移动式加速器术中放射治疗的辐射防护与安全评价
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【关键词】 移动式加速器； 术中放射治疗（ IORT） ； 辐射防护； 辐射屏蔽
Assessment on the radiation protection and safety of Intra-operative radiotherapy （ IORT） with a mobile accelerator
基金项目： 北京市预防医学公益应用研究项目（ 编号： 2012 -BJCDC-06 ） 作者单位： 100013，北 京 市 疾 病 预 防 控 制 中 心 ，北 京 市 预 防 医 学 研 究
中心
加速器”或“加 速 器”） 是 近 年 来 推 行 的 一 种 新 型 放 射 治 疗 设 备，使 用 该 类 设 备 开 展 术 中 放 射 治 疗 （ intraoperative radiotherapy，IORT） 的 主 要 特 色 在 于 加 速 器 设备移动灵活，不需 对 手 术 中 的 病 人 移 位 即 可 对 其 实 施术中照射［1 － 3］，从而提高了手术安全性，简 化 了 手 术
1 材料与方法 1. 1 IORT 设备及其使用场所 该 研 究 中 的 IORT 设 备 为 1 台 美 国 Intraop Medical Corp． 公 司 生 产 的 MOBETRON 移动式加速器，由某医院引进后拟设置在 门诊楼四层的手术室 中 使 用，加 速 器 即 为 使 用 场 所 中 需要考虑的辐射源。 1. 1. 1 设 备 的 组 成 结 构： 主 要 由 3 部 分 组 成，包 括 控 制 单 元 、调 制 单 元 和 治 疗 单 元 ，小 型 加 速 器 电 子 束 治 疗 装置安装在 C 型臂机 架 上 移 动 使 用，可 在 手 术 过 程 中 进行治疗照射，加 速 管 以 两 段 X 波 加 速 电 子，电 子 能 量 4 ～ 12 MeV 可 调，随 电 子 能 量 的 增 加 降 低 电 子 束 流 ，获 得 相 同 的 输 出 剂 量 率 。 加 速 管 包 壳 为 铅 、钢 材 料 以减小装置本身的泄 漏 辐 射，在 电 子 束 照 射 区 的 下 方 设有 12. 5 cm 厚 的 铅 屏 蔽 板。 设 备 的 外 观［4］ 见 图 1， 治疗体的坐标系［5］见图 2。 1. 1. 2 加速器基 本 性 能 指 标： 电 子 束 能 量 4、6、9、12 MeV，虚 拟 源 至 准 直 器 （ 限 光 筒 ） 出 口 端 面 的 距 离 （ SSD） 为 50 cm； 限 光 筒 出 口 剂 量 率： 1 000 cGy / min； 机架旋转角度： 枪靶（ GT） 方向 ± 30°，与枪靶垂直方向 （ AB） ± 45°，等中心可移的范围： 4 ～ 5 cm； 限光筒直径 3 ～ 10 cm，限光筒和适配器垫的厚度分别为 0. 5 cm 和 1. 0 cm 的组织当量。 1. 1. 3 IORT 工作负 荷： 该 设 备 仅 用 于 特 殊 群 体 的 治 疗，每周 最 多 治 疗 2 名 患 者，在1 000 cGy / min 剂 量 率 照射条件下，最多出束照射 3 min / 人，累积出束 6 min / 周，工 作 50 周 / a，估 算 出 年 累 积 出 束 300 min / a （ 5h /a） 。 1. 1. 4 IORT 室的基本屏蔽条件： 使用该 MOBETRON 加速器开展 IORT 的手术室面积 为 63 m2 ，仅 按 照 普 通
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首都公共卫生 2012 年 10 月第 6 卷第 5 期 Capital Journal of Public Health，Oct． 2012 Vol. 6 No. 5
中放射治疗的操作过 程 而 降 低 感 染 率，且 可 用 于 全 身 多种 肿 瘤 的 治 疗，所 以 采 用 移 动 式 加 速 器 进 行 IORT 的模式在临床肿瘤放射治疗中的渗透日益深入。目前 我国已有数家医院引 入 了 该 类 设 备，通 常 认 为 其 辐 射 防护要求低，可直接 在 常 规 手 术 室 内 为 患 者 提 供 放 射 治 疗 ，而 实 际 上 该 类 设 备 在 其 自 身 结 构 、防 护 性 能 和 使 用要求等方面有其独 特 性，国 内 多 数 学 者 尚 未 对 其 防 护设计进行深入研究，在 设 备 投 入 临 床 应 用 的 防 护 评 价中也无相应的技术 标 准 可 循，从 而 可 能 导 致 该 治 疗 技术偏 离 理 性 的 发 展 方 向。现 分 析 移 动 式 加 速 器 IORT 场所的辐射屏蔽参数，对治疗系统的辐射安全状 况进行 评 估，探 讨 IORT 临 床 应 用 相 关 的 辐 射 防 护 问题。
【Key words 】 Mobile accelerator； Intra-operative radiotherapy （ IORT） ； Radiation protection； Radiation shielding
移 动 式 术 中 放 射 治 疗 加 速 器 （ 文 中 简 称“移 动 式
首都公共卫生 2012 年 10 月第 6 卷第 5 期 Capital Journal of Public Health，Oct． 2012 Vol. 6 No. 5 中图分类号： R14 文献标识码： A 文章编号： 1673 － 7830（ 2012） 05 － 0197 － 06
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·论 著·
移动式加速器术中放射治疗的辐射防护与安全评价
马永忠 万玲 娄云 李慧娟 王宏芳 冯泽臣
