醫(yī)用電子直線加速器的屏蔽計(jì)算

1、醫(yī)用電子直線加速器的屏蔽計(jì)算摘要：本程序依據(jù) NCRP REPORT No.151 Structural Shieldi ng Desig n and Evaluati on for Megavoltage X- and Gamma-Ray Radiotherapy Facilities編制而成,可用于低能（WOMV ）及高能（10MV ）醫(yī)用電子直線加速器的屏蔽計(jì)算。注：以上各點(diǎn)通常取墻體或者防護(hù)門外0.3m處一、主屏蔽墻( Primary barriers ) (a、b 點(diǎn))利用下列公式對(duì)初級(jí)輻射進(jìn)行屏蔽計(jì)算：HpriBpriWUTd2ipri-1 +Bpri =10tbarrier -

2、TVL1TVLe式中:Hpri 距離加速器等中心點(diǎn)(isocenter) dpri米處，屏蔽條件下的劑量當(dāng)量 率(Sv/a或者Sv/week)。加速器中，各種運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)軸線圍繞一個(gè)公共中心點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)，輻射束以此為中心的最小球體內(nèi)通過，此點(diǎn)即為等中心。輻射源Bpri 主屏蔽墻的 厚度對(duì)應(yīng)的透射因子；tbarrier 主屏敝墻的厚度，m ；TVL 1 第一個(gè)十分之一值層厚度（取 值見TableB.2） , cm;TVL e平衡時(shí)的十分之一值層厚度（取值見TableB.2），cm；W工作負(fù)荷，Gy/a或者Gy/week ；NCRP建議：對(duì)于低能（ WOMV ）加速器 W可取1000Gy/week ;對(duì)

3、于高 能（10MV ）加速器 W 可取 500Gy/week。（NCRP Report No. 49 （NCRP, 1976）recomme nded using W = 1,000 Gy week for accelerators up to 10 MV , andNCRP Report No. 51 （NCRP 1977） recomme nded W = 500 Gy week for higher en ergy accelerators. These workloads were recomme nded if a value for W could not be determ in

4、ed from direct kno wledge of the accelerator use. ）U 使用因子，即初級(jí)輻射束（有用束）向某有用束屏蔽方向照射的時(shí)間占 總照射時(shí)間的份額，使用因子U的取值見表1。表1使用因子U有用線束固定照射方向U=1旋轉(zhuǎn)式治療機(jī)：有用線束朝向墻壁U=1/4頂棚U=1/16T居留因子，即在輻射源開束時(shí)間內(nèi)，在區(qū)域內(nèi)最大受照人員駐留 的平均 時(shí)間占開束時(shí)間的份額，取值見表2。3boris_pao QQ: 260768622009-10-18表2居留因子T全居留T=1 部分居留T=1/4偶然居留T=1/16工作室、辦公室、候診室、居住區(qū)等常有人居留的地方公共走廊、

5、人操縱的電梯、無人看管的停車場(chǎng)等有時(shí)有人居留 的 地方公共浴室、廁所、少量行人車輛通過的地方e、次屏蔽墻（Secondary barriers） （c、d、e、f 點(diǎn)）初級(jí)輻射束 不直接到達(dá)該 屏蔽墻，屏蔽計(jì)算 只考慮加速器裝置頭的泄漏輻射和來自患者體表的散射輻射。1、患者體表的散射輻射利用下列公式對(duì) 患者體表的散射輻射進(jìn)行屏蔽計(jì)算:Bps 必WTH 400h ps -22d scadsectbarrierBp =10 TVLsca式中:Hps距離患者dsec米處，屏蔽條件下的劑量當(dāng)量率Bps次屏蔽墻的厚度對(duì)應(yīng)的透射因子;dsca加速器靶至患者的距離，取1m ；a患者體表對(duì)初級(jí)輻射束的 散射比

