放射卫生学-第四章放射防护.ppt

第四章放射防护 第一节封闭型放射性工作的卫生防护 一 医用放射诊断装置 一 X射线机的基本结构及其重要参数1 X射线机的基本结构X射线机的种类很多 如诊断X射线机 治疗X射线机 工业探伤X射线机 X射线分析仪等 X射线机是由X射线管 高压发生器 控制系统和辅助设备组成的 X射线机的核心部分是X线管 通常由安装在真空玻璃壳内的阴极和阳极组成 阴极又称为电子源 它是用钨丝构成的阴极灯丝 阳极是根据应用需要由某种材料 如钨 钼等 制成的靶 灯丝由灯丝电源供电 使之加热到2000 以上以发射电子 灯丝电流愈大 温度愈高 发射的电子数愈多 我们称从X射管阴极上射在钨靶上的电子形成的电流为管电流 X射线的产生 必须具备以下三个条件 自由活动的电子群 电子群以高速度运行 电子群在高速度运行时突然被阻X线机结构方块图 X线管是产生X线的主要部件 X射线装置及其操作台 2 X射线机的重要参数 1 总过滤x射线管产生的x射线中有两种成分 即韧致辐射和特征X射线 X射线能谱是连续谱 低能谱X射线称为软X射线 在诊断中无意义 影响影像质量 而且易被皮肤吸收 用于滤过软X射线 相对提高X射线的穿透能力 这块过滤片称为X射线机的固有过滤 对X射线有用射束的进一步过滤称为附加过滤 固有过滤和附加过滤厚度的总和称为总过滤 2 管电流 管电流的大小直接影响着摄片时胶片的感光量 mA s 3 峰值电压产生的X射线品质取决于管电压 kVp 4 半值厚度 HVT HVT是使一束X射线的光子数目减少到其初始值的1 2时所需的标准物质的线性厚度 单位是mm 3 对X射线机的辐射防护 医用诊断X射线机的防护主要取决于X射线机本身固有的防护性能 因此生产厂家要把好产品防护质量的检验关 X射线机工作时辐射场有三种射线 即有用射线 X线管防护套的漏射线 经散射体后产生的散射线 防护设计原则即有效控制漏射线 散射线的量以及有用射线的合理安排 国内外对X射线机的防护性能都有统一的技术标准 查阅执行 4 X射线机的防护设施 1 X射线机房的防护要求 选址 医用诊断X射线机机房的设置必须充分考虑邻室及周围场所的防护与安全 一般可设在建筑物底层的 布局 全分隔式布局 1 公共走廊2 放射科走廊3 病人侯诊走廊4 业务活动通道与操作室5 非放射工作室6 X射线检查室7 脱衣室8 患者使用小门9 患者使用大门10 工作门11 操纵台12 观察窗13 放射科正门14 厕所 布局 半分隔式布局 1 走廊2 防护墙3 操纵台4 观察窗5 操作台6 X射线检查室7 非放射工作室8 门9 放射科走廊大门 布局 随意分隔式布局 X射线机房与操作室不作统一的分隔 根据X射线机房的用途 面积大小 在每间X射线机房内作不同形式的分隔 进行隔室操作 适合于中小医院的放射科 布局 建筑要求 a 机房应有足够的使用面积 新建X射线机房 单管头200mAX射线机机房应不小于24m2 双管头的宜不小于36m2 牙科X射线机应有单独机房 多球管X线机房面积可酌情扩大 b 机房高度由于机器结构不同要求不一 一般在2 5 3 5m之间 c 摄影机房中有用线束朝向的墙壁应有2mm铅当量的防护厚度 其他侧墙壁应有1mm血铅当量的防护厚度 透视机房各侧墙壁应有1mm铅当量的防护厚度 以普通砖墙为例 一般24cm厚的实心砖墙只要灰浆饱满不留缝隙即可达到2mm铅当量 空心砖或砖缝灰浆不饱满时不能达到2mm铅当量 d 设于多层建筑中的机房 天棚 地板应视为相应侧墙壁考虑 