鲁旭尉，谭剑锋，周新（通信作者）

湖南省肿瘤医院·中南大学湘雅医学院附属肿瘤医院 （湖南长沙 410013）

辐射是指一束微观粒子的发射过程，可以传递能量。电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总称，具有波长短、频率高、能量高的特点。在接触电离辐射的过程中，如防护不当，人体受照射的剂量超过一定限度，则电离辐射能够通过损伤细胞的DNA 分子，使体细胞和生殖细胞发生变异或死亡，从而引起功能障碍、不孕、肿瘤、遗传异常等，使人体受到一定的危害[1]。因此，为保护从事放射性工作人员和广大公众的健康与安全，同时允许正当照射的必要活动，促进放射性技术的应用和发展，国家制定了相应的标准。辐射防护三原则为最基本的标准，即实践的正当性原则、剂量限制和潜在照射危险限制原则、防护与安全的最优化原则[2]。无论以何种方式利用放射性技术，其辐射防护均应遵循辐射防护三原则，所有机构均不例外。

放射源是指能发射电离辐射的物质或装置，能够释放各种电离辐射的物质或装置均可视为放射源。放射源可以分为天然放射源与人工放射源，其中人工放射源可以分为医疗照射放射源、公众照射放射源以及职业照射放射源等[3]。大部分用于γ 探伤、放射治疗和辐射加工的人工放射源放射性强度大，可能危害从事放射性工作人员和广大公众的健康与安全，需要专用的辐照室进行屏蔽。辐照室一般位于建筑物的底层，用超过辐射防护标准厚度的墙壁保护工作人员和公众的身体健康，如15 MV 医用加速器的主屏蔽墙厚约2.6 m[4]。由于各种原因，在辐照室的墙壁上需要留置孔洞以备各种线缆穿过，而这些孔洞会影响屏蔽墙的防护功能，且目前各项国家标准都未对在辐照室穿墙布线孔洞位置设计进行规范，因此，各个使用单位在辐照室的屏蔽墙上穿墙布线孔洞位置设计无标准可依，各有不同，如某市级医院放疗中心的医用加速器机房，为质控测量中布设线缆方便，其穿线孔洞几乎位于操作室内操作台与辐照室内直线加速器之间，虽然其辐射剂量测量结果符合国家辐射防护标准，但我们认为该穿线孔洞位置设计有悖辐射防护常识，却又无标准和实测数据为依据以否定其设计方案。本研究探究在辐照室穿墙布线并符合辐射防护三原则的方法。

1 材料与方法

选定一个核通公司的192Ir 后装治疗机及机房，后装治疗机机房见图1。辐照室的防护墙为680 mm 厚的混凝土墙，在辐照室与操作室之间的屏蔽墙上预留一个直径为8.3 cm 的圆柱状布线孔洞，孔洞的中轴线（即圆柱体的中轴线）为孔洞延长线。放射源为192Ir 伽马放射源，半衰期为73.827 d，能量为0.355 MeV，属于2类放射源，源强为6.313 Ci。测量仪器为郑州拓普仪表科技有限公司的SW83型射线检测仪。

图1 后装治疗机机房示意图

首先测量操作室的辐射本底，然后根据《电离辐射防护与放射源安全基本标准》和美国辐射防护与测量委员会（National Council on Radiation Protection and Measurements，NCRP）报告中的要求，在辐照室外、屏蔽墙后30 cm处、距离孔洞延长线240 cm处测量后装治疗机开机时的最高辐射剂量率，即屏蔽墙后的最高辐射剂量率，辐射剂量仪分别位于操作室内孔洞旁A、B、C 3个位置，放射源分别位于辐射室内孔洞旁D、E、F 3个位置，测量最高辐射剂量率，见图2。每种情况测量3次，每次测量时间为120 s，辐射剂量仪的测量最大值为最高辐射剂量率。A、B、C 3个位置与墙面的距离均为30 cm，D、E、F 3个位置与墙面的距离均为100 cm，A、D位于孔洞延长线上，AB、AC、DE和DF的长度分别为8 cm、15 cm、25 cm和50 cm（距离孔洞延长线近或远，是指放射源或辐射剂量仪位于距离墙面的距离相同时，距离孔洞延长线的长度小为距离孔洞延长线近，距离孔洞延长线的长度大为距离孔洞延长线远）。

