XHA600系列医用电子直线加速器的机房设计参考导则.doc
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1、49a88f7dd79ab68ab91dfce86cdc94f1.doc目录前言1加速器机房的屏蔽设计2 一、放射防护的目的与基本原则2 二、屏蔽材料的选择2 三、名词与公式中的符号解释2 四、X线防护计算公式4加速器机房设计原始数据6加速器机房设计的总体要求7加速器机房的具体设计8一、 治疗室 81.地坑的设计82. 迷路、防护门及地面的设计93. 电缆沟的设计94. 吊车与吊车梁的设计105. 照明系统106. 通风系统的设计107. 采暖及除湿的设计108. 其他配套设备119. 消防设施12 二、 控制室 12 三、 辅助机房 12四、包装清单14五、相关标准及参考资料15附录A 机房
2、设计一附图A-1 机房平面布置图16附图A-2 II机房立面图17附图A-3 IIII机房立面图18附图A-4 机房透视图119附图A-5 机房透视图220附图A-6 机房联机辅助设施穿线管路图21附图A-7 电气布线图22附图A-7-1 电气布线立面图123附图A-7-2 电气布线立面图224附图A-7-3 电气布线立面图325附图A-8 水管路示意图26附图A-9 放疗中心布置方案27附录B 机房设计二附图B-1 机房平面布置图28附图B-2 II机房立面图29附图B-3 IIII机房立面图30附图B-4 机房透视图131附图B-5 机房透视图232附图B-6 机房联机辅助设施穿线管路图3
3、3附图B-7 电气布线图34附图B-7-1 电气布线立面图135附图B-7-2 电气布线立面图236附图B-7-3 电气布线立面图337附图B-8 水管路示意图38附图B-9 放疗中心布置方案39附录C 通用附图附图C-1 主机底座和地坑40附图C-2 主机底座和地坑剖面图41附图C-3 主机运输外形图42附图C-4 设备运输路径尺寸要求43附图C-5 电缆沟剖面图44附图C-6 通风系统45附图C-7 机房联锁接线图46附图C-8 G1胶管接头47附图C-9 机房配电图48电器元件明细表49安装前机房检验项目50前 言本机房设计参考导则适用于XHA600系列医用电子直线加速器的机房设计。本材
4、料分两部分:原始数据和机房设计参考导则。新华(放射治疗设备制造厂)负责向医院(用户)提供信息,新华对所提供的信息负责。按国际惯例,放射治疗机房的设计应该由医院从事放射物理工作的人员进行防护的物理计算和布置安排,建筑设计院设计后报上级主管部门和所在地的放射卫生防护部门审批。设备制造厂不对机房设计建造中的问题负责。由于:1、地方当局可能规定了与国家标准不同的当量剂量的年限值;2、各医院的工作负荷(繁忙程度)不同;3、能利用的场地面积大小不同;4、医院配置的其他设备(如模拟机、后装机等)不同,布置不同。所以参考导则中提到的机房安排、屏蔽尺寸及计算和注意事项仅供医院参考。导则中提供了两种机房设计方案,
5、条件允许的情况下建议优选机房设计一方案。医院有责任将本机房设计参考导则的内容提供给建筑设计院。加速器机房的屏蔽设计一、放射防护的目的与基本原则X射线的电离辐射对人体的有害效应分为随机性效应和确定性效应。防护的目的是使工作人员和公众受到的剂量不能达到确定性效应的阈值,并限制随机性效应的发生率使之合理地达到尽可能低的水平。三项基本原则是:正当化、最优化和个人剂量的限制。最优化是以最小的代价获得最大的净利益,而不是盲目追求无限地降低受照剂量。二、屏蔽材料的选择加速器治疗头中常用高Z物质(如贫铀、钨、铅)使泄漏射线减弱到有用射线的千分之一。但是房屋的屏蔽材料一般用价格便宜、施工方便的混凝土。在地皮昂贵
