【文献快递】对新型放射外科系统的辐射屏蔽要求和自屏蔽特性评估

《Health Physics》  2021 年9月9日在线发表山西太原中国辐射防护研究所（China Institute for Radiation Protection）Qinjian Cao, Jun Tan, Yue Ren,等撰写的《对新型放射外科系统的辐射屏蔽要求和自屏蔽特性评估。Evaluation of Radiation Shielding Requirements and Self-shielding Characteristics for a Novel Radiosurgery System》（doi: 10.1097/HP.0000000000001465.）。

为了对辐射工作人员及公众提供安全的操作条件，必须由物理师根据适用的辐射控制规范来确定放射治疗室的辐射防护。一种名为Zap-X的新型放射外科系统具有集成的自屏蔽功能，无需昂贵和复杂的辐射掩体。

在许多不同的操作条件下，获得了ZAP-X放射外科系统附近的辐射水平，并测量了三维辐射剂量分布，以更好地可视化热点和一般剂量分布。分别按照国际标准和中国标准对辐射屏蔽要求进行评估。

虽然Zap-X的整体自屏蔽是按照国际标准设计的，但被发现与中国标准相比是不够的。为适应新一代放射治疗设备不断发展的需要，提出了改进我国放射治疗设备标准的几点建议。

随着中国经济的快速发展，放射治疗领域近年来经历了指数级增长。先进、现代的放射治疗设备，如伽玛刀（GammaKnife）和质子加速器，在治疗癌症方面已变得司空见惯（commonplace）。由于辐射生产在人类附近存在固有的危险，医院和放射治疗设施必须遵守当地的辐射条例，并被要求提供适当的屏蔽和保护，以保护人员和公众。

美国加利福尼亚州圣卡洛斯市（San Carlos）的ZAP外科系统公司开发和制造了一种新型的具有整体自屏蔽的放射外科系统ZAP -X，该系统避免了对昂贵和复杂的辐射掩体的需求（obviates the need for costly and complex radiation bunkers）。该设备用于立体定向放射外科(SRS)治疗上颈部的良性和恶性颅内和颈椎病变。3.0兆伏(MV)S波段直线加速器(LINAC)是治疗辐射源。精确的治疗射线束定位是通过屏蔽壳的独立旋转来完成的，屏蔽壳的移动类似于一个陀螺仪（gyroscope），并支持加速器，同时患者治疗床用于将患者置于射线束下。准直器固定在旋转的壳体上，它本身不旋转以进行射线束定位。该系统旨在为给定的典型患者工作负载提供所有必要的屏蔽。因此，不需要额外的房间屏蔽，但可以为极高的患者工作量而增加额外的房间屏蔽。

2020年，ZAP-X平台在中国北京的解放军301总医院(PLAGH 301)投入使用，用于临床立体定向放射外科(SRS)治疗(图1)。在装置外围的一系列站进行了辐射暴露率测量。国际标准与中国标准的差异。

国际标准与中国标准的差异。

国际标准主要涉及职业暴露人员的年容许剂量当量和公众的年容许剂量当量。

如前所述，根据对Zap-X各参数的计算，瞬时剂量率极限值为32 mSv h^-1，该极限值是用上述0.2的使用因子计算除6.41 mSv h^-1得到的。这一限制高于在测量Zap-X时发生的最大剂量率25.3 mSv h^-1，这意味着ZAP-X治疗室不需要控制，公众在该区域被认为得到了适当的保护。根据国际标准，距离设备周长1米，保护公众所需的辐射屏蔽完全由Zap-X系统外壳内的材料提供（By international standards, the radiation shielding required to protect the public is entirely provided by the material embedded in the housing of the Zap-X system when measured at 1 m from the device perimeter.）。

为保证人员安全，便于标准统一，中国标准采用不同条件下的瞬时剂量率值，提供最保守的屏蔽方法。如前所述，在Zap-X情况下，H _c;d和H _c;max分别为25.56 mSv h^-1和10 mSv h^-1。因此，根据规定，10.0 mSv h^-1应该是限制值。因此，在目前的情况下，许多测量站没有按照中国标准使用ZAP-X的自屏蔽材料进行适当的保护。为了将瞬时剂量率从25.56 mSv h-1降低到10 mSv h-1，必须增加0.4 TVL或3.5 cm厚的钢屏蔽层。

