术中放射治疗(Intraoperative Radiotherapy, IORT)是将放射治疗与肿瘤的手术治疗结合的一种全新的治疗技术, 术中将肿瘤切除后对瘤床, 淋巴引流区及可能侵犯的部位进行的单次大剂量照射的治疗方法^[1]。在上个世纪30年代放疗发展初期, 发达国家的一些学者就开始对IORT探索, 但局限于当时的设备发展, 未取得显著的临床效果, 随着高能直线加速器的发展, 术中放射治疗技术也慢慢的进入临床应用, 至今已有近百年的历史。目前已成为了治疗早期乳腺癌和直肠癌等的有效辅助手段^[2-4]。我院于2015年7月引进移动式术中电子线加速器放疗系统(Mebotron 2000), 使用之前对其中一间手术室进行特殊的改造, 然后对改造的机房进行环评验收, 保证了术中放疗机的安全使用, 现将本院术中放疗机房的改造, 环境评估及验收测试汇总如下。

1 材料与方法 1.1 材料

IntraOP公司术中放疗设备Mebotron2000, QA有机玻璃一块, Dosimeter AT1123辐射检测仪以及451P型电离室巡测仪。

方法:在最大的辐射状态下, 垂直角度, 左右45°条件下, 运行术中加速器, 测量加速器机房周围的辐射水平^[5-6]。

1.2 辐射安全

术中放射治疗的过程中, 射线在杀死肿瘤的同时, 对放射治疗医生, 护士, 技术人员, 手术间周边无关人员都或多或少的受到一定的影响, 因此辐射防护的安全是机房设计的首要考虑的问题^[7]。

因为辐射防护要有针对性, 所以需要分析Mobetron 2000术中放疗设备产生的辐射场类型^[8]。在开机出束情况下, 术中放射治疗手术室内会产生以下几种射线:①主射线辐射:Mobetron 2000专用加速器采用限制在限光筒内的电子束射入肿瘤位置, 电子束在人体内射程仅为几个厘米, 基本上全部进入人体。因此, 电子束不是室内辐射的主要来源。②漏射线辐射:从限光筒与人体组织之间缝隙泄露的电子束、以及束流损失造成的电子辐射也很少。因此, 由于电子束泄露或束流损失造成的轫致辐射也非常少^[9]。③散射线辐射:室内辐射场的剂量贡献主要来自于电子束射入人体后产生的轫致辐射^[10]。

2 环境评估 2.1 环评标准

根据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB 18871-2002)剂量约束值和《移动式电子加速器术中放射治疗的放射防护要求》(GBZ/T 257-2014)中周剂量控制水平(“专用手术室外的工作人员:≤100 μSv/周, 专用手术室外的公众人员:≤5 μSv/周”与医院年工作时间50周之乘积)制定的本项目管理目标的要求:职业人员年有效剂量小于等于5 mSv, 公众年有效剂量小于等于0.25 mSv^[11-12]。

本项目运行后术中放射治疗手术室控制区四周墙体及楼上楼下相邻房间的辐射屏蔽措施应满足GBZ/T 257-2014中“在术中放射治疗工作量每周不超过10人次的条件下:1)居留因子T>=1/2的场所, Hcmax < =10 μSv/h; 2)居留因子T < 1/2的场所Hcmax < =20 μSv/h。

2.2 环境评估验收

专用手术室北侧原为楼内通道及电梯前室, 现已封闭该层电梯门, 原电梯前室及北侧走廊均作为杂物间堆放手术区杂物, 专用手术室东侧为控制室, 控制室门外为手术室内开展术中放射治疗时医护人员的临时等待区, 控制室东侧为320手术室, 属于项目环境敏感点, 专用手术室西侧及南侧楼内走廊, 一般较少有人通过, 仅医护人员处理手术区手术后污物时通过; 南侧及西侧走廊窗外30 m范围内无其他等高建筑; 专用手术室楼下二楼为手术区器械清洗间及消毒供应间, 医院工作时间均有在岗的清洗及消毒工作人员, 开机出束时清场; 专用手术室楼下一楼为医生会议室及办公室, 医院工作时间均有在岗医生, 属于本项目环境敏感点。手术室测量点图见图 1。

3 结果 3.1 移动式术中电子线加速器放疗系统治疗室的辐射屏蔽参数与剂量评估

移动式术中电子线加速器放疗系统Mobetron 2000采用向下治疗照射时的最高照射条件参数(12 MeV电子束, 照射野中心处最高治疗剂量率300 cGy/min和最大直径10 cm的限光筒)工况下测定^[13]。由厂家提供Mebotron 1000的剂量分布图以及辐射剂量率推导出本院购置的系统专用手术室控制区外辐射水平的基本参数。

