医疗中电离辐射的防护与管理

刘宪，郑焜，姬慧，孙羽娇

1. 杭州市中医院 设备科科，浙江 杭州 310007；2 浙江大学医学院附属儿童医院 信息科科室，浙江 杭州310003

电离辐射是指在辐射防护领域能在生物物质中产生离子对的辐射。它们是由电磁辐射和粒子辐射两大类兼容并包的概念集合。简单来说，电磁辐射都是由带电粒子运动产生的，这里所说的运动既包括振动运动，也包括电子在原子内轨道之间的迁移运动。

在电磁辐射产生的过程中，相关的带电粒子的运动状态变化或者粒子系统从高能态向低能态（稳定态）转变，它们就释放出来带有一定能量的光子。不同电磁辐射能量差异很大（因为电磁波具有波粒二象性，所以在衡量电磁波能量时，通常用不同频率的光子的能量），波长最短的γ射线光子能量高达百万电子伏，医疗用的X射线能量一般在数千到上万电子伏，紫外线的能量一般在数个到数十电子伏，可见光的能量在1.8（波长700nm的红色光）到3.1电子伏（波长400nm的蓝色光）之间，红外、微波和无线电的光子能量就小的多了。所以说，并不是所有的电磁辐射都很危险。

放射性物质的衰变和裂变是粒子辐射的主要来源。放射性元素在衰变过程中，从原子核中会释放出α射线和β射线（还往往伴随着γ衰变，放出γ射线）。除了衰变，裂变过程也是辐射的重要来源，裂变过程中会释放出中子和原子核碎片（也伴随着γ衰变），这些具有极高能量的粒子有着更强的辐射能力。

1 医疗中使用电离辐射的范围与危害

1.1 电离辐射的使用范围

人们通过长期的实验和研究，对电离辐射的性质有了较深刻的了解，并利用其性质造福于人类，在医疗领域使用电离辐射较广泛，主要用于医学诊断和医学治疗两大块，采用技术有利用射线装置产生的X射线和选择使用放射性药品（俗称：放射源、放射性物质、同位素）。

利用射线装置用于医疗诊断的有：普通X线机、牙科X线机、CT机、乳腺X线机、X线专用摄影装置、数字减影血管造影装置（DSA）等。

利用射线装置用于医疗治疗的有：放射治疗用X射线、电子束加速器、重离子治疗加速器、质子治疗装置、制备正电子发射计算机断层显像装置（PET）用放射性药物的加速器、其他医用加速器、X射线深部治疗机、放射治疗模拟定位机等。

利用放射性药品用于医疗诊断和治疗的有：99mTc、67Ca、201Tl、89Sr、153Sm、18F、131I、60Co等 64 种放射性药品。

1.2 电离辐射与人体的危害

人类的实验证明，利用放射性药品和射线装置产生的电离辐射给人类带来巨大的利益，但如果使用不当，或不注意防护也可以造成一定的危害。

当X射线照射人体时，与人体细胞、组织等物质相互作用，引起物质原子的激发和电离，可致破坏体内某些大分子的结构，如蛋白质分子链的断裂，核糖核酸或脱氧核糖核酸链的断裂。破坏某些物质对特质代谢有重要意义的酶等，造成新陈代谢障碍，甚至于直接损伤细胞结构，此外，X射线可以直接或间接地扰乱和破坏抗体细胞和组织的正常代谢活动，甚至破坏细胞和组织的结构。

通俗地讲，不管是电磁辐射，还是粒子辐射，它们对人体的侵害都是通过“砸坏”人体内生物分子的化学键造成的。我们人体内的各种生物大分子都是碳、氢、氧等原子通过彼此之间的化学键形成的，当然这些化学键在通常状况下是稳定的，要拆开它们就需要一定的能量。显然高能辐射电磁波和粒子有足够的能量来“砸”开这些化学键，其结果是生物大分子结构和性质被改变，甚至是立即失去生理功能。

X射线作用于机体后，所引起的机体损伤直接与X射线的剂量有关，如表1所示。

表1 不同X射线剂量对人体损伤的估计

2 电离辐射防护与管理的法律法规要求

2.1 国家对电离辐射的管理

（1） 国家法律层面：2003年6月28日，第十届全国人民代表大会常务委员会第三次会议通过了《中华人民共和国放射性污染防治法》，并于2003年10月1日起施行。我国首次将放射性污染防治以法律的形式确定，明确了由国家环保部统一监督管理，并要求国家卫生部对防治工作依法实施监督管理。

