放射卫生环境保护ppt课件

放射卫生知识讲座 1 电离辐射外照射的防护和屏蔽厚度的确定 外照射是指来自体外的X射线 射线和电子束 中子等对机体的作用和影响 外照射防护 就是采用有效措施和方法 避免或减少电离辐射对机体的照射 2 其主要目的 是使放射工作人员及公众接受的必要照射保持在可以合理达到的最低水平 以防止有害的确定性效应的发生 限制随机性效应的发生率 保护放射工作人员及公众的健康与安全 3 放射性同位素核医学 ECT 125I 131I 放射治疗 钴 60治疗机 后装机 中子刀 伽玛刀等 核子计工业探伤辐照应用非密封源生产 射线装置X射线诊断 普通X线机 牙片机 床边机 普通CT 螺旋CT X射线治疗 深部X射线机 X 刀 诺力刀等 医用加速器非医用加速器X射线工业探伤其他应用 介入治疗 摸拟定位机生产 应用现状 分类 4 第一节牋牋牋射线的基本知识 一 X线的产生二 X线机房的建筑要求三 放射治疗的防护要求 5 一 X线的产生 凡高速运动的电子 撞击物质而突然受阻减速时 均能产生X线 X线机就是根据这个原理制造的将电能转变为X线能的装置 6 一般的诊断X线机 包括以下几部分 电源 控制台 高压发生器 X线管 机械装置与辅助设备 7 1 产生X线的X线管 2 供给X线管灯丝的电源和加速电子的电源 高压发生器 3 控制X线发生时间 嚗光时间 调节X线的质和量以及机械动作的控制台 8 4 为诊断需要而设计的各种机械装置 如诊视床 支架 天地轨等 X线管是产生X线的主要部件 普通的X线管是一个真空热阴极二极管 有一个阳极和一个阴极 被密封于高真空的玻璃管内 9 X线管的阳极通常是一个粗大的铜棒 它的端面嵌有一小块钨靶 阴极是装于一个浅的聚焦杯中的钨丝 当灯丝电源接通 灯丝被加热到高温就能发射出足够数量的电子 这时如果在阳级和阴极间加上高电压 则电子被加速而达到很高速度 这些高速电子到达阳极的靶面 为靶所突然阻挡便发射出X线 10 二 X线机房的建筑要求 为保障操作人员和被检者以及机房周围居民的健康与安全 机房建筑必须符合下列要求 11 机房设置 一般要求设在建筑物底层的一端或一角 如需设在楼上 则上下楼板都应有一定防护厚度 使楼上楼下对应房间内的工作人员都达到安全剂量水平 12 机房面积 100毫安以下的X线机房不应小于24平方米 200毫安以上的X线机房不应小于36平方米 多管头X线机房面积可酌情扩大 CT 模拟定位机 深部X线治疗机 DSA等机房不应小于36平方米 13 建筑材料及厚度 机房的建筑材料以砖和混凝土为宜 透视机房的墙壁应有1毫米铅当量的防护厚度 拍片机房 有用线束朝向的墙壁应有2毫米铅当量防护厚度 其它側墙壁和天棚 多层建筑 应有1毫米铅当量防护厚度 大型X线机及CT机房可酌情增加注意 用作诊断的X线机房 施工时应保证施工质量 做到灰浆饱满 不留缝隙 14 门窗 投照方向不宜对着门窗 设于建筑物底层的机房 窗下缘一般需要离地2米为宜 窗上应加有大于0 5毫米铅当量厚度的屏蔽材料 以减少由窗射出的散射线 机房门一般采用12毫米铅当量防护厚度 CT机房门一般采用23毫米铅当量防护厚度 同时要注意门与墙体 门与门之间防护塔接问题 15 机房内布局 机房内布局要合理 不得堆放与诊断工作无关的杂物 机房要保持良好的通风 常由于射线对空气的电离岸及含铅制品大增加产生多种有害因素 如空气中的臭氧 氮氧化物等 为消除这些有害因素 最好是应设有机械通风 保持每天换气46次 同时尽量少用或不用裸露的铅制品 机房门外要安装工作指示灯 并设置电离辐射警示标志 16 深部X射线治疗机 墙壁40cm 防护门6mm 模拟定位机 墙壁30cm 防护门2mm ECT 墙壁30cm 防护门2mm 17 三 放射治疗的防护要求 X射线治疗机60Co治疗机电子加速器 的1 牋牋牋 18 X射线治疗机 X射线治疗室的设置必须充分考虑周围环境的安全 X射线治疗室必须与控制室分开 面积一般不小于30m2 室内不得堆放杂物 19 治疗室内有用线束投照方向的墙壁应按原射线屏蔽要求设计 其余方向可按漏射线和散射线屏蔽要求设计 