廣西醫(yī)用電子加速器驗(yàn)收檢測(cè)泄漏輻射水平分析*

趙新春 周 艷 張會(huì)敏 陳掌凡 謝 萍*

廣西醫(yī)用電子加速器驗(yàn)收檢測(cè)泄漏輻射水平分析*

趙新春① 周 艷① 張會(huì)敏① 陳掌凡① 謝 萍①*

目的：驗(yàn)收、檢測(cè)廣西地區(qū)醫(yī)用電子加速器，分析其泄漏輻射水平，為估算放射職業(yè)人員、患者輻射防護(hù)劑量水平和制定放射防護(hù)控制策略提供依據(jù)，為醫(yī)院的放射治療質(zhì)量控制提供指導(dǎo)。方法：對(duì)廣西29臺(tái)醫(yī)用電子加速器進(jìn)行驗(yàn)收、檢測(cè)。使用熱釋光劑量計(jì)(TLD)測(cè)量加速器的泄漏輻射水平；使用中子測(cè)量?jī)x測(cè)量中子的泄漏輻射水平，結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。結(jié)果：加速器透過(guò)限束裝置的輻射泄漏率最大值≤1.2%，平均值≤0.65%；距電子軌道1 m處輻射泄漏率最大值≤0.46%，有用線(xiàn)束中心軸2 m圓平面內(nèi)輻射泄漏率最大值≤0.19%，平均值≤0.09%；標(biāo)稱(chēng)能量≥10 MV的加速器，其電子軌道1 m處中子的輻射泄漏率最大值≤0.032%，有用線(xiàn)束中心軸2 m圓平面內(nèi)中子的輻射泄漏率最大值≤0.028%，平均值≤0.014%。結(jié)論：所檢測(cè)設(shè)備的泄漏輻射水平均在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)控制范圍內(nèi)，醫(yī)用加速器的泄漏輻射水平是設(shè)備防護(hù)性能的重要指標(biāo)，在其投入使用前必須通過(guò)驗(yàn)收，以確保醫(yī)療質(zhì)量和安全。

醫(yī)用電子加速器；泄漏輻射；熱釋光劑量計(jì)；輻射劑量；中子劑量?jī)x

[First-author’s address] Institute for Radiological Health and Protection, Guangxi Zhuang Autonomous Region Center for Disease Control and Prevention, Nanning 530028, China.

隨著放射治療在臨床腫瘤治療中的地位日益顯著，利用醫(yī)用電子加速器進(jìn)行放射治療已經(jīng)成為腫瘤治療的重要方法，尤其是調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)的臨床應(yīng)用為腫瘤的放射治療帶來(lái)變革[1]。放射治療技術(shù)在廣西傳統(tǒng)的三甲醫(yī)院已經(jīng)成熟，部分地、市和縣級(jí)醫(yī)院逐漸開(kāi)展了加速器放射治療，目前廣西各級(jí)醫(yī)院陸續(xù)購(gòu)置29臺(tái)醫(yī)用電子加速器。醫(yī)用電子加速器是“雙刃劍”，即能有效對(duì)患者進(jìn)行治療，提高患者的生存質(zhì)量，同時(shí)存在輻射危害的隱患。加速器的泄漏輻射水平是反映加速器防護(hù)性能的基本指標(biāo)，同時(shí)也是放射治療中人體靶外劑量的重要來(lái)源[2]。加速器運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的泄漏輻射不容忽略，尤其是在加速器機(jī)房的輻射防護(hù)中，其泄漏輻射存在于機(jī)房次墻、機(jī)房迷路入口處中[3-4]。因此，每臺(tái)加速器在投入使用前必須滿(mǎn)足相應(yīng)的泄漏輻射控制目標(biāo)[5-7]。廣西壯族自治區(qū)疾病預(yù)防控制中心對(duì)2007-2013年廣西醫(yī)用電子加速器檢測(cè)驗(yàn)收結(jié)果進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析加速器的泄漏輻射水平。

