医用诊断X射线装置防护门应用效果度量

黑强强

（铜川市人民医院，陕西 铜川 727000）

0 引言

医用诊断X 射线装置是一种供医疗机构、科研单位使用的特定机器，主要用于摄影诊断[1]。该装置由摄影床、X 射线管组件、X 射线高压发生装置以及天轨吊架等共同组成[2]。通常情况下，医用诊断X 射线装置采用数字技术设计，动态诊断范围广泛，曝光宽容度较高，针对部分曝光条件较差、难以掌握的部位也能够获得清晰度较高的图像[3]。当前，有关医用诊断X 射线装置方面的研究逐渐成熟，装置类型丰富，包括双立柱DR、移动DR 以及悬吊DR 等多种不同型号的结构[4]。整体来说，诊断X 射线装置具有较高程度的智能化特征，外观简洁大气，能够全方位高清拍摄，从而实现高级临床应用的目标[5]。诊断X 射线装置在运行过程中会产生大量的辐射，会对人体健康产生较大影响，需要安装相应的防护门来阻断X 射线。X 射线的辐射较多且都较为严重，因此，该装置对防护门的性能与防护效果要求较高。

为了保障医护工作者、患者的健康和安全，避免X 射线在装置运行中产生大量辐射，从而对人体造成不同程度的伤害，该文进行了医用诊断X 射线装置防护门应用效果度量分析，对防护门的应用效果进行度量，以判断其是否满足医用防辐射安全的标准要求。

1 试验准备

医用诊断X 射线装置防护门种类较多，以防护铅门与防护铅板门为主。无论哪种类型的X 射线装置防护门，其本质均属于辐射防护门。随机选取某医疗机构的防护铅门作为该次试验的研究对象。该防护门内部采用钢骨架焊接结构，稳固性较高，外部结构则采用厚度为1.0 mm 的不锈钢。防护门中铅当量纯度较高（可到99.99%）。防护门门洞较大，多数为左右推拉铅门，可以节省利用空间，使用起来也十分方便。防护铅门的组成材料以金属铅为主，在轧制后可生成防护门板材，多数厚度为1 mm~20 mm，具有较强的防腐蚀性，还能发挥射线防护、隔音的作用。防护铅门的组成结构及材料参数说明见表1。

表1 防护铅门组成结构及材料参数说明

选取型号为YF-8600 的多功能X 射线辐射测量仪，尺寸为160 mm×70 mm×50 mm。内置2 000 mAh大容量锂电池，其测量范围为0 uSv/h~10 uSv/h，工作温度为0 ℃~40 ℃，工作湿度为20 %RH~80 %RH，测量精度为3%，测量响应时间不超过5 s[6]。该型号的辐射测量仪采用高精密元器件和高清数字显示屏，视觉体验较好，辐射检测结果快速、精准并且可以根据测量结果手动设置报警阈值[7]。选取该试验所需的X 射线质控仪，其各项参数设置见表2。

表2 X 射线质控仪参数设置

该仪器采用3 英寸大型扁平螺旋式传感器，灵敏度较高，能够快速检测医用诊断X 射线的强度，且其内部带有校正因子，用户能够根据实际使用情况和检测需求自行调整质控仪的校正参数，避免校准人员接触辐射。质控仪可以曝光并采集医用诊断X 射线装置的多种运行参数，在平板电脑的辅助下，远程读取并存储X 射线装置运行信息。

2 试验方法及流程

在医用诊断X 射线装置防护门应用效果度量试验准备结束后，可以进行试验方法及流程的设计。

设计时应当根据医用诊断X 射线装置运行的实际情况与辐射特征，综合考虑防护门的布设位置和整体结构，选取检测点位布设位置，保证布设位置的均匀性和全面覆盖性。在选取的布设位置上布设医用诊断X射线检测点位，该文防护门检测点位分布示意图如图1 所示。

图1 防护门检测点位分布示意图

由图1 可知，该医用诊断X 射线装置防护门上均匀布设了12 个检测点位，全面覆盖了防护门的各个角落。与此同时，附加X 射线限束装置与吸收装置的安装可以控制并实时记录射线辐射的动态变化[8]。启动医用诊断X 射线装置，开启防辐射门。利用X 射线质控仪测定各个布设检测点位所在位置对应的管电压指示偏离值，其计算方法如公式（1）所示。

式中：Ea为各个X 射线检测点位的管电压指示偏离值；为X 射线检测点位的管电压测量平均值；V0为X 射线检测点位的管电压预设值。

根据管电压指示偏离值结果，设置防护门辐射照射野大小。在该基础上，调节防护门焦点和探测器之间的距离，计算防护门中X 射线辐射输出量的重复性，其计算方法如公式（2）所示。

式中：CV为防护门中X 射线辐射输出量的重复性，即防护门变异系数；为防护门辐射输出量测量值的平均值；Ki为防护门每次辐射输出量对应的测量值；n为防护门辐射输出量的测量次数；R为X 射线辐射输出量的标准差。

根据防护门中X 射线辐射输出量重复性结果，调节防护门辐射输出量的线性度变化，再次测量防护门的辐射输出量，保证输出量相邻两档之间的线性度。在此基础上，利用X 射线质控仪读取此时有用线束半值层的值，如果半值层的测量值符合射线装置防护要求，就测量空气比释动能的平均值，获取防护门的几何学特性。使用便携式X射线巡测仪与中子剂量当量仪，基于电子加速器放射防护要求的相关规定，检测机房外表面约30 cm 处的射线剂量水平；将剂量笔放置在医用诊视床上中心线处，调节限光器，控制X 射线照射野。锁定诊视床和X 射线管头组装体之间的距离，利用胶布标记剂量笔此时的位置；取下剂量笔，基于拍片最佳时间，读取剂量笔的剂量数，并校正照射时间、能量响应以及刻度系数，校正表达式如公式（3）所示。

