醫(yī)療輻射防護(hù)測量儀器：技術(shù)、挑戰(zhàn)和新方法

本文主要介紹一款新型醫(yī)院輻射測量儀福祿克RaySafe 452：首先介紹醫(yī)院環(huán)境下對輻射防護(hù)測量儀的需求；然后介紹常見的測量儀技術(shù)，闡述其可能性和界定，指出并討論醫(yī)院用測量儀測量方面的一些難點(diǎn)；最后介紹福祿克RaySafe 452的技術(shù)，總結(jié)該儀器如何解決已發(fā)現(xiàn)的問題。

1 為何醫(yī)院需要使用輻射測量儀

在醫(yī)療程序中，電離輻射被用于不同用途，其中三個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樵\斷成像、核醫(yī)學(xué)和放射治療。電離輻射可以挽救生命，但要對電離輻射的利弊進(jìn)行平衡。醫(yī)學(xué)物理師和輻射安全人員等致力于監(jiān)測、控制和減少不必要的輻射，最大程度降低患者和醫(yī)務(wù)人員的輻射照射量。

圖1所示為一些測量場景，表明了醫(yī)院的各種測量需求。表1概括了醫(yī)院中測量儀的主要應(yīng)用領(lǐng)域，輻射類型、測量量單位和典型能量范圍。

表1 醫(yī)院輻射測量儀的應(yīng)用領(lǐng)域示例

2 輻射測量常用技術(shù)

輻射測量常用技術(shù)，見表2。

表2 輻射測量常用技術(shù)

3 醫(yī)院輻射防護(hù)測量難點(diǎn)

RaySafe 452可完全解決以下醫(yī)院輻射環(huán)境中測量的難點(diǎn)（表3）。

圖1 醫(yī)院內(nèi)輻射測量儀測量示例

4 RaySafe 452特性和優(yōu)勢

輻射測量儀探測器所采用的技術(shù)決定其應(yīng)用領(lǐng)域：電離室通常用于泄漏和散射測量，而GM管則用于探測泄漏的同位素和其他污染物。RaySafe 452將多種探測器測量技術(shù)無縫集成到一臺儀器之中：半導(dǎo)體二極管、閃爍體和GM圓盤，可同時(shí)測量不同類型的輻射和不同能量，并符合IEC 60846-1對加和性的要求。

圖4為RaySafe 452的結(jié)構(gòu)及其測量示意圖。中間區(qū)域是GM圓盤探測器，四周是固態(tài)傳感器（碳纖維覆層），配備有兩個(gè)蓋子，黃色蓋子測量周圍劑量當(dāng)量H×(10)，灰色蓋子測量空氣比釋動(dòng)能（Kair）。蓋子為濾過組合，在較寬的能量范圍內(nèi)提供平坦的能量響應(yīng)（圖5）。去掉蓋子時(shí)，可測量α、β和γ輻射計(jì)數(shù)（CPS）。更換蓋子時(shí)不需要進(jìn)行任何設(shè)置，會(huì)自動(dòng)切換單位。

表3 醫(yī)院輻射環(huán)境中測量的主要難點(diǎn)

圖2 N-80（窄射束系列）和透視機(jī)在120 kV（0.3 mm銅濾過）下的近似光子能量分布

圖3 臨床直線加速器（Varian）光子能量的近似分布

圖4 RaySafe 452的結(jié)構(gòu)及其測量示意圖

（1）響應(yīng)時(shí)間、低劑量率、高劑量率。融合了GM探測器和固態(tài)探測器的技術(shù)優(yōu)勢，低劑量率下，發(fā)揮GM探測器的響應(yīng)速度和靈敏度優(yōu)勢，同時(shí)每毫秒執(zhí)行一次死區(qū)時(shí)間修正；高劑量率下使用固態(tài)探測器；對于中等劑量率，測量儀會(huì)根據(jù)當(dāng)前劑量率水平和環(huán)境溫度自動(dòng)選擇要使用的更適合的探測器。

圖5 RaySafe 452對窄射束系列N-15至N-400和S-C、S-Co、R-C和R-F的典型能量響應(yīng)

（2）短脈沖照射。對于脈沖透視和醫(yī)用直線加速器短脈沖和高重復(fù)頻率的特性，測量短脈沖照射劑量率時(shí)，顯示平均劑量率，根據(jù)脈沖長度，計(jì)算短脈沖的每脈沖速率，劑量率每秒平均一次，每秒更新一次。如圖6所示。

圖6 溫度低于30℃時(shí)，RaySafe 452在間歇性輻射下的性能

（3）平均光子能量。根據(jù)ISO 4037-1：2019中的定義測量平均光子能量，由固態(tài)傳感器不同通道的信號計(jì)算得出。

（4） 測量平臺預(yù)留。手柄末端有一個(gè)三腳架螺釘安裝座，方便放置于距離焦點(diǎn)合適的距離處

（5）數(shù)據(jù)存儲分析。所有測量值都將自動(dòng)存儲于儀器之中，并可通過RaySafe View(軟件)傳輸至計(jì)算機(jī)。

總之，一臺儀器即可滿足診斷成像、核醫(yī)學(xué)和放射治療應(yīng)用領(lǐng)域的測量需求。