DR 檢查室內(nèi)扶持者所受輻射情況及單面屏蔽影響研究

馬 震，汪建華，林啟明

（中山市博愛醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，廣東中山 528400）

0 引言

DR 經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展，已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)最重要的檢查手段之一。國內(nèi)外學(xué)者一直在研究X 射線檢查過程中產(chǎn)生的電離輻射對(duì)人體健康的損害[1-2]，以及如何進(jìn)行防護(hù)[3-4]。隨著研究的深入，人們?cè)絹碓疥P(guān)注低劑量輻射帶來的健康風(fēng)險(xiǎn)。Averbeck 等[5]認(rèn)為人們更經(jīng)常處于低劑量輻射環(huán)境中。Tang 等[6]研究發(fā)現(xiàn)低劑量輻射可能對(duì)健康產(chǎn)生一定影響。

目前國內(nèi)外對(duì)X 射線的防護(hù)研究主要集中在保護(hù)受檢者方面[2-5]，對(duì)X 射線檢查中扶持者的防護(hù)研究比較少。本研究對(duì)2019 年9 月至2020 年2 月期間，在我科使用X 射線攝影系統(tǒng)行臥位和立位2種檢查時(shí)，扶持者出現(xiàn)最多的區(qū)域的輻射劑量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，研究X 射線診療過程中扶持者受到的輻射劑量情況及單面屏蔽的影響。

1 材料與方法

1.1 環(huán)境與設(shè)備

場(chǎng)所環(huán)境：本科室實(shí)際正常使用的X 射線檢查室，面積為34.1 m2。最近一次環(huán)境評(píng)價(jià)合格。

X 射線檢查設(shè)備：西門子Axiom Aristos MX 型X射線攝影系統(tǒng)。檢查床長240 cm、寬80 cm，立位平板高53 cm、寬61 cm。X 射線發(fā)生器：功率50 kW，管電壓150 kV，管電流500 mA。最近一次年檢合格。

X 射線輻射劑量測(cè)量儀：白俄羅斯ATOMTEX AT1123 輻射劑量測(cè)量儀。脈沖輻射的環(huán)境劑量率當(dāng)量范圍為1～10 μSv/h，最小脈沖時(shí)間（短時(shí)輻射）為10 ns。最近一次年檢合格。

單面屏蔽設(shè)備：蘇州市蘇東醫(yī)用防護(hù)設(shè)備廠的升降式防護(hù)簾。鉛當(dāng)量為0.5 mmPb，面積為68.5 cm×32 cm，在有效期內(nèi)。

1.2 檢測(cè)區(qū)域

為了保證X 射線受檢者檢測(cè)部位滿足檢查條件，扶持者通常需要處于照射野旁最近的位置，將該位置定為檢測(cè)區(qū)域。

臥位檢查：球管自上向下垂直投照，距離地面2 m，距離平板探測(cè)器1 m。在檢查床旁距離球管中心垂線0.5 m、距離地面1 m、與檢查床長軸平行的位置設(shè)置防護(hù)簾。臥位檢查示意圖如圖1 所示。

圖1 臥位檢查示意圖

立位檢查：球管水平投照，距離地面1 m。球管距離平板探測(cè)器2 m。在平板探測(cè)器旁設(shè)置防護(hù)簾，使其與平板探測(cè)器平行，間距5 cm，距離地面1 m，且使球管與防護(hù)簾的水平中線在同一平面內(nèi)。立位檢查示意圖如圖2 所示。

圖2 立位檢查示意圖

1.3 攝影條件與采樣點(diǎn)

攝影條件：管電壓81 kV，管電流250 mA，曝光時(shí)間160 ms。照射野：30 cm×30 cm。將防護(hù)簾按照九宮格方式平分成9 個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域中心位置為采樣點(diǎn)。掛桿直徑2.5 cm，升降柱的橫截面為邊長12 cm的正方形，防護(hù)簾與升降柱間距約5 cm。升降式防護(hù)簾如圖3 所示。

圖3 升降式防護(hù)簾

1.4 方法

由具有相關(guān)資質(zhì)并獲得國家認(rèn)可的檢測(cè)公司（廣州南方醫(yī)大醫(yī)療設(shè)備綜合檢測(cè)有限責(zé)任公司）派出專業(yè)團(tuán)隊(duì)攜帶檢測(cè)設(shè)備按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)采集數(shù)據(jù)并出具檢測(cè)結(jié)果。拍攝流程：按研究方案設(shè)置防護(hù)簾、測(cè)量儀位置并固定，模擬正常拍攝情況，關(guān)閉好各個(gè)房門后在檢查室外等候曝光，之后進(jìn)入檢查室內(nèi)讀取檢測(cè)數(shù)據(jù)并復(fù)位。采樣流程：在檢測(cè)區(qū)域設(shè)置防護(hù)簾，并在防護(hù)簾后5 cm的位置設(shè)置測(cè)量儀，采集有屏蔽（5 cm）時(shí)的數(shù)據(jù)；采集完成后將測(cè)量儀貼住防護(hù)簾放置，采集有屏蔽（0 cm）時(shí)的數(shù)據(jù)；最后將防護(hù)簾移開，使測(cè)量儀與球管之間無任何遮擋，采集無屏蔽時(shí)的數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)均采集3 次，計(jì)算平均值。

