关于《放射治疗机房的辐射屏蔽规范第2部分：电子直线加速器放射治疗机房》的解读

马永忠 王时进 娄 云 冯泽臣 彭建亮 孟庆华

北京市疾病预防控制中心

2011年11月30日，卫生部发布了（卫通〔2011〕20号）通告，其中《放射治疗机房的辐射屏蔽规范 第2部分：电子直线加速器放射治疗机房》（GBZ/T 201.2-2011）将于2012年6月1日起正式实施。该标准属于推荐性国家职业卫生标准，可作为放射防护工作人员尤其是开展放射治疗防护检测与评价人员在实际工作中的参考依据。为便于大家理解和使用，本文阐述标准制定的背景和依据、实施的目的和意义，并对标准中的主要内容进行基本解读。

1 标准制定的背景和依据

1.1 放射治疗仍是治疗恶性肿瘤的主要手段之一，我国治疗装置数量逐年增长，治疗用辐射源多种多样，各种设计、应用、管理和放射防护技术服务部门对机房辐射屏蔽控制标准与估算方法不统一、不规范，国家相关标准空缺。电子直线加速器作为放射治疗的主流设备，在我国应用已经越来越普及了，其机房屏蔽设计的合理性和规范性直接关乎临床应用的安全，为此，按照卫生部放射卫生防护标准专业委员会的要求，制定专门针对电子直线加速器放射治疗机房的辐射屏蔽规范。

1.2 该标准依据了与IAEA Safety Reports No.115（1996）技术报告等效的国家标准GB 18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》，参考了我国历来放射防护的管理情况、该项目的最新技术报告NCRP Report No.151（2005）和IAEA Safety Reports No.47（2006）以及其它公认有权威的文献，同时跟踪了辐射屏蔽方法的发展，并调查了实际使用的加速器放射治疗机房的辐射屏蔽设计和实际辐射水平，吸收了国内外标准在电子直线加速器放射治疗机房的屏蔽设计、剂量估算方法的最新经验。

2 标准的意义和实施范围

2.1 标准的意义在于规范电子直线加速器放射治疗机房的辐射屏蔽设计和评价，为使放射治疗机房满足GB 18871-2002基本标准提供技术基础，为《中华人民共和国职业病防治法》的实施提供技术支持。

2.2 本标准整体上力求实用性与可操作性。在电子直线加速器放射治疗机房设计和评估等实践中遵循本标准的方法和原则，可为机房屏蔽的合理性与规范性设计或改造提供基本思路，为机房投入临床应用的防护安全建立一个可靠的理论基础。

2.3 本标准主要适用于临床上多见的30MeV以下的加速器放射治疗机房。对手术中电子直线加速器电子线治疗装置、MM50型机和30MeV以上加速器机房的辐射屏蔽设计则不宜施行该标准；回旋加速器产生的质子束，由专门通道引入治疗机房的质子治疗，也不属于本标准的范围，它不是电子直线加速器放射治疗。

2.4 承担放射防护工作的技术服务机构、开展放射治疗的医疗机构以及从事放射卫生检测与评价的专业技术人员均可成为该标准的执行主体。除对这些相关人员进行标准的宣贯外，还应将标准的精神实质渗透到监管部门、放射治疗机房建筑设计部门以及相应的放射防护管理人群，使标准的应用价值真正在放射防护工作领域展现出来，从而更好地促进放射治疗及其防护工作的发展。

3 标准主要内容解读

3.1 治疗机房的剂量控制要求

3.1.1 作为与治疗机房辐射屏蔽相关的需考虑的原则已在《放射治疗机房的辐射屏蔽规范 第1部分：一般原则》（GBZ/T 201.1）中给出，在本标准中同样适用。

3.1.2 为便于独立使用本标准，在本标准中重复并更清晰地描述了治疗机房的剂量控制要求。考虑到相当一部分治疗机房顶上没有人员驻留，存在偶然在机房顶维修设备，房顶的人员在不使用治疗装置时维修，对可能发生的加速器治疗中人员到机房顶的意外情况，按年剂量（250μSv）控制，这是相当于机房外非控制区人员周剂量率控制指标的年剂量。若机房顶外的剂量率为100μSv/h，每年发生这种意外的时间小于2.5h。另外，在100μSv/h时，天空散射所致机房外围公众驻留处的剂量率小于0.1μSv/h，不需进行天空散射剂量估算。

