復合屏蔽材料對低劑量X射線的輻射防護效果

馬震

中山市博愛醫院 (廣東中山 528400)

隨著X線技術的發展，X射線檢查已成為現代醫學中重要的檢查手段之一，但該檢查過程中產生的電離輻射可對人體造成傷害，因此，電離輻射傷害一直是國內外學者關注的熱點問題[1-2]。目前，隨著研究的深入，低劑量輻射帶來的健康風險問題也被人們重點關注[3-4]。有學者研究發現，人們處于低輻射劑量環境中的概率更大[5]。為了減少X射線帶來的傷害，不僅需要縮短曝光時間、增大曝光距離，也需使用屏蔽材料進行防護[6-7]。與傳統含鉛屏蔽材料相比，X射線復合屏蔽材料具有質輕、無毒、X射線吸收能力更強等優勢[8-9]，但存在衰減比及鉛當量會隨X射線峰值管電壓變化而不同的缺點[10]。在采用X射線進行診療的過程中，屏蔽防護的對象為患者的非照射區域及協助者，受到的輻射源主要為被照射區域和球管產生的散漏射線，這與研究檢測屏蔽性能有很大的不同[11-12]。為了進一步了解X射線防護用品的實際使用效果，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行胸部正位檢查，對比有屏蔽和無屏蔽的輻射劑量，探討復合屏蔽材料對低劑量X射線的輻射防護效果，現報道如下。

1 材料與方法

1.1 設施與器材

場地：正常工作使用的普通X射線檢查室，室內面積為34 m2；各項檢測評價均合格，在有效期內。

普通X射線檢查設備：德國西門子公司生產的X射線攝影系統，型號Axiom Aristos MX；立位平板寬61 cm，高53 cm；檢查床寬80 cm，長240 cm；X射線發生器最大功率為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。

復合屏蔽材料：蘇州蘇東醫用防護設備廠生產的電動升降防護簾，鉛當量為120 kV 0.5 mmpb，面積為68.5 cm×32.0 cm；防護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，邊長為12 cm；防護簾與升降柱的間距為5 cm，產品合格，在有效期內。

X射線輻射測量儀：白俄羅斯ATOMTEX公司生產的輻射測量儀，型號AT1123；最短輻射時間為10 ns，能量范圍為0.015～10 MeV，脈沖輻射環境劑量率當量為1～10 μSv/h，年檢合格，在有效期內。

1.2 檢測方法

照射參數：電壓81 kV，電流250 mA，曝光時間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，與平板探測器距離為1 m，自上而下垂直投照于檢查床面的中心；防護簾設置于檢查床旁，與其長軸平行，防護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，與平板探測器距離為2 m，與地面水平并垂直投照于平板探測器中心；防護簾設置于平板探測器旁，與其平行，間距為5 cm，防護簾中心與地面距離為1 m，見圖3、4。

1.3 采集數據

按照三行三列的方式將防護簾平均分成9個面積相同的區域，見圖5。由廣州南方醫大醫療設備綜合檢測有限責任公司分別測量記錄各個區域中心點的輻射劑量。采樣順序：在檢查室內設置防護簾和測量儀并固定，首先使兩者之間的距離為0，采集有屏蔽時的數據；再將防護簾完全移開，使X線球管和測量儀之間無任何障礙，采集無屏蔽時的數據。采樣點采集數據按①～⑨順序依次進行，各點數據均采集3次。X射線發生器工作時，所有人均在檢查室外等候，檢查室的所有門均為關閉狀態，待X射線發生器完全停止工作后再進入檢查室內，讀取記錄數據。

圖5 電動升降防護簾

2 結果

2.1 各采樣點輻射劑量測量結果

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

表1 以臥位檢查時各采樣點的輻射劑量(nSv)

表2 以立位檢查時各采樣點的輻射劑量(nSv)

2.2 輻射劑量比較

分別對無屏蔽和有屏蔽的輻射劑量進行合計比較，以臥位和立位檢查時，有屏蔽的輻射劑量均明顯減少。(1)以臥位檢查時，無屏蔽時的輻射劑量合計為32 098.97 nSv，有屏蔽時的輻射劑量合計為268.95 nSv，兩者比較，各采樣點輻射劑量減少98.72%～99.48%，輻射劑量合計減少99.16%。(2)以立位檢查時，無屏蔽時的輻射劑量合計為1 706.754 nSv，有屏蔽時的輻射劑量合計為110.380 nSv，兩者比較，各采樣點輻射劑量減少88.36%～97.31%，輻射劑量合計減少93.53%。以立位檢查時輻射劑量減少比例小于以臥位檢查時，其原因為屏蔽面與被照體平行，在被照體方向缺少足夠的屏蔽面積，故對被照體方向的輻射防護能力相對較差。

