醫(yī)用診斷X射線裝置防護(hù)門應(yīng)用效果度量

黑強(qiáng)強(qiáng)

（銅川市人民醫(yī)院，陜西 銅川 727000）

0 引言

醫(yī)用診斷X 射線裝置是一種供醫(yī)療機(jī)構(gòu)、科研單位使用的特定機(jī)器，主要用于攝影診斷[1]。該裝置由攝影床、X 射線管組件、X 射線高壓發(fā)生裝置以及天軌吊架等共同組成[2]。通常情況下，醫(yī)用診斷X 射線裝置采用數(shù)字技術(shù)設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)診斷范圍廣泛，曝光寬容度較高，針對(duì)部分曝光條件較差、難以掌握的部位也能夠獲得清晰度較高的圖像[3]。當(dāng)前，有關(guān)醫(yī)用診斷X 射線裝置方面的研究逐漸成熟，裝置類型豐富，包括雙立柱DR、移動(dòng)DR 以及懸吊DR 等多種不同型號(hào)的結(jié)構(gòu)[4]。整體來(lái)說(shuō)，診斷X 射線裝置具有較高程度的智能化特征，外觀簡(jiǎn)潔大氣，能夠全方位高清拍攝，從而實(shí)現(xiàn)高級(jí)臨床應(yīng)用的目標(biāo)[5]。診斷X 射線裝置在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的輻射，會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生較大影響，需要安裝相應(yīng)的防護(hù)門來(lái)阻斷X 射線。X 射線的輻射較多且都較為嚴(yán)重，因此，該裝置對(duì)防護(hù)門的性能與防護(hù)效果要求較高。

為了保障醫(yī)護(hù)工作者、患者的健康和安全，避免X 射線在裝置運(yùn)行中產(chǎn)生大量輻射，從而對(duì)人體造成不同程度的傷害，該文進(jìn)行了醫(yī)用診斷X 射線裝置防護(hù)門應(yīng)用效果度量分析，對(duì)防護(hù)門的應(yīng)用效果進(jìn)行度量，以判斷其是否滿足醫(yī)用防輻射安全的標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

醫(yī)用診斷X 射線裝置防護(hù)門種類較多，以防護(hù)鉛門與防護(hù)鉛板門為主。無(wú)論哪種類型的X 射線裝置防護(hù)門，其本質(zhì)均屬于輻射防護(hù)門。隨機(jī)選取某醫(yī)療機(jī)構(gòu)的防護(hù)鉛門作為該次試驗(yàn)的研究對(duì)象。該防護(hù)門內(nèi)部采用鋼骨架焊接結(jié)構(gòu)，穩(wěn)固性較高，外部結(jié)構(gòu)則采用厚度為1.0 mm 的不銹鋼。防護(hù)門中鉛當(dāng)量純度較高（可到99.99%）。防護(hù)門門洞較大，多數(shù)為左右推拉鉛門，可以節(jié)省利用空間，使用起來(lái)也十分方便。防護(hù)鉛門的組成材料以金屬鉛為主，在軋制后可生成防護(hù)門板材，多數(shù)厚度為1 mm~20 mm，具有較強(qiáng)的防腐蝕性，還能發(fā)揮射線防護(hù)、隔音的作用。防護(hù)鉛門的組成結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)說(shuō)明見(jiàn)表1。

表1 防護(hù)鉛門組成結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)說(shuō)明

選取型號(hào)為YF-8600 的多功能X 射線輻射測(cè)量?jī)x，尺寸為160 mm×70 mm×50 mm。內(nèi)置2 000 mAh大容量鋰電池，其測(cè)量范圍為0 uSv/h~10 uSv/h，工作溫度為0 ℃~40 ℃，工作濕度為20 %RH~80 %RH，測(cè)量精度為3%，測(cè)量響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)5 s[6]。該型號(hào)的輻射測(cè)量?jī)x采用高精密元器件和高清數(shù)字顯示屏，視覺(jué)體驗(yàn)較好，輻射檢測(cè)結(jié)果快速、精準(zhǔn)并且可以根據(jù)測(cè)量結(jié)果手動(dòng)設(shè)置報(bào)警閾值[7]。選取該試驗(yàn)所需的X 射線質(zhì)控儀，其各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表2。

