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        放射性注射藥物的集成防護方法及防護系統(tǒng)的設(shè)計

        2014-03-24 04:53:24余巧生張葆現(xiàn)葛賢順王耀彬樊水平米彥軍張鐵騎
        醫(yī)療衛(wèi)生裝備 2014年10期
        關(guān)鍵詞:箱區(qū)防護裝置針管

        余巧生,張葆現(xiàn),葛賢順,王耀彬,樊水平,米彥軍,張鐵騎

        放射性注射藥物的集成防護方法及防護系統(tǒng)的設(shè)計

        余巧生,張葆現(xiàn),葛賢順,王耀彬,樊水平,米彥軍,張鐵騎

        目的:為解決現(xiàn)有放射性藥物缺少防護手段的問題,探討和研制一種放射性注射藥物的集成防護方法和防護系統(tǒng)。方法:較低放射性藥物的注射器針管通過外周套裝帶軸向透明鉛玻璃條形注射刻度觀察窗的鎢合金管狀防護套對徑向發(fā)散的射線進行屏蔽,較高放射性藥物通過運輸注射防護裝置在轉(zhuǎn)移運輸和注射過程中進行輻射防護,2種放射性藥物通過配置在分裝防護柜內(nèi)的防護分裝裝置分裝到注射器。結(jié)果:該集成防護方法和防護裝置系統(tǒng)緊密結(jié)合放射性藥物注射的實際操作,能提供良好的射線屏蔽保護。結(jié)論:采用此方案研制的放射性注射藥物的集成防護方法和防護系統(tǒng)能在放射性藥物分裝、轉(zhuǎn)移運輸、注射過程中為操作人員提供全程的屏蔽防護,使用方便、屏蔽效果好,可以有效減少核醫(yī)學(xué)工作人員的受照輻射劑量和保障其職業(yè)健康。

        放射性注射藥物;集成防護方法;防護系統(tǒng)

        0 引言

        臨床核醫(yī)學(xué)是放射診療實踐的一個重要領(lǐng)域[1]。核醫(yī)學(xué)科的發(fā)展離不開放射性核素的使用[2]。目前,放射性核素注射劑被廣泛應(yīng)用于靶向治療、核素顯像等,包括開放型放射性核素(高能γ射線核素18F、11C、15O、13N)和封閉型放射性核素(68Ge棒源、68Ge校正定標源)[3]。放射性核素即使小劑量暴露,長時間接觸也會因蓄積作用而致畸、致癌。各種放射性藥品的操作應(yīng)該在有屏蔽的情況下進行[4],并降低受照射時間和距離[5]。

        臨床核醫(yī)學(xué)的防護是日常工作中較難解決的問題[6],同時伴隨著社會發(fā)展、醫(yī)療保健需求以及軍事斗爭準備的需要,必須認真加以應(yīng)對。放射損害的發(fā)生受多種復(fù)雜因素的影響,如受照劑量、受照面積和部位、受照個體與組織細胞的放射敏感率以及射線的能量等[7],尤其是放射性藥物的操作技師因長時間接觸更應(yīng)該引起注意,其中,分裝和注射是受輻射照射最大的環(huán)節(jié)[8]。目前,臨床使用的多數(shù)放射性藥物防護器材和設(shè)備在設(shè)計上還有諸多不完善、不合理之處,如結(jié)構(gòu)簡易、配套不全、自動化程度不高等,因此,研制臨床使用中比較靈巧、適用的防護材料、用品和裝置非常重要[9]。

        針對放射性注射藥物在周轉(zhuǎn)、運輸、分裝以及使用過程中屏蔽防護的要求和特點,為克服現(xiàn)有技術(shù)上的缺陷,本研究提供一種方便實現(xiàn)的放射性注射藥物的集成防護方法和防護系統(tǒng)。

