医院放射治疗中个体防护的研究现状

朱荣桂，赵晓明

(天津工业大学 纺织学部，天津 300387)

医院放射治疗中个体防护的研究现状

朱荣桂，赵晓明

(天津工业大学 纺织学部，天津 300387)

介入治疗在给人们治疗和诊断疾病的同时，也给人们带来了射线辐射的危害。因此，更好地进行射线防护是进行介入治疗的前提。通过从个体防护中的射线屏蔽出发，分别阐述了现阶段射线屏蔽材料和射线屏蔽装置的研究现状，最后总结出介入治疗中个体防护的发展趋势：射线屏蔽材料在向质轻、无毒等方向发展；射线屏蔽装置也朝着多功能，人性化方向发展。

介入防护 射线屏蔽材料 射线屏蔽装置 射线防护服

0 引言

介入放射学是Margulis1967年首次提出的，并在二十世纪七十年代后期迅速发展起来的一门在医学影像设备引导下，利用导管、导丝等器材以影像诊断学和临床诊断学为基础对病变的部位进行诊断和治疗的新兴边缘学科[1]。医院放射治疗的主要放射源是X线治疗机、医用加速器和放射性核素，主要是利用其释放出的α、β、γ射线和各类X射线，根据需要进行体内照射或者体外照射来杀伤癌细胞或者破坏坏死的癌细胞[2]。但同时也会直接或者间接地损伤没有病变的正常细胞，致使机体正常组织细胞被电离，失去活性从而诱发白血病、癌症等其他遗传性疾病，这样就会给医患人员带来不必要的伤害[3-6]。如何有效降低射线的散射对介入治疗中的操作人员和患者的非治疗区域的危害已引起更多人的关注。

近年来，随着介入放射治疗学不断发展，介入治疗中的个体防护已成为一个重要的研究课题。国内外学者对射线的屏蔽研究也不断增多，只有有效地实现射线辐射的防护，才能提高介入手术的安全、高效性。本文主要从介入治疗中个体防护的射线屏蔽材料、射线屏蔽装备两个方面来探讨目前国内外射线屏蔽的研究现状，并为后面的继续研究提供思路。

1 射线屏蔽材料

射线屏蔽材料是通过材料所含的吸收物质对射线进行吸收从而达到屏蔽作用的材料[7]。常用作射线屏蔽材料的有铅、铁等单质防护材料，还有混凝土、铅橡胶、防辐射无机铅玻璃等复合材料。

1.1 含铅材料

Kirko等人通过对一些屏蔽复合材料和单质的屏蔽和力学性能进行测试，研究发现复合材料的屏蔽效果和力学性能比单质屏蔽材料更好[7]。射线屏蔽材料也由最初的单质屏蔽材料逐渐的向复合材料发展，沈孝红通过运用四种不同方法合成制备了四种应用于辐射防护的聚合物/铅复合材料：聚苯乙烯磺酸铅树脂、聚丙烯酸铅树脂、聚乙烯接枝甲基丙烯酸铅材料和聚酰亚胺掺杂硝酸铅材料，并对合成的各种材料分别进行辐射屏蔽性能测试。测试结果发现，聚苯乙烯磺酸铅树脂的γ射线屏蔽效果较好；聚丙烯酸铅树脂其屏蔽性能接近于同等厚度的水泥；聚乙烯接枝甲基丙烯酸铅材料对中、低能量的γ射线具有一定的屏蔽作用；聚酰亚胺掺杂硝酸铅材料的添加剂含量越高，其屏蔽效果越好[8]。

传统的用于射线屏蔽防护服的射线屏蔽材料主要是一些含铅的织物，都比较厚重，医生长时间穿着容易加重手术过程中的疲劳，降低手术质量并引发一生的职业性损害；多次穿着易与皮肤发生摩擦，从而容易造成铅盐流失导致使用的医患人员铅中毒；成本过高，患者不愿意支付，且多次穿着容易造成交叉感染，影响医患的健康,不利于人类的使用[9]。因此，开发质轻无毒且低成本的射线屏蔽材料成为当下研究的目标。