表2 X 射線質(zhì)控儀參數(shù)設(shè)置

該儀器采用3 英寸大型扁平螺旋式傳感器，靈敏度較高，能夠快速檢測(cè)醫(yī)用診斷X 射線的強(qiáng)度，且其內(nèi)部帶有校正因子，用戶能夠根據(jù)實(shí)際使用情況和檢測(cè)需求自行調(diào)整質(zhì)控儀的校正參數(shù)，避免校準(zhǔn)人員接觸輻射。質(zhì)控儀可以曝光并采集醫(yī)用診斷X 射線裝置的多種運(yùn)行參數(shù)，在平板電腦的輔助下，遠(yuǎn)程讀取并存儲(chǔ)X 射線裝置運(yùn)行信息。

2 試驗(yàn)方法及流程

在醫(yī)用診斷X 射線裝置防護(hù)門應(yīng)用效果度量試驗(yàn)準(zhǔn)備結(jié)束后，可以進(jìn)行試驗(yàn)方法及流程的設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)醫(yī)用診斷X 射線裝置運(yùn)行的實(shí)際情況與輻射特征，綜合考慮防護(hù)門的布設(shè)位置和整體結(jié)構(gòu)，選取檢測(cè)點(diǎn)位布設(shè)位置，保證布設(shè)位置的均勻性和全面覆蓋性。在選取的布設(shè)位置上布設(shè)醫(yī)用診斷X射線檢測(cè)點(diǎn)位，該文防護(hù)門檢測(cè)點(diǎn)位分布示意圖如圖1 所示。

圖1 防護(hù)門檢測(cè)點(diǎn)位分布示意圖

由圖1 可知，該醫(yī)用診斷X 射線裝置防護(hù)門上均勻布設(shè)了12 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)位，全面覆蓋了防護(hù)門的各個(gè)角落。與此同時(shí)，附加X(jué) 射線限束裝置與吸收裝置的安裝可以控制并實(shí)時(shí)記錄射線輻射的動(dòng)態(tài)變化[8]。啟動(dòng)醫(yī)用診斷X 射線裝置，開(kāi)啟防輻射門。利用X 射線質(zhì)控儀測(cè)定各個(gè)布設(shè)檢測(cè)點(diǎn)位所在位置對(duì)應(yīng)的管電壓指示偏離值，其計(jì)算方法如公式（1）所示。

式中：Ea為各個(gè)X 射線檢測(cè)點(diǎn)位的管電壓指示偏離值；為X 射線檢測(cè)點(diǎn)位的管電壓測(cè)量平均值；V0為X 射線檢測(cè)點(diǎn)位的管電壓預(yù)設(shè)值。

根據(jù)管電壓指示偏離值結(jié)果，設(shè)置防護(hù)門輻射照射野大小。在該基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)防護(hù)門焦點(diǎn)和探測(cè)器之間的距離，計(jì)算防護(hù)門中X 射線輻射輸出量的重復(fù)性，其計(jì)算方法如公式（2）所示。

式中：CV為防護(hù)門中X 射線輻射輸出量的重復(fù)性，即防護(hù)門變異系數(shù)；為防護(hù)門輻射輸出量測(cè)量值的平均值；Ki為防護(hù)門每次輻射輸出量對(duì)應(yīng)的測(cè)量值；n為防護(hù)門輻射輸出量的測(cè)量次數(shù)；R為X 射線輻射輸出量的標(biāo)準(zhǔn)差。

根據(jù)防護(hù)門中X 射線輻射輸出量重復(fù)性結(jié)果，調(diào)節(jié)防護(hù)門輻射輸出量的線性度變化，再次測(cè)量防護(hù)門的輻射輸出量，保證輸出量相鄰兩檔之間的線性度。在此基礎(chǔ)上，利用X 射線質(zhì)控儀讀取此時(shí)有用線束半值層的值，如果半值層的測(cè)量值符合射線裝置防護(hù)要求，就測(cè)量空氣比釋動(dòng)能的平均值，獲取防護(hù)門的幾何學(xué)特性。使用便攜式X射線巡測(cè)儀與中子劑量當(dāng)量?jī)x，基于電子加速器放射防護(hù)要求的相關(guān)規(guī)定，檢測(cè)機(jī)房外表面約30 cm 處的射線劑量水平；將劑量筆放置在醫(yī)用診視床上中心線處，調(diào)節(jié)限光器，控制X 射線照射野。鎖定診視床和X 射線管頭組裝體之間的距離，利用膠布標(biāo)記劑量筆此時(shí)的位置；取下劑量筆，基于拍片最佳時(shí)間，讀取劑量筆的劑量數(shù)，并校正照射時(shí)間、能量響應(yīng)以及刻度系數(shù)，校正表達(dá)式如公式（3）所示。

