近年来, 随着人们健康意识的增进, 放射治疗的主要设备-医用电子加速器的放射防护和放射治疗的质量控制得到了越来越多的重视。目前医用电子加速器的屏蔽防护问题解决的很好, 这其中GBZ 126-2002 《医用电子加速器卫生防护标准》^[1]和其替代版的GBZ 126-2011《电子加速器放射治疗放射防护要求》^[2]起了很重要的作用。

自2012年6月GBZ 126-2011实施后, 我们严格按照其要求对数十台医用电子加速器进行了检测, 在实际应用中发现了若干问题。本文主要按照GBZ 126-2011的泄漏辐射测量方法对17台医用电子加速器患者平面的泄漏辐射水平进行了测量, 并对测量方法及结果加以分析, 旨在为GBZ 126-2011提出浅显的意见及建议。

1 M区内X射线泄漏辐射水平 1.1 M区内X射线泄漏辐射率结果分析

本实验所测量的17台加速器的具体编号、测量时采用的线束能种类及使用的探测器类型详见表 1, 其中TLD为塑料管分装的LiF(Mg.Cu.P)粉末, ⁶LiF、⁷LiF指玻璃管封装的LiF(Mg.Cu.P)粉末对管。结果表明, M区内24个点X射线泄漏辐射率最大值最大者为0.073%, 平均值最大者为0.059%, 与GBZ126-2011规定的上限相比(两者上限分别为2%、0.75%), 此两项指标均合格, 且测量值较标准中规定的上限低达一个数量级。其中差别较大的是13号加速器(其标准偏差最大), 测量值范围为0.039% ~ 0.073%, 平均值为0.053%, 变异系数为17.791%, 即最大值至多是最小值的1.87倍, 相较于一个数量级的差别而言可以忽略。M区内24个测量点间的数值差别最小的是2、6、8、9号加速器(其标准偏差最小), 极差均为0.003%, 变异系数7.717% ~ 13.270%, 可见24个点的数值差别不大。

图 1显示了13、2号加速器M区内24个点的泄漏辐射率与标准规定的M区内X射线泄漏辐射平均值上限(即0.75%)的比较结果。图中可看出, 与平均值上限相比, 即使13号加速器(24个点之间波动最大)的波动范围也可以忽略不计。

有鉴于此, 建议将M区内24个测量点的X射线泄漏辐射的测量改为型式试验, 由厂家提供其中最有代表性的几点, 简化测量点以便日常的检测及验收工作。

1.2 M区内X射线泄漏辐射的测量方法及评价

GBZ 126-2011中附录C给出了M区内X射线平均泄漏辐射的24个测量点分布示意图, 实际测量过程中难以在治疗床上一次性标记出24个测量点, 故测量前需自制测量板, 并标记出测量位置及对应角度, 实际测量时测量板标记的角度应与加速器机座相应角度对齐, 一次性布放24个点, 出束1次后, 按标记的位置收回, 回实验室测量即可。

热释光技术经过半个多世纪的发展, 现已相当成熟, 目前氟化锂系列是热释光材料应用最为广泛的一种, 赵新春^[3]、马永忠^[4-5]等也采用了此探测器对医用电子加速泄漏辐射水平进行了研究。国外对加速器泄漏辐射水平也进行了相关研究^[6-9]。经过探讨与分析, 我们认为, 对于M区内X射线的泄漏辐射测量, 热释光剂量计具有体积小、携带方便、灵敏度高, 可同时对多个测量点进行布样等优点, 但该方法也有不少缺点, 如探测器不能即时读数, 需回实验室读取数据, 粉末易潮解、氧化, 分装复杂, 易封装不严等。

采用二维的剂量分布仪也可测量加速器M区内的泄漏辐射水平, 如杜翔^[10]等人的工作。该仪器具有多个探头, 可同时测量多个测量点, 减少出束次数, 提高测量效率, 并可现场得出数据, 但其探头数较多, 一致性差, 易影响测量结果, 最致命的问题在于分布仪的探头位置与规定的M区内24个测量点位置不一一对应, 测量M区内X射线泄漏辐射时需进行角度计算, 较为繁琐, 若专门为测量泄漏辐射定制专用的分布仪则价格昂贵, 增加成本, 同时剂量分布仪不能用于吸收剂量的校准, 若两者进行比较需借助放疗剂量仪及水箱进行校准。

当然, 通常采用传统的放疗剂量仪加电离室探头方法进行M区内泄漏辐射的测量, 但探头位置需要与规定的24个测量点对应, 至少需要出束24次, 既费时费力, 也影响加速器的寿命, 且对加速器出束的重复性有严格要求。故在进行加速器M区内X射线泄漏辐射的测量时, 应根据情况选择合适的测量方法。

2 M区外X射线泄漏辐射水平 2.1 M区外X射线泄漏辐射率结果分析

本实验采用了TLD1、⁷LiF两种探测器测量了M区外的X射线泄漏辐射水平。TLD1、⁷LiF测得的X射线泄漏辐射率最大值最大者分别为: 0.063%、0.091%, 平均值最大者分别为: 0.029%、0.046%, 与GBZ126-2011规定的上限(最大值平均值上限分别为: 0.2%、0.1%)相比, 两项指标均合格。但M区外X射线泄漏辐射率的测量结果最大值与标准要求的上限较为接近, 如7号加速器、15号加速器的测量结果最大值分别为0.063%、0.091%。