        1 設(shè)計方法

        為解決現(xiàn)有放射性藥物缺少防護手段的問題,本放射性注射藥物的集成防護方法是較低放射性藥物的注射器針管通過外周套裝帶軸向透明鉛玻璃條形注射刻度觀察窗的鎢合金管狀防護套對徑向發(fā)散的射線進行屏蔽;較高放射性藥物通過運輸注射防護裝置在轉(zhuǎn)移運輸和注射過程中進行輻射防護,該運輸注射防護裝置是由可拆連接機構(gòu)臨時連接在一起的鎢合金針管套體與鎢合金推桿套桶對內(nèi)套裝的注射器進行外周和后端屏蔽,由鎢合金針頭防護帽對注射器進行前端屏蔽。上述2種放射性藥物通過配置在分裝防護柜內(nèi)的防護分裝裝置分裝到注射器,將內(nèi)置藥瓶的鎢合金屏蔽分裝罐放置在能夠任意旋轉(zhuǎn)并能任意角度和方向鎖定的旋轉(zhuǎn)架上進行抽吸分裝。

        通過對放射性藥物在注射、轉(zhuǎn)移運輸、分裝的全流程過程中屏蔽防護所需的注射防護裝置、運輸注射防護裝置、防護分裝裝置和分裝防護柜進行分類和總體的設(shè)計,各項分裝置具備單獨使用功能,使用方便、屏蔽效果好。

        2 結(jié)構(gòu)與原理

        2.1 放射性核素注射防護裝置

        如圖1、2所示,較低放射性藥物的注射器針管通過外周套裝帶軸向透明鉛玻璃條形注射刻度觀察窗的鎢合金管狀防護套對徑向發(fā)散的射線進行屏蔽。鎢合金管狀防護套套裝注射器針管時,還通過蘭盤卡扣機構(gòu)對注射器針管后端的蘭盤進行臨時固定。鎢合金管狀防護套的一側(cè)制有設(shè)置軸向透明鉛玻璃條形注射刻度觀察窗和蘭盤卡扣機構(gòu)的、能夠提高觀察窗屏蔽強度的軸向長條凸臺。為方便配裝蘭盤卡扣機構(gòu),軸向透明鉛玻璃條形注射刻度觀察窗配裝在軸向長條凸臺的前部和中部,凸臺后部通過凹槽鉸接鎢合金質(zhì)或者不銹鋼質(zhì)蹺蹺板式卡柄。蹺蹺板式卡柄位于鉸接軸內(nèi)側(cè)的內(nèi)端向下配裝用于支持扣緊注射器針管基部蘭盤的支撐彈簧,外端下面制有用于扣住注射器針管基部蘭盤、防止蘭盤脫出的槽口。向下按壓卡板內(nèi)端,使卡板外端向上抬起,即可使注射器針管基部蘭盤釋放,靈活取放注射器;松開卡板內(nèi)端,槽口就能牢牢卡住注射器針管基部蘭盤。卡板內(nèi)端下面制有用于配裝支撐彈簧上端的上盲孔,凹槽底部也制有與之對應(yīng)的用于配裝支撐彈簧下端的下盲孔。上、下盲孔能夠約束支撐彈簧,使之在正常使用狀態(tài)下不會脫出,可增強可靠性。蹺蹺板式卡柄設(shè)置成方便按壓操作的內(nèi)端上翹的彎刀形,且上翹的內(nèi)端上端面制有用于增大手持摩擦力的密布凸紋。鎢合金管狀防護套位于注射器針管基部蘭盤一端的后端口制有喇叭口形斜槽,防護套前端部除軸向長條凸臺以外的部分為錐形,方便手扶端部。本研制已獲國家實用新型專利,專利號為ZL 201320236213.5。

