肿瘤的基础研究需要对所培养的或采集的细胞进行照射，观察测量细胞的受照射以后的变化和反应^[1-4]，动物实验时需要对实验动物进行照射，以观察和测量照射后受照动物组织细胞和体内环境的变化和反应^[5]。国内实验照射所用的设备有医用钴-60治疗机和医用直线加速器，由于使用钴-60治疗机的医院逐步减少，多数研究采用医用直线加速器，近几年生物辐照仪逐步用于实验照射。医用治疗机的照射野剂量均需要按照放射治疗的有关规定采取严格的质控措施来保证射野的剂量学准确^[6]，有作者报道放射源为铯-137的、用于血液样本照射的血液辐照仪剂量监测和剂量学研究^[7-8]，作者单位引进了专门用于实验的、人工方式产生X射线的生物辐照仪，国内尚未有人工X射线生物辐照仪的剂量学研究报道，作者拟探讨X射线生物辐照仪的射野剂量和环境辐射剂量，为采用此类设备进行实验照射时提供参考。

1 材料和方法 1.1 材料 1.1.1 辐照设备

美国Rad Source公司生产的RS-2000 Pro Biological Irradiator，管电压160 kV-X射线，管电流25 mA，最大射野为圆形，直径为30 cm。

1.1.2 射野测量

采用德国PTW生产的PTW UNIDOS剂量仪，0.6 cc电离室，电离室平衡帽直径1.5 cm。环境剂量测量仪采用451P环境剂量巡测仪，该巡测仪适用于超过1 MeV的β射线和超过25 keV的光子，精度在读数的5%以内。

1.1.3 数据处理

SPSS 15.0统计分析软件。

1.2 方法 1.2.1 中心点剂量测量

将PTW UNIDOS剂量仪的测量电缆通过通风口穿入照射体腔内，接上0.6 cc指型电离室，加上直径1.5 cm电离室平衡帽，放置于最大射野的中心点如图 1所示的O点处并用透明单面胶予以固定。预热X射线生物辐照仪，按照预热程序从25 kV、2.5 mA逐步增加条件到160 kV、25 mA，然后按照1 Gy的照射时间56 s出线照射3次，读取剂量仪数据，取3次测量值的平均值，每周测量一次，连续7周，记录数据。

1.2.2 照射野平坦度测量

将直径为30 cm圆形射野按照图 1所示的坐标，在X轴和Y轴的对称点5 cm和-5 cm处，9 cm和-9 cm，12 cm和-12 cm处定义各点，即半径为5 cm的的相应圆与轴Y轴相交的对称点分别为A、C，X轴对称点分别为B、D，半径为9 cm的的相应圆与轴Y轴相交的对称点分别为E、G，半径为9 cm的的相应圆与X轴相交的对称点分别为F、H，半径为12 cm的的相应圆与轴Y轴相交对称点分别为I、J，半径为12 cm的的相应圆与轴X轴相交对称点分别为K、L，将指型电离室放置在上述各点处予以固定，分别测量7次，每次按照1 Gy的照射时间56 s出线，并记录数据。

1.2.3 照射野对称性测量

将直径为30 cm圆形射野按照图 2所示坐标，定义各点:在X轴和Y轴的对称点6 cm和-6 cm处，11 cm和-11 cm处定义下述各点，半径为6 cm的的相应圆与轴Y轴相交的对称点分别为M、P，半径为6 cm的的相应圆与X轴相交的对称点分别为N、Q，半径为11 cm的的相应圆与轴Y轴相交的对称点分别为R、T，半径为11 cm的的相应圆与轴X轴相交的对称点分别为S、U，将指型电离室放置在上述各点处予以固定，分别测量7次，每次按照1 Gy的照射时间56 s出线，并记录数据。

1.2.4 环境剂量测量 1.2.4.1 照射状态环境剂量测量

将辐照仪按照预定程序预热，照射条件最高达到160 kV、25 mA，然后将辐照仪设置为最高条件照射状态，照射过程中用451P环境巡测仪分别测量辐照仪的前面、后面、左边、右边和顶部剂量，巡测仪尽量贴近辐射仪的表面，每部位测量数据5次，每10 s以上读取数据一次，并记录数据。

