作为全球范围内普遍存在的健康威胁，恶性肿瘤已成为导致人类生命健康威胁的主要疾病之一。在我国恶性肿瘤已跃升为最主要的致死原因之一。在对抗这一疾病的过程中，手术、放疗和化疗构成了治疗恶性肿瘤的三大支柱。其中放射治疗以其广泛的适应症、显著的疗效以及相对较低的副作用，已成为恶性肿瘤治疗中不可或缺的一环。根据国内多家肿瘤防治中心的数据分析，65%～75%的确诊肿瘤患者依赖于放射治疗来实现病情的有效控制和医学干预^[1]，这进一步凸显了放射治疗在肿瘤综合治疗策略中的核心地位。

由于直线加速器使用方便、维护较简单、剂量率高、束流稳定、剂量输出控制精准等特点，成为目前放射治疗中主要采用的治疗设备，越来越多的医院采用直线加速器来开展放射治疗工作。国家职业卫生标准^[2]中要求X射线管治疗设备的治疗机房、术中放射治疗手术室可不设迷路；γ刀治疗设备的治疗机房，根据场所空间和环境条件，确定是否选用迷路；其他治疗机房均应设置迷路。朱卫国等^[2]对某医院的辐射防护检测时发现，机房门外的辐射水平特别是中子水平超标，其分析造成这种情况的原因是该加速器机房迷路存在一个较大的拐角空间，认为宽大的迷路不利于机房门口的辐射防护。本文采用蒙特卡罗模拟计算的方法对不同迷路结构的加速器机房的辐射场分布进行计算，并对计算结果进行分析，探讨迷路设计对医用电子直线加速器机房辐射防护的影响。

1 对象与方法 1.1 研究对象

构建2个医用电子直线加速器治疗室模型，以评估其辐射防护效果。模型1的结构来自于某医院电子直线加速器机房实际的机房屏蔽结构，治疗室尺寸为长6.82 m、宽6.77 m、高3.2 m，迷路宽度为2.6 m，长度为10.3 m，且在迷路入口处设有1.0 m深的拐角空间。模型2的治疗室结构尺寸与模型1相同，但迷路宽度缩小至2.0 m，长度调整为9.3 m。加速器治疗室的结构布局模型见图1，机头位置和照射方向分别为X射线测试模式的状态（图1A）和中子测试模式的状态（图1B）。

1.2 计算程序

本文使用的计算程序为欧洲核子研究组织（CERN）开发的FLUKA 4-3.4版本，本文模拟电子循环数为6 × 10⁸次。

1.3 束流参数

加速器脉冲电流强度为250 mA，脉冲占比为0.1%，电子束在打靶前的能量分别10 MeV和18 MeV。加速器使用的靶材料为0.1 mm厚的钨金属靶，靶后配置了一个直径9 cm、高0.6 cm的圆锥形钨金属均整片。选用铅作为加速器机头外部的屏蔽材料以及射线束准直材料。加速器机头的具体模型详见图2。遵循国家职业卫生标准^[3]对电子直线加速器机房门口防护检测的要求，中子测试条件时设定电子线束的中心轴方向垂直于a区水平照射，X射线测试条件时设定电子线束的中心轴方向垂直于b区水平照射。为了确保辐射防护的严格性，在中子测试模式时我们将照射野调整至最小，即模型中的照射野为边长0.2 mm的正方形，不使用模体；在X射线测试模式时将照射野调整至电子直线加速器治疗常用最大照射野，即等中心处照射野为边长40 cm的正方形，并在等中心处放置厚度为15 cm的水模体，模体的端面覆盖射野的有用束投影范围。这样的设置旨在模拟实际工作环境中的辐射防护检测要求的条件，确保模拟结果的准确性和实用性。

1.4 模拟输出

通过模拟计算，收集了2个电子直线加速器机房模型的详尽的辐射剂量分布数据，以评估电子直线加速器治疗室的辐射防护效果以及不同迷路结构对各类射线特别是中子的辐射水平的影响。模拟计算所记录和绘制的辐射水平分布的数值，单位均归一化为μSv/h。

2 结　果 2.1 10 MeV模式中子测试条件模拟结果

10 MeV模式中子测试条件加速器机房的辐射水平模拟结果见图3，因中子和X射线从产生到散射的方式和途径的不同^[4-6]，中子测试条件下相关场所的X射线辐射水平较低，该模式下仅给出了中子辐射水平的记录，从记录数据中可以看出中子辐射覆盖了治疗室和迷路空间，10 MeV能量的中子产额较小，迷路外口外未记录到中子辐射的数值，2种结构的机房均记录了迷路内和等中心处水平位置一致的截面的辐射水平，由模拟的结果来看，宽迷路结构的机房迷路内该位置中子辐射水平最大值为1.84 μSv/h，窄迷路结构的机房迷路内该位置中子辐射水平最大值则为1.46 μSv/h，相同的照射条件下，窄迷路结构的机房的中子辐射水平比宽迷路结构下降20.7%。

