三台辐射防护仪测量结果的比较与分析*

2018-06-27陈发想

中国医学装备 2018年6期

周艳梁挺陈发想董颖

为防止放射工作人员因辐射而产生过分的个人危害，需要用剂量限值来约束受照剂量[1]。国家标准GB18871-2005“电离辐射防护与辐射源安全基本标准”[2]中规定，放射工作人员的年剂量≤20 mSv，一般公众的年剂量≤1 mSv。辐射防护仪是估算放射工作人员与公众的辐射剂量、评价辐射工作场所安全性的基本设备，其测量结果关系到对辐射危险程度评价的准确性[3-4]。

辐射防护仪测量的结果是否准确意义重大，而响应时间是影响辐射测量结果的重要因素，不同响应时间的辐射防护仪的测量结果可能会存在差异，影响评价结果的准确性[5]。为此，本研究探讨辐射防护仪测量中响应时间对测量结果的影响，评价不同辐射防护仪测量结果的差异。

1 材料与方法

1.1 仪器设备

AXIOM Aristos VX Plus型数字X射线摄影(digital radiography，DR)设备(德国西门子公司)，DR性能经检测合格，剂量稳定性为0.06%，时间指示值的偏离为1.2%；经中国计量科学研究院检测合格、并处于有效期内的辐射防护仪3台(德国Automess公司2台、白俄罗斯ATOMTEX公司1台)，分别将其编号为防护仪A、防护仪B及防护仪C。其中防护仪A和防护仪B的响应时间为8 s，防护仪C的响应时间为0.03 s。

1.2 测量原理

如果DR的输出剂量稳定，在固定的管电压和管电流下，所产生的X射线剂量将随着出束时间的增加而增加，但单位时间内的剂量率保持不变。当DR的出束时间小于辐射防护仪的响应时间时，辐射防护仪的剂量率读数会低于真值，并且会随着出束时间的增大而增大，一直到出束时间大于或等于辐射防护仪的响应时间，其剂量率读数才会趋于稳定，接近真值。因此，当DR的出束时间小于辐射防护仪的响应时间时，需要用时间因子对剂量率读数进行修正[6-7]。其修正计算为公式1：

表1 3台防护仪不同测量时间的剂量率读数

式中b为一个很大百分值，a为一个很小百分值，t为出束时间，τ为仪器响应时间，由仪器厂家给出，通常辐射防护仪的响应时间为τ，为10%上升到90% 所需的时间[8]。

1.3 测量方法

在管电压90 kV，管电流100 mA的曝光条件下，固定距离，分别将3台辐射防护仪放置在同一位置，使用剂量率测量模式测量DR的直射线或散射线。在不同曝光时间下，每台辐射防护仪分别测量20个数据，记录其每次的测量结果。在最长的出束时间内，3台辐射防护仪的最大剂量率读数均在其第一量程范围内。

1.4 统计学方法

利用EpiData进行数据双录入，采用SPSS 22.0进行数据分析，单因素方差分析进行数据统计。以ɑ=0.05作为检验水准，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 辐射防护仪在不同出束时间下的剂量率读数

防护仪A和防护仪B的响应时间都是8 s，限于DR性能的限制，本研究使用的最大出束时间为0.5 s，不能达到防护仪A和防护仪B的响应时间。在出束时间为0.01 s时，防护仪A和防护仪B的读数分别为0.77 μSv/h和0.74 μSv/h；在出束时间为0.5 s时，防护仪A和防护仪B的读数分别为46.80 μSv/h和48.80 μSv/h。防护仪A和防护仪B的读数随着出束时间的增大而增大。在出束时间为0.03 s时，防护仪C的读数为286 μSv/h，在出束时间为0.05 s时，剂量率读数为372 μSv/h，在出束时间为0.1 s时，防护仪C的读数为406 μSv/h；在出束时间为0.1～0.5 s时，防护仪C的读数在406～414 μSv/h之间波动，不再随着出束时间的增大而增大。对3台辐射防护仪的读数做单因素方差分析发现，防护仪A和防护仪B在不同出束时间下的剂量率读数无显著性差异，而防护仪A和防护仪C在不同出束时间下的剂量率读数有显著差异，见表1。

2.2 经时间因子修正后的剂量率读数

经过时间因子修正后，防护仪A和防护仪B在不同出束时间下其之间的读数差异逐渐缩小，但变化幅度具有阶段性。经过时间因子修正后，防护仪A在0.01～0.1 s时的读数由260.95 μSv/h增大到317.74 μSv/h，在0.1～0.5 s时的读数在317.74～339.05 μSv/h之间波动，不再随时间的增加而增大。防护仪B经时间因子修正后的读数也与防护仪A有相似的变化规律。防护仪C的仪器响应时间为0.03 s。本研究所使用的出束时间均＞0.03 s，故其读数不用使用时间因子进行修正。防护仪C在0.03～0.1 s时的读数随着时间的增大而增大，由286 μSv/h增大到406 μSv/h，但在0.1～0.5 s时的读数不再随着时间的增大而增大，保持在406～410 μSv/h的范围内波动。经时间因子修正后，防护仪A和防护仪B在不同出束时间下的读数无显著性差异(F=0.406，P＞0.05)；防护仪A、防护仪B与防护仪C在不同出束时间下的读数均有显著性差异(F=0.7.214，P＜0.05)，见表2。

