關于《放射治療機房的輻射屏蔽規(guī)范第2部分：電子直線加速器放射治療機房》的解讀

馬永忠 王時進 婁 云 馮澤臣 彭建亮 孟慶華

北京市疾病預防控制中心

2011年11月30日，衛(wèi)生部發(fā)布了（衛(wèi)通〔2011〕20號）通告，其中《放射治療機房的輻射屏蔽規(guī)范 第2部分：電子直線加速器放射治療機房》（GBZ/T 201.2-2011）將于2012年6月1日起正式實施。該標準屬于推薦性國家職業(yè)衛(wèi)生標準，可作為放射防護工作人員尤其是開展放射治療防護檢測與評價人員在實際工作中的參考依據(jù)。為便于大家理解和使用，本文闡述標準制定的背景和依據(jù)、實施的目的和意義，并對標準中的主要內容進行基本解讀。

1 標準制定的背景和依據(jù)

1.1 放射治療仍是治療惡性腫瘤的主要手段之一，我國治療裝置數(shù)量逐年增長，治療用輻射源多種多樣，各種設計、應用、管理和放射防護技術服務部門對機房輻射屏蔽控制標準與估算方法不統(tǒng)一、不規(guī)范，國家相關標準空缺。電子直線加速器作為放射治療的主流設備，在我國應用已經(jīng)越來越普及了，其機房屏蔽設計的合理性和規(guī)范性直接關乎臨床應用的安全，為此，按照衛(wèi)生部放射衛(wèi)生防護標準專業(yè)委員會的要求，制定專門針對電子直線加速器放射治療機房的輻射屏蔽規(guī)范。

1.2 該標準依據(jù)了與IAEA Safety Reports No.115（1996）技術報告等效的國家標準GB 18871-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》，參考了我國歷來放射防護的管理情況、該項目的最新技術報告NCRP Report No.151（2005）和IAEA Safety Reports No.47（2006）以及其它公認有權威的文獻，同時跟蹤了輻射屏蔽方法的發(fā)展，并調查了實際使用的加速器放射治療機房的輻射屏蔽設計和實際輻射水平，吸收了國內外標準在電子直線加速器放射治療機房的屏蔽設計、劑量估算方法的最新經(jīng)驗。

2 標準的意義和實施范圍

2.1 標準的意義在于規(guī)范電子直線加速器放射治療機房的輻射屏蔽設計和評價，為使放射治療機房滿足GB 18871-2002基本標準提供技術基礎，為《中華人民共和國職業(yè)病防治法》的實施提供技術支持。

2.2 本標準整體上力求實用性與可操作性。在電子直線加速器放射治療機房設計和評估等實踐中遵循本標準的方法和原則，可為機房屏蔽的合理性與規(guī)范性設計或改造提供基本思路，為機房投入臨床應用的防護安全建立一個可靠的理論基礎。

2.3 本標準主要適用于臨床上多見的30MeV以下的加速器放射治療機房。對手術中電子直線加速器電子線治療裝置、MM50型機和30MeV以上加速器機房的輻射屏蔽設計則不宜施行該標準；回旋加速器產(chǎn)生的質子束，由專門通道引入治療機房的質子治療，也不屬于本標準的范圍，它不是電子直線加速器放射治療。

2.4 承擔放射防護工作的技術服務機構、開展放射治療的醫(yī)療機構以及從事放射衛(wèi)生檢測與評價的專業(yè)技術人員均可成為該標準的執(zhí)行主體。除對這些相關人員進行標準的宣貫外，還應將標準的精神實質滲透到監(jiān)管部門、放射治療機房建筑設計部門以及相應的放射防護管理人群，使標準的應用價值真正在放射防護工作領域展現(xiàn)出來，從而更好地促進放射治療及其防護工作的發(fā)展。

3 標準主要內容解讀

3.1 治療機房的劑量控制要求

3.1.1 作為與治療機房輻射屏蔽相關的需考慮的原則已在《放射治療機房的輻射屏蔽規(guī)范 第1部分：一般原則》（GBZ/T 201.1）中給出，在本標準中同樣適用。