充分注意上下邻室的防护与安全 e 机房内布局要合理 不得堆放与诊断工作无关的杂物 f 机房要保持良好的通风 g 机房的门 窗必须合理设置 并有其所在墙壁相同的防护厚度 机房门外要有电离辐射标志 并安设醒目的工作指示灯 2 辅助防护设施 固定式防护设施受检者的候诊位置要选择恰当 并有相应的防护措施 X射线机摄影操作台应安置在具有0 5mm铅当量防护厚度的防护设施内 移动式防护设施 个人防护用品每台X射线机应配备适量的符合防护要求的各种辅助防护用品 如铅橡胶手套 铅橡胶围裙 铅防护座椅等 各X射线机房内应注意配备专门供受检者使用的各种辅助防护用品 以及固定特殊受检者体位的各种设备 除墙壁防护外 门窗 通风口 穿线孔 传片箱 观察窗等都要有防护措施 二 医用放射治疗装置 一 远距离60Co治疗机天然金属5927Co原子反应堆中子轰击6027Co不稳定衰变电子 射线稳定元素镍 6028Ni 射线能被钴源外壳吸收 故可将60Co源看成为单纯的 射线源 60Co1 17和1 34MeV两种 射线 光电效应 康普顿效应和电子对效应 产生大量的正 负离子而具有电离作用 60CoT1 2 5 2610年 平均每月衰变约1 呈指数衰减 在钴源关闭位时仍有一定的漏出量 在照射方式上 放射治疗可分为远距离照射 外照射 和近距离照射 远距离照射法 其优点为照射范围大 深度量高 靶区内同一平面剂量相对均匀以及操作方便等 近距离治疗是将放射源置于体表面 体腔内 如食管 子宫等 或插入组织内进行放疗 其剂量分布特点是靠近放射源处在较短时间内可得到极高剂量 1 60Co治疗机的基本结构由机头 机架 平衡锤 准直器 治疗床 控制台和其他附属设备组成 主要部件 密封放射源 源容器 源抽屉和防护机头 遮线器 在关闭位时可阻挡射线 具有能定向的限光系统 准直器 计时器 电子控制系统 防护要求 钴源 1 钴源在闭合位时 距源lm处 各方向的机头平均漏出量应小于2 2 58 10 7C kg h 个别点允许达到10 2 58 10 7C kg h 要达到此要求 对千居里级钴治疗机 需要有近20个半价层 HVL 铅的HVL为1 27cm 1 27cm 20 25 4cm 2 钴源在开放位时 限光筒的厚度应使漏射量不超过有用射线的5 按这要求 限光筒或遮线挡块厚度应达4 5HVL 用铅则为 1 27cm 4 5 5 7cm 2 对60Co治疗室的安全防护要求 治疗室选址 治疗室与控制室分开设置 治疗室屏蔽厚度 治疗室通道应设计成迷宫式 治疗室不易设窗 对讲机和电视监护系统 观察窗 显示器和源位显示器同步 良好的通风换气 二 电子直线加速器 医用加速器是生物医学上的一种用来对肿瘤进行放射治疗的粒子加速器装置 带电粒子加速器是用人工方法借助不同形态的电场 将各种不同种类的带电粒子加速到更高能量的电磁装置 常称 粒子加速器 简称为 加速器 电子直线加速器是利用具有一定能量的高能电子 速度达到亚光速 与大功率微波的微波电场相互作用 从而获得更高的能量 医用加速器按照能量区分可以分为低能机 中能机和高能机 医用电子直线加速器是一个强辐射源 能够产生每分钟数万至数十万拉德剂量率的高能电子线和X线 同时它又是一个大功率的微波功率源 它的脉冲调制器可产生数十千伏到数百千伏的高频 高压脉冲 射线和微波都可能对附近的人员和设备产生危害 1 治疗室防护要求 选址 防护墙 导线 导管 使用15MV以上X线的医用直线加速器将会带来产生中子污染的问题 监视和对讲设备 使用面积 入口 防护门 