（2） 行政法规层面：2005年9月14日，国务院总理温家宝签发了《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》（中华人民共和国国务院第449号令），并于2005年12月1日起施行。该条例将电离辐射领域内的生产、销售、使用、管理、监察等各方面工作纳入了法律法规的控制，并将许可和备案、安全和防护、事故应急处理、监督检查、法律责任等工作落实了责任主体。

（3） 部门规章层面：2006年1月18日，国家环境保护总局局长周生贤签发了《放射性同位素与射线装置安全许可管理办法》（国家环境保护总局第31号令），并于2006年3月1日实施。该办法将电离辐射领域内的生产、销售、使用、管理、监察等环节的活动进行了分类，并纳入了安全许可管理范畴。

以上三个层面的法律、法规和规章的颁布，使电离辐射防护与管理工作走向了合法、安全、有效的长效之路。

2.2 卫生部门对电离辐射的技术规范

卫生行政与技术部门在电离辐射防护领域做了大量的技术基础研究，并与有关方面合作编制了大量的技术规范，尤其是在医疗领域中，为医疗活动的电离辐射防护提供了可行的技术手段。如：GB18871-2002《电离辐射防护与辐射安全基本标准》、GB11806-2004《放射性物质安全运输规程》、GB14500-2002《放射性废物管理规定》、GBZ112-2002《职业性放射性疾病诊断标准（总则）》、GBZ113-2002《核与放射事故干预及医学处理原则》等几十篇技术规范。

2.3 管理机构的具体要求

涉及电离辐射防护管理方面的是环保部门和卫生部门；涉及放射性物质安全方面的还有公安部门；涉及放射性药物管理方面的还有药品监管部门。各部门管理内容不同，管理措施也不一样。下面介绍各部门管理的具体要求。

2.3.1 环境保护部门

当地环境保护局是电离辐射安全管理主体行政单位，以发放《辐射安全许可证》为标志性目标。具体管理要求如下：

（1） 适应法律法规要求，领取《辐射安全许可证》：

① 凡新建、扩建、改建射线装置及使用放射性物质的使用单位，首先应委托有资质的单位编制环评报告，并取得环保部门的环评批文。② 按环评批文要求，完成新建、扩建、改建射线装置及使用放射性物质的工程。③ 工程完成后，经环保部门指定或有资质的单位检测，并出具检测报告。④ 根据合格的检测报告，向当地环保部门提出验收申请，并完成各项验收流程。⑤ 完成上述各项工作后，向当地环保部门申请办理《辐射安全许可证》。

（2） 使用单位建立安全管理体系：

① 要求使用单位成立以法人（或主管领导）为组长的辐射安全管理组织，指导、监督本单位辐射安全管理工作的开展。② 使用单位指定专职（或兼职）的辐射安全管理人员，具体执行辐射安全管理的各项工作。③ 从事辐射诊断、治疗的工作人员应到环保培训部门进行上岗前辐射安全与防护培训，并获取有效的辐射安全上岗证。④ 每年一次对所使用的防护机房和放射性物质使用场地，请有资质的单位进行检测，并保持合格状态。⑤ 建立各项规章制度和应急预案，并上墙公示；建立射线装置使用记录和设备档案；建立放射性物质流转及使用记录。⑥ 年底向当地环境保护局提交“辐射安全和防护状况年度评估报告”。

2.3.2 卫生监督部门

当地卫生监督部门是电离辐射安全技术管理单位，以发放《辐射诊疗许可证》为标志性目标。具体管理要求如下：

（1） 适应法律法规要求，领取《辐射诊疗许可证》：其重要内容与环保部门大致相同，这里就不一一列举。（2） 使用单位建立安全管理体系：

卫生行政部门对安全管理的要求与环保部门大致相同，具体不同的要求有以下几点：

① 从事辐射诊断、治疗的工作人员应到卫生培训部门进行上岗前辐射安全与防护培训，并获取有效的放射工作人员上岗证。② 从事辐射诊断、治疗的工作人员应佩戴个人剂量计，要求每季度送有资质的单位进行监测，并获取监测报告和建档。③ 从事辐射诊断、治疗的工作人员应每2年一次，去有资质的医院进行职业健康检查，并获取职业健康检查报告和建档。④ 每年一次对使用的射线装置和放射性物质储存装置的电离辐射泄漏情况，请有资质的单位进行检测，并保持合格状态。

2.3.3 药品监督管理部门

省级药品监督管理部门是放射性药品管理单位，以发放《放射性药品使用许可证》为标志性目标。药品监督管理部门将《放射性药品使用许可证》分为四类，按类别提出人员、硬件、软件等要求。同时，要求使用单位建立以分管领导和具体使用部门领导为核心的管理领导组织，负责本单位使用放射性药品的安全监督检查工作，并建立以下制度：