6、的市中心,可以在主屏蔽墙内用含铁矿石(或重晶石、铸铁块)的重混凝土或镶以大钢板,其厚度可相应减小。三、名词与公式中的符号解释1. 名词解释:有用束:是指通过光阑的电离辐射。泄漏辐射:是指从治疗头发出的有用束以外的那部分射线。散射辐射:是指从被照物体散射出的射线。杂散辐射:是指泄漏辐射和散射辐射。主屏蔽:是有用束能直接照到的墙和天花板(因为有用束比泄漏和散射线强得多,主屏蔽计算时只算对有用束的防护)。副屏蔽:是有用束照不到的其它墙和天花板,它只计算对泄漏和散射线的防护。2. 治疗机房辐射屏蔽的剂量参考控制水平2.1 治疗机房墙和入口门外关注点的剂量率参考控制水平治疗机房墙和入口门外关注点的剂量率
7、应不大于下述a)、b)和c)所确定的剂量率参考控制水平c。a)使用放射治疗周工作负荷、关注点位置的使用因子和居留因子,依照下式求得关注点的导出剂量率参考控制水平c,d(Sv/h):(详细内容见GBZ/T 201.2-2011附录A) 距治疗机房墙和入口门外表面30cm处和临近治疗机房的居留因子较大(T1/4)的人员驻留 区域见式(1)。 cHc/(t*U*T) (1) 式(1)中: c周围剂量当量率控制水平,Sv/h; Hc周剂量控制水平(Sv/周),其值如下: 放射治疗机房外控制区的工作人员:100Sv/周 放射治疗机房外非控制区人员: 5Sv/周 U治疗装置向关注位置的方向照射的使用因子;
8、 T人员在放射治疗机房外控制区和放射治疗机房外非控制区驻留的居留因子,参见表1 t治疗装置周最大累积照射的小时数,h/周。t是与治疗装置周工作负荷W相关的参数,应由放射治疗单位给定的放射治疗工作量导出。b)按照关注点人员居留因子的下列不同,分别确定关注点的最高剂量率参考控制水平c,max(Sv/h): c,max2.5Sv/h (人员全居场所,T1/2) c,max10Sv/h (人员部分和偶然居留场所,T1/2)c)由上述a)中导出的剂量率参考控制水平c,d和b)中的最高剂量率参考控制水平c,max,选择其中较小者作为关注点的剂量率参考控制水平c(Sv/h)。 2.2 治疗机房顶的剂量控制要
9、求 治疗机房顶的剂量按下述a)、b)两种情况控制:a)在治疗机房上方已建、拟建二层建筑物或在治疗机房旁邻近建筑物的高度超过自辐射源点至机房顶内表面边缘所张立体角区域时,距治疗机房顶外表面30cm处和(或)在该立体角区域内的高层建筑物中人员驻留处,可以根据机房外周剂量参考控制水平Hc5Sv/周和最高剂量率c,max2.5Sv/h,按照2.1求得关注点的剂量率参考控制水平c(Sv/h)加以控制。b)除2.2 中a)的条件外,应考虑下列情况:1)天空散射和侧散射辐射对治疗机房外的地面附近和楼层中公众的照射。该项辐射和穿出机房墙透射辐射在相应处的剂量(率)的总和,应按2.2中a)确定关注点的剂量率参考
10、控制水平c(Sv/h)加以控制。2)穿出治疗机房顶的辐射对偶然到达顶外人员的照射,以相当于机房外非控制区人员周剂量率控制指标的年剂量250Sv加以控制。3)对不需要人员到达并只有借助工具才能进入的机房顶,考虑上述1)和2)之后,机房顶外表面30cm处的剂量率控制水平可按100Sv/h加以控制(可在相应位置处设置辐射告示牌)。3. 周工作负荷W和周照射时间t的示例(1)常规放射治疗 放射治疗工作量为40人/天,每周工作5天,平均每人每野次治疗剂量3Gy,平均每人治疗照射1.5野次,周工作负荷W=40x5x3x1.5=900Gy/周. 若加速器治疗束等中心处治疗模体内参考点的常用最高吸收剂量率(D