        2.2 防護標記放射性藥物運輸注射器

        圖1 放射性核素注射防護裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖

        圖2 放射性核素注射防護裝置套裝注射器后的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖

        如圖3~6所示,較高放射性藥物選配另外一種運輸注射防護裝置在轉(zhuǎn)移運輸和注射過程中進行輻射防護。該運輸注射防護裝置是由可拆連接機構(gòu)臨時連接在一起的鎢合金針管套體與鎢合金推桿套桶對內(nèi)套裝的注射器進行外周和后端屏蔽,由鎢合金針頭防護帽對注射器進行前端屏蔽,還通過鎢合金針管套體外周再套裝鎢合金外套管對注射器針管內(nèi)的放射性藥物進行強化屏蔽。鎢合金外套管通過配裝下支架和橫向配置的U形上手柄來方便操作和手持,鎢合金針頭防護帽和鎢合金針管套體通過下支架或者鎢合金外套管上配裝的夾持固定機構(gòu)進行臨時固定。推桿套桶通過制有帶中心孔的桶底,在桶底內(nèi)側(cè)配裝有用于推動注射器推桿的推塞,推塞通過向后連接伸出桶底中心孔外的推柄,推柄外端通過鉸接一個能夠鎖定和推拉推塞的活動手柄來實現(xiàn)推桿操作和鎖定運輸。針管套體基部通過制有用于容納注射器針管基部蘭盤和套裝注射器推桿套桶前端的環(huán)形凹臺來提高鎢合金針管套體與鎢合金推桿套桶之間的連接強度?;顒邮直情L條形推板,一端通過推盤方便推拉,另一端通過制有沿長條形推板走向延伸的長條形鉸接槽,能夠使長條形推板沿該鉸接槽滑動和翻轉(zhuǎn)。注射器推桿套桶前部外周通過制有一個用于抵住針管套體后端面的凸環(huán)來增大接合面和限位。針管套體與推桿套桶之間配裝的連接機構(gòu)采用方便拆裝操作的連接方式,即在注射器推桿套桶外周固裝一個鉸接座,針管套體基部制有環(huán)形凸臺,鉸接座上鉸接內(nèi)端配有支撐彈簧的蹺蹺板式卡柄,卡柄伸出鉸接座部分的外端下面制有用于扣住環(huán)形凸臺的槽口;支架通過2個前后并列的前圓環(huán)和后圓環(huán)套固鎢合金外套管。針頭防護帽的夾持或者固定機構(gòu)是在前圓環(huán)一側(cè)配裝一個前卡座,前卡座鉸接一個彈簧支撐的前卡頭,其前部用于抵住針頭防護帽,后部為與前部相對翻轉(zhuǎn)的手柄;防護套的夾持或者固定機構(gòu)是在后圓環(huán)配裝一個有彈簧支撐的后卡座,其后部鉸接有用于抵住注射器防護套后部的后卡頭。側(cè)面配裝前、后卡座與頂部配裝相比,重心低、穩(wěn)定性好。前圓環(huán)和后圓環(huán)向上配裝一個制成平臥U形的上手柄,便于手持和取放。支架制有一個平放的工字形底座,底座向上并列制有2個分別連接前圓環(huán)和后圓環(huán)的支撐腿。工字形底座穩(wěn)定性好、質(zhì)量輕,2個支撐腿分別支撐2個圓環(huán),結(jié)構(gòu)簡單,方便制造和使用。注射器的針管端配裝有用于連接軟管針注射和生理鹽水沖洗的三通。本研制已獲國家實用新型專利,專利號為ZL 201320236167.9。

        圖3 運輸注射器的立體結(jié)構(gòu)示意圖

        圖4 運輸注射器中注射器防護套的剖視結(jié)構(gòu)示意圖

        圖5 運輸注射器中注射器防護套加裝注射器配裝橫向圓管后在鎖定狀態(tài)下的剖視結(jié)構(gòu)示意圖

        圖6 運輸注射器中注射器防護套加裝注射器后在鎖定狀態(tài)下的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖

