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大型X射线医疗设备的环评分析

2011-12-16裴承凯

世界核地质科学 2011年2期
关键词:当量限值X射线

傅 锦,裴承凯

(核工业北京地质研究院,遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室,北京 100029)

大型X射线医疗设备的环评分析

傅 锦,裴承凯

(核工业北京地质研究院,遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室,北京 100029)

通过一个环评实例阐述大型X射线医疗设备销售项目环境影响评价的基本分析要点,给出了正常工况下和事故工况下环境影响分析过程和剂量估算方法。大型X射线医疗设备销售的环境影响评价要点是:根据项目实际情况,确定污染因子和管理限值,采用类比、现场实测加计算的评价、预测方法,区分正常工况与事故工况,对污染进行分析、监测、计算和预测。

环境影响评价;X射线;医疗设备

大型X射线医疗设备销售的环境影响评价项目的过程是:国内、外生产厂家生产的医疗设备,销售公司本部不拆装,直接运送到客户处由销售公司等部门进行现场拆装、调试,销售公司和生产厂家负责售后的技术服务、检测、维护和维修。所有设备均不带放射源,开机工作时才产生X射线,不工作时没有任何辐射。工作过程中除由电离产生的极微量的臭氧外,无其他气态、液态和固态的放射性废物产生。

X射线医疗设备售出后,销售方给用户提供X射线仪最大管电流和最大管电压等相关参数,X射线仪的机房设计由买方寻找有资质的单位完成,环保部门依据国家法律、法规进行验收,满足要求后,方可交付使用。

1 管理限值确定

环境影响报告评价首先需确定一个项目的管理限值,该限值需根据国家标准和评价实际情况进行设定,本项目是根据GB18871—2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中的规定,职业照射连续5 a的年平均有效剂量限值为20 mSv/a(其中任何一年不能超过50 mSv/a)、公众照射剂量限值为1 mSv/a,据此,并结合待评价项目的实际特征给定本次评价控制的目标管理剂量限值,包括接受辐射的工作人员个人年有效剂量当量目标管理值和公众个人年有效剂量当量目标管理值,两者分别为5和0.1 mSv/a。

根据评价区的环境空气质量来确定该区应归为几类区、执行几级标准和臭氧的浓度限值。

2 污染源分析(包括贯穿辐射污染)

环评时需要对项目主要放射性污染物和污染途径进行分析。

2.1 污染因子确定

污染因子也要在污染分析时加以分析确定。本例评价的是医用X射线设备,不带放射源,只有在工作状态下才产生X射线,所有设备污染因子是一致的。

医用X射线设备应分为正常工况和事故工况。

正常工况下的污染因子:

(1)机头发射X射线和散射X射线的外照射。本项目所有X射线机只有在开机并处于出线状态时,才会放射出X射线。X射线机机头装有滤过金属片(钽滤过或金属合金滤过),机头装有铅准直器,外照射被屏蔽,因此,正常工况下在开机期间,机头发射X射线和照射患者身体散射的X射线所致外照射是主要污染因子。

(2)X射线医疗设备在调试和维修时,室内因空气电离将产生极少量的臭氧和氮氧化物。安装X射线设备的机房需有通风装置,调试和维修时开机时间很短,使得臭氧、氮氧化物浓度远低于相应的国家标准。

事故工况下的污染因子:

(1)射线装置内剂量监测控件失灵,可能对操作人员造成额外的附加照射。

(2)射线装置控制系统故障,出线时人员误入而受到较大剂量的误照射。

(3)出线时,未戴防护装置的人员误入而导致的较大剂量的误照射。

2.2 污染途径

污染途径是分析必不可少的环节,本例污染途径主要是外照射。

3 环境影响分析

环境影响分析需包括正常工况、事故工况和应急情况3种状况进行分析,并需进行辐射状况、工作人员以及公众的剂量计算和评价,无法计算的需要进行类比测量或者两者结合。以下是本例的环境影响分析。

3.1 正常工况

3.1.1 设备自身的标准设计要求

设备是否进行了其他的技术认证是评价需要率的因素。本例涉及的X射线诊断和摄影系统,根据《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》制定的射线装置分类办法,属Ⅱ类射线装置。该系统已通过中国质量认证中心3C强制性产品认证。鉴于医用X射线诊断卫生防护标准(GBZ130—2002)对医用X射线的诊断机的技术指标和防护指标的要求,在《医用电气设备》(GB9706.12—1997)中均有体现,所以,该仪器达到了《医用X射线诊断卫生防护标准》的要求。

3.1.2 设备本身具有的特点

评价时需要分析设备本身的技术特点。本例中的X射线仪本身考虑了比较完善且先进的辐射防护技术措施,这些措施一方面保证了设备的防辐射性能的可靠性;另一方面保证该设备较低的剂量。

3.1.3 泄漏和散射X射线的影响

环境影响分析需要实测和计算相结合。

(1) 现场实测

表1 血管造影室各测点空气吸收剂量率①Table 1 The air absorption dose rate of each measuring point in DSA catheter room

