醫用診斷X射線裝置防護門應用效果度量

黑強強

（銅川市人民醫院，陜西 銅川 727000）

0 引言

醫用診斷X 射線裝置是一種供醫療機構、科研單位使用的特定機器，主要用于攝影診斷[1]。該裝置由攝影床、X 射線管組件、X 射線高壓發生裝置以及天軌吊架等共同組成[2]。通常情況下，醫用診斷X 射線裝置采用數字技術設計，動態診斷范圍廣泛，曝光寬容度較高，針對部分曝光條件較差、難以掌握的部位也能夠獲得清晰度較高的圖像[3]。當前，有關醫用診斷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DR 以及懸吊DR 等多種不同型號的結構[4]。整體來說，診斷X 射線裝置具有較高程度的智能化特征，外觀簡潔大氣，能夠全方位高清拍攝，從而實現高級臨床應用的目標[5]。診斷X 射線裝置在運行過程中會產生大量的輻射，會對人體健康產生較大影響，需要安裝相應的防護門來阻斷X 射線。X 射線的輻射較多且都較為嚴重，因此，該裝置對防護門的性能與防護效果要求較高。

為了保障醫護工作者、患者的健康和安全，避免X 射線在裝置運行中產生大量輻射，從而對人體造成不同程度的傷害，該文進行了醫用診斷X 射線裝置防護門應用效果度量分析，對防護門的應用效果進行度量，以判斷其是否滿足醫用防輻射安全的標準要求。

1 試驗準備

醫用診斷X 射線裝置防護門種類較多，以防護鉛門與防護鉛板門為主。無論哪種類型的X 射線裝置防護門，其本質均屬于輻射防護門。隨機選取某醫療機構的防護鉛門作為該次試驗的研究對象。該防護門內部采用鋼骨架焊接結構，穩固性較高，外部結構則采用厚度為1.0 mm 的不銹鋼。防護門中鉛當量純度較高（可到99.99%）。防護門門洞較大，多數為左右推拉鉛門，可以節省利用空間，使用起來也十分方便。防護鉛門的組成材料以金屬鉛為主，在軋制后可生成防護門板材，多數厚度為1 mm~20 mm，具有較強的防腐蝕性，還能發揮射線防護、隔音的作用。防護鉛門的組成結構及材料參數說明見表1。

表1 防護鉛門組成結構及材料參數說明

選取型號為YF-8600 的多功能X 射線輻射測量儀，尺寸為160 mm×70 mm×50 mm。內置2 000 mAh大容量鋰電池，其測量范圍為0 uSv/h~10 uSv/h，工作溫度為0 ℃~40 ℃，工作濕度為20 %RH~80 %RH，測量精度為3%，測量響應時間不超過5 s[6]。該型號的輻射測量儀采用高精密元器件和高清數字顯示屏，視覺體驗較好，輻射檢測結果快速、精準并且可以根據測量結果手動設置報警閾值[7]。選取該試驗所需的X 射線質控儀，其各項參數設置見表2。

表2 X 射線質控儀參數設置

該儀器采用3 英寸大型扁平螺旋式傳感器，靈敏度較高，能夠快速檢測醫用診斷X 射線的強度，且其內部帶有校正因子，用戶能夠根據實際使用情況和檢測需求自行調整質控儀的校正參數，避免校準人員接觸輻射。質控儀可以曝光并采集醫用診斷X 射線裝置的多種運行參數，在平板電腦的輔助下，遠程讀取并存儲X 射線裝置運行信息。

2 試驗方法及流程

在醫用診斷X 射線裝置防護門應用效果度量試驗準備結束后，可以進行試驗方法及流程的設計。

設計時應當根據醫用診斷X 射線裝置運行的實際情況與輻射特征，綜合考慮防護門的布設位置和整體結構，選取檢測點位布設位置，保證布設位置的均勻性和全面覆蓋性。在選取的布設位置上布設醫用診斷X射線檢測點位，該文防護門檢測點位分布示意圖如圖1 所示。