1 設(shè)備與方法

1.1 受檢設(shè)備

本次檢測(cè)驗(yàn)收對(duì)象為2007-2013年廣西醫(yī)用電子加速器29臺(tái)，其中包括ELEKTA加速器10臺(tái)、Varian加速器6臺(tái)、西門(mén)子PRIMUS加速器7臺(tái)、醫(yī)科達(dá)北研醫(yī)療器械有限公司BJ系列加速器3臺(tái)、北京高能大恒加速器有限公司KB1800型加速器1臺(tái)、山東新華醫(yī)療器械股份有限公司XHA600D型加速器1臺(tái)以及江蘇海明醫(yī)療器械有限公司HM-J-16型加速器1臺(tái)。上述被檢測(cè)設(shè)備均為當(dāng)時(shí)新安裝的設(shè)備，檢測(cè)驗(yàn)收前已進(jìn)行了調(diào)試和試運(yùn)行。

1.2 檢測(cè)儀器

RGD-3A型熱釋光劑量?jī)x，量程0.01～9999000 μGy，康科洛電子有限公司生產(chǎn)。PTW-UNIDOS型通用劑量計(jì)，德國(guó)培特威公司生產(chǎn)。FHT762型便攜式中子測(cè)量?jī)x，量程10～100000000 nSv/h，美國(guó)賽默飛世爾公司生產(chǎn)。上述設(shè)備均由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院檢定，儀器均在檢定有效期范圍內(nèi)使用。

1.3 分析與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，其標(biāo)準(zhǔn)為：①GBZ126-2002醫(yī)用電子加速器衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)與GBZ126-2011電子加速器放射治療放射防護(hù)要求；②GB/T19046-2003醫(yī)用電子加速器驗(yàn)收試驗(yàn)和周期檢驗(yàn)規(guī)程；③GB 9706.5-2008醫(yī)用電氣設(shè)備 第2部分：能量為1～50 MeV電子加速器安全專(zhuān)用要求；④GB18871-2002電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 方法

按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)使用PTW-UNIDOS型通用劑量計(jì)對(duì)加速器的輸出劑量進(jìn)行校準(zhǔn)，使用熱釋光劑量計(jì)(TLD)和便攜式中子劑量?jī)x分別測(cè)量加速器X射線(xiàn)泄漏輻射水平和中子的泄漏輻射水平[8]。

(1)透過(guò)限束裝置的泄漏輻射監(jiān)測(cè)。采用圖1所示方法進(jìn)行布點(diǎn)測(cè)量，O為中心，測(cè)量點(diǎn)以5 cm均勻間隔。

圖1 透過(guò)限束裝置的X射線(xiàn)泄漏輻射布點(diǎn)監(jiān)測(cè)示意圖

(2)最大有用線(xiàn)束外的泄漏輻射(中子除外)。①垂直于有用線(xiàn)束中心軸，并以軸為圓心半徑為2 m的圓平面內(nèi)漏射線(xiàn)測(cè)量，采用圖2所示方法進(jìn)行布點(diǎn)測(cè)量，O為中心，圓半徑向外依次為20 cm、50 cm、80 cm、150 cm和200 cm；②距電子軌道1 m處的泄漏輻射，采用圖3所示方法行布點(diǎn)測(cè)量。