6、，由入射的X射線能量及 散射的角度決定（取值見Table B.4）;W工作負(fù)荷;T居留因子;2F患者等中心1m處照射野面積，取40 x 40cm。tbarrier 次屏蔽墻的厚度，m ；TVL sca-十分之一值層厚度 （取 值見TableB.5a）。2、泄漏輻射（Leakage radiation ）泄漏輻射劑量率一 般按初級(jí)輻射束的0.1%計(jì)，可利用下列公式對(duì) 泄露輻射進(jìn)行屏蔽計(jì)算:Hl=*1000dL一 1 + tbarrier - TVL1 Bl =10 叫5boris_pao QQ: 260768622009-10-18式中：Hl 距離加速器等中心點(diǎn)（isocenter） dL米處，

7、屏蔽條件下的劑量當(dāng)量率；Bl 次屏蔽墻的厚度對(duì)應(yīng)的透射因子；TVL 1 第一個(gè) 十分之一值層厚度 （取 值見TableB.7），cm；TVL e平衡時(shí)的十分之一值層厚度（取值見TableB.7），cm；W工作負(fù)荷；T居留因子。三、迷路入口 處（Maze Entrance） （ g 點(diǎn)）高能（10MV）加速器迷路入口處的劑量來自于：X射線H“t（約10%）, 中子俘獲丫射線（約17%）,中子Hn （約73% ）。對(duì)于低能（W0MV ）加速器僅需考慮 X射線，高能（10MV ）加速器僅需考慮中子俘獲丫射線和中子。各部分劑量當(dāng)量率計(jì)算如下：（1） X射線HTot的計(jì)算HTot包括：主束通過墻G散射到

8、迷路入口處的劑量當(dāng)量率 Hs；裝置頭 泄露輻射通過墻G散射到迷路入口處的劑量當(dāng)量率 Hls；主束通過患者體表散 射產(chǎn)生的劑量當(dāng)量率 Hps；穿過迷路內(nèi)墻的機(jī)頭泄露輻射劑量當(dāng)量率 Hlt。各 部分的劑量當(dāng)量率計(jì)算 如下：I、主束通過墻G散射到迷路入口處的劑量當(dāng)量率 HsHsWUg a。A)az Az2(dhdd)W工作負(fù)荷；Ug墻G的使用因子，取0.25;a主束散射面Ao的反射系數(shù)（取值見TableB.8a）；Ao等中心1m處最大照射野投影在墻G上的面積，m2；az 主束經(jīng)迷路表面Az第二次散射時(shí)的反射系數(shù)（取值見TableB.8a）；Az主束散射面Ao的散射線經(jīng)過迷路內(nèi)口發(fā)散到迷路外墻內(nèi)表面的

9、散射 面積,m2。、裝置頭泄露 輻射通過墻G散射到迷路入口處的劑量當(dāng)量率HlsLfWUcaALS2 (dsecd ZZ )Lf距靶1m處裝置頭泄露 輻射率，取0.1% ;W工作負(fù)荷；Uh 墻G的使用因子，取0.25;a墻G對(duì)裝置頭漏射輻射的反射系數(shù)（取值見TableB.8b）;Ai 從門入口處可見的墻G面積（圖中A1的長度X機(jī)房凈高），單位：m2;dsec靶至墻G上迷路中心線的距離，m；dzz 迷路中從散射表面A1到門的垂直距離，mm、主束通 過患者體表散射產(chǎn)生的劑量當(dāng)量率 Hps,%(B)WUg(F /400)aiAiH ps =2(dscadsecd ZZ )式中：W工作負(fù)荷；Ug使用因子

10、，取0.25;a 0患者散射的初級(jí)輻射以一 定角度入射到墻g的散射比（取值見TableB.4）；2F患者等中心1m處照射野面積，取40 x 40cm ；a 墻G對(duì)患者散射輻射的反射系數(shù)（取值見TableB.8b）;A1 從門入口處可見的墻G面積，單位：m2;dsca 靶至患者的距離，取1m ；dsec患者至迷路中線與迷路墻G交點(diǎn)的距離，m ；dZZ 迷路中從散射表面A1到門的垂直距離，m。IV、穿過迷路內(nèi)墻的泄露輻射劑量當(dāng)量率 HltHltLfWUGBLBl-i+=10tbarrier - TVL1TVLeLf距靶1m處裝置頭泄露 輻射率，取0.1% ；W工作負(fù)荷；Ug使用因子，取0.25；B