2.3 輻射劑量分布

由于X射線發生器產生的X射線質量并不絕對穩定，而X射線輻射測量儀測得的數據也不是絕對準確的，故而將數據分類整合后再對其分布趨勢進行分析研究，以得到更加準確的結果。按照圖3的點位分布，設左列為①④⑦，中列為②⑤⑧，右列為③⑥⑨，上行為①②③，中行為④⑤⑥，下行為⑦⑧⑨；對比三列輻射劑量可見，臥位時中列最大；無屏蔽時，中列大于左列28.49%，大于右列32.62%；有屏蔽時，中列大于左列55.17%，大于右列39.87%；立位時左列最大；無屏蔽時，左列大于中列82.34%，大于右列172.99%；有屏蔽時，左列大于中列206.57%，大于右列281.66%；對比三行輻射劑量可見，臥位無屏蔽時上行最大，大于中行21.15%，大于下行17.34%；臥位有屏蔽時下行最大，大于上行55.99%，大于中行50.39%；立位無屏蔽時上行最大，大于中行2.10%，大于下行2.49%；立位有屏蔽時下行最大，大于上行112.66%，大于中行110.77%。

2.4 對比結果

分別對比臥位和立位、無屏蔽和有屏蔽的輻射劑量，結果顯示，離中心線束越近，輻射劑量越大；臥位時，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，故中列輻射劑量最大，左、右兩列輻射劑量較??；立位時，中心線束與左列的距離最近，與中列距離較遠，與右列距離最遠，故左列輻射劑量最大，右列輻射劑量最??；立位無屏蔽時，來自球管和被照體的散漏射線對結果產生主要影響[13]，使三行輻射劑量相差不大；有屏蔽時，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”是X線與物質發生相互作用的主要方式，也是屏蔽材料發揮屏蔽作用的主要途徑。由于傳統輻射屏蔽材料的基材含有橡膠，橡膠成分中含有多種原子，而復合屏蔽材料的成分更加復雜，故難以確定“康普頓散射”和“光電效應”的發生比例，也難以獲得衰減系數，并以此計算出輻射衰減比例與X射線峰值電壓的關系；同時，在實際診療過程中，最終產生的X射線質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際檢測獲得。

本研究旨在模擬實際診療過程，但由于水模的輻射吸收作用大于空氣[15]，與人體胸部結構成分差異較大，故研究過程僅保留了搶救車、輸液架等應當存在于檢查室的設備，沒有使用水模；輔助、搶救設備放置于檢查室邊緣位置，與測量儀距離較遠，對測量結果的影響很??；升降式防護簾與測量儀距離較近，其掛桿和升降柱均具有一定的輻射防護能力，故在使用屏蔽后，掛桿和升降柱所在的一側比對側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《放射衛生防護基本標準》[16]和《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》[6規定要求的1‰，表明，復合屏蔽材料在研究過程中面對的是低劑量輻射；同時，屏蔽材料在以臥位檢查時對減少輻射劑量的效果更好。其原因為，以臥位檢查時，球管與被照體距離較近，散漏射線來源更為集中，防護更容易；以立位檢查時，球管與被照體距離增大，屏蔽側、后方向散漏射線比例增大，防護效果相對變差。全包裹式防護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[18]。由電機驅動的X射線防護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，同時兼顧防護效果和舒適性，還可有效節省檢查時間[19]，是X射線屏蔽防護的發展方向。

4 結論

研究表明，使用屏蔽材料可有效減少相關人員所受到的X射線輻射，屏蔽材料的具體使用方式也會對防護效果產生影響。由于輻射防護工作與工作人員、患者及協助者的健康均具有直接的關系[20]，也是醫療質量管理的重要組成部分，故工作人員必須認真貫徹執行相關的法律法規和衛生標準，增進防護意識，提高防護技能，盡可能避免不必要的照射，以保護相關人員的身體健康。