从2012年，医科达生产的6、10、15 MV医用电子加速器的最大剂量率由400或600 cGy/min分别升至1400、2200、600 cGy/min，使用高剂量率进行高精尖放疗。在院方规划设计阶段，因工期限制，通常不能确定将来使用10 MV还是15 MV的医用电子加速器(都有6MV档)，设备招标一般在2年后，评价时应适当给予考虑，留有一定的余地；经与医科达厂家沟通，6、10、15 MV医用电子加速器的最大剂量率将来基本不会再变化。因此，本文对某6、10、15 MV加速器治疗室(使用医科达设备)的防护核算进行探讨：从周围剂量当量率控制的角度，对6、10、15 MV档的加速器治疗室的主要屏蔽体的厚度进行考虑和核算，通过比较分析，确定简单易行的最佳评价方案，供同行交流和参考。

1 材料与方法 1.1 均整块移除技术(FFF)高剂量率特点

当前常规加速器的X射线的剂量率一般最高为600 MU/min，在开展SRS/SBRT(Stereotactic Radiosurgery/Stereotactic Body Radiotherapy，SRS/SBRT)技术治疗患者时，采用均整块移除技术(Flattening Filter Free，FFF)，由于均整块移除了，X射线能量模式能够使6MV的剂量率达到1400 MU/min，10 MV FFF能量模式的X射线剂量率达2000 MU/min(最大剂量率为2200 cGy/min)。这两档能量模式在进行SRS/SBRT等技术时，再配合高端加速器配备的高速运动的MLC叶片，将大大减少计划投照的时间，改善患者舒适度，治疗时间的缩短，减低患者治疗过程中位置的不确定度，也将使影像引导放疗更具临床意义。

1.2 医用电子加速器机房的核算参数 1.2.1 医用电子加速器主要性能指标如下

1) 射线类型：X射线，电子线；2)标称能量：X射线6、10、15 MV共3档可调；电子线4、6、8、10、12、15MeV共6档可调；3)正常治疗距离(NTD)：100 cm；4)最大剂量率：6、10、15 MV档的最大剂量率分别为：1400、2200和600 cGy/min (8.4×10⁸、1.32×10⁹和3.6×10⁸μGy/h)；5)等中心高度：1240 mm；6)最大射野：40 cm×40 cm；7)X射线泄漏率：≤0.2%；8)中子射线泄漏率：≤0.05%。

1.2.2 加速器屏蔽核算主要计算参数

1) 6MV、10 MV和15MV X射线主射束在普通混凝土(密度为2.35t/m³)中的TVL₁分别为370、410、440 mm，TVL_e分别为330、370、410 mm^[1]；2)6、10、15 MV漏射线在普通混凝土(密度为2.35 t/m³)中的的TVL₁分别为340、350、360 mm，TVL_e分别为290、310、330 mm^[1]；3)该加速器中子的能量达到1 MeV，平均中子能量为0.34 MeV，混凝土含有4~5%的水，对中子的十分之一值层厚度为210 mm^[1]；4)防护门处的中子能量约为100keV，含硼5%聚乙烯的TVL为45 mm，中子俘获γ平均能量为3.6 MeV，铅的TVL为31 mm^[1]；5)15 MV X射线治疗在等中心处每1 Gy照射射出加速器机头的总中子数(Qn)取0.8×10^12[3](设备厂家无数据，偏安全考虑，取NCRP Report No.151的图B.1^[3]最大值)；6)经患者一次散射对与主屏蔽区直接相连的次屏蔽区的散射因子等其他计算参数等采用GBZ/T 201.2-2011^[1]。

1.3 加速器屏蔽核算主要计算公式

该加速器治疗室墙体、顶板的主、副屏蔽厚度核算公式依据《放射治疗机房的辐射屏蔽规范第2部分：电子直线加速器放射治疗机房》(GBZ/T 201.2-2011)^[1]。加速器北墙、南墙和顶板主屏蔽宽度核算采用GBZ/T 201.1-2007提供的主屏蔽宽度计算公式^[2]进行计算。

1.4 某医用电子加速器机房的屏蔽设计

某加速器治疗室为根据加速器生产厂家的专业场地规划设计，由治疗室主体、二阶迷路和防护门组成。加速器治疗室屏蔽墙由主屏蔽墙和副屏蔽墙组成。速器治疗室墙体、顶板(上为库房)的防护设计厚度、宽度见图 1和图 2；使用普通混凝土浇筑，密度≥2.35 t/m³；加速器治疗室为内侧推拉式电动防护门，防护门的防护设计为120 mm含硼5%聚乙烯(内层)和30 mm Pb(外层)。

2 某医用电子加速器机房核算结果 2.1 墙体和顶板厚度的核实结果

加速器治疗室屏蔽厚度计算参考点示意图见图 3和图 4。图中O为等中心点，O₁、O₂为水平照射时的靶点，O₃为向上照射时的靶点。

X射线15 MV大于X射线10 MV的能量，但X射线10 MV最大剂量率2200 cGy/min高于15 MV最大剂量率600 cGy/min，因此分别进行了防护核算，以进行防护核算结果的比较。X射线10 MV 2200 cGy/min和15 MV 600 cGy/min的加速器治疗室周围墙体和顶板的核算结果见表 1。

2.2 主屏蔽宽度的核实结果

在等中心距离为100 cm，最大射野为40 cm×40 cm时，加速器北墙、南墙和顶板主屏蔽宽度的核算结果见表 2。

2.3 防护门的核实结果

根据GBZ/T 201.2-2011^[1]，对该加速器治疗室防护门屏蔽厚度的核算如下：1)10MV治疗时对防护门处周围剂量当量率核算参示意图见图 5，X射线的散射路径为O₁OTS；2)15MV治疗时中子及俘获γ射线对防护门处周围剂量当量率核算参示意图见图 6，中子散射计算路径为O₁OKRS。加速器防护门的防护设计为120 mm含硼5%聚乙烯(内层)和30 mm Pb(外层)。