M区外各点的X射线泄漏辐射测量结果之间差别较大, 这与M区内的结果正好相反。主要因为测量点与等中心的距离差别较大, M区外测量点(本实验中分别编号C、D、E)距等中心O点距离分别为65 cm、110 cm、155 cm, 而M区内测量点(本实验中分别编号A、B)半径分别为10 cm、17.3 cm。一般而言, 距离越远则数值越小, 符合这一规律的加速器代号为1、2、4、5、11、12、13、14、15、16, 共10台, 占多数, 如图 2所示。其他6台加速器如8号加速器的测量结果则不符合这一规律, 如图 3。

2.2 M区外X射线泄漏辐射测量方法及评价

与M区内TLD测量M区内X射线泄漏辐射方法简单易行相反, M区外的X射线泄漏辐射测量则较为繁琐, 因测量点半径较大, 故照射一次只能测量一个角度的两个点甚至一个点。GBZ126-2011附录D中给出了M区外的24个测量点的分布示意图, 因加速器机座的限制, 实际测量中有8 ~ 10个测量点难以测量, 即使如此, 全程需要出束9 ~ 11次, 且出束间隔需进机房将治疗床旋转到需要的角度。采用电离室探头法更需要出束14 ~ 16次, 调床9 ~ 11次才能完成, 费时费力, 且影响加速器的寿命。在实验中M区外X射线泄漏辐射水平测量的操作时间较长, 一般超过1个小时。

在实际诊疗过程中上, 治疗床的等中心旋转治疗方式已很少采用, 一般不到总治疗次数的1%, 甚至有的医院加速器机床锁死(如17号加速器), 故M区外X射线泄漏辐射测量的意义有限。因GBZ 126-2011规定M区外的X射线泄漏辐射仅进行型式试验, 因此, 验收监测时, 认真查看厂家提供的M区外X射线泄漏辐射的测量数据非常重要, 如有可能, 应对数据最大者对应的位置进行复核。

3 M区外中子泄漏辐射水平 3.1 M区外中子泄漏辐射率结果分析

本实验测量了7台加速器的M区外的中子泄漏辐射水平, 其中中子泄漏辐射率最大值最大者为0.049%, 平均值最大者为0.036%, 与GBZ 126-2011规定的上限相比, 加速器的M区外中子泄漏辐射率的最大值均合格, 对平均值而言, 有两台加速器不合格, 分别为10号(Varian 23Ex)、11号(Varian Clinac 2100C/D), 其余均合格。此两台加速器的测量结果有待进一步核实。同时, 测量的最大值的结果也较为接近标准的上限, 例如:标准上限为0.05%, 而最大值最大者的11号加速器测量结果为0.049%, 两者非常接近。

M区外中子泄漏辐射的测量结果显示, 其变异系数较大, 即说明各测量点的测量结果差别较大。且M区外中子泄漏辐射各测量点的结果与测量点到等中心的距离关系不大, 7台加速器都不符合距离越远数值越小的规律, 如图 4显示11号加速器M区外中子泄漏辐射率与距离的关系。

3.2 M区外中子泄漏辐射测量方法及评价

GBZ 126-2011规定M区外中子的泄漏辐射测量方法应参照GB 9706.5-2008^[11]的29.2.3, 其上规定"必须从测量数据中评估中子能量分布和杂散辐射值, 这个数据是在横截面不超过800 cm²的面积上测量并取平均, 或在参考轴上等中心处测量10 cm ×10 cm辐射野的中子吸收剂量相对X辐射吸收剂量的百分数, 或对于所述的X辐射吸收剂量率在等中心处最大中子注量率"。

本实验配对使用⁶LiF、⁷LiF探测器直接测量了M区外24个测量点的中子的泄漏辐射水平(实际测量中最多只能测量到16个点), 测量原理在于: ⁶LiF对热中子的响应是⁷LiF的几百倍, 测量时⁶LiF、⁷LiF配对使用, 两者数据的差值正比于热中子的剂量。赵新春、马永忠等人使用中子雷姆仪对M区外的中子的泄漏辐射也进行了测量。

经过比较可见, 对于M区外的中子泄漏辐射测量, ⁶LiF、⁷LiF玻璃管热释光剂量计体积小, 携带方便, 可同时对多个测量点进行布放, 减少了加速器出束次数, 降低了加速器的损耗, 且灵敏度高, 对加速器机房的慢中子有较好的响应, 其内热释光粉末密封保存, 不易潮解氧化, 大大提高使用次数, 降低成本; 缺点在于玻璃管易碎, 体积小, 易丢失, 仅可测量加速器机房中热中子, 对快中子不响应, 而加速器泄漏辐射以快中子为主, 若需测量此部分快中子, 需使用慢化体, 因选取不同的慢化体材料其慢化效率也不同, 故慢化体材料的选取也尤为重要。

对于中子剂量仪即中子雷姆仪, 可慢化快中子, 对中子的响应较高, 可即时读数; 缺点是体积笨重, 携带不方便, 且难以对测量点准确定位; 对快中子的慢化率非百分之百, 且不同仪器对中子的慢化效率也不同; 中子雷姆仪是有源仪表, 使用期间需接通电源, 由于加速器工作时电磁辐射干扰较强, 可能影响中子雷姆仪的读数; 读取测量点处瞬时剂量率数据时需将剂量仪置于加速器机房的摄像监控器下, 或在探头与剂量仪间专门配置一30 m左右长的数据线, 剂量仪接至机房外直接读取数据, 两种读取方法都较为复杂, 且中子雷姆仪的摆放位置受到了限制。因中子的泄漏辐射影响因素较多, 应根据不同需求选取不同的探测器。

同样, 因为GBZ 126-2011规定M区外的中子泄漏辐射仅进行型式试验, 因此, 验收监测时, 应认真查看厂家提供的M区外中子泄漏辐射的测量数据, 可能的话, 应该对其中列出的数据最大点的数据进行复核。