余冉冉

高能醫(yī)用直線加速器感生放射性輻射場的影響因素及其防護措施

余冉冉①

目的：探討高能醫(yī)用直線加速器感生放射性輻射場的影響因素及防護方式。方法：采用模擬檢驗的方式，對高能醫(yī)用直線加速器感生放射性的輻射水平進行研究，針對不同射線劑量、不同照射范圍以及不同照射部位等因素的變化，分別對輻射場變化的影響進行研究。結果：高能X射線的輻射場強度會隨著照射劑量的增加而增加，但隨著照射時間的增加而減弱，以照射后第5 min時降低趨勢最為明顯；輻射場強度會隨著照射面積的增加而降低，但這種降低趨勢未完全按照與照射面積的遞增而成規(guī)律遞減。直線加速器機頭處對照射部位產(chǎn)生的輻射場強度最大，其距離越遠照射強度越低，在距離＞150 cm時下降趨勢增大。結論：高能醫(yī)用直線加速器感生放射性輻射場強度具有一定的變化特點，有效的輻射防護方法是盡量縮短進入照射機房內(nèi)的時間、縮短患者體位調(diào)整時間以及合理選擇照射的部位和劑量，以降低輻射損傷。

高能醫(yī)用直線加速器；感生放射性；輻射場；特點；防護方法

余冉冉,女,(1988- ),本科學歷，實習研究員。廣州軍區(qū)疾病預防控制中心防護科，從事放射防護監(jiān)督檢測及生物劑量研究工作。

目前，癌癥是困擾人類健康的嚴重疾病之一，而放射治療是對部分不適于手術切除治療癌癥的患者有效療法。然而，放射治療在殺傷癌細胞的同時，對人體正常細胞也有不同程度的損害，其危害類型包括瞬間輻射和感生放射性輻射兩種，瞬間輻射容易被防護，而感生放射性輻射損傷則較難控制[1]?；诖?，本研究對高能直線加速器感生放射性輻射強度的特點和防護方法進行研究。

1 設備及方法

1.1 檢驗設備

(1)使用Varian 2300型高能直線加速器(美國瓦里安公司)，該放射治療儀器的最大放射能量可以達到15 MV，最大輸出劑量則為600 cGy/min；而最大電子線劑量則為400 cGy/min。設備的靶材料選擇的是鎢金屬，年平均工作時間可達1200 h。

(2)模擬檢測儀器為LB123便攜式放射線劑量測量儀(德國IBA公司)、6150AD環(huán)境輻射檢測儀(美國GE公司)，該儀器的檢測范圍可以達到1～99.99 μSv/h，其能量可控制在23～70 keV范圍內(nèi)。

(3)DOSI劑量儀(美國Thermo Fisher公司)、FC65-G型電離室(美國Fluke公司)、DMC2000XB個人報警儀(美國Fluke公司)、水箱、鋼卷尺、測距儀、醫(yī)用攝影膠片及溫度計等設備均經(jīng)過廣州計量院檢查后處于使用有效期內(nèi)，并且在檢查過程中未見失靈或故障問題，檢測工作均順利進行[2]。

1.2 檢驗方法

(1)對10 min內(nèi)、相同照射范圍內(nèi)以及不同射線照射劑量當中輻射場強度的變化進行檢驗，檢驗過程中采用15 MV的X射線對模擬患者進行照射，照射范圍為10 cm×10 cm，將照射的輸出劑量率分別調(diào)整為200 MU/min、400 MU/min和600 MU/min，對10 min內(nèi)相同照射劑量下對不同照射范圍中輻射場強度的變化進行檢驗[3]。

(2)檢驗過程中仍采用15 MV的X射線對模擬患者進行照射，照射的劑量規(guī)定為600 MU，所需要照射的方位則分別設定為10 cm×10 cm、20 cm×20 cm、30 cm×30 cm和40 cm×40 cm的范圍內(nèi)。對10 min內(nèi)相同照射劑量下對不同照射位置中輻射場強度的變化進行檢驗，檢驗過程中仍采用15 MV的X射線對模擬患者進行照射，照射的輸出劑量率同樣固定為600 MU/min[4]。

