为了在发挥医疗照射效益的同时, 保障放射治疗工作人员和公众的身体健康, 笔者对某放射治疗直线加速器工作场所及周围环境的辐射卫生防护状况进行了实际检测, 同时对治疗室内感生放射性辐射剂量率相对于X射线能量、处方剂量、冷却时间、离机头距离等的关系进行了测量研究, 并对结果进行分析和评价。

1 对象与方法 1.1 研究对象

某西门子MEVATRON KD2放射治疗直线加速器一台, 该直线加速器具有2档高能X射线, 能量分别为6MV、15MV, 剂量率分别为2Gy/min、3Gy/min, 可开放最大照射野40cm x40cm; 6档髙能电子束中最高能量为21 MeV, 剂量率均为3Gy/min, 最大限光筒25cm ×25cm。

直线加速器机房选址位于医院内, 由治疗室、迷路、防护门、控制室、电气辅助机房、水冷机房组成。其中治疗室内部大小为7.6m长×6.m宽×4.5m高, 迷路为L型, 其长度为6m, 宽2.2m。加速器墙体的屏蔽材料为普通钢筋混凝土, 密度不小于2.35t/m³, 主屏蔽墙体厚2.78m, 副屏蔽墙体厚1.27m, 屋顶主、副屏蔽厚度分别为2.3m、l.2m。防护门采用具有铅及电硼化聚乙烯夹芯的木结构门, 电动启闭, 厚度230mm。治疗室通风约4次/h。

1.2 测量仪器

美国S.E公司产X、γ辐射巡检仪, 经国家一级计量测试机构检定校准, 每年刻度一次。

1.3 测量方法 1.3.1 直线加速器运行时工作场所及周围环境辐射剂量率测量

首先用辐射巡检仪调査测量工作场所及周围环境辐射剂量率本底水平。然后选取穿射能力最大的15MV X射线, 照射野开至最大40cm ×40cm, 机架角度分别位于0°、90°、270°、180°位置, 用辐射巡检仪分别测量控制室主、副屏蔽墙、电气辅助机房、水冷机房、西、南屏蔽墙等处的辐射剂量率。

1.3.2 治疗室内部感生放射性辐射剂量率测量

分别选取6MV、15MV X射线, 照射野开至最大40cm×40cm, 机架角度位于0°, 用辐射巡检仪分别测量不同处方剂量、不同冷却时间、离治疗机头不同距离处的辐射剂量率。

2 结果 2.1 直线加速器运行时工作场所及周围环境中辐射水平

测量得知, 工作场所及周围环境辐射剂量率本底水平约为0.16~0.27μSv/h。为测量直线加速器工作时可能的最高辐射水平, 选取X射线最高能量, 照射野开至最大的极端情况。检测得知, 工作场所及周围环境中, 控制室主屏蔽墙处的福射水平最高, 测量值为7.22μSv/h, 其余位置稍高或接近于本底水平。具体结果见表 1。

2.2 治疗室内部感生放射性辐射水平

照射野开至最大40cm×40cm, 机架角度位于0°时6MV X射线在不同处方剂量、不同冷却时间、离治疗机头不同距离处的辐射剂量率均接近于本底水平; 相同条件下15MV高能X射线的辐射剂量率明显增髙, 其中在冷却30s, 直线加速器靠近机头射野中心处辐射水平可达2.83μSv/h; 随着冷却时间的增加, 感生放射性辐射水平逐渐降低, 冷却约5min后, 治疗室内部感生放射性辐射水平降低到稍高或接近于本底水平。可见治疗室内感生放射性伴随髙能X射线产生, 随冷却时间及离治疗机头距离的增加而明显减少。具体结果见表 2。

3 讨论 3.1 对公众的辐射防护状况分析与评价

该院放射治疗用直线加速器位于医院内部一角, 与医院内部其他建筑距离适当, 周围无普通居民楼。放射治疗机房远离人员活动密集区域, 进出人员大部分均为放射治疗工作人员及进行放射治疗的患者, 患者家属及其他闲杂人员无特殊情况禁止进人放射治疗工作场所。对于公众照射, 有效剂量当量在规定的连续5年内平均为1mSv, 在其中任一年内不得超过5mSv^[1]。根据表 1的测量结果, 取西、南屏蔽墙外的最高辐射水平0.45μSv/h, 加速器每天平均进行放射治疗200照射野, 每照射野出束1min, 年工作日250d, 公众居留因子取1, 则年有效剂量当量为0.45μSv/h × 200/60 × 250=0.375mSv, 明显小于对规定的公众照射剂量限值。可见不会对公众带来辐射健康危害。

3.2 对放射治疗工作人员辐射防护状况分析与评价

首先考虑机房屏蔽设施的防护效果。根据表 1的测量结果, 取控制室主防护墙外的最高辐射水平7.22μSv/h, 加速器每天平均进行放射治疗200照射野, 工作量由4人分担, 并且假设所有射野都朝向该方向, 每照射野出束1min, 年工作日250d, 居留因子取1, 则年有效剂量当量为7.22μSv/h × 200/4/60 × 250 ≈ 1.5 mSv。针对该直线加速器具有的15MV高能X射线, 还需要考虑加速器机头部位的结构材料受到高能粒子的照射而产生的感生放射性。加速器机头处的感生放射性水平与加速器的能量、粒子种类、机头处的结构材料、处方剂量、冷却时间、离机头距离等因素密切相关^[2]。根据表 2的测量结果, 对6MV的低能X射线, 测得的感生放射性辐射剂量率接近于本底水平, 可忽略不计; 而对15MV的高能X射线, 感生放射性必须得加以考虑。照射3Gy, 取冷却30s时机头处的最髙辐射水平2.83|xSv/h, 加速器每天平均进行放射治疗200照射野, 工作量由4人分担, 每野平均摆位时间3min, 年工作日250d, 则感生放射性产生的年有效剂量当量为2.83μSv/h × 200 × 3/4/60 × 250 ≈ 1.8mSv。对于职业照射, 在规定的连续5年内, 平均年有效剂量当量限值为20mSv, 在其中任何一年内不得超过50mSv^[1]。通过以上估算得知该直线加速器对放射治疗工作人员年最大有效剂量当量约3.3mSv, 满足职业照射剂量限值要求。该院按照国家相关规定, 接受市疾病预防控制中心对其放射工作人员进行的每一季度为一检测周期的热释光个人剂量监测, 在2006年度, 放射治疗工作人员的个人剂量监测结果在0.384~ 0.848mSv/a范围, 符合标准要求。

以上估算都是在辐射防护保守条件下(最高能量、最大射野、直接投照、大居留因子)进行, 实际的年有效剂量当量应该比估算的低。但为了降低可能的有效剂量当量, 进一步减少辐射随机性效应的发生, 可以采取一定的防护预防措施。比如可以在控制室主防护墙增加一定当量的铅, 进一步降低控制室的辐射剂量率。治疗室内部感生放射性伴随高能X射线产生, 因此应优先选择低能的射线及合适的照射条件; 其次, 治疗室内部感生放射性随投照结束冷却时间的延长有明显的下降, 所以治疗技师进行高能X射线治疗后, 开始下一次的放疗摆位前等待几分钟再进人治疗室; 另外有研究表明, 治疗室内98%以上的感生放射性活度来自于空气中气态的短半衰期感生放射性核素^[3], 因此应保证机房的通风换气效率。