3.1.2 為便于獨立使用本標準，在本標準中重復并更清晰地描述了治療機房的劑量控制要求?？紤]到相當一部分治療機房頂上沒有人員駐留，存在偶然在機房頂維修設備，房頂?shù)娜藛T在不使用治療裝置時維修，對可能發(fā)生的加速器治療中人員到機房頂?shù)囊馔馇闆r，按年劑量（250μSv）控制，這是相當于機房外非控制區(qū)人員周劑量率控制指標的年劑量。若機房頂外的劑量率為100μSv/h，每年發(fā)生這種意外的時間小于2.5h。另外，在100μSv/h時，天空散射所致機房外圍公眾駐留處的劑量率小于0.1μSv/h，不需進行天空散射劑量估算。

3.2 治療機房外不同關注點應考慮的輻射及其屏蔽

3.2.1 治療機房輻射屏蔽設計與評價，應估算的輻射束為治療裝置在X射線治療時可達到的最高MV條件下的有用線束，主要緣于3方面的考慮：

（1）電子直線加速器放射治療在本標準范圍內不存在僅有電子束治療而無X射線治療的情況；

（2）由于電子束的穿透能力遠小于X射線，對治療X射線的屏蔽機房完全滿足屏蔽電子束的要求。電子束治療時，平均束流為nA量級，X射線治療時平均束流為μA量級，治療電子束所產(chǎn)生的軔致輻射遠小于X射線治療時的輻射，即使電子束能量大于治療X射線的最大能量，對屏蔽電子束的軔致輻射所要求的厚度也低于對MV X射線的屏蔽要求；

（3）對大于10MV X射線的治療機房，當采用單一的混凝土屏蔽時，墻、頂?shù)钠帘蝺H需考慮對X射線的屏蔽，不需考慮所產(chǎn)生的中子的屏蔽。

3.2.2 標準中圖1和圖2是有用線束不向迷路內墻照射的模式圖，圖1的迷路為一階迷路，圖2為二階迷路模式，圖3是主束向迷路內墻照射的模式圖。圖1的兩個主屏蔽區(qū)分別表征主屏蔽凸向機房內和機房外兩種場景。在圖1～圖3中標出了等中心位置o、最大有用線束區(qū)域、主屏蔽區(qū)域治療機房外的關注點及相應位置所需考慮的輻射的路徑。

3.2.3 次級輻射屏蔽可能包含著泄漏輻射和散射輻射的復合作用。通常分別估計泄漏輻射和各項散射輻射，當它們的屏蔽厚度相差一個什值層（TVL）或更大時，采用其中較厚的屏蔽，當相差不足一個TVL時，則在較厚的屏蔽上增加一個半值層（HVL）厚度。這一規(guī)定忽略了劑量小于1/10總劑量的組分。對某組分劑量大于1/10總劑量時，也可以1/2控制水平分別估計兩項輻射所需的屏蔽厚度，取其較厚的屏蔽。

3.2.4 迷路外墻位置k的輻射屏蔽設計：

（1）當加速器自位置o至k的泄漏輻射沒有受到迷路內墻的屏蔽時，在加速器旋轉治療中輻射源點在o和o2范圍移動，以在位置o2時k處泄漏輻射劑量率最大，以該位置為k處泄漏輻射屏蔽的輻射源點。在導出劑量率參考控制水平時，保守地取使用因子U=1，調強因子N=5（調強治療時）；

（2）當加速器自位置o至k的泄漏輻射得到迷路內墻的屏蔽時，k處僅受到加速器靶點位于o2處的泄漏輻射照射，患者散射輻射來自o點不能到達k點。在導出劑量參考控制水平時，取使用因子U=0.25；

（3）在位置o2時，k處劑量率最高，由于患者散射在該處的散射角大，散射輻射強度低，能量小，k處的劑量率僅考慮泄漏輻射的貢獻（散射輻射組分小于其十分之一）。o2至k的泄漏輻射斜射角度較小，以垂直入射保守估算。