为了了解该公司的X射线仪器对医生和其他人员的辐射影响,选择了该公司在此次环评中惟一的一台Ⅱ类射线装置——血管机系统进行了实地测量(其他均为三类射线装置),测量结果见表1。

人员有效剂量当量估算是根据联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)2000年报告附录A,X或γ射线外照射人均年有效剂量当量公式:

式中:H——人均年有效剂量当量,mSv·a-1;0.7——吸收剂量对有效剂量当量的换算系数,Sv/Gy;D——X或γ射线空气吸收剂量率,mGy·h-1;t——年受照射时间,h·a-1。

血管造影系统所测空气吸收剂量率较高的点有3个,为1-1号、2号和3号点。医生主要在1号点位置工作,造影时剂量率为169.04 μGy·h-1, 造影床头 20 cm 处为 237.0 μGy h-1,造影床左侧(医生对面)为150.25 μGy·h-1,一般每个医生平均每天1台手术,每次手术最长受线时间不超过5 min,每年最多不超过200例手术。手术时在没有铅玻璃遮挡,也未穿铅衣的条件下,1号点介入医生的年有效剂量当量为:

H=0.7×169.04 μGy·h-1×5/60 h·a-1×200=1.97 mSv·a-1

床头处(2号点)较大,不穿铅衣时年有效剂量当量为:

H=0.7×237.00 μGy·h-1×5/60 h·a-1×200=2.77 mSv·a-1

医生对面(3号点)不穿铅衣时年有效剂量当量为:

H=0.7×150.25 μGy·h-1×5/60 h·a-1×200=1.75 mSv·a-1

手术时,手术床旁侧有铅玻璃遮挡住X射线管头(1-2号测点),这时介入医生的年有效剂量当量为:

H=0.7×14.43 μGy·h-1×5/60 h·a-1×200=0.17 mSv·a-1

手术时,医生穿有0.5 mm厚的铅围裙,0.5 mm厚的铅围裙对125 kV的X射线可衰减至原有剂量的8.4%左右,因此,医生在穿有铅遮挡防护设备进行手术时,身体部位所受到的剂量为0.05 mSv·a-1,而没有铅玻璃屏蔽则为0.57 mSv·a-1,床头和医生对面在有铅衣情况下分别为 0.80 mSv·a-1和 0.51 mSv·a-1。

因此,手术时医生穿铅衣进行手术操作,所受剂量当量分别为本报告约束剂量限值5 mSv·a-1的23%和1%,远小于 《电离辐射防护与辐射安全基本标准》规定的年有效剂量限值20 mSv·a-1的约束限值。

公司的工程师调试仪器全年出线工作时间每次以累计5 min计算,每年调试仪器108次(即每周两次,那么最大照射时间为9 h,不足医生照射时间的1/2,并且工作人员基本不在出线时处于机器所在机房内,一般是在操作台进行出线调试,发现问题,关机后再进入机房继续维修,所以,工程师所受到的辐射远小于手术医生的剂量,完全能在本报告约束的剂量限值以内。

对环境的辐射影响可通过机器本身的计算机自动剂量控制、铅视屏、铅挡屏、医生所穿铅裙、铅围脖和铅眼镜等防护设备,以及机器自动防护技术、医院防护墙、防护门等,将X射线对医生和工作人员的辐射和对公众的辐射控制在国家规定限值以下。

实际上,公司对所有X射线设备在投入使用前均按照卫生防疫部门的要求给出各种操作状态下剂量限值,以便于操作人员在实际操作中不会超过剂量限值;对于该公司的Ⅱ类射线装置血管造影系统,在中国地区设定的X射线照射量为距离管球发射窗700 mm处, 低剂量透视≤2.58×10-3C/(kg·min), 高剂量透视≤5.16×10-3C/(kg·min)。

其他9种Ⅲ类X射线仪,X射线管球的最大功率均小于Ⅱ类的血管造影系统,并且操作医生一般都是在操作台上进行操作,不需在患者近旁操作,一次操作的出线时间一般也小于血管造影系统,因此,医护人员所受剂量应小于血管造影手术医生,可以控制在本报告约束的剂量限值以下。

此外,该仪器为射线装置,只有在通电运行情况下,才产生X射线。运行过程中不产生放射性固体、液体废物,室内因空气电离将产生极少量的臭氧和氮氧化物,在通风条件下,可使臭氧和氮氧化物低于相应的国家标准。

同时,其他类型的X射线仪均属Ⅲ类射线装置,在仪器的辐射防护技术措施方面具有与该公司的血管造影系统相同的技术措施和安全要求,在中国地区均按照卫生防疫部门的要求,设定X射线照射量的最大限值。而且,这些Ⅲ类X射线仪器绝大多数操作医生无需站在仪器近旁,即可通过铅玻璃在操作台上操作。对操作医生的累计剂量小于血管造影系统,故不做具体类比测量。

