關(guān)鍵詞：X 射線防護(hù)服;窄射線束條件;鉛當(dāng)量

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，X 射線防護(hù)服能有效保護(hù)患者和醫(yī)護(hù)人員身體或重要器官的安全，避免不必要的輻射照射。鉛當(dāng)量大小作為衡量X 射線防護(hù)服屏蔽性能最重要的指標(biāo)之一，在防護(hù)服出廠前和使用中均需要進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)X 射線防護(hù)服出現(xiàn)損傷或裂縫等情況時(shí)，其防護(hù)能力會(huì)降低，此時(shí)的實(shí)際鉛當(dāng)量低于標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量，若不加以評(píng)測(cè)，很難保證人員的有效防護(hù)。X 射線防護(hù)服廣義上分為分體套裙、防護(hù)圍裙和頸套等。早期針對(duì)X 射線防護(hù)服的屏蔽性能研究均是基于國(guó)際電工委員會(huì)（IEC） 61331-1：1997[1] 以及GBZ/ T 147—2002[2]等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其X 射線參考輻射質(zhì)都是采用銅材料作為附加過(guò)濾。2018 年，Gabriel Bartal 等人[3]提出防護(hù)圍裙的標(biāo)簽和測(cè)試監(jiān)管非常寬松，并對(duì)X 射線防護(hù)服的衰減、測(cè)定方法和設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，幫助人們了解X 射線防護(hù)服的區(qū)別以及如何選擇X 射線防護(hù)服。然而，X 射線防護(hù)服長(zhǎng)期使用后易出現(xiàn)裂縫和撕裂，目前對(duì)X 射線防護(hù)服完整性的研究相對(duì)缺乏[4] 。2018—2021 年期間，Kellens等人[4] 對(duì)一家大型綜合醫(yī)院的1 011 件個(gè)人防護(hù)設(shè)備進(jìn)行了逐年評(píng)估，得出個(gè)人防護(hù)設(shè)備容易出現(xiàn)裂縫，其中高達(dá)50%的個(gè)人防護(hù)設(shè)備出現(xiàn)撕裂和裂縫，導(dǎo)致31%的產(chǎn)品不合格，新購(gòu)買(mǎi)的個(gè)人防護(hù)設(shè)備也不能保證在使用的第一年不出現(xiàn)裂縫和撕裂的情況。2014 年，王昕等人[5] 對(duì)防護(hù)圍裙、防護(hù)手套以及鉛玻璃板等防護(hù)材料和個(gè)人防護(hù)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)分析，得到檢測(cè)樣品的屏蔽性能大部分達(dá)到或超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。2020 年，歐向明等人[6] 研究了含鉛和無(wú)鉛兩種防護(hù)服的衰減性能和防護(hù)效果，得到同等標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量情況下，無(wú)鉛防護(hù)服的防護(hù)效果更好。2021 年，張璇等人[7] 對(duì)X 射線防護(hù)服的檢測(cè)方法現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，其中國(guó)內(nèi)外檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法主要有屏蔽透射系數(shù)、缺陷檢測(cè)和均勻性檢測(cè)，且國(guó)內(nèi)對(duì)于防護(hù)服在使用中的檢測(cè)尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

基于以上分析，根據(jù)IEC 61331-1 標(biāo)準(zhǔn)，選取不同醫(yī)院的大衣、分體套裙、防護(hù)圍裙和頸套等X射線防護(hù)服進(jìn)行鉛當(dāng)量測(cè)量，探究實(shí)際鉛當(dāng)量與標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量的差異，同時(shí)基于數(shù)字X 射線攝影技術(shù)（DR）和鉛當(dāng)量測(cè)量方法，研究X 射線防護(hù)服缺陷處鉛當(dāng)量與無(wú)缺陷處鉛當(dāng)量的差異。

