近年来, 医用电子直线加速器已广泛应用于放射治疗。医用电子直线加速器治疗室出入口的放射性水平与加速器的输出剂量率、照射方式、治疗室的防护水平以及迷路设置等密切相关^[1-3]。本工作以6 MV医用电子直线加速器治疗室为例, 分别采用现场测量和屏蔽防护估算方式, 评价医用加速器辐射防护设计的合理性, 探讨医用加速器性能检测模体对加速器治疗室内放射性水平的影响。以期基于研究结果对辐射防护设计和职业危害放射防护评价工作给出一些建议。

1 材料与方法 1.1 加速器及治疗室

6 MV医用加速器治疗室一般采用混凝土作为主要屏蔽材料^[5]。图 1示出了典型医用加速器及治疗室以及本研究中设置的关注点的位置, 关注点分别位于治疗室东南角、迷路内入口、第一转折和防护门外。加速器为等中心布置, 机房迷路为L型。实验中采用30 cm × 30 cm × 30 cm水模, 本工作的研究基于有模体和无模体两种情况。加速器及治疗室的基本参数指标列于表 1。

1.2 测量仪器

6 MV加速器治疗室的辐射水平的测量仅涉及光子。选择对光子具有较高灵敏度的德国Automess公司6150AD型X-γ射线塑料闪烁体环境辐射测量仪(中国计量科学研究院检定, 检定在合格期内)。该仪器的能量响应范围为60 keV~1.3 MeV, 辐射剂量率测量范围为0.01 μSv/h~9.99 mSv/h。

1.3 屏蔽防护估算

采用下式对治疗室内关键点的辐射剂量率进行估算。

式中:D₀为10 cm × 10 cm或40 cm × 40 cm照射野时, 源皮距(SSD)为100 cm情况下采用电离室测得的输出剂量率; α为屏蔽防护材料的散射系数; A为对应的散射面积; d为入射点到散射点的距离。

2 结果

通过现场测量, 研究治疗室内剂量关注点的辐射水平与是否加装检测模体的关系。现场测量的条件为10 cm × 10 cm照射野, SSD为100 cm, 270°角射束, 输出剂量率为240 cGy/min。测量结果列于表 2。

对迷路第一转折D₃点的0°~270°入射时的剂量水平进行估算和现场测量。NCRP推荐医用电子直线加速器治疗室内的杂散X射线的能量按照0.5 MV估算, 出束条件为40 cm × 40 cm照射野, SSD为100 cm, 输出剂量率为240 cGy/min。测量结果列于表 3。

3 分析与讨论

加速器运行时, 进入治疗室迷路的杂散X射线主要由进入迷路内侧入口的散射线、通过迷路内墙泄漏的漏射线^{[4, 5]}等组成。从表 2实测数据可看出, 防护门外辐射水平在未加装检测模体时, 满足防护要求, 而在加装模体时为2.76 μSv/h, 超过了职业外照射剂量率参考控制水平(在居留因子≧ 1/2时为2.5 μSv/h)^[6]。其余剂量关注点的辐射水平也随着检测模体的加装而呈增大趋势。可以看出, 采用性能实验模体, 较为显著的增加了治疗室内杂散X射线引起的剂量水平, 增大的剂量贡献主要来自于性能检测模体对射线散射。

迷路内不同点的辐射水平符合迷路内剂量分布随着与迷路内入口的距离增加下降较快, 表明长迷路(大于7 m)的设置对降低防护门处的剂量负担是一个有效的方法。优化采用迷路和防护门耦合的设置, 可以有效节约建设成本, 合理可行地遵循治疗机房辐射防护的最优化。

表 3中测量和估算结果均表明, 迷路第一转折处的辐射水平与射束朝向密切相关。在机头朝向地面0°投照时, 迷路第一转折处辐射水平最低, 而在机头朝向B墙270°时, 迷路第一转折处剂量率最高, 为98 μSv/h。经分析, 主要原因为270°投照时, 射束直接投照向迷路内侧入口, 进入迷路的射线量最大且为直接照射, 而0°投照时进入迷路的全为散射线, 能量偏低。测量和估算结果之间差异较大, NCRP公式估算给出的结果更趋近于无水模的情况, 而有水模的情况约为无水模的3~4倍, 从而引起职业危害预评价估算和现场控制效果测量结果差异较大。因此, 推荐在职业并危害预评价中采用2~4倍的安全系数, 对计算公式进行适当修正, 从而有效控制职业照射水平, 保障从业人员健康。