由图 2可看出, 专用手术室内, 在离靶点300cm的位置, 由图3(a)(b)可知四周方向的辐射剂量率, 最高值为2.2 μSv/min(北180方向), 4.4 μSv/min(东90方向), 5.3 μSv/min(南0方向), 4.8 μSv/min(西270方向); 由图 2(c)(d)可知向上方向的最高辐射剂量率为4.0 Sv/min, 向下方向的最高辐射剂量率为6.5 Sv/min。

该辐射剂量参考图为厂家提供的Mobetron 1000型号专用加速器在开机时候的周围辐射场, 而本单位的术中放疗机为Mobetron 2000, 最高照射条件参数为:12 MeV电子束, 照射野中心处最高治疗剂量率300 cGy/min和最大直径10 cm的限光筒。在产生韧致辐射的电子线能量相同的前提下, 韧致辐射剂量率与电子线的剂量率成正比。因此本单位的Mobetron 2000移动式电子加速器周围辐射剂量值也相应缩小至图 2测定值的3/10.同时专用手术室控制区外的辐射水平的基本参数, 见表 1。

3.2 术中放射治疗专用手术室内外的辐射场所剂量分布及点位测试数据

根据《移动式电子加速器术中放射治疗的放射防护要求》(GBZT 257-2014)中的防护要求, 结合本项目已改造完成的现场实际情况, 共设置周围剂量当量的辐射剂量率监测点位12个。周围剂量当量监测结果见表 2。

表 2结果表明改造后的手术室周围环境中, 二楼及三楼控制区辐射范围内辐射剂量率水平较高, 一楼医生办公室及各投影房间满足辐射水平的要求。

3.3 术中放射治疗专用手术室内外的辐射场所整改方案

楼下二楼清洗间西侧走廊以及南侧走廊等辐射水平超过10 μSv/h, 鉴于可能在治疗的过程中工作人员可能的通行路径。由于手术室年份较长, 无法重新实施建筑整改, 也无法在原来基础上在添加铅皮, 因此后面的整改过程中, 我们将两条走廊划入控制区。在二楼器械清洗间西侧走廊和南侧走廊入口处安装与专用加速器联锁的安全门, 三楼专用加速器开机时走廊内无人逗留, 并且一旦安全门联锁, 工作人员将无法开启二楼的门禁, 楼下门禁失效, 确保了在治疗的几分钟内工作人员以及其他人员的安全。调整控制区后, 在专用手术室周出束时间为1.11 h的前提下, 专用手术室上述环境敏感点及关注点年有效剂量均能满足环境评估的目标要求, 改造后的术中放射治疗手术室保护目标一览表。

从表 3可以看出, 对于12MeV高能电子束, 各监测点位的有效剂量等符合辐射防护的安全标准^[14-15]。

Mobetron系统主要使用的电子线能量为6, 9, 12 MeV, 在临床的使用过程中, 出束等待时间半分钟, 散射较大, 且临床应用中单次剂量较大, 相对生物效应远大于常规放射治疗剂量^[16-18], 因此更加注意系统的质量保证及辐射防护, 保证病人与临床工作者的利益。

4 讨论

对于手术室的辐射安全, 所有的术中参与人员都非常关心, 在术中的过程中不仅要保护病人的辐射安全, 工作人员的自身安全也是十分重要的, 尤其是术中放疗机置于麻醉科内, 如何打消外科医生, 麻醉医生, 护士等的顾虑, 也是我们需要考虑的, 在机器验收的同时, 我们也对专用手术室周边的辐射剂量进行了测量。

从表 1可知, 二楼的清洗间及消毒供应间漏射量较大, 高达117 μSv/min, 由于专用手术室在就的手术间的基础上改造, 考虑到楼层承重墙的承载能力, 在专用手术室内铺设的铅皮厚度有限, 加上机器本身自带的Beam Stopper具有阻挡部分射线的功能, 减少直射时的剂量辐射, 我们在Beam Stopper四周额外铺设了铅皮, 周围墙体由于墙壁上一些麻醉设备的影响, 本身的墙体比较薄弱, 也是周围漏射量高的一个原因。

经过改造过后的手术室, 测量的周围剂量当量如表 2所示, 控制西侧走廊及二楼清洗间较高, 由于西侧为设备的存放地人员较少经过, 二楼, 目前我院的术中放疗患者较少, 月工作负荷为1例左右, 目前治疗的10例患者都为保乳手术, 照射剂量为15~20 Gy左右, 远远小于极限照射, 最大漏射的二楼清洗间, 我们在后期的规划中将其划入控制区内, 出束期间禁止工作人员及普通公众出入。

在我院购进Mobetron 2000移动式术中电子线加速器放疗系统并进行验收的半年来, 其环境评估, 验收测试都得到了充分验证, 符合临床的使用要求。本文亦将会给安装类似设备的单位提供有价值的参考, 共同推进术中放疗设备在国内的应用。相信随着术中放疗机与手术治疗的联合应用, 将会使更多的肿瘤患者得到更及时的治疗, 其应用对象也将越来越广泛。