圖1 防護門檢測點位分布示意圖

由圖1 可知，該醫用診斷X 射線裝置防護門上均勻布設了12 個檢測點位，全面覆蓋了防護門的各個角落。與此同時，附加X 射線限束裝置與吸收裝置的安裝可以控制并實時記錄射線輻射的動態變化[8]。啟動醫用診斷X 射線裝置，開啟防輻射門。利用X 射線質控儀測定各個布設檢測點位所在位置對應的管電壓指示偏離值，其計算方法如公式（1）所示。

式中：Ea為各個X 射線檢測點位的管電壓指示偏離值；為X 射線檢測點位的管電壓測量平均值；V0為X 射線檢測點位的管電壓預設值。

根據管電壓指示偏離值結果，設置防護門輻射照射野大小。在該基礎上，調節防護門焦點和探測器之間的距離，計算防護門中X 射線輻射輸出量的重復性，其計算方法如公式（2）所示。

式中：CV為防護門中X 射線輻射輸出量的重復性，即防護門變異系數；為防護門輻射輸出量測量值的平均值；Ki為防護門每次輻射輸出量對應的測量值；n為防護門輻射輸出量的測量次數；R為X 射線輻射輸出量的標準差。

根據防護門中X 射線輻射輸出量重復性結果，調節防護門輻射輸出量的線性度變化，再次測量防護門的輻射輸出量，保證輸出量相鄰兩檔之間的線性度。在此基礎上，利用X 射線質控儀讀取此時有用線束半值層的值，如果半值層的測量值符合射線裝置防護要求，就測量空氣比釋動能的平均值，獲取防護門的幾何學特性。使用便攜式X射線巡測儀與中子劑量當量儀，基于電子加速器放射防護要求的相關規定，檢測機房外表面約30 cm 處的射線劑量水平；將劑量筆放置在醫用診視床上中心線處，調節限光器，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，利用膠布標記劑量筆此時的位置；取下劑量筆，基于拍片最佳時間，讀取劑量筆的劑量數，并校正照射時間、能量響應以及刻度系數，校正表達式如公式（3）所示。

式中：K為醫用診斷X 射線裝置防護門透視空氣比釋動能率；C1為劑量筆刻度系數；C2為防護門能量響應校正系數；K0為劑量筆達到滿刻度值時對應的系數；t為劑量筆的測量時間。

根據公式（3），完成劑量筆計量數的校正操作。設定醫用診斷X 射線機處于正常工作狀況，在透視條件下，調節遮光器，控制照射野為250 mm×200 mm，鎖定防護門組裝體的位置，基于最大照射條件進行防護門操作位布點。利用熱釋光劑量計實時監測防護門操作位布點的劑量變化，并得出累積劑量。由公眾劑量限制要求可知，防護門操作位布點的平均劑量值不能超過1 mSv，醫用X 射線機房外表面的有限劑量約束值不能超過0.25 mSv/a。對比防護門操作位布點監測劑量值與公眾劑量限制值，獲取二者之間存在的偏差，根據存在的偏差不斷調整防護門操作位布點位置，縮小偏差。在此基礎上，控制醫用診斷X 射線裝置防護門的控制系統全面符合醫用電氣系統安全設計相關要求，使其以安全平穩的方式運行，避免在運行過程中對其他醫用診斷設備造成電磁干擾。將X 射線裝置防護門的工作狀態實時顯示在門外的LED 顯示屏上，并以按鈕和計算機的共同控制實現防護門自動化運行的目標。

