医用电子直线加速器的屏蔽计算

医用电子直线加速器的屏蔽计算

摘要：本程序依据NCRP REPORT No.151《Structural Shielding Design and

Evaluation for Megavoltage X- and Gamma-Ray Radiotherapy Facilities 》编制而成，可用于低能（≤10MV ）及高能（>10MV ）医用电子直线加速器的屏蔽计算。

注：以上各点通常取墙体或者防护门外0.3m 处

一、主屏蔽墙（Primary barriers ）（a 、b 点）

利用下列公式对初级辐射进行屏蔽计算：

2pri pri pri B WUT H d = 1{1[]}10barrier e t TVL TVL pri B −−+=

式中：

H pri —距离加速器等中心点（isocenter ）dpri 米处，屏蔽条件下的剂量当量率（Sv/a 或者Sv/week ）。加速器中，各种运动的基准轴线围绕一个公共中心点运动，辐射束以此为中心的最小球体内通过，此点即为等中心。

辐射源

正常治疗距离

辐射束轴

等中心

机架旋转轴

B pri—主屏蔽墙的厚度对应的透射因子；

t barrier—主屏蔽墙的厚度，m；

TVL1—第一个十分之一值层厚度（取值见TableB.2），cm；

TVL e—平衡时的十分之一值层厚度（取值见TableB.2），cm；

W—工作负荷，Gy/a或者Gy/week；

NCRP建议：对于低能（≤10MV）加速器W可取1000Gy/week；对于高能（>10MV）加速器W可取500Gy/week。（NCRP Report No. 49 (NCRP, 1976) recommended using W = 1,000 Gy week–1 for accelerators up to 10 MV, and NCRP Report No. 51 (NCRP 1977) recommended W = 500 Gy week–1 for higher energy accelerators. These workloads were recommended if a value for W could not be determined from direct knowledge of the accelerator use.）

U—使用因子，即初级辐射束（有用束）向某有用束屏蔽方向照射的时间占总照射时间的份额，使用因子U 的取值见表1。

表1 使用因子U

有用线束固定照射方向U=1

旋转式治疗机：

有用线束朝向墙壁 U=1/4

顶棚 U=1/16

T—居留因子，即在辐射源开束时间内，在区域内最大受照人员驻留的平均时间占开束时间的份额，取值见表2。

表2 居留因子T 全居留T=1

工作室、办公室、候诊室、居住区等常有人居留的地方 部分居留T=1/4

公共走廊、人操纵的电梯、无人看管的停车场等有时有人居留的地方 偶然居留T=1/16 公共浴室、厕所、少量行人车辆通过的地方

二、次屏蔽墙（Secondary barriers ）（c 、d 、e 、f 点）

初级辐射束不直接到达该屏蔽墙，屏蔽计算只考虑加速器装置头的泄漏辐射和来自患者体表的散射辐射。

1、患者体表的散射辐射

利用下列公式对患者体表的散射辐射进行屏蔽计算：

22sec

400PS PS sca F B WT H d d α= 10

barrier sca t TVL p B −=

式中： H PS —距离患者dsec 米处，屏蔽条件下的剂量当量率；

B PS —次屏蔽墙的厚度对应的透射因子；

dsca —加速器靶至患者的距离，取1m ；

α—患者体表对初级辐射束的散射比，由入射的X 射线能量及散射的角度决定（取值见Table B.4）；

W —工作负荷；

T —居留因子；

F —患者等中心1m 处照射野面积，取 40×40cm 2。

t barrier —次屏蔽墙的厚度，m ；

TVL sca —十分之一值层厚度（取值见TableB.5a ）。

2、泄漏辐射（Leakage radiation ）

泄漏辐射剂量率一般按初级辐射束的0.1%计，可利用下列公式对泄露辐射进行屏蔽计算：

21000L L L

B WT H d = 1{1[

]}10barrier e t TVL TVL L B −−+=

式中：

H L —距离加速器等中心点（isocenter ）d L 米处，屏蔽条件下的剂量当量率； B L —次屏蔽墙的厚度对应的透射因子；

TVL 1—第一个十分之一值层厚度（取值见TableB.7），cm ；

TVL e —平衡时的十分之一值层厚度（取值见TableB.7），cm ；

W —工作负荷；

T —居留因子。

三、迷路入口处（Maze Entrance ）（g 点）

高能（>10MV ）加速器迷路入口处的剂量来自于：①X 射线H Tot （约10%），②中子俘获γ射线H cg （约17%），③中子Hn （约73%）。对于低能（≤10MV ）加速器仅需考虑X 射线，高能（>10MV ）加速器仅需考虑中子俘获γ射线和中子。各部分剂量当量率计算如下：

（1）X 射线H Tot 的计算

H Tot 包括：①主束通过墙G 散射到迷路入口处的剂量当量率H S ；②装置头泄露辐射通过墙G 散射到迷路入口处的剂量当量率H LS ；③主束通过患者体表散射产生的剂量当量率H PS ；④穿过迷路内墙的机头泄露辐射剂量当量率H LT 。各部分的剂量当量率计算如下：

I 、主束通过墙G 散射到迷路入口处的剂量当量率H S

002

()G z z S h r z WU A A H d d d αα= W —工作负荷；

U G —墙G 的使用因子，取0.25；

α0—主束散射面A 0的反射系数（取值见TableB.8a ）；

A 0—等中心1m 处最大照射野投影在墙G 上的面积，m 2；

αZ —主束经迷路表面A Z 第二次散射时的反射系数（取值见TableB.8a ）； A Z —主束散射面A 0的散射线经过迷路内口发散到迷路外墙内表面的散射面积，m 2。