1、第十一章 放射線的屏蔽防護(hù),首都醫(yī)科大學(xué)潞河教學(xué)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像教研室 王珍琦,學(xué) 習(xí) 目 的,1、掌握外照射的防護(hù)方法； 2、掌握屏蔽厚度的確定方法； 3、了解常用屏蔽防護(hù)材料； 4、了解屏蔽防護(hù)材料的屏蔽性能和散 射性能。,根據(jù)源于體外或體內(nèi)對(duì)人體產(chǎn)生的照射，電離輻射可分為：,外照射 內(nèi)照射,外 照 射,時(shí)間防護(hù) 防護(hù)的基本方法 距離防護(hù) 屏蔽防護(hù)是一種重要防護(hù)措施 屏蔽防護(hù)直接關(guān)系到工作人員和公眾的受照劑量和安全。因此，在屏蔽防護(hù)中必須掌握和了解常用屏蔽材料的種類、性能以及屏蔽厚度的確定方法。,內(nèi) 照 射,最根本的防護(hù)方法是盡量減少放射性物質(zhì)進(jìn)入人體的機(jī)會(huì)。 包括：制定合理的放射衛(wèi)生管理制度

2、； 保持良好的通風(fēng)； 密閉存放放射源； 安全防護(hù)操作； 合理的個(gè)人防護(hù)；等,第一節(jié) 外照射防護(hù)的基本方法,一、時(shí)間防護(hù) 時(shí)間防護(hù)是指在不影響工作質(zhì)量的前提下，盡量縮短人員受照射的時(shí)間。 因?yàn)槭苷談┝颗c時(shí)間成正比，縮短受照時(shí)間，即可達(dá)到降低劑量的目的。,做到時(shí)間防護(hù)的要求,一切人員都應(yīng)減少在輻射場(chǎng)內(nèi)停留的時(shí)間； 工作人員在操作前應(yīng)做好充分準(zhǔn)備，操作中技術(shù)熟練、準(zhǔn)確、迅速以盡量縮短檢查時(shí)間； 普通X線透視，醫(yī)生在暗室中使用眼睛的暗視力系統(tǒng)觀察，視覺(jué)靈敏度低，影像亮度低，這就要求醫(yī)生應(yīng)充分做好眼睛的暗適應(yīng)，以縮短觀察時(shí)間。 有條件的單位應(yīng)盡量采用帶影像增強(qiáng)的電視系統(tǒng)檢查； X線攝影應(yīng)優(yōu)選投照條件不出

3、或少出廢片，以減少重復(fù)照射 在特殊情況下，工作人員不得不在大劑量照射下工作，也應(yīng)嚴(yán)格限制操作時(shí)間。,二、距離防護(hù),距離防護(hù)是指在不影響工作質(zhì)量的前提下，盡量延長(zhǎng)人員到X線管和散射體的距離。 對(duì)于點(diǎn)狀源，若不考慮空氣對(duì)射線的吸收，X線按平方反比法則衰減，可見(jiàn)距離防護(hù)是十分有效的。,三、屏蔽防護(hù),欲減少人員的受照劑量，單靠時(shí)間防護(hù)和距離防護(hù)是不夠的，往往還需要采用屏蔽防護(hù)。 屏蔽防護(hù)是指在放射源和人員之間，放置能有效吸收放射線的屏蔽材料，從而衰減或消除射線對(duì)人體的危害。,在屏蔽防護(hù)中主要研究的問(wèn)題是： 屏蔽材料的選擇 屏蔽厚度的確定,第二節(jié) 屏蔽材料,一、對(duì)屏蔽材料的要求 一般來(lái)說(shuō)，任何物質(zhì)或多或