11、0)为4 Gy/min,周照射时间为t=W/D0=900(Gy/周)/4(Gy/min)=225min/周=3.75h/周(2)调强放射治疗若治疗工作量同常规放射治疗,有用束屏蔽的工作负荷W和周照射时间t同常规放射治疗的时间。泄露辐射的W和t约为常规放射治疗的5倍。4. 居留因子T:见表1表1不同场所的居留因子场所居留因子(T)示例典型值范围全居留11管理人员或职员办公室、治疗计划区、治疗控制室、护士站、咨询台、有人护理的候诊室以及周边建筑物中的驻留区部分居留1/41/2-1/51/2:相邻的治疗室、与屏蔽室相邻的病人检查室1/5:走廊、雇员休息室、职员休息室偶然居留1/161/8-1/401
12、/8:各治疗室房门1/20:公厕、自动售货区、储藏室、设有座椅的户外区域、无人护理的候诊室、病人滞留区域、屋顶、门岗室1/40:仅有来往行人车辆的户外区域、无人看管的停车场、车辆自动卸货/卸客区域、楼梯、无人看管的电梯5. 束定向因子U:是一个不大于1的无量纲系数。因为辐射束可以改变方向,停留在某方向的人员只照到全部工作负荷的一部分。作为主防护的两侧墙被照时间占全部出束时间的1/4或更小,取U=1/4。对地板取U=1,对旋转治疗时才照到的方向,可取U=1/10。辐射束固定时及计算泄漏辐射和散射辐射时,不应考虑束定向因子对工作负荷的修正,取U=1。6. 安全系数n:通常在计算值上再追加一个半值层
13、厚度,亦即考虑两倍的安全系数,n=2。四、X线防护计算公式1. 符号说明d:靶距防护计算点的距离(米)。d1:靶距散射体的距离(米)。d2:散射体距防护计算点的距离(米)。d3:二次散射体距防护计算点的距离(米)。S、S:S和S分别为从计算所求点能看到有用射线和泄漏射线射到混凝土墙壁、天花板、地面的面积(米2)。K:衰减倍数(无量纲)。KL:考虑泄漏辐射时的衰减倍数。KS:考虑散射线时的衰减倍数。2. 主屏蔽对有用束的防护K=W(Svm2Wk-1)UTn/ c(SvWk-1)d2(m2)=WUTn/ c d2上式中括号内为量纲,U、T、n、K无量纲。3. 泄漏辐射的防护:制造厂保证加速器治疗头
14、内的屏蔽使距靶1米处泄漏辐射平均不超过主线束中心轴参考点强度的 0.1%,因此公式中WL=W/1000,KL=WL(Svm2Wk-1)Tn/ c(SvWk-1)d2(m2)=WLTn/ c d2对于医用加速器,来自患者及床面的散射线剂量一般不超过泄漏辐射的剂量,又因散射线的能量比泄漏辐射低得多,因此,在确定副屏蔽的厚度时,主要考虑泄漏辐射的影响。4. 散射辐射的防护:被照物体均产生散射线,散射的强度与能谱是很复杂的,与射野大小、散射体有效原子序数、散射线与入射线中心轴之间的夹角及射线类型和能量有关。ICRP-33给出在空气中测得的由几种厚散射体(水、铅、混凝土)每100cm2面积所引起90方向
15、,半米处散射百分数。KS=(SW+SWL)/d12d22c1005. K与KL的计算有足够的精度。由下表可以查出。表 2 射线能量6MV时,不同衰减倍数所需混凝土(=2.35g/cm3)厚度K厚 度K厚 度1.571104138212210414852651041618331105171103721051812047510519430538105203405811062055060210621860634106228806761062341007081062392008011072425009421072521103103410726321031146107268510312681072738
16、1031341108276表3 混凝土对铅及钢的比率(6MV的X线)1毫米厚的铅/钢,相对多少毫米厚的混凝土钢主防护墙3.5副防护墙3.5铅主防护墙6.2副防护墙6.26. Ks的精确计算较难。一是由于没有足够的散射系数数据;二是应该对每小块面积积分(,d1,d2都不相同);三是存在二次散射、多次散射。多次散射后射线能量(谱)降低的很厉害,穿透能力也大为减弱;四是实测结果表明散射不按距离平方衰减(陈敬忠核技术Vol 21,3,P183-7,1998)。实际上都不计算,一般采用下列措施:A、采用完善的迷宫设计,例如:多折迷宫S型、U型、UL型比单折迷宫L型好,使多次散射才能到达门口,确保站在门的
