通过对医用电子直线加速器建设项目的立项、相关工作场所和周围环境进行审查, 确认该项目立项的正当性和场所选择的适宜性。对工程屏蔽设计的计算和核实, 论证项目主体工程辐射防护的合理性。对工作场所采取安全措施的分析, 论证该装置的辐射安全措施及预防发生意外事故的可行性。对辐射监测和建立相应的规章制度等防护措施的分析, 论证项目建成后投入运行的可靠性。从辐射防护最优化与确保安全运行的角度, 提出放射防护建议, 供建设和设计单位参考。

1 材料与方法 1.1 材料和设备

拟建医用电子直线加速器机房平面图及周围环境相关资料, 某建筑设计院施工设计草图。设备名称为BJ— 6B医用驻波电子直线加速器, 射线种类为X射线, 标称能量为6 MeV, X射线辐射剂量率≥2 Gy/min; 辐射源与等中心距离(SSD)为1 000 mm; 最大照射野:400 mm ×400 mm; 治疗角度: 0°~ 60°; 等中心高度(标称值):1 330 mm; 生产厂家为北京医疗器械研究所与航天航空部风华机器厂联合生产。

1.2 方法

根据《中人民共和国职业病防治法》、国务院第44号令《放射性同位素与射线装置放射防护条例》、卫生部卫监发(1995)第40号《建设项目放射防护评价报告书格式和内容》、国家标准GB18871— 2002^[1]、GBZ126—2002^[2]等法规标准的规定, 参考辐射防护手册第一分册^[3]、辐射防护导论^[4]、辐射防护基础^[5]和NCRP51号报告书^[6]对拟建医用电子直线加速器机房平面图及周围环境相关资料进行审查, 对项目的射线屏蔽防护进行优化设计计算, 对采取的防护措施进行可行性分析与评价。

2 屏蔽计算式 2.1 主防护墙屏蔽厚度

初级射线的屏蔽:B_X ≤ f(H_M d₁²/ UWT₁)

2.2 次防护墙屏蔽厚度

泄漏射线屏蔽:B_X ≤f(H_M d_se²/WT₂N)

散射线屏蔽:B_X ≤f(400 H_M d_sc² d_se²/WT₂ SF)

2.3 顶棚屏蔽厚度

天空散射屏蔽B_X ≤ f (H_M d_i² d_s² WT₂ Ω^1.3)

2.4 主线束屏蔽墙宽度

正对墙面宽度:L>2(e₁ f/d_se +0.5)

正对顶棚宽度:L>2(e₂ f/d_sc +0.5)

2.5 工作场所有关参数

B_X —对X射线的屏蔽透射比; H_M —最大容许剂量当量率; W—工作负荷(7.5 ×10⁵ mGy×m² ×wk^-1)(最大工作量:50人次/d, X射线辐射剂量率:2 Gy/ min); d₁— X射线源(靶心)与辅助设备房外墙间的距离(5 850 mm); T₁—居留因子(1/4);U —使用因子(1), (考虑到安全因素, 计算中均用1);f —吸收剂量率单位换算系数(1); d_se —X射线源(靶心)与侧面墙(非迷道一侧)间的距离(4 840 mm); T₂—居留因子(1/16);N —泄漏率(0.002);d_sc —X射线源和散射体间的距离(1 000 mm); S —散射系数(0.0006); F —散射面积(400 cm²); d_i -X射线源(靶心)到屋顶上方约2 m的距离(6 870 mm)(机房内空高度3 800 mm; 预设顶厚1 400mm; 靶心离地:1 330 - 1 000 = 330 mm; 3 800 - 330 + 3 400 = 6 870 mm); d_s — X射线源与天空回散照射到地面最近点的距离(20.9 m); Ω—辐射源与屏蔽墙所张的立体角(2.92球面度); (计算X射线源到参考点间的距离d_s :d_s = b' ·d_i/2 = 6.086 ×6.87÷ 2 =20.9);b' —机房顶部1/2短边长(6 086 mm); e₁ -源到主线束方向屏蔽墙内的距离(5 380 mm); e₂ -源到主线束方向顶棚屏蔽外的距离(3 470 mm +1 400 mm =4 870 mm); f - 1/2照射野的宽度(200 mm)。

2.6 计算结果

根据屏蔽厚度计算式计算出B_X值, 从透射比与屏蔽厚度关系图中查出为水泥屏蔽墙的厚度(水泥密度为2.35 g/cm³, X射线能量为6 MeV)。其中主防护墙屏蔽厚度:R₁ =2 254 mm(已考虑2倍安全系数)主线束屏蔽墙的宽度:L = 3 200 mm。次防护墙屏蔽考虑散射和漏射辐射的混合屏蔽:比较漏射辐射和散射辐射屏蔽厚度的大小, 次防护墙厚度应为漏射线屏蔽厚度+半减弱层厚度Δ_1/2。泄漏射线屏蔽厚度R₂ ≥ 1 110 mm, 散射线屏蔽厚度R₃ ≥9 30 mm, 次防护墙总厚度:R_总 =1110+104=1 214 mm。顶棚屏蔽厚度R₄ =1 334 mm (已考虑2倍安全系数), 主线束顶棚屏蔽的宽度L=2 950 mm。