4、少都能使穿過(guò)的射線受到衰減，但并不都適合作屏蔽防護(hù)材料。 在選擇屏蔽防護(hù)材料是，必須從材料的防護(hù)性能、結(jié)構(gòu)性能、穩(wěn)定性能和經(jīng)濟(jì)成本等方面綜合考慮。,（一）防護(hù)性能,防護(hù)性能主要是指材料對(duì)輻射的衰減能力，也就是說(shuō)，為達(dá)到某一預(yù)定的屏蔽效果所需材料的厚度和重量。,在屏蔽效果相當(dāng)?shù)那闆r下，成本差別不大，厚度最薄，重量最輕的材料最理想。 此外，還應(yīng)考慮所選材料的衰減入射線的過(guò)程中不產(chǎn)生貫穿型的次級(jí)輻射，或即時(shí)產(chǎn)生，也未嘗容易吸收。 對(duì)于射線和中子并存的混合輻射場(chǎng)，所選的屏蔽材料應(yīng)既屏蔽射線也屏蔽中子。,（二）結(jié)構(gòu)性能,屏蔽材料除應(yīng)具有很好的屏蔽性能，還應(yīng)成為建筑結(jié)構(gòu)的部分。因此，屏蔽材料應(yīng)具有一定的結(jié)

5、構(gòu)性能； 包括：物理形態(tài) 力學(xué)特性 機(jī)械強(qiáng)度 等,（三）穩(wěn)定性能,為保持屏蔽效果的持久性，要求屏蔽材料穩(wěn)定性能好，也就是材料具有抗輻射的能力，而且當(dāng)材料處于水、汽、酸、堿、高溫環(huán)境時(shí)，能耐高溫、抗腐蝕。,（四）經(jīng)濟(jì)成本,所選用的屏蔽材料還應(yīng)成本低、來(lái)源廣泛、易加工，且安裝、維修方便。,二、常用屏蔽防護(hù)材料,（一）對(duì)射線的屏蔽材料 防護(hù)射線的材料可選用鋁、有機(jī)玻璃、混凝土等低原子序數(shù)的物質(zhì)，它們能將韌致輻射減小到最低限度。,（二）對(duì)X、射線的屏蔽材料,屏蔽X、射線的材料： 一類是高原子序數(shù)的金屬， 一類是低原子序數(shù)的建筑材料。,1. 鉛,原子序數(shù)82，密度11350kgm-3。 優(yōu)點(diǎn)：具有耐腐蝕

6、、在射線照射下不易損壞和強(qiáng)衰減X線的特性，是一種良好的屏蔽防護(hù)材料。 缺點(diǎn)：鉛價(jià)格貴，結(jié)構(gòu)性能差，機(jī)械強(qiáng)度差，不耐高溫，具有化學(xué)毒性，對(duì)低能X線散射量較大。 選用時(shí)需根據(jù)情況具體分析。 例如，可用作X線管管套內(nèi)襯防護(hù)層、防護(hù)椅、遮線器、鉛屏風(fēng)和放射源容器等。,在X線防護(hù)的特殊需要中，還常采用含鉛制品：,鉛橡皮 ：可制成鉛橡膠手套、鉛橡膠圍裙、鉛橡膠活動(dòng)掛簾和各種鉛橡膠個(gè)人防護(hù)用品等； 鉛玻璃：保持了玻璃的透明特性，可做X線機(jī)透視熒光屏上的防護(hù)用鉛玻璃，以及鉛玻璃眼睛和各種屏蔽設(shè)施中的觀察窗。,2. 鐵,原子序數(shù)26，密度7800 kgm-3。 優(yōu)點(diǎn)：鐵的機(jī)械性能好，價(jià)廉，易于獲得，有較好的防護(hù)

7、性能，因此是防護(hù)性能與結(jié)構(gòu)性能兼優(yōu)的屏蔽材料； 通常多用于固定式或移動(dòng)式防護(hù)屏蔽。 對(duì)100kv以下的X線，大約6mm厚的鐵板就相當(dāng)于1mm厚鉛板的防護(hù)效果。因此，可在很多地方用鐵代鉛。,3. 磚,優(yōu)點(diǎn)：價(jià)廉、通用、來(lái)源容易。 在醫(yī)用診斷X線能量范圍內(nèi)，一磚厚（24cm）的實(shí)心磚墻約有2mm的鉛當(dāng)量。 對(duì)低kv產(chǎn)生的X線，磚的散射量較低，故是屏蔽防護(hù)的好材料，但在施工中應(yīng)使磚縫內(nèi)的砂漿飽滿，不留空隙。,4.混凝土,由水泥、粗骨料（石子）、砂子和水混合做成，密度約為2300 kgm-3，含有多種元素。 混凝土的成本低廉，有良好的結(jié)構(gòu)性能，多用作固定防護(hù)屏障。 為特殊需要，可以通過(guò)加進(jìn)重骨料（如重