治疗室辐射屏蔽的相关标准是相关放疗项目环境影响评价和职业危害评价的主要依据。通过与国际标准的比较，我国目前某电子直线加速器放射治疗室的辐射屏蔽标准体系与国际相关标准基本一致。主要的区别是剂量参考控制水平。除了每周剂量控制靶区值（the weekly dose control target value）(P)的差异，NCRP报告151，英国当前的电离辐射法规(NCRP 2017；英国法定仪器2017)，而中国现行标准利用任意一小时的平均剂量当量率（take advantage of the average dose equivalent rate in any one hour），以时间平均剂量率(time averaged dose rate，TADR)和瞬时剂量率（instantaneous dose rate）作为评价指标，对放疗室的屏蔽设计提出了更严格的要求。

国际标准主要涉及职业暴露人员的年容许剂量当量和公众的年容许剂量当量。如前所述，根据对Zap-X各参数的计算，瞬时剂量率极限值为32 mSv h 1，该极限值是用上述0.2的使用因子计算得到的6.41 mSv h 1除以。这一限制高于在测量zp - x时发生的最大剂量率25.3 mSv h 1，这意味着zp - x治疗室不需要控制，公众在该区域被认为得到了适当的保护。根据国际标准，保护公众所需的辐射屏蔽完全由Zap-X系统外壳内的材料提供，距离设备周长1米。为保证人员安全，便于标准统一，中国标准采用不同条件下的瞬时剂量率值，提供最保守的屏蔽方法。如前所述，在Zap-X情况下，H c;d和H c;最大值分别为25.56 mSv h 1和10 mSv h 1。因此，根据规定，10.0 mSv h 1应该是限制。因此，在目前的情况下，许多测量站没有按照中国标准使用zp - x的自屏蔽材料进行适当的保护。为了将瞬时剂量率从25.56 mSv h1降低到10 mSv h1，必须增加0.4 TVL或3.5 cm厚的钢屏蔽层。治疗室辐射屏蔽的相关标准是相关放疗项目环境影响评价和职业危害评价的主要依据。通过与国际标准的比较，我国目前某电子直线加速器放射治疗室的辐射屏蔽标准体系与国际相关标准基本一致。主要的区别是剂量参考控制水平。除了每周剂量控制目标值(P)的差异，NCRP报告151，英国当前的电离辐射法规(NCRP 2017;英国法定仪器2017)，而中国现行标准利用任意一小时的平均剂量当量率，以时间平均剂量率(TADR)和瞬时剂量率作为评价指标，对放疗室的屏蔽设计提出了更严格的要求。

根据国际标准，辐射屏蔽评估结果显示，配备ZAP-X系统的内置屏蔽参考最大工作量为每天3名患者，每人3个靶区，每次治疗使用25毫米准直仪，2,000 cGy照射80%等剂量线，足以提供不超过公众每年容许剂量当量1.0 mSv的辐射水平。在相邻的办公室或治疗室上方，除激光扫描近距离探测器施加的职业限制外，不得实施其他职业限制，以确保在这些区域工作的非辐射工人的安全（No occupational restrictions other than those imposed by the laser scanner proximity detector will have to be implemented in adjacent offices nor above the treatment room to ensure the safety of non-radiation workers occupying these areas.）。

根据中国的做法，当评估设施是否符合标准时，使用最严格的剂量限制。因此，Hc的要求被用作可接受的剂量限制。辐射测量结果表明，没有屏蔽治疗室，Zap-X的辐射防护效果无法满足我国相关标准的辐射防护要求（The results of radiation measurement showed that the radiation protection effect of Zap-X cannot meet the radiation protection requirements of Chinese relevant standards without the shielded treatment room.）。一般可采取对治疗室墙面进行额外屏蔽或扩大治疗室面积等措施，以满足辐射防护法规的要求。

由于Zap-X是新一代自屏蔽放射外科设备，中国标准应考虑技术发展。当评估测量的瞬时剂量率时，应考虑机器的实际使用情况。除使用系数和占用系数外，占空比系数也可以引入，为我国今后的屏蔽设计提供更为相关的方法。不考虑这些操作条件将导致对屏蔽要求的总体过高估计。总的来说，目前的规定将妨碍新一代放射治疗设备的推广和应用，例如自屏蔽的Zap-X系统。