① 放射性药品采购、登记、使用、核对、保管及注销制度。② 放射性药品配制、质控及记录制度。③ 仪器设备的使用、管理制度。④ 体内放射性药品使用、观察制度。⑤ 卫生防护和废物处理制度。⑥ 放射性药品不良反应、放射性污染的紧急处理及报告制度。⑦ 研制放射性制剂的申报制度（仅限第四类）。⑧ 其他制度。

2.3.4 公安部门

公安部门的工作主要有以下两点：

① 监督放射性物质的储存、运输、保管等流转领域是否安全。② 立案查处丢失或被盗的放射性物质。

3 电离辐射防护的原则与技术措施

3.1 电离辐射防护原则

电离辐射防护的基本任务：既要保护从事辐射工作者本人和后代以及广大公众的安全，保护好环境，又要允许进行那些可能会产生辐射的必要实践以造福人类。

国际放射防护委员会和我国强制性标准（GB18871-2002《电离辐射防与放射源安全基本标准》）均提出了电离辐射防护三原则，非常重要。一是正当性原则：任何改变照射情况的决定都应当是利大于弊；二是防护最优化原则：在考虑了经济和社会因素后，遭受照射的可能性、受照射人员数量，以及个人所受剂量大小，均需控制在可合理达到的尽量低的水平；三是剂量限值应用的原则；除患者的医疗照射之外，任何个人受到来自监管源的计划照射的剂量之和，不应该超过国际放射防护委员会和我国强制性标准确定的相应限值。

3.2 防护的基本技术要求

3.2.1 外照射防护

（1） 时间防护：工作人员照射的累积剂量和受照时间成正比，即受照时间越长，个人所受累积剂量也就越大。在一般情况下常通过对受照时间的控制来限制或减少人员所受的累积剂量。因此，在一切操作中应以尽量缩短受照时间为原则。工作中应力求熟练、迅速和正确。在某些场合下，例如抢修设备或排除事故，工作人员不得不在强辐射场内进行工作，并可能持续一段时间，此时应采用轮流、替换的方法来限制每一个人的操作时间。

（2） 距离防护：增大人与辐射源间的距离可降低工作人员的照射量率。对于点状放射源（图1），辐射剂量率水平与放射源的距离平方成反比的关系，二者关系见下式：

X1/X2=R22/R12

图1 辐射剂量率水平与放射源距离关系图

式中X1、X2分别为离放射源距离为R1、R2处的辐射剂量率。可见距离若增加一倍，人员的照射量率即可减少为原来的1/4。因此，在实际操作中应尽可能采用长柄钳、远距离自动控制装置和机械手等。

（3） 屏蔽防护：在实际工作中，单靠缩短受照时间和增大距离换不一定能达到安全操作的目的，通常需要在放射源与人体之间隔上一层屏蔽物质，以减弱射线照射。对于不同辐射类型，其屏蔽材料选择要求也不同，如对β射线屏蔽可选用低原子序数的材料（铝、有机玻璃或塑料），对X、γ射线屏蔽可采用高原子序数的材料（铅、铁或混凝土等），对中子则可采用含氢原子量较高的材料（如水、石蜡或含硼材料等）。总之，屏蔽材料的选择应力求经济和实用。

3.2.2 内照射防护

放射性物质进入体内的途经有：呼吸道进入，消化道进入，皮肤或粘膜（包括伤口）侵入。放射性物质进入人体内以后，都会引起全身和组织照射。

为了防止放射性物质进入体内，一般在操作中应加强个人防护。例如，穿戴工作服、袖套、手套、口罩、工作鞋等。

除了上述几项措施以外，在实际工作中，在满足需要的情况下，尽量选择活度小、能量低、容易防护的放射源也是十分重要的。

3.3 防护材料与器具的应用

3.3.1 常用建筑防护材料

辐射机房常用防护建筑屏蔽材料有铅、混凝土、红砖、重晶石、钡水泥等。从表3-3中可见铅、混凝土、红砖三种屏蔽材料的密度分别为11.3t/m3、2.35 t/m3、1.9 t/m3，它们是建设辐射机房的最普遍的材料。

以医用X射线CT机房的辐射屏蔽为例（150kVp条件），当计算防护屏蔽的透射比（B）为2.5×10-2时，选择铅当量相同的不同屏蔽材料厚度，我们计算：铅只需1mm；而混凝土需90mm；红砖则需110mm。这是屏蔽材料密度不同，也就是该屏蔽材料阻挡辐射射线能力不同，密度大的材料阻挡射线能力高；密度小的材料阻挡射线能力低。