(2)工作人员所受剂量评价

为了更全面地了解X射线仪的情况,需对工作人员所受剂量情况进行评价,一般需要计算极端情况下做比较保守的计算,本例中笔者选择了在大的输出电压和大的输出电流条件下,计算满足本报告约束线值的铅衣屏蔽厚度。

式中[2]:f——屏蔽减弱因子,即X射线透过率;XWP——年照射量,C/(kg·a);X10——特定管电压、特定过滤板条件下,X射线仪在1 m处的输出额,C/kg;I——X射线管管电流,mA;t——全年工作时间,min·a-1;u——利用因子,这里取u最大值1,无量纲;η——人员居留时间因子,这里取η最大值1,无量纲;dp——X射线仪发射头距计算点的距离,m。

剂量限值为 5 mSv·a-1。

对于医生,主要考虑侧向散射射束的照射:

X10I使用的是仪器在距管球0.7 m处最大透视 照 射 量5.16×10-6C/(kg·min)(相 当 于20 mR/min,1 mR=2.58×10-7C/kg),换 算 成1 m的照射量[1]。α——入射X射线的散射比,即人体对X射线的散射照射量与入射照射量之比值;S——散射面积,cm2;其他参数同上。对于f=3.7×10-1,需要的铅屏蔽层厚度为0.2 mm,医生的铅衣(0.5 mm铅当量)是可以达到年剂量限值要求的。

对于工作时间更短的维修人员,很容易达到这个要求。

检测维修工况:在X射线仪发生故障时,公司的专业维修工程师上门进行维修,维修是在断电状态下进行,不会产生X射线辐射。维修完成后,开机测试,发现问题再关机进入机房维修,直到机器正常工作,维修工程师须严格按操作规程工作,佩带个人剂量计,所以,不会造成超剂量照射情况。

3.2 事故工况

仪器常见的故障包括机械系统、射线系统和电气系统等方面的故障,该仪器采用IEC标准,计算机全自动控制,可通过接口电路实现对设备运行的实时控制,上述故障可自动提示,必要时采取自动保护措施,从而保证机器运行安全、可靠。

事故工况可能带来的辐照影响较大,应定期对仪器进行检修维护,对人员进行培训,严格遵守维修操作规程,强化辐射防护措施,并制定应急预案等,杜绝违规操作的发生。通过仪器之外的监测设备和操作人员佩带的个人剂量设备严格进行辐射监控,血管治疗系统另有外置的计量检测报警控制器给出辐射监测数据。在发生机器本身辐射监测失灵的情况下,立刻断电,找出原因,维修后再开机,避免或尽可能降低对人员的过量照射。

据了解,多数故障是X射线仪不出线,或因自动保护而停止出线。仪器出现故障后,维修工程师会及时上门维护修理,维修人员是在不带电的情况下维修,试机时,维修人员必须在控制台操作,可见,故障状态下设备对环境的影响不会大于运行状态。

对于手术或仪器出现状态时,要杜绝没有带防护设备的人员发生误入的情况,已购置X射线设备的医院应安装机房门联锁装置,并加强辐射防护制度的管理。

3.3 应急情况

如果因计量监测系统故障而发生超剂量照射时,应立刻关掉电源,找出原因,维修后再开机检验,并立即启动应急预案。

4 结 论

在环评报告表的最后需要给出评价的结论,评价结论包括以下内容:

(1)实践正当性;

(2)测量分析结果,是否达到约束目标现值的评价;

(3)辐射防护屏蔽能力分析;

(4)在落实环评报告表的各项污染防治措施和辐射环境管理计划后,对环境产生的影响能否符合辐射环境保护的要求。

[1]李德平,潘自强.辐射防护手册(第1分册):辐射源与屏蔽[M].北京:原子能出版社,1990.

[2]李星洪.辐射防护基础[M].北京:原子能出版社,1982.

Analysis of environmental impact assessment for large-scale X-ray medical equipments

FU Jin,PEI Cheng-kai
(National Key Laboratory of Remote Sensing Information and Image Analysis Technology,Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100029, China)

Based on an Environmental Impact Assessment(EIA)project, this paper elaborates the basic analysis essentials of EIA for the sales project of large-scale X-ray medical equipment,and provides the analysis procedure of environmental impact and dose estimation method under normal and accident conditions.The key points of EIA for the sales project of large-scale X-ray medical equipment include the determination of pollution factor and management limit value according to the project’s actual situation,the utilization of various methods of assessment and prediction such as analogy, actual measurement and calculation to analyze, monitor, calculate and predict the pollution during normal and accident condition.

Environmental Impact Assessment(EIA); X-ray; medical equipment

R144.1

A

1672-0636(2011)02-0115-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.02.010

2010-10-22;

2011-03-23

傅 锦(1961—),女,辽宁丹东人,高级工程师(研究员级),主要从事铀矿地球化学、遥感和环境影响评价等研究工作。

E-mail:nijuf@163.com

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