復(fù)合屏蔽材料對(duì)低劑量X射線的輻射防護(hù)效果

馬震

中山市博愛醫(yī)院 (廣東中山 528400)

隨著X線技術(shù)的發(fā)展，X射線檢查已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中重要的檢查手段之一，但該檢查過程中產(chǎn)生的電離輻射可對(duì)人體造成傷害，因此，電離輻射傷害一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)問題[1-2]。目前，隨著研究的深入，低劑量輻射帶來的健康風(fēng)險(xiǎn)問題也被人們重點(diǎn)關(guān)注[3-4]。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，人們處于低輻射劑量環(huán)境中的概率更大[5]。為了減少X射線帶來的傷害，不僅需要縮短曝光時(shí)間、增大曝光距離，也需使用屏蔽材料進(jìn)行防護(hù)[6-7]。與傳統(tǒng)含鉛屏蔽材料相比，X射線復(fù)合屏蔽材料具有質(zhì)輕、無毒、X射線吸收能力更強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)[8-9]，但存在衰減比及鉛當(dāng)量會(huì)隨X射線峰值管電壓變化而不同的缺點(diǎn)[10]。在采用X射線進(jìn)行診療的過程中，屏蔽防護(hù)的對(duì)象為患者的非照射區(qū)域及協(xié)助者，受到的輻射源主要為被照射區(qū)域和球管產(chǎn)生的散漏射線，這與研究檢測(cè)屏蔽性能有很大的不同[11-12]。為了進(jìn)一步了解X射線防護(hù)用品的實(shí)際使用效果，我科利用正常使用的普通X射線檢查室，模擬以臥位和立位兩種方式進(jìn)行胸部正位檢查，對(duì)比有屏蔽和無屏蔽的輻射劑量，探討復(fù)合屏蔽材料對(duì)低劑量X射線的輻射防護(hù)效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 設(shè)施與器材

場(chǎng)地：正常工作使用的普通X射線檢查室，室內(nèi)面積為34 m2；各項(xiàng)檢測(cè)評(píng)價(jià)均合格，在有效期內(nèi)。

普通X射線檢查設(shè)備：德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的X射線攝影系統(tǒng)，型號(hào)Axiom Aristos MX；立位平板寬61 cm，高53 cm；檢查床寬80 cm，長(zhǎng)240 cm；X射線發(fā)生器最大功率為50 kW，最大電壓為150 kV，最大電流為500 mA，年檢合格，在有效期內(nèi)。

復(fù)合屏蔽材料：蘇州蘇東醫(yī)用防護(hù)設(shè)備廠生產(chǎn)的電動(dòng)升降防護(hù)簾，鉛當(dāng)量為120 kV 0.5 mmpb，面積為68.5 cm×32.0 cm；防護(hù)簾掛桿橫截面為圓形，直徑為2.5 cm；升降柱的橫截面為正方形，邊長(zhǎng)為12 cm；防護(hù)簾與升降柱的間距為5 cm，產(chǎn)品合格，在有效期內(nèi)。

X射線輻射測(cè)量?jī)x：白俄羅斯ATOMTEX公司生產(chǎn)的輻射測(cè)量?jī)x，型號(hào)AT1123；最短輻射時(shí)間為10 ns，能量范圍為0.015～10 MeV，脈沖輻射環(huán)境劑量率當(dāng)量為1～10 μSv/h，年檢合格，在有效期內(nèi)。

1.2 檢測(cè)方法

照射參數(shù)：電壓81 kV，電流250 mA，曝光時(shí)間16 ms，照射野0.3 m×0.3 m。

臥位檢查：球管與地面距離為2 m，與平板探測(cè)器距離為1 m，自上而下垂直投照于檢查床面的中心；防護(hù)簾設(shè)置于檢查床旁，與其長(zhǎng)軸平行，防護(hù)簾中心與照射野中心距離為0.5 m，與地面距離為1 m，見圖1、2。

立位檢查：球管與地面距離為1 m，與平板探測(cè)器距離為2 m，與地面水平并垂直投照于平板探測(cè)器中心；防護(hù)簾設(shè)置于平板探測(cè)器旁，與其平行，間距為5 cm，防護(hù)簾中心與地面距離為1 m，見圖3、4。

1.3 采集數(shù)據(jù)

