辐射剂量对肿瘤靶体积周围正常组织的不良反应是放射治疗过程中提升靶区剂量的主要限制因素。近年来，以调强放射治疗(IMRT)、螺旋断层治疗(HT)和质子/重离子等为代表的众多放射治疗新技术不断涌现，逐步提升了放疗过程中对正常组织的保护效果。近年来，超高剂量率(闪速放疗技术，即FLASH)能够提供与传统放射治疗技术相同的肿瘤控制水平, 并极大降低对健康组织的不良反应。另一方面，通过使用FLASH治疗技术，可以在增大照射剂量的同时极大减少治疗时间, 并且不会引发其他并发症^[1]。这些现象引起国际放射生物学者以及放射肿瘤学家的广泛兴趣，有望成为未来放射治疗的发展方向之一。与常规放射治疗技术相比，由于FLASH技术剂量率提升显著，在我国现有标准的要求下，对机房辐射屏蔽的要求也提出了前所未有的挑战。

Favaudon等^[1]发现，与常规剂量率放疗相比，采用超高剂量率照射的FLASH技术对小鼠的肺部正常组织具有更好的保护作用，这种对正常组织的保护作用引起了业内的广泛关注，有望为放射治疗开辟一种潜在的新方法。

随着相关研究的逐步深入，采用电子、光子、质子等不同粒子类型的FLASH治疗技术逐步开展。研究者采用经过改进后的直线加速器产生了能量分别为4.5和6.0 MeV的高剂量率电子束流，瞬时剂量率能够达到每秒数千Gy^[1]，但是由于电子线治疗深度和高能量条件下次级粒子的散射和污染问题，导致电子FLASH技术的使用范围受到了限制；在光子FLASH束流系统方面，有研究者通过同步辐射光源产生了剂量率高达18 000 Gy/s的超高剂量率^[2-3]，并开展了超高剂量率光子FLASH放射生物效应研究，将光子FLASH治疗技术从理论带入现实。由于光子通常采用电子打靶的形式产生，因此高剂量率导致的靶热量耗散成为技术难题，导致光子FLASH装置的小型化面临较大阻碍，因此，目前临床研究中尚未开展基于X射线的FLASH治疗技术。质子放射治疗技术具有保护正常组织的优势，近年一些研究者也开展了基于质子的FLASH治疗技术，并通过改造现有的质子回旋加速器，实现了40 Gy/s的超高剂量率质子束流^[4-7]。

对于FLASH治疗技术的剂量率当前尚无确切的界定值，目前实验研究中所用剂量率大都在40 Gy/s以上。相比于直线加速器无均整(FFF)模式下剂量率在0.4 Gy/s(10 MV，2 400 MU/min)左右的常规放疗技术而言。FLASH治疗技术的剂量率是现有常规光子放疗剂量率的100倍以上，FLASH治疗技术导致的剂量率陡增直接对机房的屏蔽防护提出了极高的要求。以质子束FLASH放疗情况为例，由于存在大量的核相互作用，该模式下产生的中子、γ射线将会提升现有屏蔽墙外的瞬时剂量率。根据我国2015年颁布的GBZ/T 201.5-2015《放射治疗机房的辐射屏蔽规范第5部分：质子加速器放射治疗机房》^[8]中关于机房屏蔽墙厚度估算方法，当以点源情况估算时，墙外关注点的剂量率与混凝土墙厚度之间服从e指数分布。以文献[9]中质子束流强度440 nA(为常规质子治疗剂量率的100倍)的FLASH剂量率水平计算屏蔽强墙厚度时，墙体最厚处由3.02 m增加至4.88 m。如考虑电子或光子FLASH治疗技术情况，根据GBZ/T 201.2-2011《放射治疗机房的辐射屏蔽规范第2部分：电子直线加速器放射治疗机房》^[10]附录D1中采用的计算条件与方法。当剂量率提升至40 Gy/s时，主束区的屏蔽墙厚度将由2.37 m增加至3.36 m，次屏蔽区由1.13 m增加至1.8 m^[9]。由此可见，当剂量率上升至FLASH治疗技术采用的剂量率时，现有机房的屏蔽墙厚度将无法满足标准要求，进行改造的成本将显著增加。