2 結(jié)果

2.1 臥位和立位檢測(cè)時(shí)的輻射劑量

X 射線檢查設(shè)備產(chǎn)生X 射線的能量和數(shù)量存在波動(dòng)，同時(shí)X 射線輻射劑量測(cè)量儀也存在一定誤差，為了降低單個(gè)數(shù)據(jù)因波動(dòng)和誤差對(duì)結(jié)果的影響，所以對(duì)采樣數(shù)據(jù)按行、列進(jìn)行分析。按圖3 點(diǎn)位分布，設(shè)①②③為上行，④⑤⑥為中行，⑦⑧⑨為下行；①④⑦為左列，②⑤⑧為中列，③⑥⑨為右列。采集數(shù)據(jù)結(jié)果基本符合距離中心線束越近輻射劑量越大，距離屏蔽面越遠(yuǎn)輻射劑量越大的規(guī)律。臥位檢查時(shí)中列與X 射線中心線束距離最近，輻射劑量最大，左列和右列與X 射線中心線束距離稍遠(yuǎn)且相等，輻射劑量較小且較為接近，詳見表1。立位檢查時(shí)左列與X 射線中心線束距離最近，中列、右列依次逐漸遠(yuǎn)離，輻射劑量同樣從左到右逐漸降低，詳見表2。

表1 臥位檢查時(shí)各點(diǎn)位不同狀態(tài)時(shí)的輻射劑量檢測(cè)結(jié)果 單位：nSv

表2 立位檢查時(shí)各點(diǎn)位不同狀態(tài)時(shí)的輻射劑量檢測(cè)結(jié)果 單位：nSv

2.2 有屏蔽（0 cm）和無屏蔽時(shí)輻射劑量對(duì)比

對(duì)比有屏蔽（0 cm）和無屏蔽時(shí)的輻射劑量，單面屏蔽減少輻射劑量效果明顯。（1）臥位：有屏蔽（0 cm）輻射劑量合計(jì)為268.960 nSv，無屏蔽輻射劑量合計(jì)為32 098.954 nSv。有屏蔽（0 cm）與無屏蔽相比，總體輻射劑量減少了99.16%，9 個(gè)采樣點(diǎn)的輻射劑量減少幅度為98.72%～99.48%。（2）立位：有屏蔽輻射劑量（0 cm）合計(jì)為110.380 nSv，無屏蔽輻射劑量合計(jì)為1 706.754 nSv。有屏蔽（0 cm）與無屏蔽相比，總體輻射劑量減少了93.53%，9 個(gè)采樣點(diǎn)輻射劑量減少幅度為88.36%～97.31%。立位檢查時(shí)屏蔽面垂直于X 射線方向，與被照體表面平行，所以對(duì)來自被照體方向的輻射防護(hù)不足，從而導(dǎo)致減少輻射劑量的比例普遍小于臥位。

2.3 有屏蔽（5 cm）和有屏蔽（0 cm）時(shí)輻射劑量對(duì)比

對(duì)比有屏蔽（5 cm）和有屏蔽（0 cm）時(shí)輻射劑量，屏蔽面周圍的防護(hù)能力相對(duì)于中心較差。（1）臥位：有屏蔽（5 cm）輻射劑量合計(jì)為445.042 nSv，有屏蔽（0 cm）輻射劑量合計(jì)為268.960 nSv。有屏蔽（5 cm）與有屏蔽（0 cm）相比，總體輻射劑量增加了65.47%，采樣點(diǎn)⑤輻射劑量減少了10.77%，其余8 個(gè)采樣點(diǎn)的輻射劑量均增加，幅度為14.83%～138.43%。（2）立位：有屏蔽（5 cm）輻射劑量合計(jì)為80.419 nSv，有屏蔽（0 cm）輻射劑量合計(jì)為110.380 nSv。有屏蔽（5 cm）與有屏蔽（0 cm）相比，總體輻射劑量減少了27.14%。采樣點(diǎn)②、③、⑤輻射劑量增加，幅度為20.51%～30.23%，其余6 個(gè)采樣點(diǎn)輻射劑量減少，幅度為14.62%～60.99%。臥位檢查時(shí)，由于散漏射線具有來源廣泛、方向混亂等特點(diǎn)，距屏蔽面5 cm 處散漏射線更多，因此輻射數(shù)值大幅度增加。立位檢查時(shí)，因?yàn)樵诰嚯x屏蔽面0 cm 處已經(jīng)出現(xiàn)了對(duì)被照體方向防護(hù)不足的情況，因此增加與屏蔽面距離導(dǎo)致四周散射線增加的情況并不明顯，而離輻射源越遠(yuǎn)輻射劑量越低的因素發(fā)揮了更重要的作用，所以出現(xiàn)了總體數(shù)值減少、各采樣點(diǎn)數(shù)值有增有減的情況。