1.2.4.2 关机状态环境剂量测量

将辐照仪设置关机状态，用451P环境巡测仪分别测量辐照仪的前面、后面、左边、右边和顶部剂量，巡测仪尽量贴近辐射仪的表面，每部位测量数据5次，每10 s以上读取数据一次，并记录数据。

2 结果 2.1 射野中心点剂量

用PTW UNIDOS剂量仪测量射野中心点剂量，每周1次，共7周，测量值见表 1，其最大值为1.068 Gy，最小值为1.062 Gy，最大值与最小值相差0.006 Gy，经过SPSS统计系统分析处理的平均值及标准差为(1.064 ± 0.002) Gy，中位值为1.064，出现的频率为3次，所占的百分比为42.9%。

2.2 照射野平坦度

在最大射野直径为30 cm的80%范围内，用PTW UNIDOS剂量仪分别测量半径为5 cm的圆与Y、X轴的交点A、B、C、D四点的剂量，测量半径为9 cm的圆与Y、X轴的交点E、F、G、H四点的剂量，测量半径为12 cm的圆与Y、X轴的交点I、J、K、L四点的剂量，见表 2。其最大值为1.053 Gy，与中心点的剂量相差0.011 Gy，最小值为0.948 Gy，与中心点剂量相差0.116 Gy。

按照放射治疗射野平坦度的定义，取最大射野直径为30 cm的80%范围内的最大点剂量与最小点剂量之差与中心点剂量之比的百分数^[9-10]，最大值为A点剂量即半径为5 cm的圆与Y轴正方向的交点的剂量(1.053 ± 0.017) Gy，见表 1，最小值为L点剂量即半径为12 cm的圆与X轴负方向的交点的剂量(0.948 ± 0.001) Gy，计算如下:

2.3 射野对称性

在最大射野直径为30 cm的80%范围内，用PTW UNIDOS剂量仪分别测量半径为6 cm的圆与Y、X轴的交点的M、N、P、Q四点的剂量，测量半径为12 cm的圆与Y、X轴的交点R、S、T、U四点的剂量，按照放射治疗射野对称性的定义，取最大射野直径为30 cm的80%范围内的离中心轴对称点的剂量之差除以中心点剂量的值的百分比^[9-10]，各对称点及其对称性百分比见表 3，计算公式如下:

X轴方向的两组对称点的对称性都为2.0%，Y轴方向两组对称点的对称性分别为1.7%和1.8%，内侧为1.7%，且小于外侧，Y轴方向小于X轴方向。

2.4 周围环境剂量测量 2.4.1 辐照仪照射状态环境剂量

将辐照仪设置为最高照射条件照射状态，用451P环境巡测仪分别测量辐照仪的前面、后面、左边、右边和顶部剂量，每部位测量5次，各组数据经过SPSS系统处理，见表 4，最大剂量为前面的0.308 μSv /h，最小为顶部剂量0.104 μSv /h。

2.4.2 辐照仪关机状态环境剂量测量

用451P环境巡测仪分别测量辐照仪关机状态时的前面、后面、左边、右边和顶部剂量，巡测仪尽量贴近辐射仪的表面，每部位测量数据5次，各组数据经过SPSS系统处理，见表 5，最大剂量为顶部的的(0.100 ± 0.007) μSv /h，最小为右边的剂量(0.070 ± 0.016) μSv /h。