3 讨论

在辐射防护测量中，如果所检查设备的出束时间小于辐射防护仪的响应时间，会导致测量值与真实值之间有较大的偏差，曝光时间越短，辐射防护仪的测量结果与真值偏离越大[9]。限于实验条件，本研究实验选用的出束时间均小于防护仪A和防护仪B的响应时间，在未经时间因子修正前，防护仪A和防护仪B的读数均随出束时间的增大而增大，防护仪A在0.5 s时的剂量率读数是0.01 s的60.7倍，防护仪B在0.5 s时的剂量率读数是0.01 s的64.97倍；经时间因子修正后，防护仪A和防护仪B的最大剂量率读数与最小剂量率读数之间的偏差分别下降到44.1%和46.7%。经时间因子修正后，防护仪A和防护仪B的剂量率读数偏差大幅下降，不同出束时间之间的读数较接近，表明在出束时间小于响应时间时，必须对读数进行时间因子的修正，而修正后的结果才能用于判断被检测工作场所的辐射水平是否满足国家标准要求[10-12]。本研究实验还发现，即使使用时间因子修正，对防护仪A和防护仪B而言，为了获得比较准确的测量结果，在测量时也要尽量延长出束时间，让出束时间尽可能接近仪器的响应时间。在综合考虑被测量设备的性能和仪器响应时间后，辐射防护测量时选用的出束时间≥0.1 s[13]。

表2 经时间修正因子和仪器校准因子修正后的剂量率读数

防护仪C在0.03～0.1 s时的剂量率读数随着出束时间的增大而增大，在＞0.1 s后的剂量率读数趋于稳定，根据出束时间大于响应时间时，剂量率读数将不随着时间的增加而增大的规律，可判定防护仪C在这个量程内的实际响应时间应＞0.03 s，但限于本研究实验使用的DR在时间档位上的设置不够细致，尚不能准确估计防护仪C的实际响应时间，但根据已有的数据判定，其实际响应时间应处于0.03～0.1 s之间。然而，厂家给出的响应时间与仪器实际响应时间不一致情况的存在，要求在使用新的防护仪之前，必须先进行仪器实际响应时间的测定，确定了仪器的实际响应时间，才能选择合适的出束时间和时间因子的数值。

在3台辐射防护仪中，防护仪A和防护仪B的响应时间相同，测量结果无显著性差异，防护仪C、防护仪A及防护仪B的响应时间不同，其之间的测量结果有显著性差异，故响应时间不同的辐射防护仪对测量结果有影响。

按照国际电工委员会(International Electrotechnical Commission，IEC)395的推荐，在辐射场所的防护测量中，1、2、3级工作场所测量结果允许的固有误差范围分别为±10%、±20%和±40%，这就意味着当辐射防护仪的测量值与防护限值相差较大时，为了方便工作，可不进行不同仪器之间读数的修正，但当测量值接近防护限值时，应该进行仪器间的读数修正，以便对测量结果做出最佳的评价[14]。

本研究实验受限于DR设备的性能，出束时间的选择有局限性，不能确定具体的仪器实际响应时间；对不同辐射防护仪器之间测量结果的差异大小也不够具体，这些都需做进一步的研究。

[1]刘长安.职业照射个人剂量限值的理解和应用[J].中国工业医学杂志，2009(5)：387-389.

[2]国家质量监督检验检疫总局.GB18871-2005电离辐射与辐射源安全基本标准[S].北京：中国标准出版社，2003.

[3]中华人民共和国卫生部46号令.放射诊疗管理规定[S].北京：中国标准出版社，2006.

[4]赵同强，吴家兵，卢锐，等.几种常用的X、γ射线辐射防护监测仪器的适用性比较与分析[J].中国辐射卫生，2012，21(3)：338-339.

[5]欧向明.常用辐射防护仪器电路时间常数的研究[J].中国医学装备，2010，7(2)：6-8.

[6]梁学邈，于会明.关于医用X射线机机房放射防护检测及结果判定的探讨[J].工业卫生与职业病，2009(2)：123-124.

[7]张震，侯长松，梁婧，等.辐射检测仪器时间常数的测量与探讨[J].中华放射医学与防护杂志，2017，37(8)：609-613.

[8]国家质量监督检验检疫总局.GB／T4960.6-2008核科学技术术语第6部分：核仪器仪表[S].北京：中国标准出版社，2008.

[9]王俊生，李智民，林大枫.AT1123型X-γ射线剂量检测仪终值响应时间的研究[J].中国辐射卫生，2016(4)：483-486.

[10]张震，练德幸，侯长松，等.辐射检测仪器时间响应修正方法验证与探讨[J].中华放射医学与防护杂志，2018，38(1)：48-51.

[11]国家卫生和计划生育委员会.GBZ130.2013医用X射线诊断放射防护要求[S].北京：中国标准出版社，2013.