与墙相交面的情况, 因此, 一般不宜采用此方法。