辐射防护最优化是辐射防护三原则的核心内容, 评价放射防护设施效能的重要依据是工作场所和外环境的散漏射线剂量水平以及由此造成的群体剂量。为了正确贯彻上述原则, 探讨新形势下医疗诊断X射线机机房面积的控制标准, 我们对深圳市各级医院常用的7种8台国内外产品进行了散漏射线剂量分布的测定, 并对相关防护设计问题进行了探讨。

1 测定方案

为了保证测试结果的可比性和与病人受照条件大致相同, 测量方案如下。

(1) 一律采用卧位拍片, 用直径28 cm长20 cm的水模代替受检者, 球管电压调节到80 kV左右。焦片距约为40 cm, 为了提高测量数据精度, 控制总曝光量在1 500 mAs左右。对原X射线机球管内的滤过厚度未做调整, 以维持原机推荐的工作参数。照射野为20 cm ×20 cm。

(2) 热释光剂量计(TLD)布于离地面垂直距离为1.20 m的水平面上, 其目的是保证剂量计距水模中心点和球管焦点之间的直线距离近似相等。在该平面半径为0.5, 1.0和1.5 m的前向半圆周上(朝向观察窗), 角度为0°, 90°和180°各处各放一个剂量盒, 内含三个经过挑选的TLD管(分散度＜5 %), 同一半径上9个TLD读数平均值取为该半径处的剂量值。TLD剂量计读数由中国计量科学院校定。

(3) 将累积剂量除以总曝光量, 再乘以100定义为归一化空气比释动能, 单位为μGy/100 mAs, 记为Kr。Kr与距水模中心点的直线距离r之间的关系曲线, 作为评价X射线机散漏射线特性的指标, 越低者性能越好。Kr ~ r关系示于图 1。

表 1列出测试X射线机机型, 机房几何参数及防护材料品种。表 2给出了曝光参数及Kr值。

2 结果和讨论 2.1 散漏射线强度的减弱规律

在X射线机屏蔽防护设计中, 对于散漏射线强度通常按平方率减弱规律计算, 再由经验图查出所需屏蔽最小厚度^[1]。但从实测结果看, 散漏射线的减弱规律更接近指数律, 表观线性减弱系数介于3.0 ~ 4.0 m^-1之间, 约为该能量区间的光子在空气中线性减弱系数的150倍左右。若以0.5 m处剂量为1, 在1.5 m处的实测剂量约为平方率计算值的1/2至1/10左右。这种特性在确定机房几何尺寸或屏蔽厚度上有十分重要意义。例如, 岛津和东芝500 mA机在1.5 m处的实测剂量水平, 相当于按平方率计算时2.5 m处的剂量水平, 这就是说, 若只考虑散漏射线的屏蔽, 并保持屏蔽厚度不变, 则机房的长宽尺度可相应减少2 m左右。当然, 机房面积过小也会影响散漏射线的减弱规律, 需综合考虑, 下面将详细讨论这个问题。

2.2 影响散漏射线强度的因素

机房内散漏射线的来源有三部分:X射线球管的漏射线, 水模(或受检者)对有用射线束的散射以及机房六面对散漏射线的反散射。漏射线的大小取决于球管本身的屏蔽设计特性; 水模散射线的大小和空间分布状况与X射线的线质(即过滤特性)和准直特性有关; 而机房包容物的反散射大小与机房面积, 高度和材料特性有关。本实验中, 0.5 m处的剂量水平主要取决于漏射线和水模散射线(约为有用射束强度的千分之几)的强度大小, 即主要与X射线球管本身的设计特性有关:而1.5 m处的剂量水平, 除与球管本身特性有关外, 是所测三点中受机房特性影响最大的地方。

从图 1可看出, 根据散漏射线大小和减弱规律大致可以分为四组:①东芝800 mA机; ②东芝和岛津500 mA; ③东方红机和岛津1000 mA; ④西南500 mA机。

东芝800 mA机机房面积为25.9m², 其主射墙附有3 mm铅板。对于管电压小于70kVp的X射线, 铅的反射率比混凝土要大, 但其散漏线曲线严格遵循指数规律, 其表现减弱系数为4.04 m^-1, 大于其他7台机。不仅0.5m处的剂量水平比其他机低3 ~ 6倍, 而受机房面积和材料影响最大的1.5 m处的剂量更低, 约为其他机的1/7至1/17。

3台日本产500mA机的散漏射线水平基本一致, 起端近似为指数率, 终端趋于平方率而上扬。虽然3台机中机房面积最大者为最小者两倍, 四周材料也不尽相同, 但在1.5 m处的剂量水平却基本相同。这说明面积的差异和材料不同并未影响机房内的剂量分布。

第三组机Kr ~ r变化趋势与第二机组基本相同, 但在1.5 m处的剂量值歧离较大, 面积为22m²的东方红500 mA的剂量反而为面积近似为36m²的其他二台机剂量的一半。这3台机的机房材料基本相同, 为红砖、瓷砖和混凝土。这说明面积的差异至少不是影响剂量水平的一个重要因素。

西南500 mA机在0.5 m处的剂量基本上与第三组相同, 但在1 m和1.5 m处却明显偏高约为东方红300 mA机的1.5倍。西南机房的特点是面积最小, 仅有14.4m², 四周墙涂有防辐射材料, 这两种因素可能对剂量的增加都起了一定的作用。

从以上分析可以看出, 影响机房内散漏射线水平和分布的主要因素是X射线机球管的特性; 机房大小面积有一定影响, 但是次要的, 以本实验的机型看, 在大于19m²时其影响是可忽略的, 机房装修材料的影响也是次要的, 而且只有当机房小到一定的程度时, 其影响才能显示出来。在新国标GBZ130 - 2002(医用X射线诊断卫生防护标准)中, 将机房面积从旧标准的36 m²降为24 m²是适宜的。

3 结束语

医用X射线机辐射防护最优化的实现是一个系统工程, 包括X射线机本身的防护设计, 放射医师的正确使用, 机房的合理配置以及个人防护。其中X射线机本身的性能和日常的质控管理起着十分重要的作用, 目前的状况是医用X射线机的性能在不断改善, 并逐步实现遥控化, 同时, 土地以商品形势进入市场, 价格与日俱增, 机房面积在代价利益分析中已不是可忽视的因素。西方国家的经验是可以借鉴的, 放宽对机房面积的要求, 加强质控管理, 提高X射线机本身的防护特性以及加强对病人的防护, 最终评价依据是剂量大小以及在不同人群中的分布, 以获得最佳的资源分配。

最后需指出的是散漏射线的剂量分布问题, 因为这是确定机房尺度和副防护墙厚度的重要依据, 但不是防护设计的全部。对于主射线的防护, 由于受到集光装置的限束作用, 其影响范围有限, 在此不予详细讨论。