3.2.5 加速器（≤10MV）不向迷路照射的機房入口（g）：

（1）在有用線束向圖1 b方向水平照射時，入口g處輻射劑量率最高。在第4.3.2.5.1節(jié)a）的三項散射輻射劑量估算中，除散射距離和i、n處的散射面積外，包含的下列因子：①o1-o-i-g項：4αph（0°，45°）αw（45°，0°，0.5MeV）,其中4為最大照射野（40cm×40cm）與給定α值的照射野（20cm×20cm）的比值；②o1-i-g項：10-3αw（45°，0°），其中10-3為泄漏輻射比率；③o1-h-n-g項：0.16αw（75°，0°）αw（0°，75°，0.5MeV），其中0.16為等中心處最大照射野面積（m2）。查附錄B相應數(shù)據(jù)，6MV和10MV時的各項如下：6MV：①4αph（0°，45°）αw（45°，0°，0.5MeV）=4×1.39×10-3×2.2×10-2=1.2×10-4；②10-3αw（45°，0°）=10-3×6.4×10-3=6.4×10-6；③0.16αw（75°，0°）αw（0°，75°，0.5MeV）=0.16×2.7×10-3×8×10-3=3.5×10-6。同樣，10MV時①、②、③各項分別為：1.2×10-4、5.7×10-6、2.7×10-6。故比較以上三項，在估算g處的輻射劑量率時僅考慮o1-oi-g項，通常忽略②、③項。

（2）在估算g處的周累積劑量時，依NCRP No.151報告書和IAEA安全報告系列No.47，治療計劃的有用線束向各方向照射的g處累積劑量為第4.3.2.5.1節(jié) a）的三項之和（取U=0.25）的2.64倍。此情況意味著，取U=1時，該三項之和為g處實際累積劑量的4/2.65=1.5倍。在忽略②、③

兩項時，①項（U=1）為g處實際劑量的1.3～1.4倍。在g處的散射輻射能量約為0.2MeV，鉛的TVL為5mm，1.3～1.4倍的安全因子相當于增加鉛0.6～0.75mm的防護。一般≤10MV的加速器X射線治療機房入口防護門大于5mm鉛，對此增量應是可接受的。

表1 常見型號電子直線加速器的Φn值

3.2.6 有用線束向迷路內墻照射是實用中較少用的情景，且其具體幾何條件依具體設計不同，在本標準中未詳細討論，第4.3.2.5.2節(jié)僅是一般考慮原則。

3.2.7 第4.3.2.6節(jié)和第5.2.7節(jié)（＞10MV）加速器機房入口（g點）：

（1）依NCRP No.151，高能加速器放射治療時，機房入口（g）處與中子相關的輻射視為由治療機房進入迷路內口位置B的中子在迷路中的散射所致（見標準的圖2），包括散射中子和中子俘獲γ射線。B處的中子包括加速器機頭外的雜散中子、雜散中子在機房內壁的散射中子和相互作用中生成的熱中子，B處的中子注量相對加速器靶點不遵從距離平方反比關系（僅第一項遵從距離平方反比關系）。

（2）在＞10MV的加速器機房中也存在著如同第5.2.6中≤10MV X射線加速器一樣產(chǎn)生的散射輻射，它存在于加速器入口防護門內表面處，由于該散射輻射能量（0.2MeV）遠低于中子俘獲γ輻射能量，適于高能加速器機房的防護門對其有很大的輻射衰減，防護門外的該部分劑量是可忽略的。因此，在機房防護門設計和防護門外劑量估算與評價中，可不考慮這部分低能散射輻射。

（3）在式（14）中Φn為在等中心處每1Gy治療照射時從加速器機頭出射的總中子數(shù)（中子/Gy）。應向產(chǎn)品供應商獲取Φn指標，NCRP No.151的表B.9中列出了一些常見型號電子直線加速器的Φn值可供參考，見表1。

3.3 屏蔽設計中的劑量估算考慮：

3.3.1 第5.2.6.1節(jié) a）中自加速器的靶點o1向位置o的患者散射角以45°估算；該節(jié) b）中式（11）及式中的αph（附錄B表B.2）、α2（附錄B表B.6）取自NCRP No.151和IAEA No.47。式（12）和式（13）中包括了穿過迷路內墻的泄漏輻射在g處的劑量率Hog，它體現(xiàn)了第4.3.2.5.2節(jié)中b）和c）的要求，當此項值高于0.25Hc時，應增加迷路內墻的厚度，因為此項輻射能量相對高，難以用防護門屏蔽。第5.2.3節(jié)中的式（9）中包括因子：有用束在屏蔽墻上的投影面積/加速器靶點至屏蔽墻的距離的平方，其值等于F/104。

