复合屏蔽材料对低剂量X射线的辐射防护效果

马震

中山市博爱医院 (广东中山 528400)

随着X线技术的发展，X射线检查已成为现代医学中重要的检查手段之一，但该检查过程中产生的电离辐射可对人体造成伤害，因此，电离辐射伤害一直是国内外学者关注的热点问题[1-2]。目前，随着研究的深入，低剂量辐射带来的健康风险问题也被人们重点关注[3-4]。有学者研究发现，人们处于低辐射剂量环境中的概率更大[5]。为了减少X射线带来的伤害，不仅需要缩短曝光时间、增大曝光距离，也需使用屏蔽材料进行防护[6-7]。与传统含铅屏蔽材料相比，X射线复合屏蔽材料具有质轻、无毒、X射线吸收能力更强等优势[8-9]，但存在衰减比及铅当量会随X射线峰值管电压变化而不同的缺点[10]。在采用X射线进行诊疗的过程中，屏蔽防护的对象为患者的非照射区域及协助者，受到的辐射源主要为被照射区域和球管产生的散漏射线，这与研究检测屏蔽性能有很大的不同[11-12]。为了进一步了解X射线防护用品的实际使用效果，我科利用正常使用的普通X射线检查室，模拟以卧位和立位两种方式进行胸部正位检查，对比有屏蔽和无屏蔽的辐射剂量，探讨复合屏蔽材料对低剂量X射线的辐射防护效果，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 设施与器材

场地：正常工作使用的普通X射线检查室，室内面积为34 m2；各项检测评价均合格，在有效期内。

普通X射线检查设备：德国西门子公司生产的X射线摄影系统，型号Axiom Aristos MX；立位平板宽61 cm，高53 cm；检查床宽80 cm，长240 cm；X射线发生器最大功率为50 kW，最大电压为150 kV，最大电流为500 mA，年检合格，在有效期内。

复合屏蔽材料：苏州苏东医用防护设备厂生产的电动升降防护帘，铅当量为120 kV 0.5 mmpb，面积为68.5 cm×32.0 cm；防护帘挂杆横截面为圆形，直径为2.5 cm；升降柱的横截面为正方形，边长为12 cm；防护帘与升降柱的间距为5 cm，产品合格，在有效期内。

X射线辐射测量仪：白俄罗斯ATOMTEX公司生产的辐射测量仪，型号AT1123；最短辐射时间为10 ns，能量范围为0.015～10 MeV，脉冲辐射环境剂量率当量为1～10 μSv/h，年检合格，在有效期内。

1.2 检测方法

照射参数：电压81 kV，电流250 mA，曝光时间16 ms，照射野0.3 m×0.3 m。

卧位检查：球管与地面距离为2 m，与平板探测器距离为1 m，自上而下垂直投照于检查床面的中心；防护帘设置于检查床旁，与其长轴平行，防护帘中心与照射野中心距离为0.5 m，与地面距离为1 m，见图1、2。

立位检查：球管与地面距离为1 m，与平板探测器距离为2 m，与地面水平并垂直投照于平板探测器中心；防护帘设置于平板探测器旁，与其平行，间距为5 cm，防护帘中心与地面距离为1 m，见图3、4。

1.3 采集数据

按照三行三列的方式将防护帘平均分成9个面积相同的区域，见图5。由广州南方医大医疗设备综合检测有限责任公司分别测量记录各个区域中心点的辐射剂量。采样顺序：在检查室内设置防护帘和测量仪并固定，首先使两者之间的距离为0，采集有屏蔽时的数据；再将防护帘完全移开，使X线球管和测量仪之间无任何障碍，采集无屏蔽时的数据。采样点采集数据按①～⑨顺序依次进行，各点数据均采集3次。X射线发生器工作时，所有人均在检查室外等候，检查室的所有门均为关闭状态，待X射线发生器完全停止工作后再进入检查室内，读取记录数据。

图5 电动升降防护帘

2 结果

2.1 各采样点辐射剂量测量结果

以卧位和立位检查时，①～⑨采样点无屏蔽时的辐射剂量均明显大于有屏蔽时，见表1、2。

表1 以卧位检查时各采样点的辐射剂量(nSv)

表2 以立位检查时各采样点的辐射剂量(nSv)

2.2 辐射剂量比较

分别对无屏蔽和有屏蔽的辐射剂量进行合计比较，以卧位和立位检查时，有屏蔽的辐射剂量均明显减少。(1)以卧位检查时，无屏蔽时的辐射剂量合计为32 098.97 nSv，有屏蔽时的辐射剂量合计为268.95 nSv，两者比较，各采样点辐射剂量减少98.72%～99.48%，辐射剂量合计减少99.16%。(2)以立位检查时，无屏蔽时的辐射剂量合计为1 706.754 nSv，有屏蔽时的辐射剂量合计为110.380 nSv，两者比较，各采样点辐射剂量减少88.36%～97.31%，辐射剂量合计减少93.53%。以立位检查时辐射剂量减少比例小于以卧位检查时，其原因为屏蔽面与被照体平行，在被照体方向缺少足够的屏蔽面积，故对被照体方向的辐射防护能力相对较差。