圖2 垂直于線(xiàn)束中心軸半徑為2 m的圓內(nèi)平面布點(diǎn)監(jiān)測(cè)示意圖

圖3 距電子軌道1 m處的泄漏輻射布點(diǎn)監(jiān)測(cè)示意圖

(3)對(duì)于X射線(xiàn)能量≥10 MV的加速器最大有用線(xiàn)束外的中子泄漏輻射。垂直于有用線(xiàn)束中心軸，并以軸為圓心半徑為2 m的圓平面內(nèi)中子的泄漏輻射監(jiān)測(cè)；沿照射野每一主軸取最大方形邊緣20 cm及距中心軸100 cm處測(cè)量8個(gè)點(diǎn)。采用加速器最大等中心劑量率開(kāi)機(jī)照射，用中子劑量?jī)x布點(diǎn)測(cè)量出8個(gè)點(diǎn)中子瞬時(shí)劑量率值(將監(jiān)測(cè)設(shè)備全置于監(jiān)測(cè)點(diǎn)，利用加速器操作室的攝像監(jiān)視系統(tǒng)注意觀(guān)察劑量?jī)x讀數(shù)或?qū)⑻筋^置于監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用30 m長(zhǎng)的數(shù)據(jù)連通探頭至機(jī)房外，手持劑量?jī)x讀數(shù))。如圖4所示，①～④點(diǎn)為最大方形野邊緣20 cm處的點(diǎn)，⑤～⑧點(diǎn)為距中心軸1 m處的點(diǎn)。距電子軌道1 m處的中子泄漏輻射：如圖3所示，換用中子劑量?jī)x進(jìn)行布點(diǎn)測(cè)量。

圖4 中子泄漏輻射布點(diǎn)監(jiān)測(cè)示意圖

2 結(jié)果

2.1 透過(guò)限束裝置的相對(duì)輻射泄漏水平

29臺(tái)加速器透過(guò)限束裝置的相對(duì)輻射泄漏率最大值為1.2%，其數(shù)值為0.41%～1.2%，并在其之間波動(dòng)，均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的2%，相對(duì)輻射泄漏率平均值為0.21%～0.65%，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.75%(見(jiàn)表1)。

2.2 最大有用線(xiàn)束外的相對(duì)輻射泄漏水平

距電子軌道1 m處相對(duì)輻射泄漏率最大值為0.46，其值為0.11%～0.46%，并在其范圍內(nèi)變化，均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值0.5%。有用線(xiàn)束中心軸2 m內(nèi)圓平面內(nèi)相對(duì)輻射泄漏率最大值為0.19%，其值為0.05%～0.19%，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.2%；其平均值位于0.02～0.09，也低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.1%(見(jiàn)表2、表3)。

表1 透過(guò)限束裝置的相對(duì)輻射泄漏水平

表2 最大有用線(xiàn)束外的泄漏輻射(中子除外)

表3 有用線(xiàn)束外的中子泄漏輻射

對(duì)X射線(xiàn)標(biāo)稱(chēng)能量≥10 MV的加速器，距電子軌道1 m處中子的相對(duì)輻射泄漏率最大值為0.032%，其值為0.007%～0.032%，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.05%；有用線(xiàn)束中心軸2 m內(nèi)圓平面內(nèi)中子的相對(duì)輻射泄漏率最大值為0.028，其值為0.005%～0.028%，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.05%；平均值為0.003%～0.014%，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.02%。

3 討論

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)醫(yī)用電子加速器測(cè)試時(shí)可調(diào)限束裝置應(yīng)為全閉，然而國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口設(shè)備的可調(diào)限束裝置不能?chē)?yán)格地完全關(guān)閉，投影到野內(nèi)會(huì)有0.2～0.5 cm寬的方形縫隙，因此必須用2～3個(gè)1/10值層的吸收材料進(jìn)行減弱，否則監(jiān)測(cè)結(jié)果會(huì)有所偏大。