3 安全系统及操作管理 3.1 剂量监测系统

加速器必须装备两道独立的剂量监测系统, 每一道剂量监测系统必须能单独终止辐照, 一道剂量监测系统发生故障, 不得影响另一道系统的功能。

3.2 监控和对讲装置

加速器治疗室与控制室之间必须安装摄像监控和对讲装置, 保证病人位置、医生操作位置和机房内部情况都能反映在控制室的监视器上, 保证控制室与治疗室随时可以通话, 并保证该系统在工作期间一直处于正常状态。

3.3 非正常滞留处理

机房内必须安装能够切断加速器电源的开关和打开机房门的开关, 以防止在加速器辐照期间, 如发生病人以外非正常滞留情况时, 在机房内被滞留者能及时的切断加速器电源和打开机房门。

3.4 机房入口管制

机房门外必须安装警示系统, 以保证辐照期间有明显的提示(如红色工作指示灯)。机房门必须安装联锁装置, 以保证机房门在未关闭到位时, 不能接通电源进行辐照。若辐照期间发生非正常开门, 联锁装置应立刻自动切断电源, 中断辐照工作。如发生停电时, 应能立即打开应急照明系统, 并能手动打开机房门。

3.6 操作管理制度

严格的操作管理制度是安全的重要保障, 因该放疗机房为新建项目, 项目启用时, 必须建立完整的操作管理制度。使用单位必须有合格的放射治疗医生、物理人员; 操作人员必须经过放射卫生防护和加速器专业知识培训, 并经考核合格后方可上岗。同时应有完善的质量保证体系。操作人员应严格按照任务和计划进行辐照操作, 应定期检查安全联锁装置, 禁止任意去除安全联锁装置, 防止超剂量和误照射的发生。辐照期间, 必须有两名以上操作人员值班, 操作人员必须密切注视控制台仪表和患者状况, 发现异常及时处理, 并认真做好当班记录, 严格执行交接班制度, 严禁操作人员擅自离开岗位。必须防止各类事故的发生, 如一旦出现意外, 应立即停止照射, 及时将患者移出辐射野, 注意保护现场, 并立即报告放射防护机构, 便于正确估算患者受照剂量, 作出合理评价。无关人员不得随意进入控制室和机房内, 操作人员离开控制室必须严格保管控制台钥匙, 通电前必须认真检查, 确信机房内无病人以外的其他人滞留时, 方可进行辐照操作。

4 讨论和建议 4.1 剂量控制和结论

根据GB18871 —2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》等相关国家标准, 本屏蔽设计采用放射工作人员年有效剂量约束值小于2 mSv, 机房周围公众成员的个人年有效剂量约束值为0.1mSv(考虑该医院今后可能更新6 MeV以上的医用加速器, 故采用以上较安全剂量约束值)。由此得出以下结论。①通过对该工程屏蔽设计的审查和计算, 并对项目主体工程辐射防护屏蔽的合理性进行了论证并提出相关建议。认为该加速器机房的选址是适宜的、屏蔽设计是安全的, 能保证放射工作人员和周围公众所受照剂量低于国家标准规定的限值。②通过对医用电子直线加速器安全系统的分析, 认为该装置采取相应的辐射安全措施, 预防发生意外事故是可行的。③通过对项目竣工验收和放射防护监测, 对拟建立的相应规章管理制度、防护措施的分析, 认为项目投入运行后是安全可靠的。

4.2 建议

① 根据计算结果并考虑到安全因素, 主防护墙(主线束朝向的墙壁)厚度不少于2 400 mm, 总宽度不少于3 200 mm (线束中心两侧分别为1 600 mm), 其余的厚度为1 220 mm; 次防护墙的厚度为1 220mm。②主线束朝向的顶棚厚度不少于1 400 mm, (考虑到机房顶棚散射的影响, 可增加到1 600 mm), 总宽度不少于3 000 mm(线束中心两侧分别为1 500 mm); 其余部分的顶棚厚度不少于1 220 mm, (考虑到同样原因, 也可增加到1 400 mm)。③迷路内、外墙的总厚度应不小于1 220 mm, 迷路两个拐角处离内墙1.8m处的单墙厚度应达到1 220 mm。迷路内墙头应有一向机房内的拐角墙, 尺寸约为500 ×500 mm²。④机房四面主体墙, 应进行一次性浇灌, 保证四面墙体不出现接缝和未经过审批的任何孔、腔。混凝土的密度应不小于2.35 g/cm³。⑤通风口和电缆线沟必须严格按照要求进行施工, 在能满足进风、安装电排气扇和安装电缆线要求的前提下, 开口的直径尽可能减小。机房内、外电缆线沟的盖板应为混凝土材料, 且厚度不小于120 mm。⑥机房顶四周可修建适当高度的围墙, 以防止无关人员从堡坎或其他地方进入机房顶部。