中国辐射卫生  2021, Vol. 30 Issue (5): 592-596  DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2021.05.014

引用本文 

贾斌, 朱建国, 杨淑慧, 牛菲, 卢峰, 张琳, 闵楠. 医用电子直线加速器感生放射性的测量和分析[J]. 中国辐射卫生, 2021, 30(5): 592-596. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2021.05.014.
JIA Bin, ZHU Jianguo, YANG Shuhui, NIU Fei, LU Feng, ZHANG Lin, MIN Nan. Measurement and analysis of induced radioactivity in medical electronic linear accelerator[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2021, 30(5): 592-596. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2021.05.014.

基金项目

2013年卫生部卫生监督中心卫生标准研制与应用项目;山东省医学科学院青年基金(2017-64);山东省医学科学院医药卫生创新工程

通讯作者

杨淑慧,E-mail:492846160@qq.com

文章历史

收稿日期:2021-05-06
网络出版时间:2021-10-20
医用电子直线加速器感生放射性的测量和分析
贾斌 1, 朱建国 2, 杨淑慧 2, 牛菲 2, 卢峰 2, 张琳 2, 闵楠 2     
1. 衡水市卫生健康委员会综合监督执法局,河北 衡水 053000;
2. 山东第一医科大学(山东省医学科学院)预防医学科学学院(放射医学研究所),山东 济南 250062
摘要目的 通过对医用电子直线加速器感生放射性进行测量,研究感生放射性冷却规律,并为评估患者、医务人员及公众额外受照剂量提供基础数据。方法 采用automess—6150AD6/H+6150AD-b/H型环境监测X-γ辐射周围剂量当量率仪对5台医用电子直线加速器感生放射性进行测量。结果 5台医用电子直线加速器感生放射性水平与测量位置、时间等因素有关:出束停止后10 s,加速器机头外壳表面5 cm周围剂量当量率最大值为5.55 μSv/h,距外壳1 m处固定点的周围剂量当量率最大值为4.07 μSv/h;在出束停止5 min后,加速器机头外壳表面5 cm周围剂量当量率最大值为2.11 μSv/h,距外壳1 m处固定点的周围剂量当量率最大值为1.77 μSv/h。结论 医用电子直线加速器感生放射性测量结果随时间推移逐渐冷却;测量结果维持在一个较为固定的范围,数值的波动范围较窄。
关键词医用电子加速器    感生放射性    X射线    中子    
Measurement and analysis of induced radioactivity in medical electronic linear accelerator
JIA Bin 1, ZHU Jianguo 2, YANG Shuhui 2, NIU Fei 2, LU Feng 2, ZHANG Lin 2, MIN Nan 2     
1. The Supervision and Enforcement Institute of Municipal Health Commission of Hengshui, Hengshui 053000 China;
2. School of Preventive Medicine Sciences (Institute of Radiation Medicine), Shandong First Medical University (Shandong Academy of Medical Sciences), Jinan 250062 China
Abstract: Objective By measuring the induced radioactivity of the medical electron linear accelerator, and analyzing the measuring results and the measuring process, the cooling law of the induced radioactivity was studied, to provide basic data for evaluating additional doses to patients, medical staff and the public. Methods Five Medical Electron Linear accelerators were used to measure the induced radioactivity by using automes-6150AD6/H+6150AD-b/H x-γ radiation peripheral dose equivalent rate meter for environmental monitoring. Results The level of induced radioactivity of 5 medical electron linear accelerators is related to the factors such as measuring position and time: 10 second after the end of beam output, the maximum dose equivalent rate is 5.55 μSv/h around 5 cm on the surface of the head housing of the accelerator, and the maximum ambient dose equivalent rate at 1 m from the fixed point of the housing is 4.07 μSv/h, 5 minutes after the end of output, the maximum dose equivalent rate is 2.11 μSv/h around the 5 cm surface and 1.77 μSv/h around the 1 m fixed point. Conclusion The measured radioactivity induced by the medical electron linear accelerator gradually cools over time, the measurement valuesare maintained in a relatively fixed range, and the fluctuation range of the values is narrow.
Key words: Medical Electron Accelerator    Induced Radioactivity    X-ray    Neutron    

近年来,医用电子直线加速器(简称医用加速器)作为放射治疗的一种先进设备,被广泛应用于临床实践中[1]。医用加速器在挽救肿瘤患者生命、减轻患者的痛苦方面具有举足轻重的作用,然而医用加速器在带来巨大利益的同时,也给患者、放射工作人员、维修人员甚至公众带来潜在的受照风险[2-5]