通常各类机房的设计屏蔽剂量限值会参考光子机房的屏蔽限值。美国质子中心的辐射屏蔽设计也参考了美国国家辐射防护与测量委员会(NCRP)No.151号报告^[11]。我国发布的GBZ/T 201.5-2015第5部分^[8]中规定的质子加速器机房的屏蔽标准与前系GBZ/T 201-2011^[10]电子直线加速器机房中的规定相同。英国修订的电离辐射法规(IRR)17号报告^[12]中明确了各辐射工作场所的屏蔽限值。德国制定的辐射防护剂量限值依据Bundesgesetzblatt(Federal Law Gazette)I 2001, No.38号法令^[13]；西班牙安全与放射防护机构(Spanish Safety and Radiological Protection Authority)发布的738/2001导则^[14]中对放射治疗提出了不同分区的剂量限值要求；瑞士则于1995年将辐射分区与剂量值发布在HSK-R-07规定^[15]中；新加坡2001年实施的G.N.No.S 29/2000辐射防护法案^[16]中规定的带电粒子加速器机房的辐射防护限值也同电子直线加速器机房相同。

在公众年有效剂量限值(effective dose limit)方面，世界各国也根据国际原子能机构(IAEA)的推荐值，结合自身的情况制定了不同的标准。IAEA和世界多数国家均采用年有效剂量限值来约束公众受照上限(1 mSv/年)，且标准大致相同。但是对于大型设施外剂量限值而言，个别国家也提出了更为严格的要求^[17]，例如丹麦和比利时强制要求核设施周围受照剂量不得超过0.3 mSv/年；瑞典则强制要求针对儿童的医疗设施周围的有效剂量不得超过0.1 mSv/年；意大利则更为严格，为10 μSv/年；日本作为重离子治疗的主要发展与应用国家，其法规要求在机房设施外墙的剂量率在考虑工作负荷后不得高于250 μSv/3个月。

在剂量率方面，在各国的标准中，主要有两种不同的模式，一种为瞬时剂量率(instantaneous dose rate，IDR)，另一种为时间平均剂量率(time averaged dose rates，TADR)^[18]。IDR通常是指1 min内的短时平均剂量率，不考虑工作负荷和实际工况。TADR是一段时间内的平均剂量率，通常考虑了一定时间范围内的工作负荷。表 1总结了不同国家在机房设计和建造时采用的剂量率限值要求。

表 1(Table 1)

表 1 部分国家机房屏蔽设计时采用的剂量率限值(μSv/h) Table 1 Dose rate limits used in radiotherapy shielding design in some countries (μSv /h) 国家 剂量率限值类型 控制限值 美国 TADR 20a 中国 IDR 2.5(当T>1/2)b 英国 IDR 7.5c 德国 — 20 μSv/周 西班牙 TADR 3.0 瑞士 TADR 25 日本 — 250 μSv/3个月 新加坡 TADR 10 泰国 TADR 20 注：TADR. 时间平均剂量率；IDR. 瞬时剂量率；“—”未提供。a美国核管会(Nuclear Regulatory Commission，NRC)规定为任意1 h不超过20 μSv；b根据我国标准，对于人员居留因子T＞1/2的场所要求IDR≤2.5 μSv/h，对于人员居留因子T≤1/2的场所：IDR≤10 μSv/h；c英国Ionising Radiations Regulations 2017(IRR17)报告[12]中采用IDR≤7.5 μSv/h评价

表 1 部分国家机房屏蔽设计时采用的剂量率限值(μSv/h) Table 1 Dose rate limits used in radiotherapy shielding design in some countries (μSv /h)