式中：K为医用诊断X 射线装置防护门透视空气比释动能率；C1为剂量笔刻度系数；C2为防护门能量响应校正系数；K0为剂量笔达到满刻度值时对应的系数；t为剂量笔的测量时间。

根据公式（3），完成剂量笔计量数的校正操作。设定医用诊断X 射线机处于正常工作状况，在透视条件下，调节遮光器，控制照射野为250 mm×200 mm，锁定防护门组装体的位置，基于最大照射条件进行防护门操作位布点。利用热释光剂量计实时监测防护门操作位布点的剂量变化，并得出累积剂量。由公众剂量限制要求可知，防护门操作位布点的平均剂量值不能超过1 mSv，医用X 射线机房外表面的有限剂量约束值不能超过0.25 mSv/a。对比防护门操作位布点监测剂量值与公众剂量限制值，获取二者之间存在的偏差，根据存在的偏差不断调整防护门操作位布点位置，缩小偏差。在此基础上，控制医用诊断X 射线装置防护门的控制系统全面符合医用电气系统安全设计相关要求，使其以安全平稳的方式运行，避免在运行过程中对其他医用诊断设备造成电磁干扰。将X 射线装置防护门的工作状态实时显示在门外的LED 显示屏上，并以按钮和计算机的共同控制实现防护门自动化运行的目标。

在医用诊断X 射线装置防护门的集成位置处，安装传感器和红外探测器，赋予其运行调度与时间维护功能，能够根据诊室内的实际工作状况实时控制并跟踪防护门的动态运行。将医用诊断X 光机设备的整体部分合理划分为防护区与辐射区2 个部分，通过防护墙和防护门将二者分开。当医护人员按动X 射线装置防护门的摄影开关时，防护门立即关闭，将X 射线辐射区与防护区分开，以起到全面防护作用。在X 射线曝光结束后，防护门立即自动打开。医用诊断X 射线装置防护门的几何学特性包括射线有用线束垂直度偏离、辐射照射野与光野的偏离以及照射野中心与光野的偏离[9]。使用胶带将辐射测量仪固定在检测板上，根据X 射线的实际辐射情况，不断调整检测板所在位置，使其中心与光野中心对准，保证刻线重合。在此基础上，测量防护门各个检测点的辐射值，根据辐射值测量结果，度量医用诊断X 射线装置防护门的应用效果。

在整个试验流程中，操作者应注意站在能看到防护门门机运转状况的位置操作，避免防护门在运行过程中意外受损。需要特别注意的是，防护门的门扇与门机需要良好的保存环境，不能与酸、碱性溶液接触。如果发生接触，那么可能会腐蚀防护门外表。如果防护门在试验运作过程中出现不同程度的颤动，那么应立即停止试验，对防护门进行检测，无异常后才可以继续试验。

3 试验结果分析

防护门应用效果度量试验方法及流程设计完毕后，可对应用效果度量结果进行全面测定分析，实验环境参数见表3。

表3 实验环境参数

为了避免试验结果存在偶然性，可利用MATLAB（跟上面，两者统一）模拟分析软件，将X 射线装置防护门分别安装在PET-CT 扫描室、DR 室和X 光手术室门口，模拟启动医用诊断X 射线装置。在室外随机布设检测点，采集射线装置启动后各个检测点的辐射参数，求取所有检测点辐射参数的平均值，与防护标准要求进行对比，获取防护门的应用效果。PET-CT 扫描室防护门应用效果检测结果见表4。

表4 PET-CT 扫描室防护门应用效果

由表4 可知，当防护门安装在PET-CT 扫描室中时，有用线束半值层的值、输出量重复性结果、管电压指示偏离值、空气比释动能率、入射体表空气比释动能典型值以及入射体表空气比释动能最大值在标准要求内，说明这6个项目的度量结果均是合格的，应用效果好。

DR 室防护门应用效果检测结果见表5。

表5 DR 室防护门应用效果

由表5 可知，诊断X 射线装置防护门安装在DR 室中的应用效果也较好，度量结果均为合格。

X 光手术室防护门应用效果检测结果见表6。

表6 X 光手术室防护门应用效果

诊断X 射线装置防护门安装在X 光手术室中，其应用效果和度量结果也均符合标准要求。

综合上述结果可知，X 射线装置防护门各个参数项目检测结果均符合标准要求，因此其能够有效地阻挡医用诊断过程中产生的辐射，能够规避射线对人体产生的危害，可以为X 射线诊疗技术应用于临床治疗提供重要保证。

不同项目的医用诊断X 射线装置防护门应用效果度量耗时对比结果见表7。

表7 不同项目的医用诊断X 射线装置防护门应用效果度量耗时对比结果

经过对比可知，不同项目的医用诊断X 射线装置防护门应用效果度量耗时均处于标准要求范围，说明该方法的度量耗时更短，效率更高。

4 结语

防护门作为医用诊断X 射线装置运行的重要组成部分，可以起到阻挡辐射的作用。为了检验防护门的有效性，保证X 射线装置运行的安全，规避射线辐射危害人体，该文进行了医用诊断X 射线装置防护门应用效果度量研究。通过上述研究可知，防护门的适用范围较广泛，无论将其安装在哪种X 射线装置室，其项目检测结果均符合标准要求，都能够有效地阻挡射线装置产生的辐射，应用效果优势显著。