1 鉛當(dāng)量測(cè)量原理

X 射線防護(hù)服的防護(hù)性能通常用鉛當(dāng)量來(lái)表示，鉛當(dāng)量是指當(dāng)某一厚度的屏蔽材料達(dá)到與一定厚度鉛的屏蔽效果相同時(shí)，這時(shí)鉛的厚度就是這種材料在自身厚度下的鉛當(dāng)量[8] ，通常用mmPb表示。針對(duì)X 射線防護(hù)服的鉛當(dāng)量測(cè)量，首先選取純度為99. 99%的標(biāo)準(zhǔn)鉛片，測(cè)量不同能量下的射線衰減率，得到不同厚度的標(biāo)準(zhǔn)鉛片與衰減率的擬合曲線。然后測(cè)量X 射線防護(hù)服的衰減率，根據(jù)衰減率的大小插值到擬合曲線相應(yīng)位置，得到對(duì)應(yīng)的鉛當(dāng)量。

根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)IEC 61331-1：2014[9] 和醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY/ T 0292. 1—2020[10] 推薦的窄射線束條件對(duì)X 射線防護(hù)服的鉛當(dāng)量進(jìn)行測(cè)量，窄射線束條件如圖1 所示。

窄射線束條件要求從測(cè)試對(duì)象到光束軸上的輻射探測(cè)器中心的距離a 應(yīng)不小于探測(cè)器的直徑d 或測(cè)試對(duì)象的遠(yuǎn)端表面的輻射線束直徑t 的10倍，其中d 和t 取二者最大值。在窄射線束條件下，電離室處于均勻輻射野中心，被X 射線全部覆蓋，均勻照射。

窄射線束條件是被用來(lái)測(cè)量不考慮散射的輻射和熒光情況下的衰減特性，可用衰減率來(lái)表示[8] ，在窄射線束條件下測(cè)得的衰減率為FN，計(jì)算公式如下：

式中，K·0 表示在輻射線束中沒(méi)有試驗(yàn)對(duì)象的空氣比釋動(dòng)能率，Gy/ h;K·B 表示在輻射線束中用一片形狀相同且衰減率大于105 的材料代替實(shí)驗(yàn)對(duì)象的空氣比釋動(dòng)能率，Gy/ h;K·1 表示在輻射線束中有實(shí)驗(yàn)對(duì)象的空氣比釋動(dòng)能率，Gy/ h。

2 實(shí)驗(yàn)裝置

2. 1 X 射線光機(jī)和探測(cè)器

本文采用的X 射線光機(jī)型號(hào)為COMET MXR-320/26，靶材為鎢靶，靶角為20°， 固有過(guò)濾為3 mmBe。采用2 個(gè)160 kV、45 kHz 高頻發(fā)生器提供高壓，型號(hào)為Gulmay GX160，管電壓調(diào)節(jié)范圍為10～ 320 kV。探測(cè)器采用IEC 推薦的TW 34069（德國(guó)PTW 公司）標(biāo)準(zhǔn)電離室及其劑量?jī)x（型號(hào)為PTW UNIDOS），電離室靈敏體積為6 cm3，直徑為30. 4 mm，該電離室在測(cè)量前經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)溯源[11] ，在120 kV 條件下校準(zhǔn)因子為2. 468×106 Gy/ C，擴(kuò)展不確定度為2. 0%（k =2）。

X 射線輻射質(zhì)由總過(guò)濾決定，總過(guò)濾包括固有過(guò)濾和附加過(guò)濾。固有過(guò)濾主要是為了讓光管形成真空條件，同時(shí)吸收X 射線束通過(guò)X 射線管時(shí)的低能量部分，這種吸收發(fā)生在X 射線管的油、玻璃、窗等部分，是由光機(jī)自身的特性所決定的。附加過(guò)濾的作用是調(diào)整過(guò)濾X 射線能譜分布，得到需要的輻射質(zhì)。2014 年以前，IEC 規(guī)定Cu 作為測(cè)量防護(hù)材料的附加過(guò)濾。2014 年，IEC 更新了標(biāo)準(zhǔn)“Protective devices against diagnostic medicalX-radiation”（IEC 61331-1：2014）[9] ，其中附加過(guò)濾材料Cu 被Al 代替。本次實(shí)驗(yàn)是在中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院建立的X 射線鉛當(dāng)量參考輻射質(zhì)下進(jìn)行[12] ，實(shí)驗(yàn)測(cè)量管電壓為120 kV。

