Проектирование типичной процедурной комнаты

Проектирование типичной процедурной комнаты

Типичная планировка процедурной комнаты с линейным ускорителем была показана на Рисунке 7. Отметьте дополнительную толщину бетона, требующуюся для первичного пучка. Также отметьте лабиринт, который не позволяет фотонам, которые только один раз рассеялись, достигнуть входной двери.

При проектировании процедурной комнаты важно предоставить достаточно месте. Расстояние – это самое эффективное средство радиационной защиты,  большое помещение также позволяет разместить все необходимые компоненты оборудования в хорошо организованном порядке в легкой досягаемости операторов.   Достаточное рабочее пространство помогает оператору  размещать пациента оптимальным образом, обеспечивая таким образом его радиационную безопасность. В дополнение к этому  большие процедурные комнаты делают возможным использование различных современных методик лечения. При определенных обстоятельствах,  возможно, дешевле использовать в этом же бункере, например, установку с высокой мощностью дозы для дистанционной брахитерапии  с последующим введением, чем  оборудование для лечения внешним пучком.  Это возможно, если в первую очередь обеспечивается адекватное пространство.

Одной из опасностей, связанной с линейными ускорителями, являются нежелательные нейтроны.  Если устанавливается ускоритель с пиковой энергией фотонов выше или равной 10 МэВ, нейтроны образуются в реакции (фотон,  n). Вероятность этого эффекта возрастает с энергией фотона.  Наиболее вероятный источник нейтронов – это аппликатор для ультразвуковой терапии, в котором  нейтроны могут быть произведены в мишени, выравнивающем фильтре,  коллиматорах, материале защиты. Нейтроны могут также образовываться в пучке фотонов и во всех остальных материалах (включая воздух и пациента) в особенности для высоких  энергий фотонов.  Типичный энергетический спектр нейтронов имеет пик около 1 МэВ подобно нейтронам при делении урана.

Регистрация нейтронов может быть проведена с использованием пропорциональных счетчиком, содержащих  трифторид бора (BF3) или кожух из тканеэквивалентного материала, термолюминесцентной дозиметрии (ТЛД) или активацией фольг. Для последнего метода, особенно хорошо подходят золотые или индиевые.  Отчет № 19  Американской ассоциации физиков в медицине (American Association of Physicists in Medicine (AAPM 1986)  посвящен обнаружению нейтронов вокруг  радиотерапевтических установок.

Нейтроны вызывают  две специфические проблемы:

1.         Нейтроны могут активировать другие элементы, которые остаются радиоактивными и будут способствовать дополнительному облучению персонала, входящего в процедурную  после лечения высокоэнергетическими фотонами. В зависимости от местного объема работ, возможно, понадобится рассмотреть введение после лечения высоко энергетическими фотонами периода ожидания перед входом в процедурную комнату.  Типичный период полураспада продуктов активации короткий, следовательно, даже период ожидания в одну минуту  будет уменьшать уровень радиации приблизительно на половину. Особого отношения требуют металлические блоки и клинья в пучке во время лечения.   Специально обученные физики должны тщательно оценить их

Сходная проблема возникает за счет прямой активации элементов в реакциях (фотон, n). Наиболее вероятно, что будет активирован кислород (16O (фотон,n) 15O с t1/2 = 2 минут) и азот (14N (фотон,n) 13N с t1/2 = 10 минут).

2.         Нейтроны могут испытывать больше процессов рассеяния, чем   фотоны перед поглощением. Следовательно, рассеяние нейтронов в лабиринте  по направлению к двери может является специфической проблемой.  Обычно это учитывается специально спроектированной дверью для защиты от нейтронов (борированный парафин), которая в состоянии обеспечить ослабление нейтронов на коэффициент 10.  Другой метод ослабления нейтронного рассеяния в лабиринте – это использование покрытия стен, которое включает бор для поглощения нейтронов.

Вопросы проектирования и расположения нейтронной защиты достаточно рассмотрены в литературе. Важно принимать во внимание, что любой защитный материал сам может стать источником вторичных фотонов.  Другой важный факт – это то, что нейтроны и фотоны в основном ослабляются оптимально в различных материалах.  Например, свинец является очень плохим защитным материалом для нейтронов, поскольку они гораздо лучше ослабляются веществами, содержащими протоны. Также важно принимать во внимание, что  коэффициенты ослабления потока нейтронов  очень сильно зависят  от энергии нейтронов. Поскольку сечение (т.е. вероятность взаимодействия) различается на несколько порядков для различных ядер, множество элементов с очень высоким сечением взаимодействия для тепловых нейтронов (нейтронов с энергией в доли эВ) являются отличными материалами для защиты от нейтронов, включая бор и литий. Включение этих веществ является особенно желательным для передвигаемых защитных объектов таких как двери.

2.5.4      Типичные вопросы обеспечения радиационной безопасности

Сразу после установки нового линейного ускорителя, важно сделать грубую калибровку перед проведением дозиметрических измерений. Иначе невозможно соотнести дозу, измеренную прибором радиационного контроля, с  предполагаемым объемом работ на линейном ускорителе.

Если над установкой находятся не используемые помещения, очень заманчиво уменьшить ее защиту до разумного минимума.   Однако важно помнить, что в медицинских линейных ускорителях пучок может претерпевать рассеяние в воздухе, которое в свою очередь,  может существенно увеличить облучение пациентов и персонала. Это явление часто называется небесным сиянием, и оно происходит, когда первичный пучок рассеивается в столбе воздуха над установкой для лечения после небольшого ослабления. Рассеянное излучение затем может отразиться в пространство рядом с процедурной комнатой, которое может быть занято персоналом, пациентами или посетителями.

При проектировании процедурных комнат для радиотерапии важно принимать во внимание вероятность рассеивания пучка в воздухе («небесного сияния»).