放射治疗室的防护门必须装备能够自动显示门关闭的联锁开关 安装辐射指示灯及辐射危险标志 通风换气 3 4次 h 射线防护门 射线机房报警系统 医用加速器 2 安全操作要求 从事医用电子直线加速器工作的相关人员 取得放射工作人员证后 方可上岗 要建立个人剂量监测档案 以便对操作人员放射防护进行有效地管理 操作人员在工作时应佩戴个人剂量计 治疗室的防护门必须装备能够自动显示门关闭的联锁开关 治疗过程中 不允许任何人进入治疗室 在加速器的外壳被拆下 门未关闭的情况下 不得进行出束治疗 由于某种原因 治疗被终止时 要立即记录治疗参数 如剂量 显示器上的指示等 并向负责人报告 由于某种原因 加速器电源断电 治疗被终止 当供电恢复后 要记录显示器上的读数 并向负责人报告 第二节医用照射源外照射的防护措施 一 工作场所的区域划分 一 控制区控制区 controlledarea 是指在辐射工作划分的一种区域 在这种区域内要求或可能要求采取专门的防护手段和安全措施 以便在正常工作条件下控制正常照射或防止污染扩散 并防止潜在照射或防止污染扩展 控制区的防护管理要求 采用实体边界划定控制区 采用实体边界不现实时也可以采用其它适当的手段 在源的运行或开启只是间歇性的或仅是把源从一处移至另一处的情况下 采用与主导情况相适应的方法划定控制区 并对照射时间加以规定 在控制区的进出口及其它适当位置处设立醒目的警告标志 并给出相应的辐射水平和污染水平的指示 二 监督区可以将未被指定为控制区的区域指定为监督区 监督区内虽然不需要采取专门的防护措施和作出安全规定 但是该区域的职业照射条件却需要处于经常监督下 二 减少医用照射源对人体外照射剂量的三项措施 外照射防护三要素 时间防护 距离防护 屏蔽防护 1 时间防护 Time 累积剂量与受照时间成正比措施 充分准备 减少受照时间 2 距离防护 Distance 剂量率与距离的平方成反比措施 远距离操作任何源不能直接用手操作 注意 射线防护 3 屏蔽防护 Shielding 设置屏蔽体屏蔽材料和厚度的选择 辐射源的类型 射线能量 活度等 屏蔽材料选择的一般原则 各种射线的穿透能力 电离辐射的符号与警示符号 电离辐射警告标志 警告标志的含义是使人们注意可能发生的危险 其背景为黄色 正三角变框及电离辐射标志图形均为黑色 当心电离辐射 用黑色粗等线体字 正三角外边a1 0 034L 内边a2 0 700a1 L为观察距离 三 屏蔽体厚度的估算 一 射线屏蔽厚度的估算计算韧致辐射产额的公式较多 比较直观的公式是 ZE maxF 30F是韧致辐射产额 E max为 粒子的最大能量 MeV Z是屏蔽体材料的原子序数 30为常数 屏蔽 粒子所需材料的质量厚度 g cm 2 近似地等于 粒子的最大射程 g cm 2 经验公式估算法 1R E max2在 粒子能量较高时 与实际值符合得很好 对于低能 射程的估算值偏大 知道低原子序数材料的密度 可以估算出屏蔽体的线性厚度d cm 1d E max2 几种材料的密度 g cm 2 材料密度材料密度空气0 001293玻璃2 4 2 6纸0 7 1 1铝2 7有机玻璃1 18铅玻璃 ZF6 4 77塑料1 4铅11 34橡皮0 91 0 93硬橡皮1 8 二 点源整体屏蔽厚度的估算 50MBq 约1 4mCi 的 源 不需要设置屏蔽体 估算方法包括 指数减弱公式计算法 查图法 半值厚度 HVT 或1 10值厚度法 TVT 介绍半值厚度法估算屏蔽体的厚度 能量为Er的宽束 