由于X 射線防護(hù)服隨著使用年限的增長(zhǎng)和保管不當(dāng)?shù)仍?，可能?huì)造成X 射線防護(hù)服出現(xiàn)破損。而這些破損發(fā)生在防護(hù)服的鉛層內(nèi)，無(wú)法直接目視觀測(cè)。針對(duì)X 射線防護(hù)服的缺陷檢測(cè)，采用DR 掃描，實(shí)驗(yàn)中DR 掃描的管電壓140 kV，管電流36 μA。

2. 2 X 射線防護(hù)服

本次實(shí)驗(yàn)測(cè)量來(lái)自不同醫(yī)院的46 件X 射線防護(hù)服，有大衣、分體套裙、防護(hù)圍裙和頸套等種類(lèi)，其中分體套裙由上衣和圍裙構(gòu)成。根據(jù)GBZ/T 147—2002[2] 中規(guī)定，出廠的X 射線防護(hù)材料應(yīng)標(biāo)明其標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量和非均勻性，并用X 射線管電壓和總過(guò)濾表示線質(zhì)。同時(shí)GBZ 130—2020[13] 中規(guī)定防護(hù)服標(biāo)簽上應(yīng)清晰而永久性的標(biāo)記鉛當(dāng)量和管電壓。因此，可以通過(guò)標(biāo)簽獲取X 射線防護(hù)服的標(biāo)稱(chēng)管電壓和鉛當(dāng)量信息，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的防護(hù)服的標(biāo)稱(chēng)管電壓為120 kV。同時(shí)發(fā)現(xiàn)一些防護(hù)服未標(biāo)明標(biāo)稱(chēng)管電壓，以及防護(hù)服的標(biāo)簽?zāi)：裏o(wú)法讀取相關(guān)信息，通過(guò)詢(xún)問(wèn)提供防護(hù)服的單位來(lái)獲知標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量和管電壓，最終測(cè)試的管電壓為120 kV。試驗(yàn)測(cè)量的防護(hù)服使用年限及標(biāo)簽情況列于表1。

3 結(jié)果與討論

3. 1 鉛當(dāng)量測(cè)量結(jié)果

實(shí)驗(yàn)對(duì)46 件X 射線防護(hù)服進(jìn)行全面的DR 掃描，掃描過(guò)程中發(fā)現(xiàn)缺陷，則標(biāo)記出缺陷位置與類(lèi)型。X 射線防護(hù)服的無(wú)缺陷處使用窄射線束條件進(jìn)行鉛當(dāng)量測(cè)量，將測(cè)得的鉛當(dāng)量與X 射線防護(hù)服標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量進(jìn)行對(duì)比分析。由于含鉛X 射線防護(hù)服普遍較大且較重，為了更好地固定和支撐，設(shè)計(jì)加工了一個(gè)測(cè)量支架，如圖2 所示，支架底部采用了滑輪設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)不同位置的移動(dòng)，同時(shí)最上方安裝了一個(gè)可上下調(diào)節(jié)的衣架，用于懸掛防護(hù)服，還可通過(guò)滑輪B 進(jìn)行左右移動(dòng)，另考慮到測(cè)量過(guò)程中防護(hù)服出現(xiàn)褶皺以及針對(duì)防護(hù)服前后測(cè)量需求，在四周還額外增加了4 個(gè)夾具，用于輔助防護(hù)服展平和定位。

X 射線防護(hù)服懸掛于測(cè)量支架上，移動(dòng)支架以及調(diào)節(jié)防護(hù)服的位置使測(cè)量點(diǎn)與光闌中心保持在同一條直線上。不同種類(lèi)的X 射線防護(hù)服的鉛當(dāng)量測(cè)量結(jié)果列于表2～表4。由表2 可知，大衣4 的測(cè)量鉛當(dāng)量與標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量相對(duì)偏差最大為-14. 3%。從表1 可知，大衣4 的標(biāo)簽?zāi)：磺?，分析認(rèn)為大衣4 的標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量可能存在錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致相對(duì)偏差較大。另外由于該防護(hù)服是連體服飾，無(wú)法平鋪展開(kāi)，所以不能進(jìn)行DR 掃描，因此無(wú)法確定防護(hù)服測(cè)量位置是否存在缺陷，若存在缺陷，則可能使測(cè)量的鉛當(dāng)量偏低。