在醫用診斷X 射線裝置防護門的集成位置處，安裝傳感器和紅外探測器，賦予其運行調度與時間維護功能，能夠根據診室內的實際工作狀況實時控制并跟蹤防護門的動態運行。將醫用診斷X 光機設備的整體部分合理劃分為防護區與輻射區2 個部分，通過防護墻和防護門將二者分開。當醫護人員按動X 射線裝置防護門的攝影開關時，防護門立即關閉，將X 射線輻射區與防護區分開，以起到全面防護作用。在X 射線曝光結束后，防護門立即自動打開。醫用診斷X 射線裝置防護門的幾何學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]。使用膠帶將輻射測量儀固定在檢測板上，根據X 射線的實際輻射情況，不斷調整檢測板所在位置，使其中心與光野中心對準，保證刻線重合。在此基礎上，測量防護門各個檢測點的輻射值，根據輻射值測量結果，度量醫用診斷X 射線裝置防護門的應用效果。

在整個試驗流程中，操作者應注意站在能看到防護門門機運轉狀況的位置操作，避免防護門在運行過程中意外受損。需要特別注意的是，防護門的門扇與門機需要良好的保存環境，不能與酸、堿性溶液接觸。如果發生接觸，那么可能會腐蝕防護門外表。如果防護門在試驗運作過程中出現不同程度的顫動，那么應立即停止試驗，對防護門進行檢測，無異常后才可以繼續試驗。

3 試驗結果分析

防護門應用效果度量試驗方法及流程設計完畢后，可對應用效果度量結果進行全面測定分析，實驗環境參數見表3。

表3 實驗環境參數

為了避免試驗結果存在偶然性，可利用MATLAB（跟上面，兩者統一）模擬分析軟件，將X 射線裝置防護門分別安裝在PET-CT 掃描室、DR 室和X 光手術室門口，模擬啟動醫用診斷X 射線裝置。在室外隨機布設檢測點，采集射線裝置啟動后各個檢測點的輻射參數，求取所有檢測點輻射參數的平均值，與防護標準要求進行對比，獲取防護門的應用效果。PET-CT 掃描室防護門應用效果檢測結果見表4。

表4 PET-CT 掃描室防護門應用效果

由表4 可知，當防護門安裝在PET-CT 掃描室中時，有用線束半值層的值、輸出量重復性結果、管電壓指示偏離值、空氣比釋動能率、入射體表空氣比釋動能典型值以及入射體表空氣比釋動能最大值在標準要求內，說明這6個項目的度量結果均是合格的，應用效果好。

DR 室防護門應用效果檢測結果見表5。

表5 DR 室防護門應用效果

由表5 可知，診斷X 射線裝置防護門安裝在DR 室中的應用效果也較好，度量結果均為合格。

X 光手術室防護門應用效果檢測結果見表6。

表6 X 光手術室防護門應用效果

診斷X 射線裝置防護門安裝在X 光手術室中，其應用效果和度量結果也均符合標準要求。

綜合上述結果可知，X 射線裝置防護門各個參數項目檢測結果均符合標準要求，因此其能夠有效地阻擋醫用診斷過程中產生的輻射，能夠規避射線對人體產生的危害，可以為X 射線診療技術應用于臨床治療提供重要保證。

不同項目的醫用診斷X 射線裝置防護門應用效果度量耗時對比結果見表7。

表7 不同項目的醫用診斷X 射線裝置防護門應用效果度量耗時對比結果

經過對比可知，不同項目的醫用診斷X 射線裝置防護門應用效果度量耗時均處于標準要求范圍，說明該方法的度量耗時更短，效率更高。

4 結語

防護門作為醫用診斷X 射線裝置運行的重要組成部分，可以起到阻擋輻射的作用。為了檢驗防護門的有效性，保證X 射線裝置運行的安全，規避射線輻射危害人體，該文進行了醫用診斷X 射線裝置防護門應用效果度量研究。通過上述研究可知，防護門的適用范圍較廣泛，無論將其安裝在哪種X 射線裝置室，其項目檢測結果均符合標準要求，都能夠有效地阻擋射線裝置產生的輻射，應用效果優勢顯著。