1.2 BC膜(细菌纤维素膜)

BC(细菌纤维素)膜是一种无规则的三维网状的结构，纵向无间隙，且其具有机械强度良好、柔性极佳、易降解等优点，是作为X射线屏蔽材料的理想选择[10-13]。

郑羿通过运用微胶囊技术将铅盐用乙基聚乙烯醇(PVA)和乙基纤维素(EC)分别进行包覆，以此来探讨两种铅盐微胶囊制备的最佳工艺，然后并对比其在制作X射线复合膜中功能性添加成分的优劣，最后再以细菌纤维素(BC)为基体，制备得到微胶囊/细菌复合膜，并对其进行X射线的屏蔽性能进行研究，发现所制备得到的复合膜具有符合X射线防护服制作所需的柔性以及力学性能的要求，是制作X射线防护服的良好选择[14]。

Tang L等人通过制备灵活、无毒的细菌纤维素(BC)X射线屏蔽膜，并对其屏蔽性能进行评价，发现以聚乙烯醇为壳和铅盐为核心的微胶囊结构的屏蔽膜的X射线屏蔽性能良好，且制备成的X射线辐射防护膜灵活可移植[15]。

由易降解且无毒的BC制备而成的X射线屏蔽膜具有良好的屏蔽性能、力学性能、柔性以及可移植的特性，极大地增强了对射线的屏蔽效果，可以运用到射线防护服以及射线屏蔽装置中去。

1.3 稀土元素

稀土元素由于其具有特殊的几何、物理和化学性质，更因其特殊的电子层结构，其在射线屏蔽方面的研究越来越多[16-17]。北京化工大学的刘力对稀土无机化合物进行研究，发现稀土化合物/高分子复合材料屏蔽性能优异且具有质轻、无毒等优点[18]，适合用来制备射线屏蔽材料。

董志华通过改变Gd(MAA)3合成工艺的反应温度、物料配比、结晶方式等反应条件，研究了在不同合成条件下其产物的晶形和微观形貌，并找到了一条理想的Gd(MAA)3合成工艺，并以Gd(MAA)3原生粒子为填料制备出相应的有机稀土/橡胶复合材料，并通过对其硫化剂的不同进行研究，发现在Gd(MAA)3的添加量相同的情况下，复合材料射线屏蔽性能相当且随着Gd(MAA)3添加量的增加，其复合材料的防辐射性能提高[19]。

原小路通过探讨并确定了最佳稀土碳酸铈(Ln)粉体与热塑性聚氨酯(TPU)复合材料的最佳配比和工艺条件，制备出新型稀土热塑性X屏蔽材料，研究发现随着Ln添加量的增加，其单位厚度复合材料的屏蔽性能逐渐提高，并确定Ln的添加量为400份时所得到的屏蔽材料的力学性能和屏蔽性能良好[20]，适合用来作为制作防辐射服的材料。

庞锦英，蓝春波等人通过将Sm2O3(三氧化二钐)和MA(马来酸酐)按一定的比例混合，再通过沉淀法提纯得到的Sm-MA(马来酸钐配合物)，并将其用来改性EPDM(三元乙丙橡胶)，得到了Sm-MA/EPDM复合材料，并对其屏蔽性能进行测试，发现改性后的复合材料的屏蔽性能显著增强[21]。

稀土元素复合材料的屏蔽性能优异，且具有质轻、无毒等优点，是制备射线屏蔽材料的理想选择。在研究稀土元素屏蔽材料的过程中，应该不断摸索出更多的具有优良性能的稀土元素融入到高分子材料中去形成高屏蔽性能的稀土/高分子复合材料；同时应在确保质轻无毒、柔性能好和屏蔽效果好的基础上，不断摸索出最适合用来制作介入防护服的稀土元素类型以及其最适合的添加量。

1.4 铋系元素

Bi(铋)是一种化学性质稳定且衰减系数比铅大的无毒绿色金属[22]元素，且其晶体密度较大，对射线的吸收能力较强，因此可以用来替代铅制成新型的射线屏蔽材料。近年来，对Bi的屏蔽性能研究主要集中在氧化铋(Bi2O3)上，Bi2O3是Bi最重要的化合物之一，其具有毒性低且燃烧产生的烟雾少等优点，满足生态安全的需要，主要运用在陶瓷粉体材料、光催化材料、超导体等领域。随着对氧化铋研究的不断深入，其良好的屏蔽性能逐步被发现，其制成的屏蔽材料也在不断地发展。

魏霞通过将活性Bi2O3粉体与Bi2WO6粉体两种功能粉体以浆体的形式添加到天然胶乳中，制备得到二元、三元体系的橡胶复合材料，并分别对其屏蔽效率进行研究，发现Bi2WO6橡胶复合材料对低能量59.4KeV的γ-ray的屏蔽率高于其他两个体系铋系橡胶复合材料，并且Bi2WO6/BWO橡胶复合材料的γ-ray的屏蔽效率高于Bi2O3橡胶复合材料[23]。