3.2 治疗机房外不同关注点应考虑的辐射及其屏蔽

3.2.1 治疗机房辐射屏蔽设计与评价，应估算的辐射束为治疗装置在X射线治疗时可达到的最高MV条件下的有用线束，主要缘于3方面的考虑：

（1）电子直线加速器放射治疗在本标准范围内不存在仅有电子束治疗而无X射线治疗的情况；

（2）由于电子束的穿透能力远小于X射线，对治疗X射线的屏蔽机房完全满足屏蔽电子束的要求。电子束治疗时，平均束流为nA量级，X射线治疗时平均束流为μA量级，治疗电子束所产生的轫致辐射远小于X射线治疗时的辐射，即使电子束能量大于治疗X射线的最大能量，对屏蔽电子束的轫致辐射所要求的厚度也低于对MV X射线的屏蔽要求；

（3）对大于10MV X射线的治疗机房，当采用单一的混凝土屏蔽时，墙、顶的屏蔽仅需考虑对X射线的屏蔽，不需考虑所产生的中子的屏蔽。

3.2.2 标准中图1和图2是有用线束不向迷路内墙照射的模式图，图1的迷路为一阶迷路，图2为二阶迷路模式，图3是主束向迷路内墙照射的模式图。图1的两个主屏蔽区分别表征主屏蔽凸向机房内和机房外两种场景。在图1～图3中标出了等中心位置o、最大有用线束区域、主屏蔽区域治疗机房外的关注点及相应位置所需考虑的辐射的路径。

3.2.3 次级辐射屏蔽可能包含着泄漏辐射和散射辐射的复合作用。通常分别估计泄漏辐射和各项散射辐射，当它们的屏蔽厚度相差一个什值层（TVL）或更大时，采用其中较厚的屏蔽，当相差不足一个TVL时，则在较厚的屏蔽上增加一个半值层（HVL）厚度。这一规定忽略了剂量小于1/10总剂量的组分。对某组分剂量大于1/10总剂量时，也可以1/2控制水平分别估计两项辐射所需的屏蔽厚度，取其较厚的屏蔽。

3.2.4 迷路外墙位置k的辐射屏蔽设计：

（1）当加速器自位置o至k的泄漏辐射没有受到迷路内墙的屏蔽时，在加速器旋转治疗中辐射源点在o和o2范围移动，以在位置o2时k处泄漏辐射剂量率最大，以该位置为k处泄漏辐射屏蔽的辐射源点。在导出剂量率参考控制水平时，保守地取使用因子U=1，调强因子N=5（调强治疗时）；

（2）当加速器自位置o至k的泄漏辐射得到迷路内墙的屏蔽时，k处仅受到加速器靶点位于o2处的泄漏辐射照射，患者散射辐射来自o点不能到达k点。在导出剂量参考控制水平时，取使用因子U=0.25；

（3）在位置o2时，k处剂量率最高，由于患者散射在该处的散射角大，散射辐射强度低，能量小，k处的剂量率仅考虑泄漏辐射的贡献（散射辐射组分小于其十分之一）。o2至k的泄漏辐射斜射角度较小，以垂直入射保守估算。

3.2.5 加速器（≤10MV）不向迷路照射的机房入口（g）：

（1）在有用线束向图1 b方向水平照射时，入口g处辐射剂量率最高。在第4.3.2.5.1节a）的三项散射辐射剂量估算中，除散射距离和i、n处的散射面积外，包含的下列因子：①o1-o-i-g项：4αph（0°，45°）αw（45°，0°，0.5MeV）,其中4为最大照射野（40cm×40cm）与给定α值的照射野（20cm×20cm）的比值；②o1-i-g项：10-3αw（45°，0°），其中10-3为泄漏辐射比率；③o1-h-n-g项：0.16αw（75°，0°）αw（0°，75°，0.5MeV），其中0.16为等中心处最大照射野面积（m2）。查附录B相应数据，6MV和10MV时的各项如下：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。同样，10MV时①、②、③各项分别为：1.2×10-4、5.7×10-6、2.7×10-6。故比较以上三项，在估算g处的辐射剂量率时仅考虑o1-oi-g项，通常忽略②、③项。

（2）在估算g处的周累积剂量时，依NCRP No.151报告书和IAEA安全报告系列No.47，治疗计划的有用线束向各方向照射的g处累积剂量为第4.3.2.5.1节 a）的三项之和（取U=0.25）的2.64倍。此情况意味着，取U=1时，该三项之和为g处实际累积剂量的4/2.65=1.5倍。在忽略②、③

两项时，①项（U=1）为g处实际剂量的1.3～1.4倍。在g处的散射辐射能量约为0.2MeV，铅的TVL为5mm，1.3～1.4倍的安全因子相当于增加铅0.6～0.75mm的防护。一般≤10MV的加速器X射线治疗机房入口防护门大于5mm铅，对此增量应是可接受的。