2.3 辐射剂量分布

由于X射线发生器产生的X射线质量并不绝对稳定，而X射线辐射测量仪测得的数据也不是绝对准确的，故而将数据分类整合后再对其分布趋势进行分析研究，以得到更加准确的结果。按照图3的点位分布，设左列为①④⑦，中列为②⑤⑧，右列为③⑥⑨，上行为①②③，中行为④⑤⑥，下行为⑦⑧⑨；对比三列辐射剂量可见，卧位时中列最大；无屏蔽时，中列大于左列28.49%，大于右列32.62%；有屏蔽时，中列大于左列55.17%，大于右列39.87%；立位时左列最大；无屏蔽时，左列大于中列82.34%，大于右列172.99%；有屏蔽时，左列大于中列206.57%，大于右列281.66%；对比三行辐射剂量可见，卧位无屏蔽时上行最大，大于中行21.15%，大于下行17.34%；卧位有屏蔽时下行最大，大于上行55.99%，大于中行50.39%；立位无屏蔽时上行最大，大于中行2.10%，大于下行2.49%；立位有屏蔽时下行最大，大于上行112.66%，大于中行110.77%。

2.4 对比结果

分别对比卧位和立位、无屏蔽和有屏蔽的辐射剂量，结果显示，离中心线束越近，辐射剂量越大；卧位时，左、右两列与中心线束距离相同，均比中列与中心线束的距离远，故中列辐射剂量最大，左、右两列辐射剂量较小；立位时，中心线束与左列的距离最近，与中列距离较远，与右列距离最远，故左列辐射剂量最大，右列辐射剂量最小；立位无屏蔽时，来自球管和被照体的散漏射线对结果产生主要影响[13]，使三行辐射剂量相差不大；有屏蔽时，地面比屋顶距离中心线束更近，故下行辐射剂量最大。

3 讨论

“康普顿散射”和“光电效应”是X线与物质发生相互作用的主要方式，也是屏蔽材料发挥屏蔽作用的主要途径。由于传统辐射屏蔽材料的基材含有橡胶，橡胶成分中含有多种原子，而复合屏蔽材料的成分更加复杂，故难以确定“康普顿散射”和“光电效应”的发生比例，也难以获得衰减系数，并以此计算出辐射衰减比例与X射线峰值电压的关系；同时，在实际诊疗过程中，最终产生的X射线质量受到多种因素的影响[14]，故屏蔽材料的使用效果只能通过实际检测获得。

本研究旨在模拟实际诊疗过程，但由于水模的辐射吸收作用大于空气[15]，与人体胸部结构成分差异较大，故研究过程仅保留了抢救车、输液架等应当存在于检查室的设备，没有使用水模；辅助、抢救设备放置于检查室边缘位置，与测量仪距离较远，对测量结果的影响很小；升降式防护帘与测量仪距离较近，其挂杆和升降柱均具有一定的辐射防护能力，故在使用屏蔽后，挂杆和升降柱所在的一侧比对侧辐射剂量的减少幅度更大。

本研究中，最大辐射剂量为4 464.289 nSv，低于《放射卫生防护基本标准》[16]和《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》[6规定要求的1‰，表明，复合屏蔽材料在研究过程中面对的是低剂量辐射；同时，屏蔽材料在以卧位检查时对减少辐射剂量的效果更好。其原因为，以卧位检查时，球管与被照体距离较近，散漏射线来源更为集中，防护更容易；以立位检查时，球管与被照体距离增大，屏蔽侧、后方向散漏射线比例增大，防护效果相对变差。全包裹式防护能够解决四周散漏射线的问题[17]，但其具有舒适性差等缺点[18]。由电机驱动的X射线防护装置可以忽略人的称重能力，能极大增加屏蔽的厚度和面积，同时兼顾防护效果和舒适性，还可有效节省检查时间[19]，是X射线屏蔽防护的发展方向。

4 结论

研究表明，使用屏蔽材料可有效减少相关人员所受到的X射线辐射，屏蔽材料的具体使用方式也会对防护效果产生影响。由于辐射防护工作与工作人员、患者及协助者的健康均具有直接的关系[20]，也是医疗质量管理的重要组成部分，故工作人员必须认真贯彻执行相关的法律法规和卫生标准，增进防护意识，提高防护技能，尽可能避免不必要的照射，以保护相关人员的身体健康。