1 基本情况

昆明医学院第二附属医院是一所综合性三甲医院, 位于昆明市麻园1号。云南伽玛刀治疗中心(以下简称“中心”)就设在医院门诊大楼底层, 属半地下式建筑, 中心面积1095.3m²; 中心分两个治疗室, 占地面积合计151.9m², 设计总的最大装源量为5.55×10¹⁴Bq, 治疗室四周混凝土屏蔽墙体及顶板采用钢砼结构, 墙体及顶板厚500mm, 密度大于2.5g/cm³; 治疗室防护门要求铅当量大于10mm。中心与放射科和核磁共振中心相彼邻。

OUR-QGD型旋转式伽玛刀治疗系统(以下简称“头刀”)治疗室室内空间187.5m³(8.95m×6.65m×3.15m), 装源30枚, 单源活度在(7.76~8.69)×10¹²Bq之间, 初装源量2.41× 10¹⁴Bq; 防护门铅当量达200mm。

KLF-A型OPEN式立体定向放射治疗系统(以下简称“体刀”)治疗室室内空间201.3m³(8.93m×6.63m×3.40m), 装源18枚, 单源活度在(1.3~1.4)×10¹³Bq之间, 初装源总量2.40 ×10¹⁴Bq; 防护门铅当量达380mm。

2 评价原则

依据国家相关法律、法规及部门规章开展评价。评价要求防护设计必须满足以下规定, 并保证各类人员受照剂量在规定的限值以内, 同时符合最优化原则。

(1) GB9706.17-1999《医用电气设备第2部分:γ射束治疗设备安全专用要求》和GB16351-1996《医用γ射线远距离治疗设备放射卫生防护标准》, 在γ源置于贮存位置时, 距防护屏蔽体表面5cm任一易接近的位置, 由杂散辐射引起的吸收剂量率 < 0.2mGy/h; 距辐射源1m处测得的由于杂散辐射引起的吸收剂量率 < 0.02mGy/h。

(2) GB17568-1998《γ辐照装置设计建造和使用规范》, 辐射工作人员个人年有效剂量当量限值为5mSv; 公众成员个人年有效剂量当量限值为0.1mSv; 屏蔽计算时, 取不低于两倍安全系数。

(3) GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》, 放射性工作人员的职业照射, 5年的年平均有效剂量不应超过20mSv。公众成员所受到的平均剂量估计值不应超过年有效剂量1mSv; 在患者诊断或治疗期间, 对患者的慰问者及探视人员所受照射的剂量不超过5mSv。

对该项目在非限制区内和附近公众个人受照年剂量约束值不应超过0.1mSv。

3 放射环境影响评价 3.1 环境背景放射性水平

在项目建设初期, 用BH-3103A便携式微电脑X-γ剂量率仪, 按GB/T14583-93《环境地表γ辐射剂量率测定规范》和HJ/T61-2001《辐射环境监测技术规范》, 对中心建设场址及周围环境γ辐射剂量率进行现场监测, (测量仪器经中国计量科学研究院刻度, 测量高度1m), 测量结果见表 1^[1]。

从实测结果及分类统计结果看, 医院伽玛刀治疗中心场址及周围环境空气比释动能率为7.24(3.73~11.91)×10^-8Gy/h, 与全省空气比释动能率水平相当, 未见辐射异常, 该区放射环境质量良好。

3.2 γ刀治疗设备的防护性能

为验证γ刀治疗系统自身防护性能, 在非治疗状态下对已建成的头刀和体刀机房(控制区)杂散辐射进行了巡检, 并对头刀和体刀四周5cm处和1m处进行了定点检测, 测量数据列于表 2和表 3^[1]。

从检测结果看, 头刀屏蔽体表面四周5cm和1m处空气比释动能率均值分别在9.6~36.7μGy/h和1.5~19.1μGy/h之间; 体刀屏蔽体表面四周5cm和1m处空气比释动能率均值分别在0.4~1.9μGy/h和0.3~0.4μGy/h之间, 在屏蔽门底部表面5cm处可达98.3μGy/h。即已建成的体刀和头刀自身防护性能良好, 满足GB9706.17-1999和GB16351-1996中γ治疗设备的安全防护要求, 对进入治疗室内的医护人员不会造成较大伤害。