光子通过厚度为d的屏蔽体后的剂量减弱倍数记做K K 0 为能量为Er的宽束光子通过厚度为d的屏蔽体后在所考虑的那点处要求达到的剂量率 Sv h 1 0为未设屏蔽体时在所考虑的那点处估算出的剂量率 Sv h 1 屏蔽体厚度 计算公式 HVT lg lg 三 60Co治疗室屏蔽厚度的估算 对有用光子束的屏蔽 称为主屏蔽 对散射辐射和泄漏辐射的屏蔽 称为二次 次级 屏蔽 特定屏蔽材料往往是低能光子更有效的减弱物质 二次屏蔽厚度通常是主屏蔽体厚度的1 2左右 获取散射线剂量率的精确值需要复杂的计算 这些计算需要考虑光子与屏蔽体相互作用前的辐射能量 有用射线束的尺寸 与有用射线束相互作用的屏蔽体材料特性和散射的方向等因素 但是 对于大尺寸的有用射线束来说 对其散射辐射剂量率可以作出一种简单的估算 这种估算是假设距离散射点1m处的剂量很小 而且用某一固定的百分数表示 X 射线的散射率 源距散射点1m处的最大散射率 工业用X射线机 100 300kV 3 6192Ir 铱 射线260Co 射线1数值倾向于过高估计的散射剂量率 这对屏蔽防护是安全的 适用于距屏蔽墙和屏蔽地板及其他散射点1cm处的散射剂量率的估算公式 见下图 利用剂量率与距离的平方成反比的规律可以估算出在较大距离处的剂量率 在60Co治疗室设计采用的迷宫式出入通道能有效地减弱在入口 门 处的剂量率 迷宫拐角处受到 辐射照射时 迷宫通道内离拐角1m处的剂量率大约是拐角中心处剂量率的10 见下图 剂量率的减弱近似地按照从拐角C点处到入口门处的距离的平方成反比的规律减弱 主屏蔽厚度的估算 如果以密度 2 35g cm 3的混凝土作主屏蔽 当剂量率减弱倍数K 102时 则主屏蔽厚度dm为 dm 7 36 In 2 24 4 24InK Ke0 025d cos 当剂量率减弱倍数满足102 K 107时 dm 7 36 In 4 4 5 4InK Ke0 025d cos 式中 dm为估算的主屏蔽厚度 cm 为射线与屏蔽体法线所夹角度 二次屏蔽厚度的估算 当以密度 2 35g cm 3的混凝土作二次屏蔽 而且散射辐射剂量率减弱倍数为K时 则二次屏蔽厚度ds为ds In 2K 0 0827 0 000726 式中 为散射角度 治疗室迷宫出口处屏蔽门铅当量的估算 当迷宫呈Z型时 dz pb 0 89In 2Kz 式中 dz pb为防护门铅当量 mm Kz为防护门处剂量率的减弱倍数 当迷宫呈L型时 dL pb 1 26In 2KL 式中 dL pb为防护门铅当量 mm KL为防护门处剂量率的减弱倍数 四 电子直线加速器治疗室屏蔽厚度的估算 主屏蔽厚度dm和二次屏蔽厚度ds的估算公式为 dm LTVT lg Eu t T U n pr2 ds LTVT lg EL Es t U n pr2 式中 LTVT为屏蔽材料1 10值厚度 cm Eu为距靶1m处照射野为10cm 10cm的输出剂量率 cGy min 1 EL为机头泄漏辐射剂量率占有用射束的百分份额 为0 1 Es为散射辐射剂量率占有用射束剂量率的百分份额 为1 t为出束时间 按每个工作日治疗50例患者共照射120次 出束时间每天2h 每周总计t为10h n为屏蔽体厚度的安全系数 为2 p为个人年剂量限值 mSv T为居留因子 为利用因子 U有用射束朝向估算点的工作负荷 时间 剂量率 占全部工作负荷的分数 五 医用X射线诊断室屏蔽厚度的估算 由于医用诊断X射线能量较治疗用X射线能量低 所以其主屏蔽体厚度充其量也只是2mm铅当量的厚度 