式中：K為醫(yī)用診斷X 射線裝置防護(hù)門透視空氣比釋動(dòng)能率；C1為劑量筆刻度系數(shù)；C2為防護(hù)門能量響應(yīng)校正系數(shù)；K0為劑量筆達(dá)到滿刻度值時(shí)對(duì)應(yīng)的系數(shù)；t為劑量筆的測(cè)量時(shí)間。

根據(jù)公式（3），完成劑量筆計(jì)量數(shù)的校正操作。設(shè)定醫(yī)用診斷X 射線機(jī)處于正常工作狀況，在透視條件下，調(diào)節(jié)遮光器，控制照射野為250 mm×200 mm，鎖定防護(hù)門組裝體的位置，基于最大照射條件進(jìn)行防護(hù)門操作位布點(diǎn)。利用熱釋光劑量計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)防護(hù)門操作位布點(diǎn)的劑量變化，并得出累積劑量。由公眾劑量限制要求可知，防護(hù)門操作位布點(diǎn)的平均劑量值不能超過(guò)1 mSv，醫(yī)用X 射線機(jī)房外表面的有限劑量約束值不能超過(guò)0.25 mSv/a。對(duì)比防護(hù)門操作位布點(diǎn)監(jiān)測(cè)劑量值與公眾劑量限制值，獲取二者之間存在的偏差，根據(jù)存在的偏差不斷調(diào)整防護(hù)門操作位布點(diǎn)位置，縮小偏差。在此基礎(chǔ)上，控制醫(yī)用診斷X 射線裝置防護(hù)門的控制系統(tǒng)全面符合醫(yī)用電氣系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)相關(guān)要求，使其以安全平穩(wěn)的方式運(yùn)行，避免在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)其他醫(yī)用診斷設(shè)備造成電磁干擾。將X 射線裝置防護(hù)門的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示在門外的LED 顯示屏上，并以按鈕和計(jì)算機(jī)的共同控制實(shí)現(xiàn)防護(hù)門自動(dòng)化運(yùn)行的目標(biāo)。

在醫(yī)用診斷X 射線裝置防護(hù)門的集成位置處，安裝傳感器和紅外探測(cè)器，賦予其運(yùn)行調(diào)度與時(shí)間維護(hù)功能，能夠根據(jù)診室內(nèi)的實(shí)際工作狀況實(shí)時(shí)控制并跟蹤防護(hù)門的動(dòng)態(tài)運(yùn)行。將醫(yī)用診斷X 光機(jī)設(shè)備的整體部分合理劃分為防護(hù)區(qū)與輻射區(qū)2 個(gè)部分，通過(guò)防護(hù)墻和防護(hù)門將二者分開(kāi)。當(dāng)醫(yī)護(hù)人員按動(dòng)X 射線裝置防護(hù)門的攝影開(kāi)關(guān)時(shí)，防護(hù)門立即關(guān)閉，將X 射線輻射區(qū)與防護(hù)區(qū)分開(kāi)，以起到全面防護(hù)作用。在X 射線曝光結(jié)束后，防護(hù)門立即自動(dòng)打開(kāi)。醫(yī)用診斷X 射線裝置防護(hù)門的幾何學(xué)特性包括射線有用線束垂直度偏離、輻射照射野與光野的偏離以及照射野中心與光野的偏離[9]。使用膠帶將輻射測(cè)量?jī)x固定在檢測(cè)板上，根據(jù)X 射線的實(shí)際輻射情況，不斷調(diào)整檢測(cè)板所在位置，使其中心與光野中心對(duì)準(zhǔn)，保證刻線重合。在此基礎(chǔ)上，測(cè)量防護(hù)門各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的輻射值，根據(jù)輻射值測(cè)量結(jié)果，度量醫(yī)用診斷X 射線裝置防護(hù)門的應(yīng)用效果。