        2.3 同位素藥物防護分裝裝置

        如圖7~11所示,較低放射性藥物和較高放射性藥物通過配置在分裝防護柜內(nèi)的防護分裝裝置分裝到注射器。分裝是將內(nèi)置藥瓶的鎢合金屏蔽分裝罐放置在能夠任意旋轉(zhuǎn)并能任意角度和方向鎖定的旋轉(zhuǎn)架上進行抽吸分裝。防護分裝裝置的旋轉(zhuǎn)架鉸接在2根并列立柱上實現(xiàn)豎向360°旋轉(zhuǎn),立柱固定在一個通過壓力軸承配裝在大底盤上的小底座上實現(xiàn)水平360°旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)架配有屏蔽分裝罐的鎖定機構(gòu)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)架與屏蔽分裝罐的臨時固定,旋轉(zhuǎn)架與立柱之間配裝旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)實現(xiàn)豎向任意角度的鎖定,大底盤配裝有小底座的手動鎖銷實現(xiàn)水平任意方向的鎖定。旋轉(zhuǎn)架包括一個與2根立柱上端鉸接的用于套裝屏蔽分裝罐的圈座以及圈座向后固連的用于抵住屏蔽分裝罐底部的后架。旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)是2根立柱上端分別固裝一個定位齒輪,后架上配裝定位把手,定位把手操作用于鎖定定位齒輪的定位銷。屏蔽分裝罐鎖定機構(gòu)是屏蔽分裝罐基部外周制有一對銷孔,后架上配裝有與銷孔配用的一對手動鎖銷。后架包括2個前端與圈座固連的邊板,2個邊板之間固連用于抵住屏蔽分裝罐底的內(nèi)橫杠和固連末端的末橫杠。定位把手是邊板在內(nèi)橫杠與末橫杠之間通過縱向滑配槽配裝滑配架,滑配架通過橫桿配裝與定位齒輪配用的定位銷,定位把手、橫桿和定位銷至少一個配有回位彈簧。手動鎖銷是邊板上的橫向通孔固裝有橫向套管,橫向套管內(nèi)套裝配有回位彈簧的鎖銷,鎖銷外端鉸接一個操作手柄。防護分裝裝置中的屏蔽分裝罐是內(nèi)有藥瓶倉的圓柱形鎢合金罐體的罐口通過卡扣或者絲扣配裝用于封壓藥瓶的喇叭口鎢合金封嘴,藥瓶的瓶口從鎢合金封嘴向外露出,封嘴喇叭口配有在分裝前和分裝后屏蔽瓶口的鎢合金封帽。鎢合金罐體或者鎢合金封嘴鉸接有提手。鎢合金罐體、封嘴及封帽外周都制有方便手持的豎向凹槽或者凸棱。鎢合金封帽是帽體制有與封嘴喇叭口相配合的錐形頭。封帽與封嘴之間通過卡扣或者絲扣配裝。操作手柄是一端與鎖銷外端鉸接的條板,條板鉸接端的前端邊與鉸接軸的距離遠,一側(cè)邊到鉸接軸的距離近,且2個邊之間的過度角邊呈弧形。條板旋轉(zhuǎn)到與鎖銷垂直時即可使鎖銷伸出,進入鎖定狀態(tài);條板旋轉(zhuǎn)到與鎖銷成一條直線時可使鎖銷退回,解除鎖定狀態(tài)?;浼苡梢粚εc邊板縱向滑配槽滑配的側(cè)軌和兩側(cè)軌之間固連的2個并列橫撐組成,橫撐中間再固裝橫桿。本研制已獲國家實用新型專利,專利號為ZL 201320236215.4。