3 讨论 3.1 X射线辐照仪射野剂量学

肿瘤基础研究需要对培养的肿瘤细胞、组织和小型动物进行模拟肿瘤治疗状态的照射，所给的照射剂量有2 Gy^[11]、4 Gy^[1-4]、6 Gy^[12]、8 Gy^[13]、10 Gy^[12]不等，所用辐射装置包括医用钴-60治疗机、医用直线加速器、铯-137血液辐照仪和X射线生物辐照仪，实验照射要求其照射的剂量准确，首先必须保证辐射装置有较好的剂量学特性，主要有射野输出剂量稳定性、射野平坦度和射野对称性等方面^{[6, 14]}，由于医用治疗机不管是医用Co- 60治疗机还是医用直线加速器，其射野输出剂量及其射野剂量学是按照相关要求定期检测并且是合格的，铯-137血液辐照仪的剂量学研究已有报道^[7-8]。作者引进该X射生物辐照仪专门用于实验照射，在工作时产生的是X射线，其射野为圆形射野，最大射野直径为30 cm，实验照射模拟治疗状态，要求射野稳定地输出剂量、较好的射野平坦度和射野对称性，上述射野中心点输出剂量，连续7周测量，均值为(1.064 ± 0.002) Gy，稳定性小于1%，稳定性较好; 按照放射治疗射野剂量学规定，射野平坦度和射野对称性均在其有效射野80%范围内均小于3%^[6]，上述射野为直径30 cm有效射野，取直径为24 cm范围内的相应点进行测量，平坦度按照图 1所示取点测量，取最大剂量点和最小剂量点的剂量，按照前面所述的平坦度的定义得到平坦度为9.8%，高于放射治疗中关于射野剂量学的相应规定，可以观察到射野中，远离中心点，其输出剂量有所降低，各个方向点的剂量变化有所区别; 射野对称性按照图 2所示取相应对称点进行测量，按照前面所述的对称性的定义得到相应对称点的对称性，结果显示X轴方向的两组对称点的对称性都为2.0%，Y轴方向两组对称点的对称性分别为1.7%和1.8%，内侧为1.7%，且小于外侧，Y轴方向小于X轴方向。对称性小于或等于2%，优于放射治疗中关于射野剂量学对称性3%的规定^[6]。

由于该X射线生物辐照仪有较好的对称性和剂量输出稳定性，其平坦度略差，建议在进行试验照射时，照射体尽可能放在射野中心。

3.2 周围环境剂量测量

该辐照仪在工作时产生的是X射线，设备防护层做得足够厚的状态，防护体是没有漏射线的，穿透防护体的次级射线，且经过多次衰减能量很弱，要求符合国家辐射安全防护标准。本文的辐照仪防护体的前面、左边、右边、后面、和上面的剂量分别为0.308 μSv /h、0.220 μSv /h、0.208 μSv /h、0.146 μSv /h和0.104 μSv /h，平均为0.197 μSv /h。我国2002年制定的《电离辐射防护和辐射源安全基本标准》中规定辐射发射器在正常运行条件下，在距离表面0.1 m处引起的周围剂量当量率不超过1μSv /h^[15]，辐射治疗室墙外由穿透辐射所产生的平均剂量当量率低于2.5 × 10^-3 mSv /h^[16]，本文的辐照仪是辐射发射器的一种，也均可视为小型辐射治疗室，其周围的环境辐射剂量最大剂量0.308 uμSv /h，均符合国家标准。按照我国居民本底辐射标准，每年2.3 mSv来计算^[17]，每小时为0.27 μSv，而该辐照仪最大环境剂量为前面的0.308 μSv /h，该X射线生物辐照仪的周围环境剂量的平均值0.197 μSv /h，在本底辐射标准剂量内，最高剂量接近略高于本底辐射标准，遵循电离辐射防护原则，操作人员在X射线生物辐照仪出束过程中尽可能远离该辐照仪。

4 结论

该X射线生物辐照仪在工作时产生的是X射线，其照射的对象是用于肿瘤基础研究的细胞、组织和小型动物模型，照射剂量模拟肿瘤治疗状态，其射野剂量学，有较好的输出稳定性和射野对称性，平坦度略差，射野周围剂量略低于中心剂量，在进行照射实验时，被照射体最好放在射野中心。

该X射线生物辐照仪防护层足够厚，正常工作状态的周围环境辐射剂量比关机状态的周围环境辐射剂量高，在前面、后面、左边、右边和顶部中只有前面的环境剂量0.308 μSv /h，略高于本底辐射剂量标准，总体平均剂量为0.194 μSv /h，低于本底辐射标准。