具有非均整模式的医用直线加速器 机房放射防护设计与效果分析

目的:分析研究具有非均整(FFF)模式的医用直线加速器机房放射防护设计与屏蔽效果,为医用直线加速器FFF模式的放射防护设计提供技术参考。方法:在Versa HD型医用直线加速器X射线能量10 MV、照射野40 cm×40 cm条件下,分别使用均整模式最大输出剂量率600 MU/min和FFF模式最大输出剂量率2200 MU/min照射,按照国家职业卫生标准(GBZ126-2011)规定的方法,对加速器机房外表面30 cm处剂量水平进行检测,对检测结果中的超标位点计算改造方案的屏蔽厚度,并在改造完成后重新进行检测。结果:按照均整模式设计的原屏蔽方案在10 MV的FFF模式下,机房外表面部分检测点辐射剂量率>2.5μSv/h,超出国家职业卫生标准(GBZ126-2011)限值(≤2.5μSv/h)要求;防护门外中子辐射剂量当量率最大为1.0μSv/h,明显高于预期值。根据检测结果计算需要增加的屏蔽厚度,改造完成后原超标位点辐射剂量率均<2.5μSv/h,满足标准限值要求。结论:在FFF模式下机房外表面辐射剂量率较均整模式明显增加,具备10 MV的FFF模式的医用直线加速器机房设计需要考虑中子防护,在不改变周围剂量当量率参考控制水平的情况下,需要增加屏蔽厚度才能达到国家标准要求。

头部寡转移瘤无均整器模式剂量学分析

目的:分析头部寡转移瘤立体定向放射外科(SRS)中均整器(FF)模式和无均整器(FFF)模式下的剂量学差异,为FFF模式应用于头部寡转移瘤的立体定向放射治疗(SRT)提供依据。方法:选取医院收治的14例行SRT脑部寡转移瘤患者病例资料,将所有患者治疗中目标计划射线类型由FF模式改为FFF模式,其他参数保持不变。比较同一靶区两种模式计划的剂量学分布特征的非均匀性指数(HI)、机器跳数、治疗时间和危及器官(OAR)剂量的差异性。结果:FF和FFF模式下的HI分别为0.091±0.03和0.094±0.03,机器跳数分别为(1202.35±157)MU和(1252.42±177.9)MU,治疗时间分别为(207.64±19.19)s和(170±13.7)s,差异均有统计学意义(t=-2.48,t=-3.18,t=8.65;P<0.05)。两种模式下剂量梯度指数(GI)中GI2000比较差异有统计学意义(t=-2.27,P<0.05),而适形度、剂量跌落梯度、OAR的最大值、最小值和平均值比较差异无统计学意义。两种模式的左眼晶状体、左右内耳的剂量最小值和右内耳的剂量平均值比较,差异均有统计学意义(t=-2.1,t=-2.83,t=-2.29,t=-2.42;P<0.05),FFF模式下OAR剂量低于FF模式下剂量,但差异无统计学意义。结论:FF模式的适形度和均匀性优于FFF模式,但FFF模式剂量跌落和OAR剂量优于FF模式,且治疗时间明显短于FF模式,可确保患者治疗安全。

医用直线加速器不同靶材料对X射线能谱的影响研究

目的:研究无均整过滤器(FFF)模式下不同靶材料对加速器能谱结构的影响,以及该模式下是否有必要切换靶材料以满足不同的临床治疗需求。方法:以基于蒙特卡罗算法(统计试验法)的EGSnrc程序用于电离辐射传输模拟,使用BEAMnrc建立VarianTrueBeam系列加速器机头结构,并设置不同材料和不同厚度的靶,使用BEAMdp调用其计算生成的相空间文件进行能谱与能量注量的结果分析比较。结果:在靶材料中厚度为0.2 cm的金靶在能谱结构表现较钽靶、钨靶更为优异,高原子序数材料光子能量注量差异不大,低原子序数材料铜靶在能谱与能量注量都不能满足使用要求。金靶在<2 cm厚度时具有很高的电子污染,低能光子份额高达20%,非平坦度高于80%,但较薄材料具有更高的能量份额与更低的热量损失,在常规模式较为适用。结论:FFF模式较常规模式提高了射野范围内光子的产生效率,高原子序数材料更适合作为靶材料,在常规模式切换到FFF模式时可以考虑同时切换靶材料以提高轫致辐射产生效率。

不同治疗模式下医用直线加速器屏蔽计算及验证

对10 MV常规治疗模式和6 MV高剂量输出非均整(FFF)治疗模式下医用直线加速器机房外关注点剂量率水平进行计算和现场监测。结果显示,不同治疗模式对机房周边辐射水平有较大影响,主束方向应重点关注加速器功率,防护门区域应重点关注加速器等中心最大剂量率;在进行加速器机房防护设计时,应做好选址、布局、分区、防护和管理,做好机房的屏蔽设计,确保防护门、屏蔽墙施工的可靠性。