        2.4 放射性核素分裝防護柜

        如圖12~14所示,分裝防護柜由依次固連具有射線屏蔽性能的上箱區(qū)、中箱區(qū)和下箱區(qū)組成,并且配有帶過濾系統(tǒng)的排風(fēng)負壓裝置。下箱區(qū)配有一對合頁門,內(nèi)設(shè)用于升降鎢合金屏蔽分裝罐的電控升降臺。中箱區(qū)底裝有操作平臺,操作平臺上制有專供鎢合金屏蔽分裝罐升降臺升降的升降缺口,配置有與鎢合金屏蔽分裝罐配用的旋轉(zhuǎn)架。中箱區(qū)前面中部配置有鉛玻璃觀察窗,前面兩側(cè)各制有一個配有屏蔽門的操作手孔。上箱區(qū)底板下面配置有用于照射中箱區(qū)的照明燈和紫外線燈。分裝防護柜中的排風(fēng)負壓裝置是操作平臺配置有帶過濾器的底板式吸風(fēng)口,上箱區(qū)內(nèi)配裝有引風(fēng)機。引風(fēng)機的進風(fēng)口通過進風(fēng)管聯(lián)通底板式吸風(fēng)口,引風(fēng)機的送風(fēng)口通過送風(fēng)管聯(lián)通上箱區(qū)頂部配置的活性炭過濾器,送風(fēng)管經(jīng)活性炭過濾器聯(lián)通自上箱區(qū)頂引出的排風(fēng)管。電控升降平臺由豎向螺桿驅(qū)動和支撐,配有用于限制電控升降平臺旋轉(zhuǎn)的豎向滑配軸。排風(fēng)管配有防反流風(fēng)閥,上下箱區(qū)一側(cè)壁或者兩側(cè)壁制有進風(fēng)的橫條形百葉窗,上箱區(qū)底板制有聯(lián)通上下箱區(qū)的通風(fēng)孔。升降臺由步進電動機驅(qū)動并配有行程開關(guān)。操作平臺和升降臺都是能夠屏蔽下箱區(qū)內(nèi)向上輻射射線的屏蔽平臺和屏蔽升降臺,有利于保護伸入中箱體內(nèi)的操作者的雙臂。升降平臺鉛當量為50 mmPb,平臺上裝有行程開關(guān),只需安裝220 V電源即可工作。升降高度可精確到毫米,有效解決了放射性藥物的傳送。分裝防護柜內(nèi)配置有監(jiān)控攝像頭,柜體外配置有控制所有電器的總電控制器和實時顯示箱內(nèi)操作情景的顯示器。升降臺啟動高度為250~300 mm,工作平臺高1 100 mm,鉛玻璃觀察窗寬240 mm、高520 mm。工作平臺的高度設(shè)計為1 100 mm,內(nèi)部空間為高反光5面鏡不銹鋼結(jié)構(gòu),可使操作時技師頸椎無負擔(dān)。上箱區(qū)配有一對合頁門,在操作平臺左下部配置有活度計井,上箱區(qū)底板下面為鏡面天花板。長圓形操作手孔的直徑為140 mm,高為520 mm,兩孔間距為346 mm。如此設(shè)計,操作時便捷舒適。本研制已獲國家實用新型專利,專利號為ZL 201320236193.1。

        圖7 分裝裝置取下屏蔽帽時的單體結(jié)構(gòu)示意圖

        圖8 分裝裝置當屏蔽分裝罐向下斜放時的主視結(jié)構(gòu)示意圖

        圖9 分裝裝置取下屏蔽分裝罐時的立體結(jié)構(gòu)示意圖

        圖10 分裝裝置取下屏蔽分裝罐時的主視結(jié)構(gòu)示意圖

        圖11 分裝裝置上部的剖視結(jié)構(gòu)示意圖

        圖12 分裝柜右側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖

        圖13 分裝柜左側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖

        圖14 分裝柜中箱體部分打開操作手孔屏蔽門時的主視結(jié)構(gòu)示意圖

        3 應(yīng)用效果

        以上設(shè)計裝置使用簡單、方便、省時,放射性注射藥物始終處于封閉防護狀態(tài)。從輻射防護的有效性觀察,注射防護裝置的有效屏蔽為50 mmPb。經(jīng)測試使用以上設(shè)計的配套防護裝置后,在距防護裝置正面30 cm處劑量率低于1.5 Sv/h,此距離為注射操作時手部到注射防護裝置的距離,軀干在分裝防護柜后方,為本底水平,操作過程低于GB 1887—2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》中推算出的2.51 μSv/h要求,在職業(yè)照射可接受水平范圍內(nèi)。全套研制裝置配合使用,能有效降低輻射劑量。