250kV以下的深部治疗X射线机的治疗室 非有用线束投照方向墙壁的防护厚度以2mm铅当量为宜 治疗室的窗户必须合理设置 20 在治疗室门外必须安设工作指示灯 并安装联锁装置 治疗室内必须具有良好的自然通风或机械通风 治疗室外醒目处必须设置辐射危险标志 21 60Co治疗机 60Co治疗室的设置 首先要保证周围人群的安全和环境不受影响 其次 兼顾到医院的总体规划和病人的方便 一般要求机房设在单独的建筑物内或其它建筑物一端的底层 并有自己单独的出入口 22 60Co治疗室一般采用迷路式 以便更好降低控制室的辐射水平 迷路外入口设联锁门 一般门高2 5m左右 宽以1 3m左右为宜 以方便治疗机和病人担架推车进出为宜 对与L型迷路 则门一般应有5 6mm的铅当量 治疗室门外设工作指示灯 并安装联锁装置 23 60Co治疗室不应开窗 若必须开窗 最好在顶棚或非有用线束投照方向的墙壁高处开窗 其面积不宜超过1m2 60Co治疗室每小时应换风34次 最好安装空调 60Co治疗机的控制室应设有电视监视系统 对讲装置和声光剂量报警仪 以免误入治疗室 治疗室外醒目处必须设置辐射危险标志 24 电子直线加速器 加速器治疗室的设置必须保证周围环境的安全 可以单独建筑 也可以在高层建筑物底层的一端 但应与居住设施区域保持足够距离 治疗室使用面积 一般不小于35m2 高度一般不低于3 5m 25 治疗室的四周墙壁 顶棚和门应有足够的屏蔽厚度 当加速器产生的X射线和电子束能量超过10Mev时 应同时考虑中子防护 需要通过治疗室墙壁的导线 导管等应注意采取措施 不能影响墙壁的屏蔽防护效果 治疗室一般采用迷路式 以便更好降低控制室的辐射水平 迷路外入口设联锁门 26 治疗室门外设工作指示灯 并安装联锁装置 治疗室每小时应换风34次 最好安装空调 加速器的控制室应设有电视监视系统 对讲装置和声光剂量报警仪 以免误入治疗室 治疗室外醒目处必须设置辐射危险标志 27 第二节外照射防护的基本方法 能产生电离辐射的辐射源可分为两类 一类是由放射性同位素自然衰变产生的 n等射线 这种衰变能力不受任何物理 化学因素的影响 常用放射性同位素的衰变特征列于表一 28 29 另一类辐射源是各种射线装置产生的X射线和高能电子 所谓辐射场 是指由辐射源产生的电离辐射作用和影响的一个空间范围 它是由源直接产生的辐射以及周围介质散射的辐射迭加而成 描述辐射场强弱的物理量 对于X或 辐射场 常用X或 射线的照射量率 X 和某一介质中的吸收剂量率 D 等表示 30 X或 辐射场的吸收剂量率或照射量率可用下列计算 X I 2 Gy min或R min 1对X辐射场 X A r2 C kg 1 s 1或R h 1对 辐射场 31 式中I为X射线发生器的管电流 或电子束 mA 为X源发射率常数 Gy m2 mA 1 min 1或R m2 mA 1 min 1 A为 源放射性活度 Bq 为 源照射量率常数 C m2 kg 1或R cm2 h 1 Ci 1 r为到X或 辐射源的距离 m 以上公式只适用于点状源 32 例一 在X射线透视检查中 X射线管的电压取100KV 管电流为50mA 射线出口处用2mm铝作过滤板 计算此时2 5m处的照射量率 按题意 I 50mA r 2 5m 对于管电压100KV 铝过滤板2mm厚 由表查得 9mGym2 mAmin 1 根据公式 得2 5m处的剂量率为 X I r2 50 9 1 2 5 2 72mGy min 33 第四节屏蔽厚度的表示方法 射线防护器材的屏蔽厚度有多种表示方法 但常用的有铅当量 半值层和1 10层 34 铅当量 为了便于比较不同防护器材对X或 射线的屏蔽性能 通常用铅作为比较的标准 把达到与一定厚度的某屏蔽材料相同屏蔽效果的铅层厚度 称为该厚度屏蔽材料的铅当量 单位以mmPb表示 屏蔽材料的铅当量还与X或 射线的能量 材料的厚度以及照射野大小等因素有关 单位厚度屏蔽材料的铅当量称为比铅当量 对铅橡胶 铅玻璃等含铅制品还可用公式计算法求得铅当量 35 半值层 HVT 和1 10 TVT 层 