加速器在臨床運(yùn)用前必須通過(guò)各項(xiàng)性能的檢測(cè)和防護(hù)檢測(cè)，國(guó)內(nèi)對(duì)此已有相關(guān)報(bào)道[9-12]。醫(yī)用電子加速器的泄漏輻射水平是設(shè)備防護(hù)性能的重要指標(biāo)，在加速器臨床放射治療中泄漏輻射水平過(guò)高時(shí)，可能會(huì)對(duì)患者病灶外的正常組織產(chǎn)生過(guò)多的靶外劑量，從而增加正常組織放射損傷的危險(xiǎn)，進(jìn)而影響治療效果和患者的生活與生存質(zhì)量[13-16]。加速器建設(shè)項(xiàng)目中的職業(yè)病危害分類(lèi)屬于放射性危害與診斷風(fēng)險(xiǎn)為嚴(yán)重危害類(lèi)別，從事加速器放射治療的醫(yī)療機(jī)構(gòu)需取得省級(jí)衛(wèi)生行政部門(mén)核發(fā)的加速器配置證。目前，廣西約有40余臺(tái)加速器在從事放射治療，2007-2013年是廣西加速器更新、升級(jí)的高峰期，已有29臺(tái)通過(guò)了驗(yàn)收檢測(cè)。由于樣本數(shù)量少，不便于通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)橫向分析、比較各能量檔不同型號(hào)、不同廠(chǎng)家設(shè)備輻射泄漏性能的優(yōu)劣；也不便于縱向分析比較同一型號(hào)，不同能級(jí)設(shè)備輻射泄漏水平的優(yōu)劣。

加速器泄漏輻射的劑量與加速器機(jī)頭組裝體、電子軌道的材料和結(jié)構(gòu)、靶材料和電子束能量等有相應(yīng)關(guān)系。然而，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量條件、測(cè)量設(shè)備的使用及人為操作因素等也會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果，因此必須嚴(yán)格依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、遵守作業(yè)指導(dǎo)書(shū)采取縝密的質(zhì)量控制措施，最大程度地避免人為因素可能帶來(lái)的測(cè)量誤差，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的科學(xué)性、可靠性和客觀(guān)性。

[1]竇文.調(diào)強(qiáng)放射治療射野和劑量的驗(yàn)證[D].廣州：南方醫(yī)科大學(xué)，2012：3-6.

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Acceptance testing analysis on leakage radiation levels sets of medical electron accelerators in Guangxi/

ZHAO Xin-chun, ZHOU Yan, ZHANG Hui-min, et al// China Medical Equipment,2014,11(2):9-12.

Objective: To analyze the leakage radiation levels of medical electron accelerators by acceptance test, aiming to estimate the radiation protection dose level of the radiation occupation personnel and patients, and to Provide basis for the establishment of radiation protection control strategy, also to guide the Radiotherapy quality control for the hospital. Methods: Twenty-nine sets of medical electron accelerators were tested in GuangXi from 2007 to 2013, and studied with some equipment including thermo luminescence dosimeters (TLD) and Neutron dosimeter to obtain leakage radiation doses of X-ray and Neutron respectively. The data were analyzed and appraised with relative standards. Results: The radiation leakage rate maximum of the beam limiting device is ≤1.2%, the mean value of which is ≤0.65%. In addition, the maximum leakage rate is ≤0.46% at a distance 1m from electron orbit;leakage rate maximum is ≤0.19% within the 2m plane from useful harness inner circle, its mean value is ≤0.09%; for nominal energy ≥10MV accelerator, the neutron leakage rate maximum at the position 1m away from the electronic track is ≤0.032%. Neutron leakage rate maximum is ≤0.028% within 2m round plane of the useful beam central axis. It means value is ≤0.014%. Conclusion: The detection device leakage radiation levels are within the control of the national standard, leakage radiation levels of medical accelerator is an important index in the protection performance of equipment, in order to ensure the medical quality and safety, the device must pass the acceptance test before be put into use.

Medical electron accelerator; Radiation leak; Thermo luminescent dosimeter; Radiation dose; Neutron dosimeter.

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.02.003

1672-8270(2014)02-009-04

R144.1

A

2013-11-13

衛(wèi)生行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)(201002009)“輻射危害控制與核輻射衛(wèi)生應(yīng)急處置關(guān)鍵技術(shù)研究及其應(yīng)用”

①?gòu)V西壯族自治區(qū)疾病預(yù)防控制中心放射衛(wèi)生防護(hù)所 廣西 南寧 530028

*通訊作者：308982855@qq.com

趙新春,男,(1977- ),碩士，工程師。廣西壯族自治區(qū)疾病預(yù)防控制中心放射衛(wèi)生防護(hù)所，研究方向：輻射檢測(cè)與評(píng)價(jià)。