相当于15cm的混凝土屏蔽体或25cm砖屏蔽体厚度 如果X射线摄影机房设在楼上 不能用空心的预制板作地板 应当用混凝土浇筑的15cm厚的实心楼房地板 摄影机房有用射束朝向的墙壁至少应当有2mm铅当量的厚度 其他侧墙壁和天棚至少应当有1mm铅当量的厚度 透视机房主屏蔽至少应当有1mm铅当量的厚度 位于建筑底层的医用X射线机房 其窗的下缘至少要高出地面2m 在没有有用射束朝向且窗外通常无人停留的情况下 窗的屏蔽厚度只需达到0 3mm铅当量 机房进出通道 门外没有候诊走廊且机房内有用射束也不朝向门 机房门的屏蔽厚度达到0 3mm铅当量厚度就可以了 门外设有固定的候诊区域的情况下 透视机房门的屏蔽厚度不能小于0 5mm铅当量 摄影机房门的屏蔽厚度不能小于1mm铅当量的厚度 第三节开放型放射性工作的卫生防护 非密封源又称开放源 其特点是极易扩散 因而 可能会污染工作场所表面或环境介质 由于这些原因 非密封源可能导致内照射危险 非密封源在工业 农业 医学和科学研究等方面的应用越来越广泛 使用放射源的种类和数量越来越多 最常用的核素有125I 131I 99mTc 3H 14C 32P 35S 153Sm 89Sr 18F 99Mo等 主要用于医学诊断治疗用放射性药物 放射免疫药盒 农业 生物 水文 地质 科研用放射性同位素示踪剂等等 一 操作非密封源场所的辐射危险 一 非密封源外照射 非密封源的特点是 物理化学性质可能变化 如加温时固体可变成液体 液体可变成气体 当容器损坏时 液体漏出扩散 造成表面污染 所以会对人员造成外照射和内照射 会产生废水 废气和固体废物 如果发生事故还会造成工作场所和环境的污染 就核医学诊断或治疗而言 职业人员受到的外照射来自以下三种情况 1 在给患者用药前的药物准备 制备过程中会受到 粒子和 光子外照射 2 在给患者使用核药物过程中会受到 粒子和 光子外照射 3 患者服用核药物后其本身就是外照射源 二 表面放射性物质污染 1 局部皮肤受到外照射2 皮肤上的放射性污染物质转移到体内3 皮肤上的放射性污染物质能渗透到体内 三 工作场所受到的空气污染 工作场所空气受污染是由非密封源核衰变时反冲核作用导致的自然扩散或挥发 蒸发扩散 以及液体搅动扩散和压力液体雾化扩散等原因造成的 二 放射性核素进入体内的途径 放射性物质进入体内有如下几种的途径 首先含放射性气体可以通过人体的呼吸系统进入人体内 其次含放射性物质通过消化道进入人体内 人在食用含放射性物质的食物时 放射性物质就随食物进入人体内 人体皮肤受伤时 放射性物质也会通过伤口渗透到血液中 进入人体内 内照射是放射性物质在人体内发生放射性衰变引起的照射 放射性物质一旦进入体内 发生内照射 放射性物质进入体内的途径经口 消化道的摄入 ingestion 经呼吸道的吸入 inhalation 经皮肤 伤口的进入 injection 内照射的危害与摄入放射性核素的途径 种类 理化形态 摄入量以及该种元素在体内的代谢规律待因素有关 要特别注意防护那些半衰期长 排出体外的速率慢和毒性大的核素 与外照射不同的是 对内照射 那些弱贯穿辐射的能量可全部沉积在体内 内照射在时间上是持续性的 为此量度内照射剂量采用待积吸收剂量 待积当量剂量和待积有效剂量 体内引入放射性核素的核医学诊断 摄入天然放射性核素或人类活动产生的放射性核素 以及职业性工作都会引致内照射 内照射防护的基本原则是防止或减少放射性物质进入体内 对于放射性核素可能进入人体内的途径都要予以防范 