按照三行三列的方式將防護(hù)簾平均分成9個(gè)面積相同的區(qū)域，見圖5。由廣州南方醫(yī)大醫(yī)療設(shè)備綜合檢測(cè)有限責(zé)任公司分別測(cè)量記錄各個(gè)區(qū)域中心點(diǎn)的輻射劑量。采樣順序：在檢查室內(nèi)設(shè)置防護(hù)簾和測(cè)量?jī)x并固定，首先使兩者之間的距離為0，采集有屏蔽時(shí)的數(shù)據(jù)；再將防護(hù)簾完全移開，使X線球管和測(cè)量?jī)x之間無任何障礙，采集無屏蔽時(shí)的數(shù)據(jù)。采樣點(diǎn)采集數(shù)據(jù)按①～⑨順序依次進(jìn)行，各點(diǎn)數(shù)據(jù)均采集3次。X射線發(fā)生器工作時(shí)，所有人均在檢查室外等候，檢查室的所有門均為關(guān)閉狀態(tài)，待X射線發(fā)生器完全停止工作后再進(jìn)入檢查室內(nèi)，讀取記錄數(shù)據(jù)。

圖5 電動(dòng)升降防護(hù)簾

2 結(jié)果

2.1 各采樣點(diǎn)輻射劑量測(cè)量結(jié)果

以臥位和立位檢查時(shí)，①～⑨采樣點(diǎn)無屏蔽時(shí)的輻射劑量均明顯大于有屏蔽時(shí)，見表1、2。

表1 以臥位檢查時(shí)各采樣點(diǎn)的輻射劑量(nSv)

表2 以立位檢查時(shí)各采樣點(diǎn)的輻射劑量(nSv)

2.2 輻射劑量比較

分別對(duì)無屏蔽和有屏蔽的輻射劑量進(jìn)行合計(jì)比較，以臥位和立位檢查時(shí)，有屏蔽的輻射劑量均明顯減少。(1)以臥位檢查時(shí)，無屏蔽時(shí)的輻射劑量合計(jì)為32 098.97 nSv，有屏蔽時(shí)的輻射劑量合計(jì)為268.95 nSv，兩者比較，各采樣點(diǎn)輻射劑量減少98.72%～99.48%，輻射劑量合計(jì)減少99.16%。(2)以立位檢查時(shí)，無屏蔽時(shí)的輻射劑量合計(jì)為1 706.754 nSv，有屏蔽時(shí)的輻射劑量合計(jì)為110.380 nSv，兩者比較，各采樣點(diǎn)輻射劑量減少88.36%～97.31%，輻射劑量合計(jì)減少93.53%。以立位檢查時(shí)輻射劑量減少比例小于以臥位檢查時(shí)，其原因?yàn)槠帘蚊媾c被照體平行，在被照體方向缺少足夠的屏蔽面積，故對(duì)被照體方向的輻射防護(hù)能力相對(duì)較差。

2.3 輻射劑量分布

由于X射線發(fā)生器產(chǎn)生的X射線質(zhì)量并不絕對(duì)穩(wěn)定，而X射線輻射測(cè)量?jī)x測(cè)得的數(shù)據(jù)也不是絕對(duì)準(zhǔn)確的，故而將數(shù)據(jù)分類整合后再對(duì)其分布趨勢(shì)進(jìn)行分析研究，以得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果。按照?qǐng)D3的點(diǎn)位分布，設(shè)左列為①④⑦，中列為②⑤⑧，右列為③⑥⑨，上行為①②③，中行為④⑤⑥，下行為⑦⑧⑨；對(duì)比三列輻射劑量可見，臥位時(shí)中列最大；無屏蔽時(shí)，中列大于左列28.49%，大于右列32.62%；有屏蔽時(shí)，中列大于左列55.17%，大于右列39.87%；立位時(shí)左列最大；無屏蔽時(shí)，左列大于中列82.34%，大于右列172.99%；有屏蔽時(shí)，左列大于中列206.57%，大于右列281.66%；對(duì)比三行輻射劑量可見，臥位無屏蔽時(shí)上行最大，大于中行21.15%，大于下行17.34%；臥位有屏蔽時(shí)下行最大，大于上行55.99%，大于中行50.39%；立位無屏蔽時(shí)上行最大，大于中行2.10%，大于下行2.49%；立位有屏蔽時(shí)下行最大，大于上行112.66%，大于中行110.77%。