1.3 檢驗指標

檢驗開機后瞬間30 min和10 min內(nèi)的輻射場強度；機頭局部、治療床照射位置中心、距治療床照射位置中心50 cm處、距治療床照射位置中心100 cm處、距治療床照射位置中心150 cm處以及距治療床照射位置中心200 cm處的輻射場強度。

2 結果

2.1 照射劑量對輻射場強度的影響

在相同照射范圍10 cm×10 cm的情況下，模擬檢驗均采用輸出劑量率300 MU/min的吸收劑量對模擬患者進行局部照射，此時高能直線加速器感生放射器的輻射場強隨著照射劑量的增加而增加，且隨著照射時間的提高，其輻射場強開始明顯減弱，在照射第5 min后輻射場強的減弱趨勢更加明顯，見表1。

表1 相同照射方位內(nèi)不同輸出劑量率各時間段內(nèi)機頭部位感生放射場強度變化(μSv/h)

2.2 照射范圍對輻射場強度的影響

輻射場強度隨著照射面積的增加而降低，但這種降低趨勢未完全按照與照射面積的遞增而成規(guī)律遞減。其中，照射范圍在20 cm×20 cm時的輻射場強相對較高，而10 cm×10 cm照射范圍時輻射場強的下降趨勢最為明顯，相同照射劑量內(nèi)不同照射面積各時間段內(nèi)機頭部位感生放射場強度變化見表2。

表2 相同照射劑量內(nèi)不同照射面積各時間段內(nèi)機頭部位感生放射場強度變化(μSv/h)

2.3 輻射范圍對輻射場強度的影響

照射部位的機頭處輻射場強度最大，距離越遠照射強度越低，在距離＞150 cm后下降趨勢增大，相同照射劑量內(nèi)不同輻射范圍各時間段內(nèi)機頭部位感生放射場強度變化見表3。

表3 相同照射劑量內(nèi)不同輻射范圍各時間段內(nèi)機頭部位感生放射場強度變化表(μSv/h)

3 討論

3.1 高能直線加速器感生放射器輻射場強度

高能直線加速器感生放射器輻射場的強度本身與X射線照射劑量、照射面積、照射時間以及輻射范圍等具有明顯的關聯(lián)[4]。導致這一問題產(chǎn)生的原因在于，該放射治療設備機頭的材料具有一定的特異性，其機頭均使用具有感生放射性的素材制作，這類素材本身在與高能質(zhì)子束接觸后會發(fā)生非線性散射的問題，并且這種散射的程度與高能質(zhì)子束的強度、照射范圍等均有明顯的關聯(lián)。而不同的制作材料所產(chǎn)生的核反應本身也不相同，因此也就導致了其所產(chǎn)生的輻射場強度不同[5]。

本研究結果顯示，高能射線的輻射場強度會隨著照射劑量的增加而增加，但是隨著照射的時間增加而減弱，其中以照射后第5 min時降低趨勢最為明顯。同時輻射場強度還會隨著照射面積的增加而降低，但這種降低趨勢未完全按照與照射面積的遞增而成規(guī)律遞減。此外，照射部位的機頭處輻射場強度最大，距離越遠照射強度越低，在距離＞150 cm后下降趨勢增大。本研究中每次測試時近針對某一條件下不同時間內(nèi)輻射場強度的數(shù)據(jù)進行記錄，因此測量時的相關數(shù)據(jù)存在針對性，能夠滿足本次研究的需求。

國內(nèi)許多相關研究顯示，該放射治療設備機頭部位的輻射場強度與放射束劑量的關聯(lián)性最為緊密，當X射線束的劑量越強，其輻射場強度也就越高，并且在實際治療當中，當機頭的冷卻時間為1 min時這種增長情況較為明顯，而當冷卻時間達到5 min后，則該輻射場強度的增長情況開始放緩。同時，X射線束產(chǎn)生的感生放射輻射場強與該線束照射的冷卻時間呈反比，而這與本研究結果相同，表明模擬檢驗結果具有現(xiàn)實意義，可以作為分析高能直線加速器感生放射器輻射場強的分析指標[6]。