        4 討論

        核醫(yī)學(xué)是利用核素和核技術(shù)來進行生命科學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究并診斷、治療疾病的一門新興綜合性交叉學(xué)科,其檢查和治療的項目也越來越廣泛,已滲透到臨床各科[10]。在放射性藥物制備、封裝、注射等操作過程中,工作人員就處在該輻射場中,會受到來自放射性藥物的外照射,照射劑量的大小與放射性藥物的活度、輻射源距離、停留時間及屏蔽程度有關(guān)[11]。如何趨利避害,盡可能避免和減少醫(yī)用輻射可能產(chǎn)生的潛在危害引起社會各界的普遍關(guān)注。PET/CT中心的分裝和注射人員是主要的受照人員[8],應(yīng)該針對PET/CT中心工作每個環(huán)節(jié)的技術(shù)特點、輻射劑量理論及工作經(jīng)驗積累對其防護進行探討,制作出適合各項具體操作的防護用具并采用合適的操作方法[12]。操作放射性藥物應(yīng)盡量采取時間、距離和屏蔽措施,以減少無謂的照射[13]。

        5 結(jié)語

        伴隨著核醫(yī)學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和核威脅下軍事斗爭準備的需要,放射性藥物屏蔽防護裝置也會不斷研發(fā),并會向更加精巧、有效和控制自動化的方向發(fā)展。本集成防護方法和系統(tǒng)研制的各項裝置針對放射性核素周轉(zhuǎn)運輸、分裝、注射過程中的環(huán)節(jié)特點和要求,進行了配套的技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和研制,經(jīng)臨床使用實踐證明,操作簡單、便捷有效[14],能較好地為核醫(yī)學(xué)工作人員提供射線屏蔽保護,實現(xiàn)了放射性藥物在使用全過程中盡可能降低對核醫(yī)學(xué)工作人員輻射劑量的研制目的;尤其在機械裝置自動化、安全監(jiān)控等方面的設(shè)計為其他放射性核素防護裝置的研發(fā)提供了有益借鑒,對保障職業(yè)健康具有重要的推廣意義,具備顯著的經(jīng)濟、社會效益和軍事應(yīng)用價值。

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        (收稿:2014-04-02 修回:2014-07-19)

        Integrated protection of radioactive injecting drug and design of protective system

        YU Qiao-sheng1,ZHANG Bao-xian1,GE Xian-shun1,WANG Yao-bin1,FAN Shui-ping1,MI Yan-jun1,ZHANG Tie-qi2
        (1.The 2nd Hospital of Beijing Corps Hospital of CAPF,Beijing 100037,China; 2.Beijing MBZY Technology Co,.Ltd.,Beijing 100073,China)

        ObjectiveTo develop an integrated protection method and protective system for the radioactive injecting drug.MethodsThe injector tubing with low radiopharmaceutical was prevented from radial ray radiation by an external tunnel protective cover made of tung alloy,which had a injection scale viewing window of transparent lead glass at the axial direction.The radiation protection was realized for the drug with high radioactivity by some protective device during transportation and injection.The two kinds of drugs were distributed into the injector through the loading instrument in the protective cabinet.ResultsThe integrated protective method and device were combined to realize radiation protection during radioactive drug injection.ConclusionThe integrated protective method and device can provide protection against radiation during distribution,transportation and injection,and can reduce the radiation dose of the nuclear medicine staff.[Chinese Medical Equipment Journal,2014,35(10):11-15]

        radioactive injection drug;integrated protective method;protective system

        R318;R143

        A

        1003-8868(2014)10-0011-05

        10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.10.011

        專 利:國家發(fā)明專利(ZL 201310160847.1)

        余巧生(1973—),男,主任,主管技師,主要從事醫(yī)療設(shè)備管理、維修及研發(fā)工作,E-mail:627672 707@qq.com。

        100037北京,武警北京市總隊第二醫(yī)院(余巧生,張葆現(xiàn),葛賢順,王耀彬,樊水平,米彥軍);100073北京,北京美邦正悅科技有限公司(張鐵騎)通訊作者:葛賢順,E-mail:814217719@qq.com

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