3.3 治疗室的防护性能 3.3.1 在非治疗状态下治疗室的防护性能

在非治疗状态下, γ刀治疗室外(监督区)空气比释动能率测值在(0.084~0. 144)μGy/h之间, 均值为(0.108±0.018)μGy/h。主要是环境背景辐射和治疗室内60Co放射源杂散辐射所至, 属环境背景水平。

3.3.2 在治疗状态下头刀治疗室的防护性能

按邓志宏等报道^[2]和产品使用说明书, 在治疗状态下, 头刀控制室内的辐射剂量率成扇形或锥形分布。治疗室(治疗床上有病人)北墙内的剂量率在333~511μGy/h之间, 治疗室内墙东、南、西三个方向的剂量率则相对较低。

头刀在治疗状态下, 治疗室外东、西、南三面空气比释动能率波动范围(0.086~0.218)μGy/h相对较大; 北墙外测值达2. 86μGy/h, 是因测点位于γ头刀主射线束正对向北, 然北墙以北山墙为昆瑞公路路基。整体测值虽高于非治疗状态下的辐射水平, 仍小于0.5μGy/h的防护要求, 整个头刀治疗室的防护性能较好。

3.3.3 在治疗状态下体刀治疗室的防护性能

按谢向东等^[3]给出的治疗室屏蔽计算模式和参数, 墙外的剂量率由下式计算:D=D₀/K

式中, D₀为治疗室内墙壁处的剂量率, 具体数据由设备供应商武汉康桥公司提供的治疗状态下机房内散射剂量图确定; K为总的衰减倍数, 与屏蔽强体密度、厚度、剂量积累因子、散射线与入射线的关系有关, 推荐值:K=1.36×10⁴。

由此, 得体刀治疗室墙内、墙外空气比释动能率推荐值和计算值(不含本底)、实测值(含本底)见表 4。其中, 体刀治疗室东墙外为头刀治疗室内, 故实测值明显高于计算值; 南墙、西墙墙外计算值加上本底则与实测值基本吻合; 治疗室北墙为通风夹层墙, 计算值高于实测值。

体刀在治疗状态下, 治疗室外监督区空气比释动能率波动范围(0.080~0.192)μGy/h相对较大, 均值高于非治疗状态下的辐射水平, 小于0.5μGy/h的防护要求, 即整个体刀治疗室的防护性能良好。

3.3.4 在治疗状态下治疗室顶部的防护性能

治疗室顶部(厚50cm)与主墙体均采用钢砼结构, 同期施工, 密度达2.975 gcm³, 满足设计要求; 同时顶部还有原30cm厚的混凝土地板盖与其上部。γ刀在治疗状态下, 治疗室顶部(门诊楼前)空气比释动能率波动范围相对不大(0.072~0.098)μGy/h, 均属环境背景水平, 对工作人员和公众不会造成附加的辐射影响。

3.4 工作人员及公众受照剂量估算

伽玛刀治疗中心治疗室接诊基本情况是^[1]:体刀每月接诊(治)25位病人, 每位分8次治疗, 每次工作人员为患者做定位准备2min, 治疗2min; 头刀每月接诊(治)25位病人, 每位治疗1次, 每次工作人员为患者做定位准备2min, 治疗10min。体刀治疗室每月开机治疗时间400min, 头刀治疗室每月开机治疗时间250min。

控制区治疗室内患者是最大的受益者, 在此不考虑其辐射损伤的问题。工作人员在非治疗状态下进入体刀治疗室内和头刀治疗室内为患者做定位准备的单次个人有效剂量为0. 014μSv和0.344μSv。

治疗监督区工作人员每人每天工作8h, 个人日有效剂量为0.42μSv, 其中治疗状态0.05μSv, 占11.9%;非治疗状态0. 37μSv, 占88.1%;治疗监督区对患者及陪护人员, 按平均滞留时间15min计, 个人日有效剂量为0.013μSv。

门诊监督区工作人员每人每天工作8h, 个人日有效剂量为0.21μSv; 门诊监督区对患者及陪护人员, 若平均接诊时间30min, 个人日有效剂量为0.013μSv。