对于医用加速器,一般考虑的辐射有2种:一种是瞬发性辐射,一种是感生放射性。前者又分为初级辐射、次级辐射,初级辐射指被加速的粒子;次级辐射指被加速的粒子与靶物质、加速器结构材料作用产生的X射线、中子等。瞬发性辐射于加速器运行时产生,机停后消失,易通过屏蔽措施加以防护。感生放射性是指原本稳定的靶物质与加速器产生的高能带电粒子产生的辐射,如β、γ射线等。感生放射性在设备停止时也存在,隐蔽性较强,但其危害不容忽视[6]。本文对5台医用加速器感生放射性进行测量,并对测量结果及测量过程进行分析,旨在研究感生放射性冷却规律,并为评估患者、医务人员及公众额外受照剂量提供基础数据。

1 材料与方法 1.1 对象与检测工具

选取5台医用加速器为本次实验的测量对象,医用加速器具体型号及测量时采用的X射线线质见表1。采用automess—6150AD6/H+6150AD-b/H型环境监测X-γ辐射周围剂量当量率仪(本设备检定证书编号DYjl2016-4750,校准因子为0.97)对医用加速器感生放射性进行了测量(测量时使用外接探头6150AD-b/H)。

表 1 医用加速器生产厂家、型号及测量时使用的射线类型一览表 Table 1 List of manufacturers,models and types of radiation used in measurement of medical accelerators
1.2 感生放射性的测量

1)设置医用加速器参数:采用X射线模式,照射野取10 cm × 10 cm,取其最高能量(10 MV或15 MV)的X射线,X射线剂量率设置为规定的最大吸收剂量率;2)待设备稳定后,按照设置的参数,出束4 Gy;3)出束停止后,立即进入机房(但因打开机房防护门、经过迷路等均需要时间,约为出束停止后10 s进行测量)、5 min进入机房巡测加速器机头外壳表面5 cm周围剂量当量率,并对距外壳1 m处固定点(约放射工作人员摆位时站立的头部位置)的周围剂量当量率进行测量并记录;4)在出束停止10 min后,重复步骤2)~3)测量时的其他条件:测量前清除机房内杂物;检查机房通风装置状态,使机房内通风次数符合相关标准要求;2次出束间隔约10 min等。本实验在设计和实施阶段,依据《电子加速器放射治疗放射防护要求》(GBZ 126—2011) [7]确定感生放射性的检测方法和约束值,2020年10月1日,《医用电子直线加速器质量控制检测规范》(WS 674—2020) [8]实施,代替GBZ 126—2011的设备防护性能及设备质量控制部分。经对比,医用电子加速器感生放射性检测方法和约束值不变,因此实验结果直接与WS 674—2020中相关要求进行比较。

2 结 果

所测5台医用加速器分别编号1~5,感生放射性测量结果如下。

2.1 1号医用加速器

德国西门子公司(Siemens)—Primus-M型,射线质:10 MV X射线,连续运行时间约4 h,感生放射性测量结果见表2。1号医用加速器感生放射性测量结果随时间变化趋势如图1

表 2 1号医用加速器的感生放射性的周围剂量当量 H*( d)(μSv/h) Table 2 Ambient dose equivalent H*( d)(μSv/h)of induced radioactivity at medical accelerator 1

图 1 1号医用加速器感生放射性测量结果随时间变化趋势图 Figure 1 Trend Chart of induced radioactivity measurement values with time at Medical accelerator 1
2.2 2号医用加速器

瑞典医科达公司(Elekta)—Precise型,射线质:15 MV X射线,连续运行时间约4 h,感生放射性测量结果见表3

表 3 2号医用加速器的感生放射性的周围剂量当量 H*( d)(μSv/h) Table 3 Ambient dose equivalent H*( d)(μSv/h)of induced radioactivity at medical accelerator 2
2.3 3号医用加速器

美国瓦里安公司(VARIAN)—23Ex型,射线质:15 MV X射线,连续运行约2 h,感生放射性测量结果见表4

表 4 3号医用加速器的感生放射性的周围剂量当量 H*( d)(μSv/h) Table 4 Ambient dose equivalent H*( d)(μSv/h)of induced radioactivity at medical accelerator 3
2.4 4号医用加速器

美国瓦里安公司(VARIAN)—2100C/D型,射线质:15 MV X射线,连续运行约1 h,感生放射性测量结果见表5

表 5 4号医用加速器的感生放射性的周围剂量当量 H*( d)(μSv/h) Table 5 Ambient dose equivalent H*( d)(μSv/h)of induced radioactivity at medical accelerator 4
2.5 5号医用加速器

美国瓦里安公司(VARIAN)—Clinac-CX型,射线质:10 MV X射线,连续运行约1 h,感生放射性测量结果见表6

表 6 5号医用加速器的感生放射性的周围剂量当量 H*( d)(μSv/h) Table 6 Ambient dose equivalent H*( d)(μSv/h)of induced radioactivity at medical accelerator 5
3 讨 论 3.1 感生放射性测量结果分析 3.1.1 感生放射性测量结果的变化趋势