在屏蔽设计时还常用屏蔽材料对射线的半值层厚度 d1 2 和1 10值层厚度 d1 10 来评价材料对射线的屏蔽性能和用以计算所需防护屏蔽的厚度 半值层 HVT 就是将入射的X或 射线光子数衰减一半所需要的物质层厚度 用 d1 2 以此类推 1 10 TVT 值层就是将入射的X或 射线光子数衰减到1 10的物质层厚度 用 d1 10 表示 半值层 HVT 与1 10 TVT 层的换算关系为d1 2 0 301d1 10 36 第五节确定屏蔽厚度所需参数和资料 屏蔽厚度的确定 需要多种参数和资料 例如 与放射源有关的辐射类型 能谱 辐射发射率及其分布 工作负荷等 与屏蔽材料相关的材料种类及屏蔽用途 透射参数等 与辐射场相关的有辐射场空间分布 所关心位置与源的距离 人们在所关心位置处逗留的久暂程度 37 宽束X或 射线的透射系数工作负荷居留因子束定向因子控制外照射的剂量限值 38 第六节医用X或 射线防护屏蔽厚度的确定 屏蔽计算的目的 在于设法找到能使辐射场某点的剂量当量指数率降低K倍的防护屏蔽厚度 当X或 射线穿过该厚度的物质层时 上述参考点处的剂量当量指数率将不大于事先拟定的某一剂量控制参考值 下面讨论如何计算所要求的透射参数以及如何根据透射参数来确定屏蔽厚度 39 初级防护屏蔽厚度的确定方法 在屏蔽设计中 通常把通过窗口或准直装置直接从放射源射出供诊断或治疗用的射线称为初级射线或有用射线 防护初级射线的屏蔽称为初级防护屏蔽又称主防护 防护屏蔽厚度的方法很多 下面仅介绍经常使用的两种 40 1 公式计算法 由公式计算最大允许透射参数 d WUq r2 r2 Wuq式中 Wuq 有效工作负荷 其中W为工作负荷 U为束定向因子 q为居留因子 对有电流表的X射线机 它的单位是mAminwk 1 对无电流表的X射线机或 射线治疗机 它的单位是Svm2wk 1 41 屏蔽材料的透射参数 当有效负荷以mAminwk 1为单位时 被表示为透射系数 当有效工作负荷以Svm2wk 1为单位时 被表示为透射比 供屏蔽设计用的每周的剂量控制参考值 为1mSvwk 1 d 经厚度为d的防护屏蔽后 参考点上的剂量当量指数率 r参考点与放射源之间的距离 42 首先应根据问题的性质 利用上式求得的透射参数 然后再根据X射线机管电压或r治疗机所用的放射性核素 查图得到相应材料的屏蔽厚度 43 例题 一台250KV的X射线治疗机 工作负荷为40000mAminwk 1 所关心的参考点位于控制区 距X射线焦点2米 试计算所需初级射线防护屏蔽的厚度 44 解 按题意 参考点在控制区内 对治疗装置防护屏蔽的U 1 4 q 1 其有效工作负荷为 WUq 40000 1 4 1 10000mAminwk 1因工作负荷的单位是mAminwk 1 故透射参数 应以透射系数 表示 45 r2 Wuq 1 10 3 22 10000 4 10 7Svm2 mAmin 1 4 10 4Svm2 mAmin 1查表得 对250KV的X射线与透射系数为4 10 4Svm2 mAmin 1对应的混凝土及铅的厚度分别为39cm和0 9cm 46 例题 一台Co 60治疗机 每周的有效工作负荷为600Svm2wk 1 操纵台距Co源3米 试求用混凝土或铅作初级防护屏蔽其厚度各是多少 47 解 按题意 WUq 600Svm2wk 1 r 3m H 1 10 3Svwk 1 由于Wuq的单位是Svm2wk 1 故透射系数应表示为透射比 r2 Wuq 1 10 3 32 600 1 5 10 5查表得 混凝土和铅的厚度分别为110cm和18cm 48 2 阅表法 为试控制区内每周受到X射线的照射控制在1mSv以下所需的初级防护屏蔽厚度 49 50 次级防护屏蔽厚度的确定方法 1 对漏射线的屏蔽计算 2 对散射线的屏蔽计算 51 牋对漏射线的屏蔽计算 漏射线是指从X或 放射源的防护外壳中泄漏出来的射线 在设计与生产时 X射线管头组装体和治疗机头的漏射线都有限值 52 相应的透射系数计算公式 诊断用X射线机 6 104 r2I Wq治疗用X射线机 50kV V 