作为放射治疗的重要手段, 医用电子直线加速器目前在肿瘤放射治疗上应用广泛, 浙江省到2011年已安装使用44台, 最高X射线能量为15MV, 最低X射线能量为6MV。医用直线加速器由于X射线能量高, 其屏蔽防护的要求也高, 由于设备的改变、控制标准的更新等种种原因导致在设计时没有把握好变更余量, 在机房建成后没有达到现行标准的要求, 对机房进行改建难度较大, 成本也较高。下面分析一例10MV加速器机房的屏蔽防护改造情况。

该医用电子直线加速器机房于2006年设计建造, 在医院医技楼的地下2层, 共设有2个加速器机房、模拟定位机房及其他辅助用房, 机房整体布局合理; 机房屏蔽防护设计按国家基本标准GB18871-2002^[1]的要求, 设定放射工作人员年剂量控制目标值为5mSv/年, 公众人员年剂量控制目标值为0.3 mSv/年。机房墙体采用标准混凝土, 设计厚度主墙为250cm, 副墙150cm。由于工程建造原因加速器机房直至2010年1月竣工投入试运行。

1 检测、评价方法 1.1 检测仪器

使用美国生产的451P型X、γ射线巡测仪。

1.2 评价依据

按照国标《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871-2002)及《放射治疗机房的辐射屏蔽规范第1部分:一般原则》^[2]进行评价; 控制室按人员全居留或T > 1/2场所, 在机房墙面或门外30cm处剂量率限值为2.5μSv/h。

1.3 质量控制

检测仪器经上海市计量测试研究院刻度校正。

2 机房屏蔽防护改建及检测结果

在对已投入使用的1个直线加速器机房验收检测时, 按医用直线加速器输出X射线能量10MV时测得距控制室主射线照射墙面30cm处剂量率最高为3.9μSv/h, 超过了《放射治疗机房的辐射屏蔽规范第1部分:一般原则》(GBZ/T201.1- 2007)中规定的在人员全居留或T > 1/2场所在机房墙面或门外30cm处剂量率限值2.5μSv/h, 其余各检测点均符合标准要求。针对检测结果我们对该机房提出了改建方案。

该机房设置在地下二层, 控制室设置在输出孔准直方向, 另一侧为地下土层; 副墙迷道一侧与另一机房迷道相邻, 另一侧为地下土层。屏蔽设计依据医用直线加速器10MV X射线1m处空气吸收剂量率取180Gy/h, 控制室工作人员居留因子取T=1;标准混凝土(ρ=2.35 t/m³)十分之一层厚度取41cm, 铅(ρ=11.3 t/m³)十分之一层厚度取5.5cm。按照对该机房检测结果在控制室主射线照射墙面30cm处剂量率为3.9μSv/h, 需对墙体进行改造, 使之达到控制值为2.5μSv/h以下的要求。因机房机器已安装完毕, 室内布置已到位, 且面积已固定, 不能进行大的调整, 所以使用混凝土施工不合适; 经和建设单位协商决定使用屏蔽材料为铅板; 按照检测结果理论上估算只需在机房内控制室墙面最大投照野(约3.5m × 3.5m)面积增加厚度为1.7cm铅板, 可以使控制室距墙面30cm处剂量率降为1.8 μSv/h, 达到GBZ/T201.1-2007标准的要求。使用单位为使照射剂量降的更低、更安全出发, 增加了厚度为5cm厚铅板, 这样理论上可以使控制室距墙面30cm处剂量率降为0.48μSv/h。

工程改建后我们使用美国生产的451P型X、γ射线巡测仪, 对医用电子直线加速器机房控制室主照射墙面进行检测, 在加速器X射线最高能量10MV, 输出孔40cm × 40cm时, 准直照射控制室主墙外表面30cm处检测点各剂量率最高为0.40μSv/h, 达到改建的目标要求, 检测结果和理论估算较一致。

3 讨论

从理论上讲250cm标准混凝土墙体, 在χ射线最高能量10MV, 剂量率180Gy/h准直照射时, 该项目主墙外参考点表面最高剂量率可达2.9μSv/h, 监测结果为3.9μSv/h。结果偏高原因:①混凝土密度没有达到设计要求; ②厚度没有达到; ③设计时10MV X射线1m处空气吸收剂量率按照180Gy/h, 而实际该加速器使用设定剂量率为300 Gy/h, 如按照此值推算, 该项目主墙外参考点表面最高剂量率可达4.9μSv/h。

机房屏蔽防护设计时按放射工作人员年剂量控制目标值为5mSv/年, 如果按照检测结果3.9μSv/h剂量率估算, 控制室放射工作人员一年的累积剂量为1.63 mSv, 没有超过年剂量目标控制值; 但GBZ/T201.1-2007标准在满足年剂量限值的条件下又引入了剂量率的限值, 在控制室人员全居留的条件下剂量率限值为2.5μSv/h, 所以导致该检测点位置不合格。所以今后在屏蔽设计时应重点考虑参考点的剂量率, 我们认为目前GBZ/T201.1-2007标准的规定更符合实际的需要。

在进行屏蔽墙体设计时, 涉及的因素也是较多的, 由于取的参数和计算方法的不同, 计算结果的误差还是较大的; 对直线加速器一类大型项目需要有同类项目的参比, 减少风险; 同时使用单位应严把屏蔽材料的质量及施工质量关, 这样才能最终保证项目质量。