近年推行了一种新型放射治疗设备用以开展术中放射治疗(intraoperative radiotherapy，IORT)，通常被安置在没有辐射防护或者防护条件薄弱的手术室内^[1-6]，体积小、移动灵活，提高了手术安全性，能用于全身各种肿瘤治疗。Mobetron^© 2000 (美国Intraop公司)是一种移动式术中放疗加速器，可以输出4、6、9、12 MeV 4种能量的电子线。传统医用加速器10 MeV以上的光子束或者电子束引起的光中子污染得到了较为广泛的研究^[7-10]，其目的是评估医务人员或者患者受到的中子剂量，从而进一步考虑治疗室辐射防护的优化。而术中放疗加速器使用高能射线进行临床治疗时产生的中子污染没有得到重视和广泛研究。术中放疗加速器的材质中金属元素包括¹⁹⁷Au、²⁰⁸Pb等，根据光核反应机制^[10]，9、12 MeV电子线出射时会产生中子，有必要测量中子剂量等相关参数并进行评估，以确保医务人员工作的环境安全。

1.测量仪器：探测设备由中子探测仪LB6411(德国Berthold公司)和剂量监测仪LB123(德国Berthold公司)组成。具有灵敏的响应能力和非常低的探测阈值。LB6411探测器采用直径205 mm的聚乙烯慢化球和内置³He管探测器组成，内置高压和前置放大器。测量中子的能量范围包括热中子(＜1 eV)和快中子(＞20 MeV)。剂量当量率范围为30 nSv/h~100 mSv/h。由中国计量研究院的中子源²⁵²Cf刻度，刻度因子每秒计数为1.27 μSv/h，探测环境温度范围为-10℃~50℃。当中子剂量达10 mSv/h时，对光子的敏感度为＜40 μSv/h。

2.测量方法：术中放疗电子加速器Mobetron^® 2000(以下简称Mobetron)的测量位置包括机头左右两侧、电子限光筒两端、治疗床平面及其延伸位置、手术室门内侧，以及对应的上下楼层办公室也在测量范围内。将机头处设置于垂直状态，测量过程中加速器分别出射9和12 MeV的电子线，同时使用直径为10 cm的限光筒。光子与²⁰⁸Pb的光核反应阈值为7.368 MeV^[11]，超过此阈值能量时会产生中子。每个测量点均出束1 000 cGy，剂量当量率330 cGy/min。待室内残留辐射消失后更换测量点。读数器设置为每间隔1 s记录1次并自动储存，可以连续储存200个数据，测量结束后将数据提取并进行平均计算以及标准误差统计。

西门子常规电子加速器Primus的测量位置与Mobetron类似。机头角度调至0°，射野开至10 cm×10 cm，同时加上10 cm×10 cm的电子限光筒，在9和12 MeV能量档下测量关键位置的中子剂量当量率。每个测量点出束1 000 cGy，剂量当量率为300 cGy/min，在测量射束与地面交叉的位置中子剂量当量率时，中间隔有治疗床板。

电子能量为9 MeV时，Mobetron机头两侧产生的中子剂量当量率比12 MeV产生的低5.9%和5.4%，电子限光筒底端两侧的数值比12 MeV低17.8%和21.5%。距离射束轴55 cm的测量点与限光筒底端的数值相差不大，两者的高度基本一致。距离射束轴250 cm的剂量当量率下降到2.14和1.734 μSv/h。距离Mobetron 700 cm的手术室门内侧中子剂量当量率，数值降低到10^-3μSv/h的量级。手术室门内侧以及上下楼层办公室的中子剂量率为0，没有列入表 1。由于Mobetron具有特殊的辐射防护性能^[12-13]，虽然手术室的防护措施较薄弱，但其引起的中子污染没有超出我国医用直线加速器辐射防护标准GBZ/T257-2014^[14-15]。

表 1(Table 1)

表 1 术中电子加速器与西门子Primus电子加速器在不同测量位置的中子剂量当量率(μSv/h，x±s) Table 1 Dose equivalent rates on key points produced by an IORT accelerator and a Siemens Primus electron accelerator (μSv/h, x±s) 加速器 测量位置 9 MeV 12 MeV 术中电子加速器 机头及治疗床平面  左侧 51.8±3.1 55.1±0.8  右侧 45.2±1.5 47.8±3.0 电子限光桶底端  左侧 70.5±4.9 85.8±2.9  右侧 68.2±3.3 86.9±2.3 源皮距=50 cm，与射束的距离  55 cm 66.9±2.6 74.8±1.9  100 cm 49.8±3.3 53.4±0.5  250 cm 2.1±0.2 1.7±0.3 Primus电子加速器 机头及治疗床平面  左侧 277.3±1.2 542.2±4.9  右侧 285.1±1.6 544.9±3.6 电子限光桶底端  左侧 185.1±1.8 387.3±8.3  右侧 182.8±2.4 356.8±7.6 射束轴上距离机头175 cm(地面) 261.0±0.9 311.7±1.2 源皮距=100 cm, 治疗床与射束的距离  100 cm 146.0±10.6 303.1±6.5  150 cm 21.7±1.4 154.7±2.5  200 cm 3.5±1.0 46.2±0.7