2.2 10 MeV模式X射线测试条件模拟结果

10 MeV模式X射线测试条件加速器机房的辐射水平模拟结果见图4，该测试条件给出了X射线辐射水平的记录，模型采用了18 mm厚铅防护门，防护门外未记录到X射线辐射的数值，2种结构的机房均记录了防护门内侧的辐射水平，由模拟的结果来看，宽迷路结构的机房迷路内该位置X射线辐射水平最大值为3.91 μSv/h，窄迷路结构的机房迷路内该位置X射线辐射水平最大值则为2.86 μSv/h，相同的照射条件下，窄迷路结构的机房的中子辐射水平比宽迷路结构下降26.9%。

2.3 18 MeV模式束流照向a区中子测试条件模拟结果

在18 MeV模式束流照向a区中子测试条件下，给出了机房平面内以及防护门外30 cm处的中子和X射线的辐射水平，模拟结果见图5。由模拟的结果来看，宽迷路结构的机房迷路内防护门外30 cm处中子和X射线辐射水平最大值分别为29.79 μSv/h和1.41 μSv/h，窄迷路结构的机房迷路内该位置中子和X射线辐射水平最大值分别为18.30 μSv/h和1.33 μSv/h，相同的照射条件下，因迷路结构的收窄，机房门外的中子和X射线辐射水平分别下降了38.6%和5.7%。

2.4 18 MeV模式束流照向b区中子测试条件模拟结果

本文还模拟了18 MeV模式束流照向b区时照射野关至最小的条件下，给出机房平面内以及防护门外30 cm处的中子和X射线的辐射水平，模拟结果见图6。由模拟的结果来看，宽迷路结构的机房迷路内防护门外30 cm处中子和X射线辐射水平最大值分别为40.04 μSv/h和1.12 μSv/h，窄迷路结构的机房迷路内该位置中子和X射线辐射水平最大值分别为36.33 μSv/h和1.29 μSv/h，相同的照射条件下，因迷路结构的收窄，机房门外的中子辐射水平下降了9.3%，而机房门外的X射线辐射水平增加了15.2%。

3 讨　论

放射治疗是恶性肿瘤治疗的重要手段，但同时也伴随着辐射暴露的风险。因此，研究如何有效降低辐射水平，对于保护医护人员和患者的健康至关重要。放射治疗过程中的辐射防护与安全管理是所有提供放射治疗服务的医疗机构必须面对的关键挑战，它直接关系到医疗人员、患者以及公众的健康与安全^[7]。因此，医疗机构需要不断优化辐射防护策略，遵循严格的安全标准，并采用先进的技术和更优的辐射防护设计和管理方法，以确保在提供高效治疗的同时，最大限度地减少辐射对所有相关方的潜在危害。

放射治疗机房中的迷路结构设计是决定辐射防护效能的核心要素，其布局对于机房外部特别是机房门口辐射水平的控制具有显著影响^[3,8-10]。有研究表明医用加速器机房出入口处杂散X-γ射线剂量率与机头朝向有关，并随照射野的减小而降低；杂散中子剂量率水平主要取决于加速器粒子的能量和输出剂量，随照射野的变化不明显^[11]。即就是设计了自屏蔽的医用加速器，其自屏蔽结构的外形、材料及厚度差异也会影响机房相关场所的辐射水平和机房屏蔽的实施^[12]。同时，医用加速器机房出入口处杂散 X-γ射线和中子剂量率与医用加速器机房迷路的辐射防护设计密切相关。本研究通过蒙特卡罗模拟方法得出的计算数据进一步证实了以上的观点，揭示了迷路结构的宽度与机房门口辐射水平之间的直接关联。具体而言，不管是X射线输出较大的条件还是更易产生中子的条件下，相较于紧凑型迷宫设计，更宽敞的迷宫结构会导致机房门口的X射线和中子辐射水平均有显著增加。在放射治疗室设计中，在满足放射治疗工作开展的情况下，宜采用更紧凑的迷路结构设计，这对于实现最佳的辐射防护效果具有重要的意义。

国家职业卫生标准^[3]要求对能量大于10 MV的加速器机房入口处需分别测量中子和X射线辐射水平，且要求有用束中心轴垂直于a区水平照射，本文分别模拟了有用束中心轴垂直于a区和b区水平照射2种情况，从模拟计算的结果来看，有用束中心轴垂直于a区水平照射时防护门外的中子辐射水平要小于垂直于b区水平照射的情况，而X射线辐射水平略高于垂直于b区水平照射的条件，在对医用电子直线加速器机房工作场所进行辐射防护检测时，应当考虑检测关注点辐射水平最大的条件下进行测量，在对防护门外的检测时，有用线束的朝向问题值得商榷，在实际的辐射防护检测工作中2种有用线束方向分别进行检测可能是更适宜的考虑。

能量 > 10 MeV的加速器应考虑中子的防护，能量 < 10 MeV的加速器一般情况下无需考虑中子的防护问题^[3,13-14]，在加速器机房的辐射防护设计的过程中，应考虑加速器的运行能量进行辐射防护屏蔽设计和屏蔽材料的选择和使用。加速器墙体和顶板具有很高的抗辐射要求，在加速器机房的建设中应当结合工程实际情况，对加速器机房的支模体系、预埋件设置、防辐射混凝土配置和浇筑以及养护等全过程的温度与裂缝控制等进行充分的考虑^[15]，方能使医用直接加速器在正常运行过程中场所辐射水平满足国家标准的要求。