2.4 輻射劑量分布情況

按圖3 點(diǎn)位分布，將輻射劑量數(shù)值按照上、中、下3 行和左、中、右3 列合計(jì)對(duì)比。（1）臥位：列對(duì)比時(shí)，中列均最大，分別大于左列28.49%～55.20%、大于右列21.85%～39.87%。行對(duì)比時(shí)，無屏蔽時(shí)上行最大，分別大于中、下行21.15%、17.34%；有屏蔽（0 cm）時(shí)下行最大，分別大于上、中行55.99%、50.39%。有屏蔽（5 cm）時(shí)下行最大，分別大于上、中行185.02%、213.48%。中列數(shù)值一直最大，表明使用屏蔽后左右兩邊的散漏射線并不多，而通過增加屏蔽后下行數(shù)值最大，表明有屏蔽時(shí)散漏射線主要來源于屏蔽面下方。（2）立位：列對(duì)比時(shí)，左列大于中列82.34%～209.14%，中列大于右列19.89%～49.71%，左列最大，右列最小，呈階梯狀分布，表明來自某處的輻射對(duì)結(jié)果產(chǎn)生主要影響。行對(duì)比時(shí)，無屏蔽時(shí)上行最大，分別大于中、下行2.10%、2.49%。有屏蔽（0 cm）時(shí)下行最大，分別大于上、中行112.70%、110.85%。有屏蔽（5 cm）時(shí)下行最大，分別大于上、中行21.51%、34.64%。由于立位檢查時(shí)，球管、被照體以及屏蔽面和采樣點(diǎn)所在平面位更加接近地面，因此來自地面的散射線比來自屋頂?shù)亩?，所以增加屏蔽后下行?shù)值最大。

3 討論

本文為了研究實(shí)際診療過程中扶持者所受輻射情況以及單面屏蔽對(duì)散漏射線的影響，通過在正常工作X 射線檢查室內(nèi)，采用臨床拍攝條件，模擬臥位和立位2 種檢查方式，測(cè)量選定區(qū)域無屏蔽、有屏蔽、遠(yuǎn)離屏蔽時(shí)的輻射數(shù)據(jù)?？紤]到水模形狀規(guī)則、密度均勻，與人體差異較大，同時(shí)水對(duì)輻射有一定的吸收作用[7]，所以研究過程未使用水模。

3.1 散漏射線的主要來源

通過對(duì)結(jié)果中列數(shù)據(jù)的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)越靠近X 射線中心線束和照射野輻射劑量越大，由于X 射線中心線束方向性好，在空氣中傳播產(chǎn)生的散射線較少，所以輻射主要來自被照體表面、淺層區(qū)域。臥位有屏蔽（5 cm）上行總輻射劑量大于中行，表明有來自上方的輻射劑量，應(yīng)來自球管。有屏蔽時(shí)下行輻射劑量最大，分析原因是檢測(cè)區(qū)和球管距離地面比屋頂更近，地面對(duì)檢測(cè)區(qū)產(chǎn)生更多輻射。

3.2 立位時(shí)主要方向散漏射線大小

立位無屏蔽時(shí)，由于X 射線能量與距離的平方成反比[8]，球管到左、中、右列采樣點(diǎn)距離分別約為2.045、2.104、2.185 m，對(duì)列比較的結(jié)果為左列大于中列5.87%、中列大于右列7.89%，與實(shí)際左列大于中列82.34%、中列大于右列49.71%這一結(jié)果不符，所以球管為次要影響。而地面輻射數(shù)值較小且分布均勻，所以地面為次要影響，平板探測(cè)器為主要影響。設(shè)平板探測(cè)器模擬輻射中心點(diǎn)到防護(hù)簾邊緣位置的距離為x，到左、中、右列采樣點(diǎn)距離分別為x+11.4、x+34.2、x+57.0。次要影響輻射劑量為y，球管在左、中、右列采樣點(diǎn)輻射劑量分別為891.372-y、488.853-y、326.529-y，依據(jù)X 射線能量與距離的平方成反比[8]，建立方程組：