11、l 迷路內(nèi)墻對(duì)裝置頭泄露 輻射的透射因子；dL 靶經(jīng)迷路 內(nèi)墻至迷路入口處的距離，m ；tbarrier 泄露輻射沿著dL在迷道內(nèi)墻中穿過的距離，m ；TVL 1 第一個(gè)十分之一值層厚度（取 值見TableB.7），cm；TVL e平衡時(shí)的十分之一值層厚度（取值見TableB.7），cm；V、HTot的計(jì)算HTot = 2.64( Ms + Hls + Hps + Hlt)f取值如下：TABLE K. SUGGESTED TRANSMISSION FACTORS (PERCENTAGE DEPTH DOSES FOR A x lOern FIEI.D, 100 cm SSD ATA DEPTH

12、 OF30cm)21FnergyCn-ti* i6 MV10 MV15 MVlawv25 MVTransmission./0.150.230280.3303403S經(jīng)防護(hù)門屏蔽后的Hw- shield計(jì)算如下：tbarrier HTot - shield =HTot 対0益tbarrier 防護(hù)門的鉛當(dāng)量，mm ；TVLpb 取 5mm , The TVL for scattered and leakage photons (H Tot) variesbetween 3 and 6 mm of lead depe nding on the maze len gth (McG ini ey, 2

13、002)(2)中子俘獲 丫射線 Hcg (Neutron capture gamma rays )的計(jì)算式中：Wl加速器的工作負(fù)荷，如果是雙光子的加速器僅指高能部分工作負(fù)荷； h 護(hù)門處 單位吸收 劑量的中子 俘獲y射線劑量當(dāng)量(The doseequivale nt from the n eutr on capture gamma rays at the outside maze entran ce, per un it absorbed dose of x rays at the isocenter), Sv/isocenter Gy ；KA點(diǎn)處中子 俘獲y射線劑量當(dāng)量 與總中子注量的 比

14、率，取6.9X 10-16;協(xié)A點(diǎn)處單位X射線吸收劑量的 總中子注量(Total n eutro n flue nee at-2Location A per unit absorbed dose (gray) of x rays at the isocenter ), neutron m ;TVD 中子劑量當(dāng)量 每衰減10倍時(shí)在迷路中經(jīng)過的距離(當(dāng)X射線輸出 能量為1825MV時(shí)取5.4, X射線輸出能量為15MV時(shí)取3.9), m;卩一中子在裝置頭防護(hù)材料中的透射因子(鉛材料取1,鎢材料取0.85);Qn等中心點(diǎn)處 單位X射線吸收劑量的中子 數(shù)(Neutron source strength

15、 in n eutr ons emitted from the accelerator head per gray of x-ray absorbed dose at the isocenter)，取值見 TableB.9;2Sr治療室的總表面積(不含迷路),m ;d1 圖中等中心點(diǎn)到A點(diǎn)的距離，m;11boris_pao QQ: 260768622009-10-18d2 圖中A點(diǎn)到迷路入口處的距離，m經(jīng)防護(hù)門屏蔽后的H eg shield 計(jì)算如下:TVLeg shield=Heg X10Pb12boris_pao QQ: 260768622009-10-18tbarrier 防護(hù)門的鉛當(dāng)量

16、，mm ；TVL 一般取61mm ,如果迷路長 度大于5m, TVL可取6mm。(The average en ergy of capture gamma radiati on is 3.6 MeV , and could be up to about 10 MeV for very short mazes. The thick ness of lead is determ ined using a TVL of 61 mm. For rooms with a maze length greater than 5 m, the energy of the gamma rays is much lower, requir ing a TVL of about 6 mm lead.)(3)中子Hn的計(jì)算采用修正后的Kersey 模式(比原模式精確，計(jì)算值更小)計(jì)算如下：H n = Wl XH n,dd9d9 -(2 ) - ( 2 )Hn,d =2.4 X10 X?A Xj/S! X1.64 XO 1.9 +10 TVD TVD =2.06 懇式中：Wl加速器的工作負(fù)荷，如果是雙光子的加速器僅指高能部分工作負(fù)荷;Hn,D入口處單位X射線 吸收劑量的中子劑量當(dāng)量， S