在9万m²评价范围内, 除上述控制区、治疗监督区和门诊监督区内存在不同程度的辐射污染外, 其他控制与保护区域的辐射水平均属正常环境本底水平, 也即在需要加以控制与保护的目标中, 仅须对进出于γ刀治疗中心控制区和监督区内的人员适当加以关注。

4 放射源安全评价 4.1 放射源的辐射安全

放射源是指密封在包壳里的或紧密地固结在覆盖层里并呈固体形态的放射性物质。每枚放射源在制源工厂事先制备好, 经检验合格后, 装入专用吊篮, 由标准钴源罐屏蔽封装, 附《放射源产品合格证》和《密封放射源证书》, 并提供相关质量保证, 也既从源头上确保了放射源的辐射安全。

4.2 换源过程安全评价

放射源装填过程是在伽玛刀机房就位后, 由持有放射性操作工作许可证的专业人员用装源机械进行。装源机由一个可拆卸的屏蔽热室(38cm铸铁)及其配套的取块机与机械手组成, 用它来联接伽玛刀和钴源罐(四周加20 cm铅环)进行装源。装源时, 先用取源机取出屏蔽块, 打开铅罐, 吊篮一层层提升和旋转, 装源人员用机械手将放射源一一对应地装入伽玛刀源体中, 后用屏蔽块封好装源通道, 拆热室, 并检测有无泄漏和表面污染, 作好相应的档案记录。

在屏蔽防护模拟计算^[4]中, 体刀源强按装源吊蓝单层最大装源量估算, A=4.054×10¹³Bq, Γ_k(⁶⁰Co)=8.67×10^-17Gy·m²·Bq^-1·s^-1, q=1, 倒源点距体刀控制室或治疗室门的最小距离r=5.1m, 由此得γ射线在防护屏障中的透射比η_γ=2.7×10³, 据此要求体刀屏蔽墙达到140mm铅当量。头刀源强按装源吊蓝单层最大装源量估算, A=4.075×10¹³Bq, Γ_k(⁶⁰Co)=8.67× 10^-17Gy·m²·Bq^-1·s^-1, q=1, 倒源点距头刀控制室或治疗室门的最小距离r=3.2m, 由此得γ射线在防护屏障中的透射比ηγ =6.97×10³, 据此要求头刀屏蔽墙达到156mm铅当量。

由此, 取出的单层放射源有其相应的屏蔽防护, γ刀的整个换源过程是安全且严谨的, 正常换源过程对周围环境不会造成不良影响。然倒源过程中, 放射源脱落, 且处于裸露状态的概率虽极小, 可万一出现, 则属于操作过程中的事故, 对应其屏蔽墙体的防护厚度(50cm混凝土)则显不足。对此, 整个换源工作还需在夜晚进行, 并在中心内部划出相应的隔离带。

4.3 运行安全评价

在放射源的使用过程中, 必须确保源的安全。首先要确保放射源不被盗、不失火; 其次要确保放射源在任何情况下都能不偏不离其固有的位置或暴露在立体定向放射治疗系统屏蔽壳外; 并定期检查γ刀治疗系统的外围和运动部件, 确保没有钴源泄漏污染, 确保钴源和γ刀治疗系统及设备自身安全。

在遭受自然灾害时, 如地震、洪灾等, γ刀治疗系统的状态发生变化或机身倾斜时, 请专业技术人员进行检查或处理, 解决可能发生的问题。

4.4 事故安全评价

从防护或安全的观点看, 放射源丢失、被盗、失控, 人员受超过年剂量限值的照射, 其后果或潜在后果不容忽视的任何意外事件, 包括操作错误、设备失效或损坏, 皆为事故。γ刀治疗中心的48枚⁶⁰Co放射源单源活度均≥3×10¹² Bq, 按IAEA《放射源分类》技术文件(TECDOC-1344), 均属Ⅰ类极度危险源, 一旦出事, 便是《辐射事故管理规定》中的重大事故或特大事故。

针对Ⅰ类放射源, 如果由于火灾或爆炸而散开, 这一数量的放射性材料有可能、但不大会对直接接近的人员造成永久性损伤或生命威胁。对百米以外的人员仅具有极小、或没有导致立即健康效应的风险, 但污染区域需要按照国际标准去污。去污区域的范围取决于许多因素(包括源的类型、大小、数量, 是否散开或怎样散开, 以及气象条件), 去污区域可能达到数百平方米或更大。