解得y=83.777nSv，即次要影響輻射劑量為83.777 nSv。3 列采樣點(diǎn)輻射劑量合計(jì)為1 706.754 nSv、次要輻射劑量合計(jì)為251.330 nSv，所以3 列平均約有85.27%的輻射劑量來自平板探測(cè)器方向。

3.3 臥位時(shí)主要方向散漏射線大小

根據(jù)X 射線能量與距離的平方成反比[8]，臥位時(shí)球管到采樣點(diǎn)輻射劑量/立位球管到采樣點(diǎn)輻射劑量=立位球管到采樣點(diǎn)距離的平方/臥位球管到采樣點(diǎn)距離的平方。立位球管到采樣點(diǎn)3 列的平均距離是臥位的1.86 倍，所以臥位時(shí)球管到采樣點(diǎn)輻射劑量為3.46×83.777=289.868 nSv。由于立位次要影響主要包括球管和整個(gè)環(huán)境，而環(huán)境不能看作點(diǎn)輻射源，輻射隨距離衰減程度較弱，由此推導(dǎo)出的結(jié)果略大于實(shí)際。有屏蔽（5 cm）下行距離地面最近，且在地面的投影面積最大，能夠采集到最多地面方向的輻射。有屏蔽（0 cm）中行距離屏蔽面最近且在屏蔽面中間，各方面輻射的影響最小。所以有屏蔽（5 cm）時(shí)下行輻射劑量266.517 nSv 減去有屏蔽（0 cm）時(shí)中行輻射劑量77.553 nSv，最能體現(xiàn)每行來自地面的輻射劑量，為188.964 nSv。無屏蔽時(shí)的輻射劑量主要包含檢查床、球管和地面3 個(gè)方向，總計(jì)32 098.954 nSv，減去3 列球管方向的輻射劑量289.868×3=869.604 nSv 和3 行來自地面的輻射劑量188.964×3=566.892 nSv，得出檢查床方向的輻射劑量為30 662.458 nSv，占總輻射劑量的95.52%。

GB 4792—1984《放射衛(wèi)生防護(hù)基本標(biāo)準(zhǔn)》[9]規(guī)定公眾年輻射劑量不應(yīng)超過1 mSv，《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》[10]規(guī)定扶持者在診斷治療期間所受劑量不超過5 mSv。本次研究中最大輻射劑量為4 464.289 nSv，遠(yuǎn)低于各規(guī)定的要求，證明普通X 射線診療過程中產(chǎn)生的輻射屬于低劑量輻射。研究表明，屏蔽面周邊位置對(duì)后方5 cm 距離位置的防護(hù)效果已明顯降低，而我國成年人胸厚普遍大于15 cm[11]，因此需要對(duì)側(cè)面進(jìn)行防護(hù)。研究同時(shí)指明了散漏射線的主要來源均不在屏蔽面的后方，因此可以不對(duì)后面進(jìn)行防護(hù)。從防護(hù)最優(yōu)化考慮，推薦使用梁麗等[12]列舉的前面型防護(hù)圍裙：前部防護(hù)由頸部到膝部以下，包括整個(gè)胸部和肩部，肩部材料寬度不小于110 mm，并至少延伸到肩后150 mm。圍裙的長度充分減少了來自下方的輻射，向肩后延伸使圍裙完全包裹住人體側(cè)面，解決了單面屏蔽側(cè)面防護(hù)減弱的問題，而減少后部防護(hù)可減輕質(zhì)量，使穿戴更加舒適方便。

本研究結(jié)果表明，扶持者受到的輻射大部分來自被照體，這與X 射線設(shè)備的設(shè)計(jì)目的一致：球管產(chǎn)生的X 射線盡可能多地按照預(yù)設(shè)方向射向被照體，減少球管輻射泄漏，增加X 射線使用效率。同時(shí)相對(duì)于主射線，散漏射線的來源更加廣泛，增加了防護(hù)難度。雖然可以改良防護(hù)裝備以增強(qiáng)防護(hù)效果，也可以在X 射線設(shè)備內(nèi)部填充吸收材料，將散漏射線轉(zhuǎn)化成熱能，但只要扶持者在檢查室內(nèi)就會(huì)不可避免地受到輻射。而方鵬等[13]研制了一種全自動(dòng)胸部X 射線防護(hù)裝置，5 mm 鉛板大幅減少了輻射劑量，若繼續(xù)升級(jí)改良，增加扶持功能，既可以避免扶持者進(jìn)入檢查室內(nèi)受到輻射影響，又能對(duì)被檢者提供更加安全的保障。

綜上所述，扶持者受到的輻射主要來自3 個(gè)方向：被照體、球管和地面，其中被照體方向輻射最大。單面屏蔽周圍防護(hù)能力相對(duì)于中心有不足，推薦使用前面型防護(hù)圍裙。