【摘要】 目的 评估移动式加速器术中放射治疗（ IORT） 的辐射 防 护 与 安 全 状 况，为 IORT 临 床 应 用 中 的 辐 射 安 全 提供指导。方法 以某医院拟用的 1 台 MOBETRON 移动式加速器及其场 所 为 研 究 目 标，确 定 IORT 的 工 作 负 荷 及 场 所 外围人员的年剂量管理目标值，估算极端情况下 IORT 室 外 围 的 辐 射 水 平 和 人 员 所 受 的 剂 量 ，核 算 IORT 治 疗 场 所 的 辐 射屏蔽。结果 该 IORT 治疗室在仅采用相当于普通 X 射 线 诊 断 装 置 的 屏 蔽 条 件 下，治 疗 室 外 与 靶 不 同 距 离 关 注 位 置 的剂量率为： 东墙外 35 ～ 78 μSv / h； 南墙外 89 μSv / h，西墙外 70 ～ 84 μSv / h，北 墙 外 75 ～ 106 μSv / h； IORT 室 楼 下 普 通 治 疗室 64 μSv / h，室顶外围空间为 45 μSv / h。估算出年累积出束 5 h 时场所外围职业人员的年剂量最高为 0. 53 mSv，公众 所受年剂量低于 0. 1 mSv，均满足剂量管理目标值的 要 求。 加 速 器 IORT 设 备 及 场 所 设 置 有 相 应 的 安 全 联 锁、防 护 设 施 与管理措施，可有效制约设备运行照射时人员 误 入 和 误 留 IORT 室 的 风 险。 结 论 在 普 通 手 术 室 中 施 行 移 动 式 加 速 器 IORT 时，在工作负荷极小的条件下采取针对低能辐射的屏 蔽 防 护 可 达 到 剂 量 管 理 目 标 要 求 ，但 应 相 对 固 定 IORT 场 所， 并根据工作负荷和剂量率控制要求对治疗室增设相应的屏蔽。
MA Yong-zhong，WAN Linຫໍສະໝຸດ Baidu，LOU Yun，LI Hui-juan，WANG Hong-fang，FENG Ze-chen （ Beijing Center for Disease Control and Prevention，Beijing 100013，China）
【Abstract 】 Objective To assess the radiation protection and safety of Intra-operative radiotherapy （ IORT ） with a mobile accelerator，and to provide guidance of radiation safety for clinical application of IORT． Methods A Mobetron mobile accelerator and its working room of a hospital were determined as the research object． After the workloads of IORT and annual dose goals were confirmed，the radiation level surrounding the IORT room and the doses received by the personnel were calculated When the irradiation condition was set in the worst scenarios，In addition，the radiation shielding of IORT room were checked． Results Under the radiation protection of the IORT room being designed as the same shielding structure as the room of an ordinary X-ray diagnostic device，the dose rates were calculated as follows： 35 － 78 μSv / h outside east wall，89 μSv / h outside south wall，70 － 84 μSv / h outside west wall and 75 － 106 μSv / h outside north wall． The maximum rate of the general treatment room below the IORT room was 64 μSv / h and the dose rate of the space above the treatment room was 45 μSv / h． At the same time，it was shown that all the annual doses calculated from 5 h of cumulative beam-on time met the requirement of dose goal for the highest annual dose received by occupational radiation staff were 0. 53 mSv，and the annual doses of public were lower than 0. 1 mSv． The radiation safety settings including some corresponding safety facilities，available protection apparatus and effective management measures were employed to prevent operators from entering or staying in IORT room incorrectly． Conclusion The dose management goal of IORT with a mobile accelerator operated in an ordinary operating room could be achieved with infinitesimal radiotherapy workload，but the IORT spot should be fixed and the treatment room should be added with relevant shielding materials in terms of actual workload and controlling requirement of dose rate．