從表3 中可以看出，上衣2、上衣3、圍裙1 和圍裙2 的標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量與測(cè)量鉛當(dāng)量相對(duì)偏差較大，其中上衣3 最大，為-40. 0%。4 件X 射線防護(hù)服屬于同一單位的兩套分體套裙，且標(biāo)簽?zāi)：磺?，?xún)問(wèn)得知的標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量不一定準(zhǔn)確，因此可能是標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量錯(cuò)誤導(dǎo)致偏差較大。同時(shí)，4 件防護(hù)服通過(guò)DR 掃描發(fā)現(xiàn)鉛層出現(xiàn)大面積損傷，鉛當(dāng)量測(cè)量位置的鉛層不能保證完全無(wú)損傷，若存在損傷，則可能導(dǎo)致測(cè)量的鉛當(dāng)量偏低。

從表4 中可以看出，頸套2 和頸套3 的標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量與測(cè)量鉛當(dāng)量相對(duì)偏差較大。這兩件頸套與表3 中的上衣2、上衣3、圍裙1 和圍裙2 同屬于兩套分體套裙，因此鉛當(dāng)量相對(duì)偏差偏大與上述原因相同。

測(cè)量X 射線防護(hù)服的鉛當(dāng)量過(guò)程中，需要考慮測(cè)量結(jié)果的不確定度，經(jīng)過(guò)評(píng)定，當(dāng)測(cè)量值比標(biāo)稱(chēng)值低5. 4%以上時(shí)，認(rèn)為該防護(hù)服的實(shí)際鉛當(dāng)量值達(dá)不到標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量。經(jīng)過(guò)計(jì)算，不同類(lèi)型防護(hù)服的總數(shù)和實(shí)際鉛當(dāng)量達(dá)到標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量的樣品數(shù)如圖3 所示。

從圖3 中可以看到，大部分的X 射線防護(hù)服測(cè)量鉛當(dāng)量能夠達(dá)到標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量，其達(dá)標(biāo)率為67%。樣品中有7 件防護(hù)服標(biāo)簽?zāi)：?，鉛當(dāng)量測(cè)量值與標(biāo)稱(chēng)值相對(duì)偏差較大，因其標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量可能錯(cuò)誤，排除這部分防護(hù)服后，達(dá)標(biāo)率為72%。

3. 2 缺陷處鉛當(dāng)量測(cè)量結(jié)果

X 射線防護(hù)服缺陷處的鉛當(dāng)量測(cè)量，首先需要確定缺陷位置，通過(guò)DR 掃描X 射線防護(hù)服來(lái)確定缺陷類(lèi)型和位置，掃描到的防護(hù)服鉛層裂縫、不均勻和針孔等缺陷情況如圖4 所示。

掃描到防護(hù)服的缺陷后，將其進(jìn)行標(biāo)記。在測(cè)量防護(hù)服缺陷處鉛當(dāng)量時(shí)，將X 射線防護(hù)服缺陷的位置對(duì)準(zhǔn)光闌，然后調(diào)節(jié)防護(hù)服支架使缺陷標(biāo)記點(diǎn)位于光闌中心， 保證缺陷位置能夠得到測(cè)量。