表1 常见型号电子直线加速器的Φn值

3.2.6 有用线束向迷路内墙照射是实用中较少用的情景，且其具体几何条件依具体设计不同，在本标准中未详细讨论，第4.3.2.5.2节仅是一般考虑原则。

3.2.7 第4.3.2.6节和第5.2.7节（＞10MV）加速器机房入口（g点）：

（1）依NCRP No.151，高能加速器放射治疗时，机房入口（g）处与中子相关的辐射视为由治疗机房进入迷路内口位置B的中子在迷路中的散射所致（见标准的图2），包括散射中子和中子俘获γ射线。B处的中子包括加速器机头外的杂散中子、杂散中子在机房内壁的散射中子和相互作用中生成的热中子，B处的中子注量相对加速器靶点不遵从距离平方反比关系（仅第一项遵从距离平方反比关系）。

（2）在＞10MV的加速器机房中也存在着如同第5.2.6中≤10MV X射线加速器一样产生的散射辐射，它存在于加速器入口防护门内表面处，由于该散射辐射能量（0.2MeV）远低于中子俘获γ辐射能量，适于高能加速器机房的防护门对其有很大的辐射衰减，防护门外的该部分剂量是可忽略的。因此，在机房防护门设计和防护门外剂量估算与评价中，可不考虑这部分低能散射辐射。

（3）在式（14）中Φn为在等中心处每1Gy治疗照射时从加速器机头出射的总中子数（中子/Gy）。应向产品供应商获取Φn指标，NCRP No.151的表B.9中列出了一些常见型号电子直线加速器的Φn值可供参考，见表1。

3.3 屏蔽设计中的剂量估算考虑：

3.3.1 第5.2.6.1节 a）中自加速器的靶点o1向位置o的患者散射角以45°估算；该节 b）中式（11）及式中的αph（附录B表B.2）、α2（附录B表B.6）取自NCRP No.151和IAEA No.47。式（12）和式（13）中包括了穿过迷路内墙的泄漏辐射在g处的剂量率Hog，它体现了第4.3.2.5.2节中b）和c）的要求，当此项值高于0.25Hc时，应增加迷路内墙的厚度，因为此项辐射能量相对高，难以用防护门屏蔽。第5.2.3节中的式（9）中包括因子：有用束在屏蔽墙上的投影面积/加速器靶点至屏蔽墙的距离的平方，其值等于F/104。

3.3.2 在式（12）、（13）、（18）、（19）和（20）中，包含着治疗装置泄漏辐射穿过迷路内墙在入口处的辐射剂量率Hog，体现了设计和估算中应核查该项剂量，当Hog相对很小时可以忽略该项，当Hog相对高时应增加迷路内墙厚度。

3.3.3 在第5.2.7节的 b）中，给出了二阶迷路时的估算方法修正，方法引自IAEA No.47，它引自McGINLEY，PH，Shielding Techniques for Radiation Oncology Facilities，Medical Physics Publishing,Madisoo，WI（2002）。当入口过大或迷路的第二阶过短时，该方法不适用。

3.3.4 关于式（15）和式（16）中各参量的量纲：在式（15）和（16）中，ΦB是等中心处1Gy治疗照射时B处（图2）的总中子注量，（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)]分别为B处单位中子注量下入口防护门外30cm处无防护门时的中子俘获γ射线当量剂量和散射中子当量剂量，其量纲为Sv/（中子/m2），该量纲应赋与6.9×10-16和2.4×10-15。H0为等中心处的治疗输出量率，应为Gy/min×106（μGy/Gy）×60（min/h），其量纲为μGy/h，在屏蔽估算中将其视为μSv/h。式（15）中的Hr和式（16）中的Hn为加速器等中心处治疗输出量为H0时，在入口门外30cm处（无防护门时）的中子俘获γ射线和散射中子的当量剂量率，并以周围剂量当量率近似，其量纲为μSv/h。

表2 计算出的ΔXP和ΔXL

3.3.5 在式（15）中，6.9×10-16是NCRP汇集了22台加速器的平均值，IAEA No.47中取值为5.7×10-16，本标准采用NCRP的平均值。式（16）是Mcginley和Huffmam（2002）对Kersey（1979）方法的修正，在NCRP No.151和IAEA No.47也均给出了该方法。

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节给出了实际屏蔽厚度X（cm）和斜射时的有效屏蔽厚度Xe（cm）之间的关系。这里，考虑斜射因“宽辐射束累积因子”不同于垂直入射所需的修正，在加速器治疗X射线能量范围，该修正因子小于1.02，对于100cm的次屏蔽区，相应斜射累积因子修正的厚度约为2cm，在机房辐射屏蔽中是可忽略的。