根据我国GB 18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》^[19]中的规定，工作人员的剂量限值是5年内平均值为20 mSv/年。此外，在GBZ 121.5-2015^[8]中对机房外工作人员周剂量限值为100 μSv/年，由此能够推断出工作人员的管理目标值为5 mSv/年。此外，该标准还要求对于居留因子T≥1/2的区域，其外部的IDR不得高于2.5 μSv/h，由此推算得出每周总出束时间约为40 h(加速器运行出束时间8 h/d)。在此假设治疗工况为每个治疗机房治疗患者100人次/d，按照每周5 d计算，每个患者的出束时间为4.8 min。然而即使在旋转容积调强治疗技术条件下(调强因子N=5)，以每位患者平均照射剂量2 Gy/人次计算，对于一台普通型剂量率600 MU/min(6 Gy/min)的直线加速器而言，患者的等效平均出束时间约为2 min。如果采用FFF模式(剂量率1 000~2 000 MU/min)，考虑工作人员使用因子和居留因子的情况下，实际工作人员与公众实际受到的有效剂量将会更低。因此为满足年当量剂量率限值而设定的瞬时剂量率限值过于保守。

美国NCRP 151号报告^[11]以任意1 h剂量率取代瞬时剂量率作为限值条件；英国采用的IRR 17报告^[12]和新加坡国家辐射防护法案^[16]虽然采用了瞬时剂量率限值，但在计算时增加任意1 h或任意1 d内的平均剂量率限值作为补充条件。另外，国际上许多国家在制定标准时采用了工作负荷，关注点位置的使用因子和居留因子的综合方式评估机房屏蔽设计。这种评估方式有利于在不超过职业照射剂量限值的前提下，根据设备实际运行工况评估辐射防护是否符合管理剂量限值要求。

不同类型的FLASH治疗技术，对机房屏蔽结构设计带来的挑战也不尽相同。电子束与光子和中子相比，由于穿透能力相对较弱，在电子FLASH治疗技术模式下现有机房的屏蔽厚度通常能够满足，或者通过适量改造后能够满足现有标准。值得注意的是，部分机房采用了高原子序数物质(铅、铁等)与混凝土的混合屏蔽模式，在FLASH模式下产生的轫致辐射是否满足标准要求仍是需要评估。与电子不同，光子或质子FLASH模式产生的瞬时γ和中子剂量率是极高的，以我国目前主流医院的机房防护方案，结合标准要求的瞬时剂量率限值来看，许多单位很难具备开展FLASH治疗的机房屏蔽条件。如果在现有的机房基础上进行改造并满足FLASH治疗的技术要求，相关单位需要对现有机房屏蔽设计进行重新设计或改造。对于新建机房等情况，在满足现有标准的前提下，只能将机房建于地下，才有可能满足现有标准的要求。如果医院建于城市内，其周边建筑布局复杂，机房结构较为陈旧，则需要对老旧建筑结构进行改造，但这对于使用方来说是比较困难的，甚至由于承重等原因有无法改造的可能性，这无疑将会延缓未来新技术的开展。

综上所述，目前治疗条件下，以常规剂量率出束时机房屏蔽能够满足现行标准要求，但如果开展40 Gy/s或更高剂量率FLASH治疗技术时，机房的屏蔽设计及机房外剂量率的控制值尚无相关的标准。国内外标准及文献的调研情况表明，部分国家屏蔽设计限值采用实际治疗工况下的平均剂量率，在一定程度上为FLASH治疗技术开展提供了可能。为了支持开展FLASH治疗技术的相关科学研究和临床应用，有关部门宜考虑修订现有标准，在管理目标限值不变的前提下，考虑修订现有标准或增加关于FLASH治疗技术条件下屏蔽防护的剂量率要求，指导FLASH治疗技术这一具有前景的放射治疗技术在我国能够安全开展。

利益冲突  全体作者未因进行该研究接受任何不正当的职务或财务利益，在此对结果的独立性和科学性予以保证

作者贡献声明  王宏凯负责调研和论文撰写；李明辉、牛传猛、宋一昕、韩东生、门阔参与论文修改；戴建荣负责论文整体思路指导和修改