Maghrabi H A等人通过将质量轻、耐久性好等性能的Bi2O3涂层纺织品代替铅，并对其屏蔽性能进行分析，研究发现氧化铋对X射线的衰减是有效的，且超过50%氧化铋的聚酯织物的X射线屏蔽能力增强[24]。

含Bi2O3的射线屏蔽材料的研究已成为热点，应该不断地摸索出不同的功能粉体与其相结合形成不同体系的含氧化铋的复合材料，并探讨其屏蔽、力学、柔性等性能，寻找出最适合的功能粉体及配比量。在将其作为涂层来制备射线屏蔽材料时，应不断地寻求将其能够均匀地涂层于织物的表面的有效方法。同时应该寻找最适合的涂层基布，使其屏蔽性能和柔性满足人体舒适性的需求，更好地将其运用到介入治疗中个体的防护服中去。

2 射线屏蔽装备

X射线检查是一把双刃剑，既可以诊断疾病但同时也会给人体带来伤害。在进行介入手术和诊断时，必要的屏蔽装备必不可少。射线屏蔽装备主要包含铅门、铅化玻璃等射线屏蔽装置和铅衣、铅围脖、铅三角巾、铅帽等个人防护用品。

黄文华，蒋国民等人为了探讨综合防护措施在介入治疗中的防护价值，根据对84例介入手术中的床下铅橡胶帘、铅玻璃防护屏、铅防护服、铅围脖、铅眼镜及距离等对介入手术操作人员的影响研究发现床下铅橡胶帘防护效率为93.4%，铅玻璃防护屏的防护效率是93.5%，铅防护服的防护效率是88.4%，综合防护措施可有效降低X射线辐射，减少对介入操作人员的身体危害[25]，因此配置和佩戴射线屏蔽装置是有效地降低射线的辐射，是进行介入操作的前提。

2.1 射线屏蔽装置

射线屏蔽装备主要包括铅门、铅化玻璃、射线防护屏等装置，通过将这些高原子序数的物质作为屏蔽物置于放射源和医患之间，利用其吸收射线的特性，屏蔽掉多余的射线[26]。刘鹏程，杜端明等人通过对介入治疗中的立体防护研究发现，在医务人员和患者之间加上一道铅防护屏后可以显著地减少医生和患者双方所受到的X射线的辐射剂量[27]。

余巧生，蒋均远等人通过对传统防护屏的的翻转支架、支撑轴、屏蔽布、活动架以及弹簧等装置进行设计，在移动X射线防护屏的基础上，研制出了一种多功能的可调式的新型医用X射线防护屏，并对防护屏进行临床运用，发现新型研制的多体位X射线防护屏的机身可以任意的水平移动，其屏蔽布不需要患者穿用还可以上下滑动，满足了患者X射线照射的多体位防护要求，在防护的基础上减少了穿脱传统防护用具的麻烦和长期使用的交叉感染[28]。

杨在利，郑忠国等人通过联系实际情况，采用2mmPb当量的铅板，将其紧贴受检者使得照射野与大小可供调节三维铅屏风窗口保持一致，这样就直接给受检者提供了屏蔽保护。经检测发现此设计的防护隔离装置在统一摄影条件下，对主、散射线的衰减率达到99.8%以上，大大的减少了邻近检查区域的辐射剂量，保护了受检者[29]。

刘智慧通过模拟手术状态来测量不同厚度铅板对不同部位射线散射的防护效果，发现使用铅4mm、铝2mm厚度时，材料作为防护装置的原材料时，防护性能最优。并根据最优装置确定了三种不同介入手术和不同机型的三种防护装置：屏蔽防护装置、下球管防护装置、上球管防护装置，并检测使用先后的各项指标的变化，发现在使用该防护装置后，介入工作人员的接触射线剂量降低，此装置对介入工作人员具有保护作用[30]。

乔俊斌采用平布、铅布和平布三层结构形成的屏蔽帘，并将其用魔术贴将与X射线设备的平床相连的金属板与屏蔽帘相连设计了一种多帘卧位射线屏蔽仪，适用于被检者以卧姿检查的情况，解决了医院受检者防护器件短缺的问题[31]。

