医用电子直线加速器及机房的屏蔽防护 联系客服

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医用电子直线加速器及机房的屏蔽防护

作者:温莉琴

来源:《海峡科学》2010年第06期

[摘要] 医用电子直线加速器被广泛应用,得到迅速发展,医用电子直线加速器的辐射防护问题已引起了社会的普遍关注。根据医用电子直线加速器的辐射特性,屏蔽是其辐射防护的主要方法。NCRP报告反映了医用电子加速器机房的屏蔽防护研究现状,我国也制定了一系列的法律法规,以满足人们对电离辐射防护日益提高的需求。 [关键词] 医用电子直线加速器辐射特性屏蔽 1 前言

与钴60 治疗机相比,医用电子直线加速器剂量率高、剂量计算准确、治疗时间短、而且对深部肿瘤的疗效更为理想等优点,因此,医用电子加速器在世界各国迅速发展,已成为目前世界上主流的放疗设备。近些年来,我国面临医用电子直线加速器得到迅速推广应用,已有逐渐取代钴-60治疗装置的趋势。估计我国每年大约新增60万癌症患者,其中约60 %至70 %需要配合施加放射治疗。因此,以医用电子直线加速器为例,31省份由1999年的420台[1],至2006年已经装备918台,其增长速率十分可观,一些开展放射治疗的医院已同时拥有多台医用加速器。但全国平均每百万人的拥有量还仅0.7台,远远未达到世界卫生组织(WHO)建议每百万人配备2至3台医用加速器的要求[2]。所以其发展潜力还很大,与此相适应,电离辐射医学应用的放射防护与安全日益强烈凸显其重要性和迫切性[3]。

医用电子直线加速器的广泛应用和迅速发展,无疑给人类带来了巨大的利益。电离辐射是把双刃剑,各种射线对人体也有损伤作用的一面,不当的和过量的电离辐射照射会引起对人体的危害。依据现行的射线装置分类办法,医用电子直线加速器属于Ⅱ类射线装置,属于中危险射线装置,发生事故时可以使受照人员产生较严重的放射损伤,大剂量照射甚至导致死亡。医用电子直线加速器对工作场所及周围环境产生的辐射水平及其防护问题已引起了社会的普遍注意和关切。配备医用电子直线加速器设备进行放射治疗的各级医疗机构,大多在人口集中的城市中心区域。除了必须充分重视医学放射工作人员的职业照射防护外,还必须关注放射治疗机房周围环境的放射安全,考虑到公众的防护。 2 医用电子直线加速器的结构和工作原理

医用电子直线加速器的能量在整个加速器范围内属于低能段。医用电子直线加速器能量一般指X射线治疗方式下的加速电位,即X射线的最高能量。通常按能量10MV为界区分,以采取与之相应的放射防护措施。它还可按产生X射线的种类分为单光子、双光子和多光子直线加速器。单光子直线加速器一般只能产生一种低能X射线;双光子直线加速器能够产生低

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能和高能X射线和多种能量的电子线;多光子直线加速器可以产生高、中、低三种能量的射线;产生光子的种类越多,设备越复杂。

医用电子直线加速器一般由电子枪、加速管、微波功率源及微波传输系统、聚焦系统、真空系统、电源和控制系统、束流输运系统和附属设备等组成。其工作过程是:调制器产生两个脉冲高压,一个加到功率源(速调管或磁控管),功率源产生的微波功率经微波传输系统,馈入加速管,并在其中建立加速场。另一个脉冲高压加到电子枪,引出电子束。电子束注入加速管,受到其中加速场的加速。

医用电子直线加速器一般可使用X射线束或电子束两种射线进行肿瘤放射治疗。医用电子直线加速器运行时可能对周围环境产生电离辐射影响。因此, 在加速器应用之前首先要进行辐射防护。由于电子穿透力弱,电子束流强也相对较小,屏蔽计算一般仅考虑X射线治疗方式。

3 医用电子直线加速器的辐射特性

医用电子直线加速器运行时,被加速的带电粒子从加速器的真空区引出后,这些带电粒子与被撞击的物质相互作用时产生韧致辐射X射线、特征X射线、瞬发γ射线、中子射线和缓发射线(能量≥10MeV时)。与此同时,射线作用于空气以及次级辐射等因素,可产生臭氧、氮氧化物和微量气载放射性物质。具体可分类如下:

3.1 初级射线辐射。这是指来自加速器准直孔直接发射的射线。当光阑完全打开时,从辐射头靶端出射的X射线为一个半角为14度的锥型线束,其能量特性决定于选择的X射线能量级。与电子线产生的辐射相比较,辐射防护更主要的是依据的X射线能量。

3.2 漏射线辐射。这是指穿过加速器组装壳体的泄漏射线,与主射线相比,泄漏剂量率比主射线束发射剂量率要低得多。

3.3 散射线辐射。这是指受有用射线束和泄漏辐射直接照射的照射对象、装置部件以及建筑物室壁的散射辐射,散射辐射的能量和剂量均比有用射线束的能量和发射剂量率要低。 3.4 中子辐射。在高能X射线模式会产生一定数量的中子,通常无论在高能电子线或低能X射线模式都只有很低的能量级水平,在设计屏蔽和迷路通道时可以忽略。但在高于10MV的X射线模式中,迷路入口的设计必须对中子剂量率加以考虑。

3.5 辐射活化的产生。直线加速器工作在高于8MeV的能量级时,会发生光核效应,特别是高于12MeV时增加得更快。这样会造成辐射头、室内其他物质包括周围空气在内的放射性核的形成,产生少量放射性气体。如:13N(半衰期10min)和15O(半衰期2min)。如果机房内安装有通风系统,在加速器生产和使用过程中,机房的通风量足够,那么放射性气体的累积不会达到危害人体的程度。我国GBZ126-2002规定了医用电子直线加速器治疗室(即机房)通风换气次数应达到每小时3~4次[4]。