图1可见,医用加速器每次出束4 Gy,出束后10 s进入机房巡测加速器机头外壳表面5 cm周围剂量当量率,其最大值相对较高(0.58~0.80)μSv/h;出束后5 min测量的感生放射性则快速下降,其范围变为(0.19~0.68)μSv/h。距外壳1 m处固定点(约放射工作人员摆位时站立的头部位置)的周围剂量当量率同样体现这样的特点,出束4 Gy后10 s测量结果为(0.21~0.52)μSv/h,出束后5 min测量结果为(0.08~0.22)μSv/h。

此外,其他医用加速器感生放射性的测量结果随时间变化趋势与1号医用加速器类似,均呈现曲线波动( 图2),如2号医用加速器测量结果与1号相比只是数值有所差别( 图3)。

图 2 1号医用加速器感生放射性测量结果与WS 674—2020限值的比较 Figure 2 Comparison of induced radioactivity measured by Medical accelerator 1 with the limit value of WS 674—2020

图 3 2号医用加速器感生放射性测量结果随时间变化趋势图 Figure 3 Trend Chart of induced radioactivity measurement values with time at Medical accelerator 2 注:剂量限值取距外壳1 m处的限值(20 μSv/h)
3.1.2 感生放射性测量结果的分布区间

医用加速器出束4 Gy后10 s即对其感生放射性进行测量,其测量结果维持在一个较为固定的范围,最大值较为固定,数值的波动范围较窄,且没有明显随时间累加或减小的趋势。

3.1.3 感生放射性测量结果与标准限值的比较及分析

表2表6最后一行均列出了WS 674—2020对感生放射性的周围剂量当量率限值。表中可以看出,所测5台医用加速器感生放射性的测量结果均符合WS 674—2020的要求(距外壳表面5 cm限值为200 μSv/h,距外壳1 m处的限值要求为20 μSv/h)。

WS 674—2020 4.5规定感生放射性的测量:“对于电子能量超过10 MeV的加速器,在规定的最大吸收剂量率下,进行4 Gy照射,以间隙10 min的方式连续运行4 h后,在最后一次照射终止后的10 s开始”。

表2表6可以看出感生放射性的测量结果随照射次数的增加无明显累加现象,医用加速器出束4 Gy后10 s与以间隙10 min的方式连续运行4 h后,感生放射性的测量结果差距很小,故笔者认为感生放射性的测量没有必要按照WS 674—2020的要求,连续运行4 h后进行测量,且除了测量时间漫长、程序繁琐外,部分医院放疗任务繁重,很难抽出连续4 h进行感生放射性检测,加之医用加速器连续运行4 h可能会影响加速器本身寿命。

感生放射性的产生于放疗实践无益,但会增加患者额外受照剂量,尤其是医用加速器机头处感生放射性较高,而机头距离患者较近从而增加患者辐射损伤的风险;感生放射性机停后继续存在,照射结束后短时间进入机房的放射工作人员(主要是摆位的技师)、维修人员、陪护人员会受到感生放射性的照射。随着剂量的累积,工作人员、维修人员等可能会受到较大的辐射损伤,从而影响其身体健康甚至会危及生命,故感生放射性的危害不容小觑[9-10]

本实验可以看出,感生放射性随时间推移逐渐冷却,故需要进入机房的放射工作人员(主要是摆位的技师)、维修人员、陪护人员尽量不要在出束停止后立即进入机房,应尽可能的延长进入机房的时间(如5 min后)以减少感生放射性对身体的危害。于医院而言,尽可能使用低能量的X射线(低于10 MV)进行照射,若万不得已使用高能X射线,则责令相关人员尽可能的延长进入机房的时间。此外,医用加速器产生的高能粒子会与机房内的空气发生反应,产生有害的放射性气体,如11C、13N、15O等 [11],这些有毒有害的物质主要通过机械通风排往大气以降低其在机房内的空气浓度,建议相关人员定期检查机房的排风系统,增加室内外空气流通,通过降低放射性气体在机房内的含量,减少放射性气体对人体的损伤。

本文通过使用automess—6150AD6/H+6150AD-b/H型环境监测X-γ辐射周围剂量当量率仪对5台医用加速器感生放射性进行了测量,并对测量结果、测量过程进行了分析、总结,为评估患者、医务人员及公众额外受照剂量提供了基础数据,也为医用加速器感生放射性的测量提出了浅显的建议。本实验的不足之处:由于医院放疗设备的紧张,需要接受放射治疗的患者繁多,检测的时间冗长,加之与院方沟通不到位等原因,导致样本量较小。在后续的实践中,希望克服种种困难,尽可能的增加与医院合作的机会,进一步扩大样本量,以保证数据的科学性和准确性。

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