Assessment on the radiation protection and safety of Intra-operative radiotherapy （ IORT） with a mobile accelerator
基金项目： 北京市预防医学公益应用研究项目（ 编号： 2012 -BJCDC-06 ） 作者单位： 100013，北 京 市 疾 病 预 防 控 制 中 心 ，北 京 市 预 防 医 学 研 究
中心
加速器”或“加 速 器”） 是 近 年 来 推 行 的 一 种 新 型 放 射 治 疗 设 备，使 用 该 类 设 备 开 展 术 中 放 射 治 疗 （ intraoperative radiotherapy，IORT） 的 主 要 特 色 在 于 加 速 器 设备移动灵活，不需 对 手 术 中 的 病 人 移 位 即 可 对 其 实 施术中照射［1 － 3］，从而提高了手术安全性，简 化 了 手 术
1 材料与方法 1. 1 IORT 设备及其使用场所 该 研 究 中 的 IORT 设 备 为 1 台 美 国 Intraop Medical Corp． 公 司 生 产 的 MOBETRON 移动式加速器，由某医院引进后拟设置在 门诊楼四层的手术室 中 使 用，加 速 器 即 为 使 用 场 所 中 需要考虑的辐射源。 1. 1. 1 设 备 的 组 成 结 构： 主 要 由 3 部 分 组 成，包 括 控 制 单 元 、调 制 单 元 和 治 疗 单 元 ，小 型 加 速 器 电 子 束 治 疗 装置安装在 C 型臂机 架 上 移 动 使 用，可 在 手 术 过 程 中 进行治疗照射，加 速 管 以 两 段 X 波 加 速 电 子，电 子 能 量 4 ～ 12 MeV 可 调，随 电 子 能 量 的 增 加 降 低 电 子 束 流 ，获 得 相 同 的 输 出 剂 量 率 。 加 速 管 包 壳 为 铅 、钢 材 料 以减小装置本身的泄 漏 辐 射，在 电 子 束 照 射 区 的 下 方 设有 12. 5 cm 厚 的 铅 屏 蔽 板。 设 备 的 外 观［4］ 见 图 1， 治疗体的坐标系［5］见图 2。 1. 1. 2 加速器基 本 性 能 指 标： 电 子 束 能 量 4、6、9、12 MeV，虚 拟 源 至 准 直 器 （ 限 光 筒 ） 出 口 端 面 的 距 离 （ SSD） 为 50 cm； 限 光 筒 出 口 剂 量 率： 1 000 cGy / min； 机架旋转角度： 枪靶（ GT） 方向 ± 30°，与枪靶垂直方向 （ AB） ± 45°，等中心可移的范围： 4 ～ 5 cm； 限光筒直径 3 ～ 10 cm，限光筒和适配器垫的厚度分别为 0. 5 cm 和 1. 0 cm 的组织当量。 1. 1. 3 IORT 工作负 荷： 该 设 备 仅 用 于 特 殊 群 体 的 治 疗，每周 最 多 治 疗 2 名 患 者，在1 000 cGy / min 剂 量 率 照射条件下，最多出束照射 3 min / 人，累积出束 6 min / 周，工 作 50 周 / a，估 算 出 年 累 积 出 束 300 min / a （ 5h /a） 。 1. 1. 4 IORT 室的基本屏蔽条件： 使用该 MOBETRON 加速器开展 IORT 的手术室面积 为 63 m2 ，仅 按 照 普 通
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首都公共卫生 2012 年 10 月第 6 卷第 5 期 Capital Journal of Public Health，Oct． 2012 Vol. 6 No. 5
中放射治疗的操作过 程 而 降 低 感 染 率，且 可 用 于 全 身 多种 肿 瘤 的 治 疗，所 以 采 用 移 动 式 加 速 器 进 行 IORT 的模式在临床肿瘤放射治疗中的渗透日益深入。目前 我国已有数家医院引 入 了 该 类 设 备，通 常 认 为 其 辐 射 防护要求低，可直接 在 常 规 手 术 室 内 为 患 者 提 供 放 射 治 疗 ，而 实 际 上 该 类 设 备 在 其 自 身 结 构 、防 护 性 能 和 使 用要求等方面有其独 特 性，国 内 多 数 学 者 尚 未 对 其 防 护设计进行深入研究，在 设 备 投 入 临 床 应 用 的 防 护 评 价中也无相应的技术 标 准 可 循，从 而 可 能 导 致 该 治 疗 技术偏 离 理 性 的 发 展 方 向。现 分 析 移 动 式 加 速 器 IORT 场所的辐射屏蔽参数，对治疗系统的辐射安全状 况进行 评 估，探 讨 IORT 临 床 应 用 相 关 的 辐 射 防 护 问题。
【Key words 】 Mobile accelerator； Intra-operative radiotherapy （ IORT） ； Radiation protection； Radiation shielding
移 动 式 术 中 放 射 治 疗 加 速 器 （ 文 中 简 称“移 动 式
首都公共卫生 2012 年 10 月第 6 卷第 5 期 Capital Journal of Public Health，Oct． 2012 Vol. 6 No. 5 中图分类号： R14 文献标识码： A 文章编号： 1673 － 7830（ 2012） 05 － 0197 － 06
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移动式加速器术中放射治疗的辐射防护与安全评价
马永忠 万玲 娄云 李慧娟 王宏芳 冯泽臣