表 1 术中电子加速器与西门子Primus电子加速器在不同测量位置的中子剂量当量率(μSv/h，x±s) Table 1 Dose equivalent rates on key points produced by an IORT accelerator and a Siemens Primus electron accelerator (μSv/h, x±s)

西门子Primus加速器使用电子线产生的光中子污染较为明显，机头附近产生的剂量当量率是Mobetron的5倍以上，特别是12 MeV产生的中子剂量当量率可以达到10倍以上，此结论与文献[16]一致。距离射束200 cm的治疗床的观测点产生的剂量当量率是术中加速器治疗床平面测量点的26倍左右，这是由于Primus机头的偏转磁铁会导致韧致辐射以及电中子的急剧增加，而Mobetron机头内部的电子被磁控管加速后直接打出来，没有偏转磁铁进行束流调整，降低了中子产额。

测量结果表明，术中放疗电子加速器Mobetron^©2000产生的中子产额相对较小，这是因为电子产生的中子散射截面比光子导致的散射截面小10^-2个量级(与原子核精细结构常数有关)，但仍然不可忽视。对于辐射防护条件薄弱的手术室，任何一种额外的射线辐射都会成为工作量以外的健康负担。国内外对此进行了相关报道。Mills等^[16]描述了电子加速器的防护计算，并对产生的光子污染进行了15 MeV能量的测量，但是对于电子能量以及加速器机架角度的相关性没有关注。鞠忠建等^[17]和马永忠等^[18]对术中放疗手术室周围(不包括手术室内)环境辐射防护进行了评估和分析，结论是不管是光子的最大剂量当量率还是累积剂量均低于安全剂量限制。Strigari等^[19]测量了意大利的一种移动式术中放疗加速器10 MeV产生的光子和中子剂量，10 Gy的电子线在距离患者1 m位置产生的累积中子剂量约140 nSv，每年照射200例患者贡献的累积中子剂量小于0.03 mSv，此测量数据是被射线阻挡盘衰减之后读取的；光子污染在射线轴上贡献的剂量占总吸收剂量的0.5%。Loi等^[20]借助于Bubble球谱仪和盖革计数器，使用12 MeV电子能量对Mobetron机身附近的中子进行了测量，并与传统电子加速器进行比较。结果显示，Mobetron机头附近的剂量不超过0.36 μSv/Gy，阻挡盘后方的剂量降低到0.31 μSv/Gy，如果每周有50 Gy的手术量，距离机头3 m的位置中子剂量当量为0.02 mSv，以剂量当量率乘以时间的粗略估算方法^[18]，年累积剂量为0.96 mSv。

本研究使用LB6411中子探测仪对术中放疗加速器Mobetron和西门子加速器Primus产生的中子剂量当量率进行了测量，使用电子能量为9、12 MeV。测量数据与Loi等^[20]的研究结果在数量级上完全一致。限光筒底端的剂量当量率明显低于加速器机头附近，这一现象与本文相反。这是因为Loi等^[20]的测量过程加入了30 cm×30 cm×15 cm的有机玻璃模体，构成模体的碳元素、氧元素的原子核束缚能强，抑制了中子的产生。分析本研究的测量结果，在Mobetron多个关键测量位置中(不包括射线轴)，金属元素构成的限光筒对中子的产生有贡献作用，导致限光筒底端产生的中子剂量当量率偏高。假如每个手术患者接受放疗的时间平均为4 min^[20]，每年200例患者接受术中放疗，限光筒底端平面的累积中子剂量为1.158 mSv。工作人员所受剂量除了与加速器的散射线有关，还与工作负荷密切相关。对于传统医用加速器如西门子Primus加速器，12 MeV产生的中子剂量率相对较高，在制定治疗患者工作量时应予以考虑。

放射治疗是通过一定剂量的射线破坏肿瘤细胞来达到治疗目的，但其带来的射线污染同样不可忽视。本研究测量并分析了术中放疗电子加速器、西门子Primus加速器高能电子产生的中子污染，为医用加速器产生的辐射防护和二次致癌风险分析提供了数据参考。