100kV 6 104 r2I Wq治疗用X射线机 100kV V 500kV 6 103 r2I Wq 治疗机 5000Ci 2 103 r2 WRq 53 公式中符号的意义 H周剂量控制参考值 r参考点与源的距离 I管电流 W以mAminwk 1为单位的工作负荷 WR以Svm2wk 1为单位的工作负荷 q为居留因子 54 由于漏射线是经过防护外壳的强衰减后射出的 通过物质的衰减可近似按指数规律计算 其过程为 1 先求出透射比 2 根据公式n 1 算出为达到该透射比所需1 10值层的个数n 3 从表查得相应屏蔽材料的平衡1 10值层厚度d1 10e 4 有d漏 nd1 10e求出屏蔽漏射线所需的防护厚度 55 例题 一台250KV的X射线治疗机 工作负荷为10000mAminwk 1 管电流I 20mA 所关心的参考点位于控制区 距X射线焦点2米 试计算在该情况下防护漏射线的屏蔽厚度 56 解 由题意得 计算公式为 6 103 r2I Wq 6 103 1 10 3 22 20 1 104 1 0 048与该透射比相应的1 10值层厚度的个数为 n 1 1 0 048 1 32 57 再查表得 d铅1 10e 0 29cm d混凝土1 10e 9 0cm 因此 漏射线的防护屏蔽厚度为d混凝土漏 nd混凝土1 10e 1 32 9 0 11 9cmd铅漏 nd铅1 10e 1 32 0 29 0 38cm 58 对散射线的屏蔽计算 散射线是指初级射线和漏射线照射物体时产生的散乱线 由于来自病人身上的散射线通常比来自初级防护屏蔽的散射线大得多 所以我们关心的是发生在病人身上的散射辐射 散射辐射通常用散射比 表示 其定义是 入射辐射被离放射源1米出 照射野为400平方厘米的病人体表面沿指定方向散射到1米出的照射量率与没有病人时 在距放射源1米出入射辐射照射野中心点上的照射量率之比 见表 59 透射参数计算公式如下 管电压或核素 500kV r2R2 Wq 400 a0 5 3MV r2R2 Wq 400 a 1 k4 10MV r2R2 Wq 400 a137Cs 60Co r2R2 WRq 400 a 60 公式中 r 病人受照体表到源的距离 R参考点到病人受照体表面中心的垂直距离 a病人体表照射面积 H周剂量控制参考值 为散射比 X射线发射率常数 W为工作负荷 61 例题 一台250KV的X射线治疗机 工作负荷为2500mAminwk 1 管电流I 20mA 源到病人体表距离R 0 5m 病人体表的照射野面积为400平方厘米 参考点与病人受照面积中心的垂直距离为2米 所关心的参考点位于控制区 试求屏蔽散射线所需次级防护屏蔽厚度 62 解 因为我们关心的是90度方向的散射线 查表得 a 0 0019根据公式 r2R2 Wq 400 a 1 10 3 22 0 5 2 400 0 0019 2 5 103 1 400 2 11 10 4Svm2 mAmin 1 2 11 10 1mSvm2 mAmin 1查表得 相应的混凝土和铅的厚度分别为14cm和0 32cm 63 次级防护屏蔽厚度的确定 通常使用公式计算法或阅表法公式计算法 64 上面分别讨论了对漏射线和散射线的屏蔽计算方法 次级防护屏蔽是用来屏蔽漏射线和散射线两种射线的 从上面对250KVX射线机的计算结果可见 即使X射线机的工作条件保持一致 但按屏蔽漏射线要求和散射线要求分别算得的屏蔽厚度并不一致 65 这时 若两者厚度相差大于一个1 10值层厚度 则其中较厚的一个厚度 即可作为总的次级防护屏蔽的厚度 若两者厚度之差不到一个1 10值层厚度 这时应在其中较厚的一个厚度上再添加一个半值层厚度 作为总的次级防护屏蔽的厚度 66 现将上面对250KVX射线机的计算结果 以及相应计算值之差 半值层 1 10值层厚度列表如下 67 68 可见 漏散射线的屏蔽厚度差小于一个1 10值层 根据上述原则 对250KVX射线机所设工作条件下的次级防护屏蔽厚度应为 铅 3 88 0 88 4 71mm混凝土 14 0 2 8 16 8cm 69 谢谢 70