【摘要】 目的 评估移动式加速器术中放射治疗（ IORT） 的辐射 防 护 与 安 全 状 况，为 IORT 临 床 应 用 中 的 辐 射 安 全 提供指导。方法 以某医院拟用的 1 台 MOBETRON 移动式加速器及其场 所 为 研 究 目 标，确 定 IORT 的 工 作 负 荷 及 场 所 外围人员的年剂量管理目标值，估算极端情况下 IORT 室 外 围 的 辐 射 水 平 和 人 员 所 受 的 剂 量 ，核 算 IORT 治 疗 场 所 的 辐 射屏蔽。结果 该 IORT 治疗室在仅采用相当于普通 X 射 线 诊 断 装 置 的 屏 蔽 条 件 下，治 疗 室 外 与 靶 不 同 距 离 关 注 位 置 的剂量率为： 东墙外 35 ～ 78 μSv / h； 南墙外 89 μSv / h，西墙外 70 ～ 84 μSv / h，北 墙 外 75 ～ 106 μSv / h； IORT 室 楼 下 普 通 治 疗室 64 μSv / h，室顶外围空间为 45 μSv / h。估算出年累积出束 5 h 时场所外围职业人员的年剂量最高为 0. 53 mSv，公众 所受年剂量低于 0. 1 mSv，均满足剂量管理目标值的 要 求。 加 速 器 IORT 设 备 及 场 所 设 置 有 相 应 的 安 全 联 锁、防 护 设 施 与管理措施，可有效制约设备运行照射时人员 误 入 和 误 留 IORT 室 的 风 险。 结 论 在 普 通 手 术 室 中 施 行 移 动 式 加 速 器 IORT 时，在工作负荷极小的条件下采取针对低能辐射的屏 蔽 防 护 可 达 到 剂 量 管 理 目 标 要 求 ，但 应 相 对 固 定 IORT 场 所， 并根据工作负荷和剂量率控制要求对治疗室增设相应的屏蔽。
MA Yong-zhong，WAN Linຫໍສະໝຸດ Baidu，LOU Yun，LI Hui-juan，WANG Hong-fang，FENG Ze-chen （ Beijing Center for Disease Control and Prevention，Beijing 100013，China）
【Abstract 】 Objective To assess the radiation protection and safety of Intra-operative radiotherapy （ IORT ） with a mobile accelerator，and to provide guidance of radiation safety for clinical application of IORT． Methods A Mobetron mobile accelerator and its working room of a hospital were determined as the research object． After the workloads of IORT and annual dose goals were confirmed，the radiation level surrounding the IORT room and the doses received by the personnel were calculated When the irradiation condition was set in the worst scenarios，In addition，the radiation shielding of IORT room were checked． Results Under the radiation protection of the IORT room being designed as the same shielding structure as the room of an ordinary X-ray diagnostic device，the dose rates were calculated as follows： 35 － 78 μSv / h outside east wall，89 μSv / h outside south wall，70 － 84 μSv / h outside west wall and 75 － 106 μSv / h outside north wall． The maximum rate of the general treatment room below the IORT room was 64 μSv / h and the dose rate of the space above the treatment room was 45 μSv / h． At the same time，it was shown that all the annual doses calculated from 5 h of cumulative beam-on time met the requirement of dose goal for the highest annual dose received by occupational radiation staff were 0. 53 mSv，and the annual doses of public were lower than 0. 1 mSv． The radiation safety settings including some corresponding safety facilities，available protection apparatus and effective management measures were employed to prevent operators from entering or staying in IORT room incorrectly． Conclusion The dose management goal of IORT with a mobile accelerator operated in an ordinary operating room could be achieved with infinitesimal radiotherapy workload，but the IORT spot should be fixed and the treatment room should be added with relevant shielding materials in terms of actual workload and controlling requirement of dose rate．