3.3.2 在式（12）、（13）、（18）、（19）和（20）中，包含著治療裝置泄漏輻射穿過迷路內墻在入口處的輻射劑量率Hog，體現(xiàn)了設計和估算中應核查該項劑量，當Hog相對很小時可以忽略該項，當Hog相對高時應增加迷路內墻厚度。

3.3.3 在第5.2.7節(jié)的 b）中，給出了二階迷路時的估算方法修正，方法引自IAEA No.47，它引自McGINLEY，PH，Shielding Techniques for Radiation Oncology Facilities，Medical Physics Publishing,Madisoo，WI（2002）。當入口過大或迷路的第二階過短時，該方法不適用。

3.3.4 關于式（15）和式（16）中各參量的量綱：在式（15）和（16）中，ΦB是等中心處1Gy治療照射時B處（圖2）的總中子注量，（中子/m2）·Gy-1。式（15）中的6.9×10-16×1 0-d2/TVD和式（1 6）中的2.1×1 0-15× S0/S1·[1.64×10-(d2/1.9)+10-(d2/Tn)]分別為B處單位中子注量下入口防護門外30cm處無防護門時的中子俘獲γ射線當量劑量和散射中子當量劑量，其量綱為Sv/（中子/m2），該量綱應賦與6.9×10-16和2.4×10-15。H0為等中心處的治療輸出量率，應為Gy/min×106（μGy/Gy）×60（min/h），其量綱為μGy/h，在屏蔽估算中將其視為μSv/h。式（15）中的Hr和式（16）中的Hn為加速器等中心處治療輸出量為H0時，在入口門外30cm處（無防護門時）的中子俘獲γ射線和散射中子的當量劑量率，并以周圍劑量當量率近似，其量綱為μSv/h。

表2 計算出的ΔXP和ΔXL

3.3.5 在式（15）中，6.9×10-16是NCRP匯集了22臺加速器的平均值，IAEA No.47中取值為5.7×10-16，本標準采用NCRP的平均值。式（16）是Mcginley和Huffmam（2002）對Kersey（1979）方法的修正，在NCRP No.151和IAEA No.47也均給出了該方法。

3.4 屏蔽估算方法及其示例的理解

3.4.1 在有效屏蔽厚度的估算中，第5.1.1節(jié)給出了實際屏蔽厚度X（cm）和斜射時的有效屏蔽厚度Xe（cm）之間的關系。這里，考慮斜射因“寬輻射束累積因子”不同于垂直入射所需的修正，在加速器治療X射線能量范圍，該修正因子小于1.02，對于100cm的次屏蔽區(qū)，相應斜射累積因子修正的厚度約為2cm，在機房輻射屏蔽中是可忽略的。

3.4.2 關于什值層（TVL）的使用，在第3.3節(jié)中定義了什值層，TVL1指第一個什值層，TVL指TVL1以后的平衡什值層。治療X射線有用束和泄漏輻射的輻射質（與有效能量相應）不同，有不同的什值層。本標準使用NCRP No.151給出的值，列于標準附錄B.1的表B.1。本標準中未列出IAEA No.47給出的值，因為它沒有區(qū)分TVL1和TVL。以兩個參考文獻的值進行比較，以NCRP的值記為TVL1和TVLe，以IAEA的值記為TVL。設主屏蔽的屏蔽透射比率為10-6，NCRP與IAEA的屏蔽厚度差記為ΔXP，泄漏輻射屏蔽透射比率為10-3，NCRP與IAEA的屏蔽厚度差記為ΔXL。

計算的ΔXP和ΔXL見表2。

由表2可以看出，除4MV（放射治療很少使用）X射線泄漏輻射的 略大于砼的半值層厚度（HVL）外，兩者的主屏蔽厚度之差和次屏蔽厚度之差均小于1HVL，數(shù)據(jù)的偏離主要來自輻射屏蔽衰減曲線的讀出值偏差。IAEA No.47和NCRP No.151數(shù)據(jù)的使用均是防護安全的，接受他們的偏差也表明，在屏蔽設計與估算中可以忽略某些次要的影響組分。