2 结果

操作室的辐射本底为0.17 μSv/h。开机时，屏蔽墙后面的最高辐射剂量率为0.19 μSv/h，远小于国家辐射防护标准的2.5 μSv/h 的控制目标，与辐射本底相比，仅相差0.02 μSv/h，说明屏蔽墙的屏蔽效果非常好。

图2 辐射剂量仪与放射源位于辐射室内的位置示意图

放射源和辐射剂量仪在不同位置时，测量的最高辐射剂量率见表1。

表1 放射源和辐射剂量仪在不同位置测量的最高辐射剂量率（μSv/h）

由表1得出：（1）当辐照室外的辐射剂量仪位置固定时，放射源距离孔洞延长线越远，辐照室外的辐射量越小，放射源距离孔洞延长线越近，辐照室外的辐射量越大，当放射源位于孔洞延长线上时，辐照室外的辐射量远大于其他情况，测量值均超过国家辐射防护标准的2.5 μSv/h 的控制目标；（2）当辐照室内的放射源位置固定时，辐照室外的辐射剂量仪位置距离孔洞延长线越远，测得的最高辐射剂量率越小，辐射剂量仪位置距离孔洞延长线越近，测得的最高辐射剂量率越大，当辐射剂量仪位于孔洞延长线上时，最高辐射剂量率的测量值远大于其他情况，均超过国家辐射防护标准的2.5 μSv/h 的控制目标；（3）当放射源、辐射剂量仪都远离孔洞延长线时，受到的辐射剂量率最小，测量值远小于国家辐射防护标准的2.5 μSv/h 的控制目标；（4）当放射源、辐射剂量仪距离孔洞延长线的距离较小时，受到的辐射剂量率较大，可能超过国家辐射防护标准的2.5 μSv/h 的控制目标，而当放射源、辐射剂量仪都位于孔洞延长线上时，受到的辐射剂量率最大，测量值远超过国家辐射防护标准的2.5 μSv/h 的控制目标。

3 讨论

辐照室辐射到室外的射线来源为原射线、漏射线和散射线。原射线为未经任何屏蔽的X 线，剂量率最大，危害也最大。漏射线经过屏蔽墙的厚度越大，则剂量率越小。辐射到辐照室外的散射线主要经过孔洞散射到室外，影响散射线剂量的因素较多，一般来说，射线与物体作用的次数越多，散射线剂量衰减的越小[5]。当放射源位于不同位置时，X 线中原射线、漏射线到达辐照室外的路径见图3。

由图3可知，当放射源位于孔洞延长线外时，原射线不能经过孔洞到达辐射室外。只有当放射源位于孔洞延长线上，原射线才能经过孔洞到达辐射室外，所以当放射源位于孔洞延长线上时，辐照室外的剂量远超过其他情况，孔洞及孔洞附近的辐射量超过国家辐射防护标准的2.5 μSv/h 的控制目标，需要避免此类状况的出现。

图3 放射源位于不同位置时，原射线、漏射线到达辐照室外的路径示意图

当放射源位于孔洞延长线外时，只有漏射线和散射线到达辐射室外。考虑孔洞的直径远小于屏蔽墙的厚度，并且屏蔽墙的屏蔽效果非常好，最高辐射剂量率稍大于辐射本底，因此，可以忽略漏射线对辐照室外的剂量影响而仅考虑散射线对辐照室外的剂量影响。图4为放射源分别位于E、F 点时，经过孔洞到达辐照室外的散射线的示意图。