17、位置看不到有用束能照到的墙与天花板。B、减少迷宫横截面面积,有利于减弱散射线,但同多折迷宫一样不便于机器的运入。C、治疗室防护门上敷有厚铅板,以进一步减弱散射线,确保门外辐射水平满足防护要求。7. 副屏蔽要同时防护泄漏辐射与散射辐射,如果对这两项分别计算得到的屏蔽厚度相差一个1/10值厚度(TVT)或更大时,则应采用较厚的值。但如果二者相差不到一个1/10值厚度时,则应当采取较厚的值并再增加一个半值厚度(HVT)。8. 国际上一方面对放射工作人员年当量剂量限制呈严格趋势,另一方面许多专家认为过去几十年的实践证明,人类受小剂量的照射增强免疫能力有利于健康。受日本原子弹辐射量较小的居民和美国从事原
18、子弹、原子能的人的健康水平比参与对比的人高。9. 屏蔽设计的最优化:屏蔽厚时基建投资大,薄时,集体当量剂量增大,辐射引起健康危害的代价增加,优化设计使防护代价与健康损害的代价之和为最低。盲目的加厚屏蔽,减少的集体当量剂量很小,但设计中有薄弱环节时(如直通的孔洞),将大大增加集体当量剂量。注:关于机房屏蔽的详细要求请参见GBZ/T 201.1-2007、GBZ/T220.2-2009 、GBZ/T201.2-2011及GBZ 126-2011。加速器机房设计原始数据XHA600系列医用电子直线加速器只给出一种X线。1. 该X线为连续谱,谱中最高能量为6MV(也即打靶电子能量为6MeV),源轴距S
19、AD100cm。2. 该X线的穿透性在正常治疗距离(100cm)处,用10cm10cm照射野时,水下10cm处的吸收剂量为最大吸收剂量处吸收剂量的(673)%。3. 在正常治疗距离(100cm)处,标称吸收剂量率为2.5Gy/min或4.0Gy/min(XHA600D型) 或6.0 Gy/min(XHA600E型)。出厂的每台加速器输出的剂量率都略高于此值。防护计算时可按3Gy/min或4.5Gy/min(XHA600D型)或6.5Gy/min(XHA600E型)计算。4. 在正常的治疗距离(100cm)处,最大照射野尺寸为40cm40cm(在防护计算时也可按初准直锥角度213.9计算)。5.
20、 机架可绕主轴做旋转360旋转,辐射束方向是变化的。6. 最大辐射束外面的泄漏辐射平均不超过主射线束的0.1%。7. 由于该加速器能量较低(10MeV),设计防护时不考虑中子的产生;不考虑感生放射性;也不需要考虑空气中氧氮被激活产生的放射性。加速器机房设计的总体要求1. 结构与布局(1)加速器机房一般建在放疗楼底层的一端,治疗室面积不小于45m2,建议不要建在地下室,因为这样做需要加速器在建筑未完时吊入,长期处于建筑的恶劣环境会使机器受潮损坏,也不便于一、二十年后更新设备。(2)满足加速器正常工作的房间需要三间,即治疗室、控制室和辅助机房。房间平面布置及主要尺寸的规划设计参见附录A或附录B。其
21、中治疗室面积已考虑了全身照射方式的需要;控制室面积不小于13 m2;辅助机房应不小于10 m2。同时用户在设计机房时还应考虑模拟机室、放射物理室、候诊室、办公室、检查室、维修工作等配套用房的设置。(3)加速度机房结构和布局除满足设备安装和正常工作的基本要求外,还应符合国家标准和监管部门的要求。2. 屏蔽要求(1)浇灌混凝土时应保证搅拌均匀、密实,不能有空腔和缝隙,并保证密度大于2.35g/cm3。施工时应勤于检查,防止预留管道的遗漏。(2)不允许各种管道在主屏蔽墙处直穿过防护墙。防护墙因通风管道、电缆管道、插座及开关安装处等防护性能减弱的地方应采取补偿措施(如加铅板、钢板或局部用重混凝土)。(
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