8、晶石、鐵礦石、鑄鐵塊等），以制成密度較大的重混凝土。（重混凝土的成本較高，澆注時(shí)必須保證重骨料在整個(gè)防護(hù)屏障內(nèi)的均勻分布。）,5. 水,有效原子序數(shù)7.4，密度為1000 kgm-3。 缺點(diǎn)：水的結(jié)構(gòu)性能和防護(hù)性能較差； 優(yōu)點(diǎn)成本低、透明、可流動(dòng)，常以水池的形式貯存放射源。 在強(qiáng)輻射的情況下，水會(huì)分解生成有害的氣體，所以用于輻射屏蔽的水，以無(wú)離子水為好。,（三）各種屏蔽材料厚度的折算,若在現(xiàn)有建筑內(nèi)安裝X線機(jī)或其他放射源，在屏蔽計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮建筑物中原有的磚、灰漿、石料等建筑材料對(duì)屏蔽的貢獻(xiàn)。 由于這些材料都是由低原子序數(shù)物質(zhì)構(gòu)成的，因此，可用經(jīng)驗(yàn)公式將它們的實(shí)際厚度（d材料）折合成等效的混凝土

9、厚度（d混凝土）。 d混凝土= d材料（材料/混凝土） 式中， 材料、混凝土分別為某建筑材料和混凝土的密度。,X、射線常用屏蔽材料的密度,（四）鉛當(dāng)量,為了便于比較各種防護(hù)材料的屏蔽性能，通常用鉛當(dāng)量作為比較標(biāo)準(zhǔn)。 把達(dá)到與一定厚度的某屏蔽材料相同屏蔽效果的鉛層厚度，稱為該一定厚度屏蔽材料的鉛當(dāng)量，單位：毫米鉛（mmPb）。,屏蔽材料的鉛當(dāng)量不是固定不變的，它不僅隨射線的能量、材料的厚度而變化，還與照射野的大小有關(guān)。 因此，凡談到防護(hù)材料的鉛當(dāng)量，必須說(shuō)明是什么材料，厚度是多少，在多大射線能量下的鉛當(dāng)量。 說(shuō)明材料的屏蔽性能還可以用比鉛當(dāng)量的概念。 比鉛當(dāng)量是指單位厚度（mm）防護(hù)材料的鉛當(dāng)量

10、。,幾種X線防護(hù)材料的比鉛當(dāng)量推薦值,注：*X線線質(zhì)80120kv；2.5mmAL，所列比鉛當(dāng)量數(shù)值為該種防護(hù)材料常用型號(hào)數(shù)值,第三節(jié) 射線屏蔽厚度的確定方法,為防御放射線的危害，需要各種屏蔽防護(hù)，不論是機(jī)房的建筑等固有防護(hù)設(shè)施，還是工作人員、受檢者或患者的個(gè)人防護(hù)用品，均需按一定要求對(duì)所有屏蔽材料的防護(hù)厚度進(jìn)行計(jì)算。 另外，劑量監(jiān)督部門在進(jìn)行防護(hù)檢測(cè)中，以及使用單位在考慮防護(hù)設(shè)備是否滿足防護(hù)要求時(shí)，也需要進(jìn)行必要的計(jì)算，以判斷屏蔽厚度是否能達(dá)到將照射量控制在允許范圍的目的。,一、確定屏蔽厚度的依據(jù),從放射線的衰減理論講，經(jīng)屏蔽后的放射線劑量永遠(yuǎn)不會(huì)變成零。因此，放射線的屏蔽設(shè)計(jì)，并不在于確定