内外照射的特点 基本原则 尽量减少或避免射线从外部对人体的照射 使之所受照射不超过国家规定的剂量限值 三 操作非密封源时的综合防护措施 一 放射性核素的毒性 放射性核素毒性分组详见 电离辐射防护与辐射源安全基本标准 GB18871 2002 放射性核素的毒性分组如下 放射性核素的毒性分组 极毒组 210Po 226Ra 233U 234U 238Pu 239Pu 241Am 242Cm 252Cf高毒组 32Si 60Co 90Sr 144Ce 152Eu 192mIr 210Pb 210Bi 237Np中毒组 22Na 32P 35S 无机 45Ca 55Fe 57Co 63Ni 65Zn 67Ga 89Sr 90Y 99Mo 124Sb 125I 131I 137Cs 133Ba 147Pm 153Sm 192Ir 198Au 204Tl 214Pb 214Bi U天然 气态核素 14C 125I 131I低毒组 3H 24Na 40K 51Cr 99Tc 99mTc 113mIn 二 工作场所的分级 放射性核素的日等效操作量等于放射性核素的实际日操作量 Bq 与该核素毒性组别修正因子的积除以与操作方式有关的修正因子所得的商 计算公式如下 日等效操作活度 日最大操作活度 Bq 核素毒性修正因子 操作方式修正因子 放射性核素毒性组别修正因子 操作方式与放射源状态修正因子 三 工作场所的区域划分 为了控制污染扩散 清洁区与污染区的总体划分应该是 清洁区 卫生通过间 污染区 按照污染区内的污染程度不同 将其划分为控制区和监督区 1 控制区 controlledarea 甲种工作条件 受照剂量有可能超过年剂量限值的3 10 2 监督区 supervisedarea 乙种工作条件 受照剂量很少有可能超过年剂量限值的3 10 边界限值 受照剂量很少有可能超过年剂量限值的1 10 四 工作场所建筑设计应符合的防护要求 1 门 窗 内部设计和设备等尽量简单 2 地面与墙壁相交处和墙壁与墙壁相交处应成弧形 3 地面有一定坡度趋向于地漏 4 地面 墙面 顶棚和工作台面等表面采用不易渗透的抗酸碱腐蚀的材料作覆面或喷涂 5 水 电 暖气 通风管道线路应力求暗装 6 自来水开关采用脚踏式或肘开式的 7 通风柜内保持一定负压 工作场所通风换气要好 五 妥善收集和储存放射性废物 收集 储存放射性废物的原则是 减少产生 控制排放 净化浓缩 减容固化 严密包装 就地暂储 集中处理 废物收集的要求是 及时收集 防止流失 避免交叉污染 非放射性废物与放射性废物分别收集 短寿命核素的废物与长寿命核素的废物分别收集 液体废物与固体废物分别收集 可燃性废物与不可燃性废物分别收集 废物储存的要求是 在规定暂储期限内废物能够回收 不能流失 确保废物容器的完好性 储存库址应防火 防水 防盗 有通风和屏蔽防护设施 设置备用废液储槽 备用储槽至少应与最大使用的储槽等容积 储存的废物应当有详细记录 废物储存量不应当超过设计容量 储存期满应当适时进行处理 六 安全稳妥地储运放射源 非密封源应当储存在源库内 由专人负责保管 储源库应当加锁 在盛源容器表面加贴电离辐射标志 核素名称 核素理化特性 活度 进货日期和使用情况等内容 在实验室内转移分装后的非密封源时 尽量距离不要太远 可是为了安全稳妥起见 应当将放射源置于铺有吸水纸的搪瓷托盘中 连同该托盘一起转移或送开放源 要注意防止盛源容器滑脱 翻倒或碰碎 七 注意个人防护 拟定安全操作规则 遵守规章制度