3.2 高能直線加速器感生放射器輻射的防護

本研究結果顯示，雖然感生放射輻射場的強度與照射面積具有一定的聯(lián)系，但是其影響不夠明顯。因此在對這種輻射場進行防護時應注意照射時X射線束的劑量以及進入到治療室的時間。根據(jù)現(xiàn)代臨床研究顯示，采用高能直線加速器進行治療時，其所產(chǎn)生的感生放射輻射場對于人體健康的影響具有潛伏性的特點，患者在放射治療后的臨床癥狀發(fā)生較晚，因此容易延誤治療時機。

通常情況下，放射治療設備的輻射容易對人體內(nèi)的性器官、骨髓、骨骼組織、肺部以及甲狀腺等造成損傷，而在對女性患者進行治療時還容易對其乳腺產(chǎn)生影響，嚴重時可導致乳腺炎。同時在長期使用高能直線加速器進行放射治療時，還容易對患者的皮膚產(chǎn)生影響，并且在射線誤照射人體眼部時，則可能會對晶狀體造成損傷，從而導致人體視力下降。

目前，我國從事放射治療的醫(yī)師數(shù)量達到萬人以上，其所從事的工作性質(zhì)使其難以避免會被感生放射性輻射場損傷。因此，對醫(yī)生和患者進行有效的輻射防護勢在必行。輻射防護措施為：①在對患者進行防護時主要是以縮短照射時間、縮減輻射面積的方式進行保護，同時放射治療后還需要對患者的各器官組織進行病理檢查，了解患者放射治療過程中的各類不良反應，也為后期的治療工作提供參考數(shù)據(jù)；②在對治療技師進行防護時應重點注意，醫(yī)師在進入治療室內(nèi)時必須佩帶鉛制外衣、鉛制圍脖、鉛制衛(wèi)生帽及鉛制眼鏡等衣物，但是為了降低鉛對人體的毒害，應該在佩帶前在相應位置先佩帶塑料薄膜，從而將鉛制衣物與人體皮膚隔離開。而在佩帶鉛制眼鏡時可以先佩帶預期配套的塑料眼鏡框，借此保護眼眶周圍的皮膚[7]；③進一步對醫(yī)師進行工作技能培訓，尤其是對患者體位的擺放，應保證每次進入治療室內(nèi)擺放體位的效率。如條件允許的情況下，在治療前技師還可以指導患者進行體位訓練，以患者病床作為治療床，對每個階段的體位均進行訓練，可以提升實際治療時患者的配合度；④嚴格控制進入治療室內(nèi)的間隔時間，應在X射線束冷卻5 min后進入，進入間隔時間不可過長，最長不得＞10 min，這樣可有效縮短患者在輻射場內(nèi)的暴露時間，從而降低X射線對患者臟器組織的損傷；⑤合理安排治療順序。本研究為高能直線加速器的放射治療，在實際應用過程中，應將高能設備治療與低能設備治療的患者進行交替治療，這樣可以避免治療時長期處于高能射線的照射下[8-12]；⑥應加強治療室內(nèi)的通風，在每位患者治療完成后均需要開窗通風，其目的在于通過氣流將室內(nèi)的放射性物質(zhì)帶走，從而有效降低室內(nèi)放射性物質(zhì)的含量。也可以在治療室內(nèi)安裝排風扇，從而降低放射性物質(zhì)在外界空氣當中的散發(fā)[13-14]。

4 結語

高能醫(yī)用直線加速器感生放射性輻射對工作人員健康具有一定的不良影響，可以通過合理選擇防護措施、調(diào)整病灶照射時間以及縮短進入照射機房的時間等盡可能減少輻射影響，從而為醫(yī)療工作人員提供安全的工作環(huán)境[15]。

[1]張秀文，張永壽，鄭慶海，等.醫(yī)用電子直線加速器基本原理與職業(yè)防護[J].中國醫(yī)學裝備，2012，9(4)：18-22.

[2]屠波，高關心，安文昊，等.醫(yī)用直線加速器感生放射性冷卻時間的檢測[J].中國醫(yī)療設備，2011，26(12)：23-24，16.

[3]時穎華，周凌宏，劉迎軍，等.6MV醫(yī)用電子直線加速器的蒙特卡羅模擬[J].中華放射醫(yī)學與防護雜志，2011，31(2)：220-224.