表5 列出了管電壓120 kV 時(shí)4 種X 射線防護(hù)服缺陷和無(wú)缺陷處的鉛當(dāng)量，可以看出缺陷處的防護(hù)服鉛當(dāng)量出現(xiàn)降低，相比無(wú)缺陷處鉛當(dāng)量降低了約10%～21%。其中鉛層不均勻和裂縫是較為常見(jiàn)的缺陷，因?yàn)閄 射線防護(hù)服隨著使用時(shí)間的增加和保管不當(dāng)?shù)仍颍珉S手折疊、隨意搭放等情況，導(dǎo)致防護(hù)服內(nèi)部的屏蔽材料發(fā)生較大程度的扭曲或折痕，造成防護(hù)服的鉛層損傷。而且X 射線防護(hù)服作為一種服飾，無(wú)法由一塊材料直接制成，這就會(huì)造成幾塊材料連接出現(xiàn)縫隙。其中頸套是保護(hù)甲狀腺器官的重要防護(hù)設(shè)備，一般由上下兩塊相同材料組合而成，連接處的縫隙可能會(huì)導(dǎo)致鉛當(dāng)量的降低。同時(shí)一些X 射線防護(hù)服胸包處的針孔穿透了鉛層，導(dǎo)致該處的鉛當(dāng)量降低。防護(hù)服在實(shí)際使用過(guò)程中，醫(yī)護(hù)人員一般長(zhǎng)時(shí)間直立穿戴，而患者一般都是處于平躺狀態(tài)，本次實(shí)驗(yàn)在豎直情況下對(duì)防護(hù)服缺陷處鉛當(dāng)量進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)中一些缺陷的測(cè)量可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)果異常，如防護(hù)服的縫隙缺陷在水平情況下出現(xiàn)，在豎直情況下出現(xiàn)閉合，從而使測(cè)量鉛當(dāng)量結(jié)果與完好處相差不大，影響測(cè)量結(jié)果。

4 結(jié)論

本文根據(jù)IEC 61331-1：2014 標(biāo)準(zhǔn)，建立窄射線束X 射線鉛當(dāng)量測(cè)量條件，對(duì)X 射線防護(hù)服的鉛當(dāng)量進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量的鉛當(dāng)量與標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明大多數(shù)的X 射線防護(hù)服實(shí)際鉛當(dāng)量能夠達(dá)到標(biāo)稱(chēng)鉛當(dāng)量。同時(shí)對(duì)X 射線防護(hù)服缺陷處與無(wú)缺陷處的鉛當(dāng)量測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)防護(hù)服各種缺陷處的鉛當(dāng)量都存在不同程度的降低。本文的測(cè)量結(jié)果在一定程度上反映了X 射線防護(hù)服定期進(jìn)行屏蔽性能檢測(cè)的重要性，但仍存在一定的不足，主要表現(xiàn)在：（1）選取的樣本數(shù)不夠，尤其是不同廠家、不同型號(hào)和不同類(lèi)型的X 射線防護(hù)服的數(shù)量不夠，測(cè)量結(jié)果不能代表目前市場(chǎng)整體的實(shí)際狀況，僅是方法上的研究和驗(yàn)證。（2）關(guān)于防護(hù)服的參數(shù)獲取不夠準(zhǔn)確和全面，基本上都是通過(guò)銘牌標(biāo)簽以及使用單位提供的信息，在標(biāo)簽?zāi)：臈l件下就無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分。（3）針對(duì)醫(yī)護(hù)人員和患者使用的防護(hù)服，無(wú)法很好的區(qū)分，這對(duì)于后期缺陷評(píng)價(jià)的來(lái)源有一定的困難。

針對(duì)本文的研究，未來(lái)可在以下方面進(jìn)一步完善和改進(jìn)：（1）繼續(xù)完善鉛當(dāng)量測(cè)量方法，對(duì)于不宜豎直放置測(cè)量的場(chǎng)景，需要改變測(cè)量方向，滿(mǎn)足水平測(cè)量的要求。（2）繼續(xù)跟蹤和調(diào)研更多的X 射線防護(hù)服，在條件允許的前提下從防護(hù)服的出廠一直到醫(yī)院使用，全流程跟蹤和定期測(cè)量，這樣可以得到更加全面的評(píng)價(jià)。（3）針對(duì)不同缺陷類(lèi)型，繼續(xù)加強(qiáng)樣本的采集，建立缺陷數(shù)據(jù)庫(kù)，為X 射線防護(hù)服的使用單位提供更多完整的數(shù)據(jù)，使他們對(duì)X 射線防護(hù)服的使用有著合理的判斷。