3.4.3 調強放射治療機房示例（附錄D.1）的附錄D.1.2.2～D.1.2.7中，以10MV調強加速器為例，按步驟列舉了圖D.1各關注點的輻射劑量和屏蔽厚度估算。估算中，可首先使用標準第4.4節(jié)表1中的預設屏蔽厚度，其估算的屏蔽厚度已經(jīng)滿足輻射防護設計要求。但作為典型數(shù)據(jù)表，為了使數(shù)據(jù)更確切，以估算出的屏蔽厚度修正輻射源至關注點的距離，經(jīng)再次估算，得到表D.1的數(shù)據(jù)。

3.4.4 螺旋斷層加速器放射治療裝置與機房屏蔽的示例中，加速器性能指標參考文獻[4]，示例工作負荷與出束時間參考了解放軍總醫(yī)院實際應用數(shù)據(jù)。加速器有用束區(qū)有自屏蔽設施，不需在有用束區(qū)采用增厚屏蔽。加速器有用束為窄束，散射輻射小，機房僅需考慮泄漏輻射屏蔽。H0的估算中，由等中心處（0.85m）外推到1m處。H0=6×108×0.852=4.3×108μSv/h。泄漏輻射屏蔽估算中，泄漏輻射比率取f＝10-3。

3.4.5 機器人臂賽博刀是一種能夠準確定位的非等中心治療裝置，特別適用于頭顱內小徑腫瘤病例，一次治療給予劑量為常規(guī)治療的5-6倍，窄有用束可能照射到治療機房的任何位置，但使用因子很小，向機房頂照射的使用因子更小，因此建議 取為10μ Sv/h。D.3參考了文獻[5]，治療工作負荷包含著天津腫瘤醫(yī)院賽博刀的實際使用情況。

3.7 輻射屏蔽防護劑量檢測與評價

3.7.1 輻射屏蔽防護劑量檢測是對機房設計與建造的效果的驗證，是機房屏蔽評價的依據(jù)，標準規(guī)范了檢測時間、檢測位置、檢測條件、使用的檢測儀表及檢測報告與評價。

3.7.2 規(guī)定檢測時應相應著機房外輻射劑量率最高的照射條件。檢測時用于患者治療時體散射的模擬體，應使最大治療野全部投影于模體上，當模體較小時可以縮短加速器靶點至模體的距離?？紤]到治療劑量與距離平方成反比，治療照射面積（散射面積）與距離平方成正比，當改變距離時散射輻射劑量不變。

3.7.3 在低能加速器機房入口（g），≤10MV X射線照射條件為有用束向b區(qū)水平照射，患者散射是主要劑量來源，在有模體條件下檢測。在＞10MV加速器機房入口（g），在＞10MV X射線照射條件下，有用束向a區(qū)水平照射時有用束的源點距迷路入口較近，此時圖2的位置B處中子注量最大。在照射野關至最小的情況下，野屏蔽體受治療束照射，將產(chǎn)生相對多的中子，在此條件下進行檢測。在位置e和位置k，屏蔽墻外的患者散射輻射相對泄漏輻射是可忽略的。但測量時使用模體，包括了微小量的散射輻射，測量結果更為安全。

3.7.4 當發(fā)現(xiàn)檢測的輻射劑量率超過控制（或）管理目標時，治療裝置性能指標高是需排除的因素之一，需要進行機房內的輻射劑量測量，測量時應注意所用儀器與方法，應適應加速器微波高占空比的脈沖輻射場干擾因素和機房內復雜輻射能譜。G-M計數(shù)管儀表不適宜脈沖輻射測量，閃爍探測器儀表靈敏度較高，可在巡測中發(fā)現(xiàn)高劑量點，但儀表有較大的能量響應，報告劑量數(shù)據(jù)（尤其是超過要求的劑量數(shù)據(jù)）時應使用電離室型儀表復測的高劑量點的數(shù)據(jù)。