11、一個(gè)完全吸收放射線的物質(zhì)層厚度，而使設(shè)法找到穿過(guò)屏蔽層的放射線劑量降低若干倍，并滿足劑量限值的屏蔽層厚度。做到既安全可靠，又經(jīng)濟(jì)合理。,（一）當(dāng)量劑量限值和最優(yōu)化,醫(yī)用射線的屏蔽計(jì)算， 首先應(yīng)根據(jù)劑量控制原則進(jìn)行，工作人員和公眾的受照射劑量均不得超過(guò)規(guī)定的當(dāng)量劑量限值， 并按最優(yōu)化原則處理，即在考慮了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素后，使輻射照射保持在可以合理做到的最低水平。,（二） 屏蔽用途和距離,被屏蔽的射線分為： 有用射線 散射線 漏射線 應(yīng)根據(jù)屏蔽用途、放射線源的類型、放射線源的能量、放射線源的活度以及與放射源距離的遠(yuǎn)近，設(shè)計(jì)防護(hù)放射線的各種防護(hù)設(shè)施和防護(hù)用品的防護(hù)厚度。,防御有用射線的屏障為初級(jí)防護(hù)屏

12、,（三）屏蔽材料的防護(hù)性能,由于屏蔽材料的種類、密度的不同，它們的防護(hù)性能也不同，因此，對(duì)于同一屏蔽設(shè)施所需的屏蔽厚度也各不一樣。,（四）工作負(fù)荷（W）,工作負(fù)荷（工作量）W，指周工作負(fù)荷，在數(shù)值上等于每周（w-1）X線機(jī)的曝光時(shí)間t（分鐘）與管電流I（毫安）的乘積， 即W=It。單位：mAmin w-1 W一般取數(shù)月或1年工作量的平均值。 它表征X線機(jī)使用的頻繁程度，同時(shí)也是輸出量多少的一種標(biāo)志。 若是射線源，是指1m處線束（有用線束和漏射線）1周的空氣吸收劑量，單位：Gym w-1（也可用Sv代替Gy）。,（五） 居留因子（T）,在控制區(qū)外，只要有人居住、逗留，對(duì)輻射源均應(yīng)設(shè)置足夠的防護(hù)屏

13、障，以使非工作人員受到的照射，控制在相應(yīng)的限值以下。而人們?cè)诳刂茀^(qū)外逗留的時(shí)間只是輻射源總的開(kāi)啟時(shí)間的一個(gè)份額，這個(gè)份額稱為居留因子,居留因子T取值,對(duì)于非職業(yè)人員來(lái)說(shuō)： 在工作區(qū)（如辦公室、實(shí)驗(yàn)室、病房、值班室）、生活區(qū)以及附近建筑有人居住的地方，屬全部居留區(qū)域，T取1； 在走廊、休息室、電梯等處屬部分居留區(qū)域，T取1/4； 在候診室、衛(wèi)生間、樓梯等處屬偶然居留區(qū)域，T取1/16； 職業(yè)性照射人員所在區(qū)域的T值一般認(rèn)為等于1。,（六）利用因子（U）,人員受到的照射還與輻射束的朝向有關(guān)。 在屏蔽設(shè)計(jì)中，把源開(kāi)啟時(shí)間內(nèi)，輻射束對(duì)準(zhǔn)所關(guān)心的那個(gè)方向所占時(shí)間的分?jǐn)?shù)，稱為這一方向?qū)椛涫睦靡蜃印?

14、利用因子只是在源的朝向有變化時(shí)，對(duì)工作負(fù)荷進(jìn)行修正的一個(gè)因子，朝向不能改變的輻射源和非直接從源發(fā)出非輻射則無(wú)須考慮此項(xiàng)修正。 一般按屏蔽點(diǎn)被有用射線照射的情況，可取地板為1，墻壁為1/4，天花板為1/16。,二、屏蔽厚度的計(jì)算,屏蔽防護(hù)的目的在于通過(guò)設(shè)置合適厚度的屏蔽體，使我們所關(guān)心的某一空間位置上，由輻射源造成的當(dāng)量劑量不超過(guò)相應(yīng)的劑量控制限值。,（一）X線屏蔽厚度計(jì)算,1.透射量計(jì)算法： 對(duì)X線的初級(jí)防護(hù)屏蔽厚度可用公式計(jì)算,公式11-2,式中，,B為有用射線的最大允許透射量，單位 mSvm2mAmin-1 P為周劑量限值，對(duì)工作人員：P=1 mSvw-1， 對(duì)公眾P=0.1 mSvw-1

