⁶⁰Co治疗机(Cobalt-60 Tele-therapy System)利用放射性同位素⁶⁰Co衰变过程中，释放出的γ射线对恶性肿瘤进行治疗，属于一种远距放疗设备。本研究采用热释光剂量剂(thermol-uminescence dosimetry，TLD)方法，对运行中的⁶⁰Co治疗机房内的辐射场分布进行了测量，分析该辐射场辐射剂量特性，从而对此类设备的辐射防护设计和设备的性能质量控制提供基础数据。

1 材料和方法 1.1 治疗原理

⁶⁰Co放射源在衰变过程中发出能量为0.314 MeV的β射线，转变为⁶⁰Ni的激发态，发出能量分别为1.17 MeV和1.33 MeV的γ光子，继而转变为稳定的⁶⁰Ni。衰变过程中有约0.05%的⁶⁰Co经不同的衰变路线，先放出能量为1.48 MeV的电子，再放出能量为1.33 MeV的γ光子。

1.2 ⁶⁰Co治疗机

山东新华医疗器械股份有限公司生产的Fcc-8000C型医用⁶⁰Co远距离治疗机，放射源为成都中核高通同位素股份有限公司生产的⁶⁰Co放射源，外形为圆柱体，直径23 mm，高33 mm，根据国家标准^[1]进行放射源活度检测为的203.1 TBq(5490 Ci)，相对偏差约为10%。

1.3 测量仪器

FJ-427A1型微机热释光剂量仪(北京核仪器厂)。GR200A型LiF(Mg，Cu，P)个人剂量元件，直径4.5 mm，厚度0.8 mm。热释光剂量检测系统经中国计量科学研究院检定，检定源为⁶⁰Co γ辐射源，检验值偏差小于3%。PTW UNIDOS-T10022 + TW20012-1放疗剂量仪(德国PTW公司)。实验模体(CT值1.26，长20 cm，宽20 cm，厚12 cm)为组织等效材料，主要成分为石蜡、聚乙烯等。

1.4 方法

(1) 设置出束时间为30 s，使用放疗剂量仪和热释光剂量探测器测量源皮距1 m处，20 cm × 20 cm照射野中心空气吸收剂量。

(2) 人体组织等效模体放置于治疗床上，调节源皮距(SID)为80 cm，照射野大小为20 cm × 20 cm，照射时间2000 s。床面距地面1.2 m，床面距房顶2.1 m，⁶⁰Co治疗机等中心距四周墙体距离为2.7 m。以⁶⁰Co治疗机射线中心轴为中心轴，分别在距离地面0、120、220、316 cm等4个高度平面上，以米字型围绕中心轴每隔45°垂直布点，于每一个平面上分别在距中心轴50、100、150、200、250 cm处水平布放剂量计组^[2] (图 1、图 2)。

2 结果 2.1 辐射场剂量分布对称性

⁶⁰Co治疗机房内2 m以下各个高度平面上，据中心轴相等距离各对称角度上的剂量对称相等。以距中心轴1 m处各高度平面剂量分布为例，在地面测得8个角度方向上的剂量均值为17.58 mSv，相对标准差小于4.9%;在1.2 m高度平面测得8个角度方向上的剂量均值为10.85 mSv，相对标准差小于5.9%;在2.2 m高度平面测得8个角度方向上的剂量均值为2.63 mSv，相对标准差小于3.9%。见图 3。

2.2 辐射场剂量衰减规律

⁶⁰Co治疗机房内辐射剂量随着距中心轴的距离增加而减小，在距中心轴相等距离处的各平面上，地面各测量点平均剂量最高，随着高度的增加而逐渐减小，见图 4。在3 m以上空间剂量分布趋于均匀，该值约为⁶⁰Co射束1 m处剂量的0.03‰。机房辐射场内因散射所致辐射剂量最高点出现在主射束辐射野外，约为该⁶⁰Co射束1 m处剂量的0.3%。在治疗平面，因人体散射所致辐射剂量最高点出现在主射束辐射野外，约为该⁶⁰Co射束1 m处剂量的0.2%。

根据上述测量结果得到不同高度平面剂量随距中心轴距离衰减曲线估算公式:

地面: y = 15.828x^-2.1225(R² = 0.9953)

1.2 m高度平面: y = 11.005x^-2.064 (R² = 0.9982)

2.2 m高度平面: y = 2.691x^-1.1006 (R² = 0.9963)

2.3 辐射屏蔽防护估算^[3]

以机房内地面辐射剂量分布曲线估算副屏蔽墙的屏蔽厚度，得到公式:

式中: S-屏蔽墙体厚度，cm; HVL-为某屏蔽材料相对于⁶⁰Co的半值层，cm; x-为机房内地面距中心轴距离，m。

以上述公式计算该⁶⁰Co治疗机房副屏蔽墙外将辐射水平降至2.5 μSv/h所需混凝土(2.35 g/cm³)屏蔽厚度约为63.26 cm，经现场检测，该⁶⁰Co治疗机房60c m厚混凝土副屏蔽墙外表面30 cm处周围剂量当量率最大值为2.37 μSv/h，该⁶⁰Co治疗机房100 cm厚混凝土副屏蔽墙外表面30 cm处周围剂量当量率最大值为0.15 μSv/h。以上结果表明，使用该衰减曲线对用于屏蔽以散射线为主的墙体厚度进行估算时^[4]，估算结果是相对保守却不过分高估的。

2.4 ⁶⁰Co治疗机机身屏蔽

⁶⁰Co治疗机机身结构对场内辐射屏蔽效果明显，机身后屏蔽墙30 cm表面处剂量与该⁶⁰Co射束1 m处剂量的比值为2.39 × 10^-6。

3 讨论

⁶⁰Co治疗机主射束投照方向，场内辐射剂量随着距中心轴的距离增加而减小，在距中心轴相等距离处的各平面上，地面各测量点平均剂量最高，随着高度的增加而逐渐减小，通过实验数据得到的辐射场剂量分布曲线可用于辐射防护屏蔽设计，使用该曲线设计的屏蔽厚度是保守且不高估的。实际使用中，发现治疗机自屏蔽作用明显，该侧屏蔽墙的防护设计可根据实测的结果减少屏蔽防护厚度。

依据计算结果，由于散射线所需的防护屏蔽厚度已大于漏射线，因此，副屏蔽墙体屏蔽设计时，考虑将散射线防护作为主要因素。本实验采用的TLD剂量计具有灵敏度高、剂量线性范围宽、重复性好等优点，因而广泛应用于测量能谱较为复杂的辐射场剂量测量。实践检验证明，TLD经⁶⁰Co γ射线在空气中的吸收剂量刻度(中国计量科学院)，用来测定⁶⁰Co治疗室内辐射场分布是有效可行的。