3.4.2 关于什值层（TVL）的使用，在第3.3节中定义了什值层，TVL1指第一个什值层，TVL指TVL1以后的平衡什值层。治疗X射线有用束和泄漏辐射的辐射质（与有效能量相应）不同，有不同的什值层。本标准使用NCRP No.151给出的值，列于标准附录B.1的表B.1。本标准中未列出IAEA No.47给出的值，因为它没有区分TVL1和TVL。以两个参考文献的值进行比较，以NCRP的值记为TVL1和TVLe，以IAEA的值记为TVL。设主屏蔽的屏蔽透射比率为10-6，NCRP与IAEA的屏蔽厚度差记为ΔXP，泄漏辐射屏蔽透射比率为10-3，NCRP与IAEA的屏蔽厚度差记为ΔXL。

计算的ΔXP和ΔXL见表2。

由表2可以看出，除4MV（放射治疗很少使用）X射线泄漏辐射的 略大于砼的半值层厚度（HVL）外，两者的主屏蔽厚度之差和次屏蔽厚度之差均小于1HVL，数据的偏离主要来自辐射屏蔽衰减曲线的读出值偏差。IAEA No.47和NCRP No.151数据的使用均是防护安全的，接受他们的偏差也表明，在屏蔽设计与估算中可以忽略某些次要的影响组分。

3.4.3 调强放射治疗机房示例（附录D.1）的附录D.1.2.2～D.1.2.7中，以10MV调强加速器为例，按步骤列举了图D.1各关注点的辐射剂量和屏蔽厚度估算。估算中，可首先使用标准第4.4节表1中的预设屏蔽厚度，其估算的屏蔽厚度已经满足辐射防护设计要求。但作为典型数据表，为了使数据更确切，以估算出的屏蔽厚度修正辐射源至关注点的距离，经再次估算，得到表D.1的数据。

3.4.4 螺旋断层加速器放射治疗装置与机房屏蔽的示例中，加速器性能指标参考文献[4]，示例工作负荷与出束时间参考了解放军总医院实际应用数据。加速器有用束区有自屏蔽设施，不需在有用束区采用增厚屏蔽。加速器有用束为窄束，散射辐射小，机房仅需考虑泄漏辐射屏蔽。H0的估算中，由等中心处（0.85m）外推到1m处。H0=6×108×0.852=4.3×108μSv/h。泄漏辐射屏蔽估算中，泄漏辐射比率取f＝10-3。

3.4.5 机器人臂赛博刀是一种能够准确定位的非等中心治疗装置，特别适用于头颅内小径肿瘤病例，一次治疗给予剂量为常规治疗的5-6倍，窄有用束可能照射到治疗机房的任何位置，但使用因子很小，向机房顶照射的使用因子更小，因此建议 取为10μ Sv/h。D.3参考了文献[5]，治疗工作负荷包含着天津肿瘤医院赛博刀的实际使用情况。

3.7 辐射屏蔽防护剂量检测与评价

3.7.1 辐射屏蔽防护剂量检测是对机房设计与建造的效果的验证，是机房屏蔽评价的依据，标准规范了检测时间、检测位置、检测条件、使用的检测仪表及检测报告与评价。

3.7.2 规定检测时应相应着机房外辐射剂量率最高的照射条件。检测时用于患者治疗时体散射的模拟体，应使最大治疗野全部投影于模体上，当模体较小时可以缩短加速器靶点至模体的距离。考虑到治疗剂量与距离平方成反比，治疗照射面积（散射面积）与距离平方成正比，当改变距离时散射辐射剂量不变。

3.7.3 在低能加速器机房入口（g），≤10MV X射线照射条件为有用束向b区水平照射，患者散射是主要剂量来源，在有模体条件下检测。在＞10MV加速器机房入口（g），在＞10MV X射线照射条件下，有用束向a区水平照射时有用束的源点距迷路入口较近，此时图2的位置B处中子注量最大。在照射野关至最小的情况下，野屏蔽体受治疗束照射，将产生相对多的中子，在此条件下进行检测。在位置e和位置k，屏蔽墙外的患者散射辐射相对泄漏辐射是可忽略的。但测量时使用模体，包括了微小量的散射辐射，测量结果更为安全。

3.7.4 当发现检测的辐射剂量率超过控制（或）管理目标时，治疗装置性能指标高是需排除的因素之一，需要进行机房内的辐射剂量测量，测量时应注意所用仪器与方法，应适应加速器微波高占空比的脉冲辐射场干扰因素和机房内复杂辐射能谱。G-M计数管仪表不适宜脉冲辐射测量，闪烁探测器仪表灵敏度较高，可在巡测中发现高剂量点，但仪表有较大的能量响应，报告剂量数据（尤其是超过要求的剂量数据）时应使用电离室型仪表复测的高剂量点的数据。