4.5 事故安全管理及应急处理 4.5.1 安全管理

中心使用放射源为Ⅰ类放射源, 我国对此类放射源的生产、销售、使用、退役全过程执行申报许可制。医院应尽快申办放射源安全使用许可证, 成立放射源安全管理及突发事故领导机构, 健全日常安全管理制度, 完善放射性污染事故应急规程和必要的事故应急措施, 常备不懈, 做好事故应急准备。

4.5.2 事故应急报告

对放射源事故实行事故报告制度。发生或发现放射事故, 医院应在两小时内向当地环保、公安和卫生部门报告。接到事故报告的环保、公安和卫生部门应在6h内逐级上报至相关的事故处理负责机关。

4.5.3 事故应急处理

发生放射源的放射性污染事故时, 医院应根据事故类型和后果的严重程度, 撤离有关人员, 封锁现场; 切断一切可能扩大污染范围的环节, 迅速开展检测; 对可能受到放射性核素污染或者放射损伤的人员, 采取隔离或应急救援措施, 在采取有效个人安全防护措施的情况下组织人员清除污染, 并根据需要实施其它医学救治及处理措施。发生放射源失窃事故时, 医院应当保护好现场, 并积极配合公安、环保部门进行调查、侦破。

事故发生地公安机关接到事故报告后, 应立即派人赶赴事故现场, 负责事故现场的勘查、收集证据、现场保护和立案调查, 并采取有效措施控制事故的扩大。放射源失窃事故, 由公安部门立案、侦察、追缴, 相关部门配合。

省级环保部门接到事故报告后, 应立即负责组织有关人员携带仪器设备赶赴事故现场, 核实事故情况, 确定放射性同位素种类、活度、污染范围和污染程度, 估算受照剂量, 判定事故类型、级别, 提出控制措施。

对有人员超剂量照射急性伤害的事故, 卫生部门接到事故报告后, 应立即派人赶赴事故现场, 提出处理的救治方案。

5 结论与建议

(1) 医院在中心的选址上, 充分考虑了改扩建工程项目总体规划及布局, 并结合了电离辐射防护的特点。中心场地虽显狭窄, 确也能满足使用要求, 同时满足GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中小剂量辐照的选址要求, 中心项目建设选址及布局合理。

(2) 中心主体工程及治疗室主屏蔽墙体四周及顶部的墙体厚度均达到设计要求, 混凝土整体浇灌、实满足设计要求。

(3) 中心立体定向放射治疗系统主体设备为OUR-QGD型头刀和KLF-A型OPEN式体刀, 设备表面5cm处的泄漏剂量水平 < 200μGy/h, 距源1m处的泄漏剂量水平 < 20μGy/h, 头刀、体刀自身防护性能良好, 满足GB9706.17-1999和GB16351 -1996中γ治疗设备的安全防护要求。

(4) 中心伽玛刀正常运行对工作人员和公众的辐射影响可以接受的。中心治疗室及接诊区, 在正常工作状态下, 工作人员接受的有效剂量为387μSv, 小于辐射工作人员有效当量剂量限值; 患者及陪护人员, 在监督区内接受的日有效剂量为0. 013μSv, 小于公众成员有效当量剂量约束值。

(5) 放射源经检验能满足辐射安全要求。安装或换源工作由专业技术人员按规程使用机械手完成, 且是单层源操作, 并在中心内部划出相应的隔离带, 对中心以外周围环境的影响是安全的。退役放射源的处置按约定返回售源单位。

(6) 中心建设符合纵深防御的原则, 辐射治疗装置的安全控制采用多重保护措施, 但在安全连锁装置的冗余性、多样性和独立性方面还应加强辐射检测报警与紧急止动的功能, 重点是防止辐照治疗期间有人误入或滞留在治疗室内。

(7) 医院对治疗过程中的卡源等可能发生的故障、事故, 以及不可预见的突发事件, 均作有事故应急处理预案。但医院作为放射源使用单位承担放射源安全责任, 医院法人是放射源安全的责任人, 不断完善内部规章, 定期开展安全检查和应急演练, 提高风险意识, 强化安全管理, 仍是医院确保辐射安全所面临的长期而艰巨的工作。