图4 散射线到达辐照室外示意图

由图4可知：（1）对比E、F 点，F 点距离辐照室洞口的距离大于E 点距离辐照室洞口的距离，根据X 放射源辐射强度与离放射源距离的平方成反比定律，当同一放射源位于F 点时，辐照室洞口位置的剂量率小于放射源位于E 点时；（2）如果放射源相同，则粒子的平均能量E 不会改变，原射线通过洞口进入孔洞的能量注量Ψ（energy fluence）正比于粒子注量Φ（particle fluence）[4]，粒子注量Φ 正比于原射线进入洞口的截面积，若洞口的面积为S，进入洞口的原射线与洞口的夹角为β，则洞口的截面积为S×sinβ，若洞口的面积S 不变，则原射线通过洞口进入孔洞的能量注量Ψ 正比于sinβ，放射源距离孔洞延长线越近说明进入洞口的原射线与洞口的夹角β 及sinβ 越大，原射线通过洞口进入孔洞的能量注量也越大，放射源距离孔洞延长线越远说明进入洞口的原射线与洞口的夹角β 及sinβ越小，原射线通过洞口进入孔洞的能量注量也越小，若洞口的面积S 可以改变，则减小洞口的面积S 也减小了原射线通过洞口进入孔洞的能量注量；（3）当放射源分别位于E、F 点时，放射源距离孔洞延长线越远，进入洞口的原射线与洞口的夹角β 越小，原射线经过孔洞到达辐照室外的散射线在孔洞中与屏蔽墙作用的次数越多，到达辐照室外的散射线剂量与辐照室洞口位置的剂量比值越小。

总之，放射源离孔洞延长线越远，到达辐照室外的散射线越少。

由上述分析可知，当孔洞存在时，到达辐照室外的射线主要来源于经过孔洞的原射线和散射线，所以当放射源位置固定时，在辐照室外，离孔洞延长线越近，辐射剂量越大；离孔洞延长线越远，辐射剂量越小。

根据辐射防护的三项基本原则，为使工作人员和公众受到的电离辐射保持在可以达到的最低水平，由测量结果及分析可以得出设计辐照室穿墙布线的三条原则：（1）在辐射室，放射源可能经过的位置不得位于孔洞延长线上，应尽量远离孔洞延长线；（2）在操作室，工作人员和公众居留因子高的位置应尽量远离孔洞延长线；（3）根据辐射防护的最优化原则，在满足工作需要的前提下，孔洞面积应尽可能的小。

在设计辐照室的过程中，虽然受工作要求和场地的限制，辐照室内的放射源和操作室内的操作台位置调整范围很小，但在设计建设辐照室的过程中合理设计穿墙布线的孔洞位置即可，无需增加迷道等其他屏蔽设施便可最大限度地降低穿墙孔洞引起的辐射危害；此外，不能仅考虑布线方便而将孔洞置于放射源与操作台之间，而导致工作人员受到不必要的辐射；同时，当放射源工作时，工作人员和公众应尽量减少在孔洞旁停留的时间，以免受到不必要的辐射损伤。虽然上文所述的某市级医院放疗中心的医用加速器机房穿线孔洞位置使工作人员受到的辐射剂量符合国家辐射防护标准，但违反了辐射防护三原则中防护与安全的最优化原则，需要进行修改，如将医用加速器机房穿线孔洞位置设于远离操作台的房间角落，则工作人员所受到的辐射剂量无疑会小于原设计方案。

对于放射源不必位于辐照室中央的机房布局设计，放射源位置与孔洞的位置不应位于屏蔽墙的同侧，应位于屏蔽墙的不同侧，两者的距离越大，孔洞引起的辐射危害越小，如后装治疗机和孔洞分别位于图1 中A、B 不同的一侧，操作台位于操作室的中央，则可将孔洞引起的辐射危害控制在极低的范围。