2.4 對(duì)比結(jié)果

分別對(duì)比臥位和立位、無屏蔽和有屏蔽的輻射劑量，結(jié)果顯示，離中心線束越近，輻射劑量越大；臥位時(shí)，左、右兩列與中心線束距離相同，均比中列與中心線束的距離遠(yuǎn)，故中列輻射劑量最大，左、右兩列輻射劑量較?。涣⑽粫r(shí)，中心線束與左列的距離最近，與中列距離較遠(yuǎn)，與右列距離最遠(yuǎn)，故左列輻射劑量最大，右列輻射劑量最?。涣⑽粺o屏蔽時(shí)，來自球管和被照體的散漏射線對(duì)結(jié)果產(chǎn)生主要影響[13]，使三行輻射劑量相差不大；有屏蔽時(shí)，地面比屋頂距離中心線束更近，故下行輻射劑量最大。

3 討論

“康普頓散射”和“光電效應(yīng)”是X線與物質(zhì)發(fā)生相互作用的主要方式，也是屏蔽材料發(fā)揮屏蔽作用的主要途徑。由于傳統(tǒng)輻射屏蔽材料的基材含有橡膠，橡膠成分中含有多種原子，而復(fù)合屏蔽材料的成分更加復(fù)雜，故難以確定“康普頓散射”和“光電效應(yīng)”的發(fā)生比例，也難以獲得衰減系數(shù)，并以此計(jì)算出輻射衰減比例與X射線峰值電壓的關(guān)系；同時(shí)，在實(shí)際診療過程中，最終產(chǎn)生的X射線質(zhì)量受到多種因素的影響[14]，故屏蔽材料的使用效果只能通過實(shí)際檢測(cè)獲得。

本研究旨在模擬實(shí)際診療過程，但由于水模的輻射吸收作用大于空氣[15]，與人體胸部結(jié)構(gòu)成分差異較大，故研究過程僅保留了搶救車、輸液架等應(yīng)當(dāng)存在于檢查室的設(shè)備，沒有使用水模；輔助、搶救設(shè)備放置于檢查室邊緣位置，與測(cè)量?jī)x距離較遠(yuǎn)，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響很??；升降式防護(hù)簾與測(cè)量?jī)x距離較近，其掛桿和升降柱均具有一定的輻射防護(hù)能力，故在使用屏蔽后，掛桿和升降柱所在的一側(cè)比對(duì)側(cè)輻射劑量的減少幅度更大。

本研究中，最大輻射劑量為4 464.289 nSv，低于《放射衛(wèi)生防護(hù)基本標(biāo)準(zhǔn)》[16]和《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》[6規(guī)定要求的1‰，表明，復(fù)合屏蔽材料在研究過程中面對(duì)的是低劑量輻射；同時(shí)，屏蔽材料在以臥位檢查時(shí)對(duì)減少輻射劑量的效果更好。其原因?yàn)?，以臥位檢查時(shí)，球管與被照體距離較近，散漏射線來源更為集中，防護(hù)更容易；以立位檢查時(shí)，球管與被照體距離增大，屏蔽側(cè)、后方向散漏射線比例增大，防護(hù)效果相對(duì)變差。全包裹式防護(hù)能夠解決四周散漏射線的問題[17]，但其具有舒適性差等缺點(diǎn)[18]。由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的X射線防護(hù)裝置可以忽略人的稱重能力，能極大增加屏蔽的厚度和面積，同時(shí)兼顧防護(hù)效果和舒適性，還可有效節(jié)省檢查時(shí)間[19]，是X射線屏蔽防護(hù)的發(fā)展方向。

4 結(jié)論

研究表明，使用屏蔽材料可有效減少相關(guān)人員所受到的X射線輻射，屏蔽材料的具體使用方式也會(huì)對(duì)防護(hù)效果產(chǎn)生影響。由于輻射防護(hù)工作與工作人員、患者及協(xié)助者的健康均具有直接的關(guān)系[20]，也是醫(yī)療質(zhì)量管理的重要組成部分，故工作人員必須認(rèn)真貫徹執(zhí)行相關(guān)的法律法規(guī)和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，增進(jìn)防護(hù)意識(shí)，提高防護(hù)技能，盡可能避免不必要的照射，以保護(hù)相關(guān)人員的身體健康。