射线屏蔽装置最主要的目标是在操作灵活、减少繁琐变换的基础上，极大程度上降低介入过程中的射线对医患人员的损害。

2.2 射线个体防护用具

介入手术是在X射线透视下进行的，从而其会对患者非诊疗区域造成损害，特别是内分泌腺部位更是突出[32]。因此，患者甲状腺等腺体则需要佩戴防护脖套，性腺则需要穿着防护三角巾、三角裤等[33]个人防护用具来保护自己，同时操作人员也需穿着相应的射线防护服。

刘代菊，周帮建等人通过选取重庆市大足区人民医院的各种不同的放射介入手术的60例手术主刀医师进行X射线辐射剂量监测，并根据使用防护设备的习惯将其分为研究组和对照组，研究显示铅防护衣外的X线辐射剂量显著高于铅防护衣内，表明铅衣能够有效地阻挡射线，同时还显示铅衣内仍有射线的辐射，故在介入手术时加用铅短裤可以进一步阻止射线对性腺的损害，并发现头颈部的X线辐射剂量明显高于胸部。因此，在介入手术时，必须有效地保护晶体、甲状腺等射线敏感器官少受到射线的损害，手术者佩戴合格的铅眼镜和铅围脖是必要的[34]。

为了设计出可以对盆骨进行环绕式防护的性腺防护装置，靳志涛，侯羿等人通过将双层结构的可弯曲式放射防护材料和三段式放射防护材料相结合并进行结构设计，得到一种对应患者的抽拉式的性腺防护装置[35]。

倪志会公开一种有主体、头罩和衣袖构成的集功能与舒适性一体的射线防护服医用防辐射服的专利，其头罩上设有护目镜来保护眼球，还有会吸过滤口增加其呼吸舒适性；其主体正面设有一块防辐射的铅板来对胸部器官进行保护，同时还有三个口袋以便医生将其口罩、手套和笔放入；主体的后面则设有散热板使防辐射服具有良好的散热效果[36]。

目前应用于病人个人X线防护的用品只有铅衣、铅帽、铅围脖等用品，且市面上适用于手术病人使用的特制X线防护用具比较少。张翠君，刘春霞等人通过研究一种给骨科患者使用的特制X线防护用具(通过利用手术托盘架及支被架的原理，研制一个可以移动的升降式的拱形不锈钢支架，它的上半部分是不锈钢制成的一个网状拱形支架，且其长度可以根据实际所需要，伸拉自如；它的下半部分则为一个不锈钢框架，也可以上下升降，并制作两块铅布帘，(规格为50cm×150cm、80cm×80cm)，将其应用于临床的上肢手术、下肢手术以及颈椎和腰椎手术之中，测量防护器具内外，测得辐射剂量，发现特制的X线防护具屏蔽了大于等于90%的散射线，可以作为C形臂受照病人的有效X射线防护装置[37]。

射线屏蔽个体防护用品对操作人员和患者都相当重要，佩戴个体防护用具能够有效地降低操作过程中的射线对医患人员的危害，应该针对不同的介入手术设计出不同的个体防护用具。

3 介入治疗中个体防护的未来发展

(1)射线屏蔽材料。质轻无毒且屏蔽性能良好的含有稀土元素的复合材料以及BC膜的射线屏蔽材料将逐步取代传统的含铅材料，且新型的屏蔽材料将朝着高衰减、超柔软和高弹性的方向发展。

(2)射线防护装置的设计将朝着多功能且人性化的方向发展，同时能满足患者不同部位和不同姿势的情况下的诊断和治疗。

(3)射线防护服的设计，首先要考虑防护的特征。由于介入操作对人体主要伤害的部位有甲状腺、胸腺、性腺等敏感的腺体部位。因此，在设计射线防护服时应该增加对射线敏感部位进行保护；还要考虑穿着者的舒适度：要质轻无毒，能够长时间穿着却不会对穿着者造成压迫感；最后才能考虑美观。

射线防护服主要有两种形式，一种是针对介入操作人员的射线防护服：未来的射线防护服将采用质轻无毒的材料并结合以简单舒适的结构设计使其穿脱方便，减少对操作人员的压力，进一步提高手术质量和防护能力；另一种专门针对患者的防护服：将不断向价格便宜且能够同时保护患者的敏感腺体，满足患者需求，在人体功效的基础上进行射线防护。

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2016-10-14

国家自然科学基金项目(51206122)

朱荣桂(1991-)，女，硕士研究生，研究方向：消防服用织物热防护性能研究。

赵晓明(1963-)男，博士，天津市特聘教授，博士生导师。

TS102

A

1008-5580(2017)03-0195-05