在整個(gè)試驗(yàn)流程中，操作者應(yīng)注意站在能看到防護(hù)門門機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的位置操作，避免防護(hù)門在運(yùn)行過(guò)程中意外受損。需要特別注意的是，防護(hù)門的門扇與門機(jī)需要良好的保存環(huán)境，不能與酸、堿性溶液接觸。如果發(fā)生接觸，那么可能會(huì)腐蝕防護(hù)門外表。如果防護(hù)門在試驗(yàn)運(yùn)作過(guò)程中出現(xiàn)不同程度的顫動(dòng)，那么應(yīng)立即停止試驗(yàn)，對(duì)防護(hù)門進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)異常后才可以繼續(xù)試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

防護(hù)門應(yīng)用效果度量試驗(yàn)方法及流程設(shè)計(jì)完畢后，可對(duì)應(yīng)用效果度量結(jié)果進(jìn)行全面測(cè)定分析，實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)

為了避免試驗(yàn)結(jié)果存在偶然性，可利用MATLAB（跟上面，兩者統(tǒng)一）模擬分析軟件，將X 射線裝置防護(hù)門分別安裝在PET-CT 掃描室、DR 室和X 光手術(shù)室門口，模擬啟動(dòng)醫(yī)用診斷X 射線裝置。在室外隨機(jī)布設(shè)檢測(cè)點(diǎn)，采集射線裝置啟動(dòng)后各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的輻射參數(shù)，求取所有檢測(cè)點(diǎn)輻射參數(shù)的平均值，與防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行對(duì)比，獲取防護(hù)門的應(yīng)用效果。PET-CT 掃描室防護(hù)門應(yīng)用效果檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 PET-CT 掃描室防護(hù)門應(yīng)用效果

由表4 可知，當(dāng)防護(hù)門安裝在PET-CT 掃描室中時(shí)，有用線束半值層的值、輸出量重復(fù)性結(jié)果、管電壓指示偏離值、空氣比釋動(dòng)能率、入射體表空氣比釋動(dòng)能典型值以及入射體表空氣比釋動(dòng)能最大值在標(biāo)準(zhǔn)要求內(nèi)，說(shuō)明這6個(gè)項(xiàng)目的度量結(jié)果均是合格的，應(yīng)用效果好。

DR 室防護(hù)門應(yīng)用效果檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 DR 室防護(hù)門應(yīng)用效果

由表5 可知，診斷X 射線裝置防護(hù)門安裝在DR 室中的應(yīng)用效果也較好，度量結(jié)果均為合格。

X 光手術(shù)室防護(hù)門應(yīng)用效果檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 X 光手術(shù)室防護(hù)門應(yīng)用效果

診斷X 射線裝置防護(hù)門安裝在X 光手術(shù)室中，其應(yīng)用效果和度量結(jié)果也均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

綜合上述結(jié)果可知，X 射線裝置防護(hù)門各個(gè)參數(shù)項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，因此其能夠有效地阻擋醫(yī)用診斷過(guò)程中產(chǎn)生的輻射，能夠規(guī)避射線對(duì)人體產(chǎn)生的危害，可以為X 射線診療技術(shù)應(yīng)用于臨床治療提供重要保證。

不同項(xiàng)目的醫(yī)用診斷X 射線裝置防護(hù)門應(yīng)用效果度量耗時(shí)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 不同項(xiàng)目的醫(yī)用診斷X 射線裝置防護(hù)門應(yīng)用效果度量耗時(shí)對(duì)比結(jié)果

經(jīng)過(guò)對(duì)比可知，不同項(xiàng)目的醫(yī)用診斷X 射線裝置防護(hù)門應(yīng)用效果度量耗時(shí)均處于標(biāo)準(zhǔn)要求范圍，說(shuō)明該方法的度量耗時(shí)更短，效率更高。

4 結(jié)語(yǔ)

防護(hù)門作為醫(yī)用診斷X 射線裝置運(yùn)行的重要組成部分，可以起到阻擋輻射的作用。為了檢驗(yàn)防護(hù)門的有效性，保證X 射線裝置運(yùn)行的安全，規(guī)避射線輻射危害人體，該文進(jìn)行了醫(yī)用診斷X 射線裝置防護(hù)門應(yīng)用效果度量研究。通過(guò)上述研究可知，防護(hù)門的適用范圍較廣泛，無(wú)論將其安裝在哪種X 射線裝置室，其項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，都能夠有效地阻擋射線裝置產(chǎn)生的輻射，應(yīng)用效果優(yōu)勢(shì)顯著。