[4]馬琰.醫(yī)用直線加速器放射安全問題與職業(yè)安全管理的實施路徑探討[J].中國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)，2015(20)：94-95.

[5]雷富安，徐俊奎，梁士彪，等.蘭州重粒子加速器感生放射性的輻射防護[J].核安全，2013，12(3)：74-79.

[6]趙銳，王曉萍，劉海，等.淺談醫(yī)用加速器工作人員所面對的工作環(huán)境[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2012，33(1)：115-116.

[7]張會敏，陳掌凡，趙新春.廣西某醫(yī)院醫(yī)用電子加速器驗收檢測與評價[J].職業(yè)與健康，2011，27(22)：2543-2545.

[8]杜翔，曹興江，楊春勇，等.劑量分布儀對醫(yī)用電子直線加速器X射線泄漏輻射檢測方法的探討[J].中國醫(yī)學裝備，2014，11(7)：4-6.

[9]安海軍，龐華賢，杜晨亮.關于高能醫(yī)用直線加速器的感生放射性輻射場特點及其防護措施探討[J].環(huán)球市場，2016(16)：86-87.

[10]Eleftheriou G，Tsabaris C，Androulakaki EG，et al. Radioactivity measurements in the aquatic environment using in-situ-laboratory gamma-ray spectrometry[J].Appl Radiat Isot，2413，82：286-278.

[11]王志斌，向瑩，溫涵泳，等.高能醫(yī)用直線加速器感生放射性輻射場特點和防護研究[J].職業(yè)與健康，2014，30(13)：1758-1760.

[12]張秀文，張永壽，鄭慶海，等.醫(yī)用電子直線加速器基本原理與職業(yè)防護[J].中國醫(yī)學裝備，2012，9(4)：18-22.

[13]Khandaker MU，Jojo PJ，Kassim HA.Determination of primordial radionuclides in natural samples using HPGe gamma-ray spectrome[J]. Apcbee Procedia，2012，1：187-192.

[14]Biju K，Sunil C，Sarkar PK.Estimation of 41Ar production in 0.11 GeV proton accelerator vaults using FLUKA Monte Carlo code[J]. Radiat Prot Dosimetry，2013，157(3)：437-441.

[15]宋雙.醫(yī)用直線加速器感生放射性分析[J].低碳世界，2016(13)：262-263.

Discussion on the influence factor of induced radioactivity radiation field of high-energy medical linear accelerator and its safeguard measures

YU Ran-ran//
China Medical Equipment,2017,14(3):13-16.

Objective: To discuss the influence factor of induced radioactivity radiation field of high-energy medical linear accelerator and its safeguard measures. Methods: The simulation test was applied to research the radiation level of the induced radioactivity for high-energy medical linear accelerator; and to research the influences of different factors, such as radiation dose, range of exposure and site of exposure and so on, on the changes of radiation field. Results: The research showed that the high-energy X-ray radiation field strength would increase with the increasing of radiation dose, while reduce with the increasing of radiation time; and the obviously reductive trend appeared after radiated 5 minutes. Meanwhile, radiation intensity would reduce with the increasing of irradiated area, but the reductive trend was not totally proportional in accordance with the increasing of irradiated area. Additionally, the head part of linear accelerator could produce the most intensity of radiation field on exposure site, and the farther away the head part of linear accelerator, the intensity the lower; and the reductive trend would increase when the distance exceeded 150 cm. Conclusion: The induced radioactive radiation field intensity of high-energy medical linear accelerator has some characteristics of change. The effective safeguard measures were to reduce the work time in equipment room, reduce the adjustment time of patient position and choose reasonable exposure site and dose, and all of these measures can reduce the radiation injury.

High-energy medical linear accelerator; Induced radioactivity; Radiation field; Characteristic; Safeguard measure

1672-8270(2017)03-0013-04

R812

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.03.003

2016-11-07

①廣州軍區(qū)疾病預防控制中心防護科 廣東 廣州 510507

[First-author’s address] Department of Protection, the Center for Disease Control and Prevention of Guangzhou Military Area, Guangzhou 510507, China.