江西某医院引进一套立体定向伽玛射线全身治疗系统, 委托我单位对该机房建设项目进行职业病危害放射防护评价, 使该院全身伽玛刀机房建设项目达到最优化设计要求。现将该报告书中有关机房屏蔽厚度与评价情况介绍如下。

1 设备概况和机房屏蔽设计 1.1 设备参数

全身伽玛刀(立体定向伽玛射线全身治疗系统), 是将若干个放射源释放的γ辐射通过各自的细径准直器孔道汇集于细小的焦点上的装置。通过立体定位, 将患者病灶置于焦点进行治疗照射。型号为OUR-QGD, 由深圳奥沃国际科技发展有限公司生产, 该设备装有Co-60放射源30个, 初装源总活度为3.145 ×10¹⁴Bq(8500Ci), 焦点剂量率为4.35 Gy/min。由三组不同的准直器形成的焦斑直径分别为10mm、30mm、50mm, 源至等中心的距离为46.3cm, 等中心距地面高度为124cm, 距设备表面5cm处的漏射剂量率≤160μGy/h, 1m处≤ 7μGy/h。

1.2 机房屏蔽设计

该医院提供的机房建筑设计图纸, 其设计参数如下:①机房净空尺寸9 350mm ×6 425mm ×5 200 mm, 面积60.1m²; ②机房四周墙体为钢筋混凝土(混凝土密度≥ 2.3g/cm³), 东墙1 280mm (与医用直线加速器机房共墙), 西墙、南墙、北墙均为600mm, 天棚650mm。

2 伽玛刀机房屏蔽厚度的计算方法与计算结果 2.1 屏蔽评价原则

(1) 评价工程屏蔽设计应遵循辐射防护最优化原则和选定源相关的个人剂量约束值, 本评价工作对个人剂量的约束值为:放射工作人员年有效剂量:2mSv/a(0.04mSv/week)^[1]; 公众个人年有效剂量:0.5mSv/a(0.01mSv/week)^[1] (国家辐射防护标准剂量限值:放射工作人员为20mSv/a, 公众为1 mSv/a)^[2]。

(2) 在γ刀放射治疗室的室壁和顶棚, 没有准直线束的直接照射。因此, 本评价仅考虑机房对准直射线束的散射辐射的屏蔽。

(3) 在屏蔽厚度设计时, 按国家标准规定, 对源的设计, 建造和运行中留有足够的安全余地, 以确保可靠的安全运行。

2.2 屏蔽厚度的计算方法 2.2.1 衰减倍数K的计算公式

γ刀散射线的衰减倍数K由公式(1)确定, 相应的屏蔽厚度根据散射线能量可查表获得:

(1)

式中:K:减弱倍数;

W:有用线束的周工作负荷, mGy· m²/Week; T:居留因子; α:照射野为400cm²的散射系数, α=0.0009;d:从散射辐射体到计算点(屏蔽体外表面)的距离, m; P:周剂量约束值, mGy/ Week; 对职业放射工作人员:P=0.04mGy/Week; 对公众个人: P=0.01mGy/Week; a:焦斑面积, cm²; 取直径50mma=1/4πD² =1/4π ×5²=19.6cm≈ 20cm²

2.2.2 散射线能量计算公式

(2)

式中:E:散射γ辐射的能量, MeV; E₀:入射光子的能量, MeV; E₀ =1.25MeV; θ:入射方向与散射方向的夹角

2.2.3 周工作负荷的计算公式及计算结果

(3)

式中:W:周工作负荷mGy· m²/WeeK; 若γ源到散射体之间的距离不是1m, 应按照平方反比律加以修正。A:放射源活度, GBq; A=8 500Ci=314 500GBq。Г_k:钴-60在空气中的比释动能率常数, Г_k =0.357mGy· m²/h· GBq。t:每周辐照时间, h; t=17h(γ刀单次治疗时间约为30min, 其中考虑工作人员的摆位时间约为10min, 则辐射时间为20 min。以每天治疗10个病人, 每周工作5d计算, 则每周总辐照时间约为17h)。d:源到焦点的距离, m; d=0.463m。

将上述参数分别代入公式(3)得:

2.2.4 全身伽玛刀散辐射能量的计算结果

机房周墙和顶棚、防护门都受到一次散射线的照射, 全身γ刀对焦点的照射为垂直照射, 入射角为0°, 至周墙和防护门的散射角为90°, θ角为90°; 至室顶散射角为45°, θ角为135°。将上述参数代入公式(2)计算

(1) 周墙和防护门的一次散射线能量

(2) 至顶棚的一次散射线能量

2.2.5 机房屏蔽厚度的计算结果(表 1)

按公式(1)计算出K值结果后, 依据至周墙、防护门及顶棚一次散射线的能量直接查“宽束γ射线在不同的减弱倍数K时所需混凝土(铅)的防护厚度表”^[3]。计算时取混凝土密度为2.3g/cm³。

3 结论

γ刀机房屏蔽体设计厚度均大于本评价厚度。根据辐射防护最优化和为辐射防护安全保障应留有余地的原则, 全身γ刀机房除东墙(与加速器机房共同墙)外, 南墙、西墙、北墙和顶棚各有50cm厚的混凝土(ρ=2.3g/cm³)就可满足本评价报告选定的控制约束剂量值和国家防护标准限值的十分之一。因此该机房原屏蔽体的设计厚度是适宜可行的。