15、； d為參考點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離，單位:m; WUT為有效工作負(fù)荷， 其中W為周工作負(fù)荷，單位：mAmin w-1； U為利用因子 T為居留因子,用公式求出透視量后，可從（書(shū)上）圖11-1或圖11-2中查得用混凝土或鉛作屏蔽材料時(shí)所需要的屏蔽厚度。,例 題 1,一臺(tái)工作電壓為200kv的X線機(jī)，管電流30mA，每周工作5天，每天工作4小時(shí)，參考點(diǎn)與源的距離為3m，試計(jì)算初級(jí)防護(hù)屏混凝土屏障墻厚度是多少？若用鉛，厚度又是多少？ （設(shè)T=1，U=1/4）,解： W=It=304560 mAmin w-1=36000 mAmin w-1 WUT=360001/41 mAmin w-1=9000 mAmin

16、 w-1 若取3/10周劑量限值作為屏蔽計(jì)算時(shí)的控制水平，則 P=0.3 mSv w-1 由公式有： 由圖11-1（a）查得混凝土的厚度為36cm； 由圖11-2（a）查得鉛的厚度為0.52cm。,若考慮2倍安全系數(shù)，可分別加上一個(gè)半價(jià)層厚度。從表（11-3）中查得200Kv是混凝土和鉛的半價(jià)層厚度分別為2.6cm和0.042cm， 則實(shí)際所需混凝土厚度為 36cm+2.6cm=38.6cm； 鉛的厚度為 0.52cm+0.042cm=0.562cm。,不同管電壓下鉛和混凝土的半價(jià)層（cm）表11-3,2.查表法：,初、次級(jí)防護(hù)屏厚度的確定也可用查表法得到。表11-4和表11-5（書(shū)上）是在符

17、合周劑量限制的前提下，通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)際測(cè)量得到的鉛和混凝土的初、次級(jí)防護(hù)厚度。,鈷-60寬束線穿過(guò)密度為11.35gcm-3的鉛時(shí)的透射曲線：,圖11-3,鈷-60寬束線穿過(guò)密度為2.35gcm-3的混凝土?xí)r的透射曲線,圖11-4,例 2,有一臺(tái)200mA X線機(jī)，最高管電壓為150kv，平均周工作量是1000mAminw-1，焦點(diǎn)離防護(hù)墻的距離為2m，求初級(jí)和次級(jí)防護(hù)墻的厚度各是多少？ 解：從表11-4和11-5（書(shū)上）中分別查得初級(jí)、次級(jí)混凝土防護(hù)墻的厚度各是21.1cm和4.9cm,（二）射線遠(yuǎn)距離治療室的屏蔽計(jì)算,1.初級(jí)防護(hù)層屏蔽計(jì)算 計(jì)算有用線束的透射量，同樣可以用公式B=Pd2

18、/WUT計(jì)算， 式中： B為射線的透射量，相應(yīng)于B的屏蔽厚度可由圖11-3和11-4中的透射曲線讀出； W為有用線束的工作負(fù)荷，單位是Gym2w-1； 其余物理量的意義同透射量計(jì)算法公式。,從患者體模上以不同角度散射的鈷-60寬束線穿過(guò)密度為11.35gcm-3的混凝土?xí)r的透射曲線：,圖11-5,從患者體模上以不同角度散射的鈷-60寬束線穿過(guò)密度為2.35gcm-3的混凝土?xí)r的透射曲線：,圖11-6,例 3,某60Co治療機(jī)，每周有效工作負(fù)荷為600Svm2w-1，治療機(jī)操縱臺(tái)距60Co源3m，計(jì)算用混凝土和鉛做初級(jí)防護(hù)屏?xí)r的防護(hù)厚度是多少？ 解：取P=1mSvw-1 查圖11-3得出鉛的厚度為20cm； 查圖 11-4得出混凝土的厚度為108cm,2.次級(jí)防護(hù)層屏蔽計(jì)算,（1）散射線的屏蔽計(jì)算： 散射線的透射量： 用公式計(jì)算散射線的透射量，從圖11-5和圖11-6的透射曲線中讀出屏蔽厚度。,公式11-3,式中：,Bs為散射線的透射量； ds是從散射體到考察電的距離，單位：m； S為入射輻射被散射到1m處的百分吸收劑量率，其值可從表11-6中查出； W為