10 MV治疗时对防护门处周围剂量当量率核算：加速器治疗时迷路设计厚度为1700 mm，建议设计为1520 mm，则防护门内侧周围剂量当量率约为0.5 μSv/h，根据GBZ/T 201.2-2011^[1]对防护门处的计算方法，防护门外周围剂量当量率控制在2.5 μSv/h，则铅板的防护厚度应为11.3 mm。在设计为120 mm含硼5%聚乙烯(内层)和30 mm Pb(外层)，其外剂量当量率为0.5 μSv/h(经人体散射线部分已基本屏蔽掉)。

15 MV治疗时对防护门处周围剂量当量率核算：加速器治疗时设计厚度为1700 mm，建议设计为1520 mm，防护门内侧周围剂量当量率约为0.25μSv/h，根据GBZ/T201.2-2011^[1]对防护门处的计算方法，防护门外周围剂量当量率控制在2.5 μSv/h，则防护门应为110 mm含硼5%聚乙烯(内层)和17 mm Pb(外层)。在设计为120 mm含硼5%聚乙烯(内层)和30 mm Pb(外层)，防护门外剂量当量率为0.99 μSv/h。

3 讨论

从表 1中10、15 MV档X射线经患者一次散射对北墙主屏蔽直接相连的次屏蔽区的周围剂量当量率的核算结果分别为4.89、3.05 μSv/h(见表 1)，大于周围剂量当量率的控制值(≤2.5 μSv/h)；而漏射线对此处的周围剂量当量率仅为2.76×10^-2、1.60×10^-2μSv/h。经分析，主要与内凸主屏蔽为楔形设计有关，此时散射角度为20°(见图 3)；取GBZ/T201.2-2011^[1]的表B.4散射角15°时10、15 MV的TVL分别为39、42 cm，也与偏安全核算考虑有关。虽然此处副屏蔽厚度已较厚，达到1840 mm(见图 1、图 3)，但周围剂量当量率的核算结果仍偏高；因此，散射角较小(如不大于30°)时，应进行患者一次散射核算。根据评价经验，一般10 MV 2200 cGy/min或15 MV 600 cGy/min加速器治疗室副屏蔽厚度1300 mm左右就能符合防护要求，因此，可根据主屏蔽宽度的核算结果(表 2)，适当调整主屏蔽的宽度等，调整散射角至30°时，则该10、15 MV档X射线相应的周围剂量当量率分别降至为7.29×10^-3、1.08×10^-2μSv/h。因此，对于主屏蔽宽度，当散射角偏小对主屏蔽直接相连的次屏蔽区的周围剂量当量率影响较大时，应考虑通过调整主屏蔽宽度设计适当调整散射角，以降低副屏蔽厚度。当散射角调整至30°、副屏蔽厚度调至1300 mm，该10、15 MV档其周围剂量当量率可分别减至1.26、1.12 μSv/h，符合周围剂量当量率的控制要求(≤2.5μSv/h)。

15 MV X射线的防护符合要求，则15 MeV电子线及其韧致辐射的防护也符合要求，不必进行电子线防护。该加速器中子的能量达到1 MeV，平均中子能量为0.34 MeV，混凝土含有4~5%的水，对中子的十分之一值层厚度为210 mm^[1]，低于6 MV X射线TVL值，因此，在计算治疗室屏蔽墙厚度时，可以不考虑中子的影响。防护门则需考虑中子的屏蔽。X射线10 MV 2200 cGy/min的能量和最大剂量率均高于6 MV 1400 cGy/min的能量和最大剂量率，因此符合X射线10 MV 2200 cGy/min的防护必然符合X射线6 MV1400 cGy/min的防护，不需对X射线6 MV 1400 cGy/min逐一核算。

根据GBZ/T 201.2-2011^[1]的提供的主屏蔽TVL₁、TVL_e等参数和计算公式，从表 1核算结果可以看出，15 MV 600 cGy/min治疗状态下加速器治疗室周围墙体和顶板主屏蔽应达到的防护厚度均大于X射线10 MV 2200 cGy/min时的主屏蔽厚度；因此，符合15 MV 600 cGy/min治疗状态下对加速器治疗室主屏蔽的防护，也符合10 MV 2200 cGy/min时的主屏蔽的防护要求。

根据GBZ/T 201.2-2011^[1]的提供的副屏蔽TVL₁、TVL_e等参数，X射线10 MV 2200 cGy/min和15 MV 600 cGy/min治疗状态下对周围墙体和顶板副屏蔽的核算，从表 1核算结果以及3.1中散射角调整至30°时核算结果可以看出，符合10 MV 2200 cGy/min治疗状态下对加速器治疗室副屏蔽的防护，则也符合15 MV 600 cGy/min时的副屏蔽的防护要求。

因此，X射线10 MV 2200 cGy/min和15 MV 600 cGy/min治疗状态下对加速器治疗室周围墙体和顶板主屏蔽的核算可只进行15 MV 600 cGy/min时的核实；副屏蔽的核算可只进行X射线10 MV 2200 cGy/min的核实；不需要对2种治疗模式逐一核算。

鉴于上述X射线10 MV 2200 cGy/min和15 MV 600 cGy/min治疗状态下对防护门的核算结果，后者防护门的屏蔽要求明显高于前者，在同时涉及上述2种治疗模式对防护门屏蔽核算时，可以只考虑15 MV 600 cGy/min治疗状态下的防护，不需要对2种治疗模式逐一核算。