最近又有一种新型的建筑用辐射防护材料，称为辐射防护涂料。该材料适合于X射线机房的屏蔽材料，主要应用于下列情况：

① 新建X射线机房的墙壁，施工质量不佳，砌砖时砂浆不饱满，留有缝隙，其防护厚度达不到国家标准要求者；② 改建的X射线机房，原房屋建筑质量较差，达不到防护要求者；③ 设置在楼上的X射线机房，其地板或天花板防护厚度不足者；④ 在X射线机房内改建隔室，要求占地面积小，余留空间大，砌12mm（半砖厚）隔墙，需要增加防护厚度者。

以江苏省无锡市鑫盾辐射防护器材有限公司提供的资料为例，简述该材料的使用与施工工艺。

GF-3辐射防护涂料（卫生部推荐，获国家专利）对X、γ射线具有良好的吸收作用，它可以取代铅板防护，可消除韧致辐射的产生，避免钡砂砼易龟裂、剥落的弊病。具有施涂简便、无毒、价廉等优点。可用于任何基本表面，可任意装饰美化等优点，是屏蔽X、γ射线理想的防护材料。其技术性能及施工要求如下：

（1） 物理性见表2：

表2 GF-3型辐射防护涂料物理性质

（2） 抗拉强度见表 3：

表3 GF-3型辐射防护涂料抗拉强度试验表

（3） 施工要求 ：

① 预涂墙面应去掉白灰、油漆层，抹成水泥砂浆毛面（不压光）。② 如防护层较厚应分遍抹灰，每层厚度不超过6～8mm；间隔8～20h（以墙面呈七分干为宜）。③ 拌料时要求：每平方米加107胶1kg；乳白胶0.25kg；水泥以1：5的比例和适量水。先调合两种胶。而后再一起搅拌。

（4） 施工时注意事项：

① 施工现场要通风良好，温度不低于15℃环境中操作。② 抹灰时应由下而上，用力压合，不要反复推拉，不要压光，保持平整、防止龟裂和脱落。③ 拌料的数量，应本着拌多少用多少，防止材料固化和浪费。

建筑用防护材料还有防护门、铅玻璃观察窗等，由于规格较多就不一一叙述。

3.3.2 常用防护器具的应用

常用的防护器具有铅衣、铅帽、铅围脖、铅眼睛、铅屏风、铅玻璃等。它们有许多规格型号，选择时应根据工作性质和防护要求而定。

医用防护器具一般按工作性质区分为：医用诊断X射线工作者个人防护用品、医用诊断X射线受检者防护用品、核医学用防护器材三大类。

（1） 医用诊断X射线工作者个人防护用品：

常用的有防护眼镜、防护手套、防护帽、防护颈套、防护围裙、防护衣等。

（2） 医用诊断X射线受检者防护用品：分为接触屏蔽与阴影屏蔽两类。

① 接触屏蔽有牙科用防护围裙、性腺防护围裙、防护巾、防护三角、护颈防护帽、颈套、防护罩等。② 阴影屏蔽有：活动式铅胶围裙、悬挂式投照防护屏、诊视床面活动屏蔽板、新生儿X射线摄影屏蔽板等。

（3） 核医学用防护器材：分为工具类、屏蔽类、储存容器类、防污染类共四大类。

① 工具类有长柄开瓶扳手、长柄卵园钳、长柄弯头钳、钓鱼式移液管、远控吸移器、放射性核素开瓶分装器、放射性核素输注器、放射性核素淋洗防护器、放射性核素弹丸注射器等。② 屏蔽类有铅砖防护屏、铅玻璃防护屏、有机玻璃防护屏、开瓶分源防护屏、给药防护屏、发生器淋洗防护屏等。③ 储存容器类有贮源铅罐、运输铅罐、开瓶铅罐、翻转铅罐、沾污染储存箱、低放射性废物桶等。④ 防污染类有污染控制设备（污水处理系统）、个人防护用品等。

[1]卢希庭.原子核物理(修订版)[M].北京:原子能出版社,2000.

[2]《注册核安全工程师岗位培训丛书》编写委员会.核安全综合知识[M].北京:中国环境科学出版社,2004.

[3]清华大学工程物理系.核辐射物理及探测学(修订版)[M].北京:清华大学,2004.

[4]伊院淑.《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》与监测技术及放射事故案例选评手册[M].北京:科学技术出版社,2005.

[5]国际放射防护委员会.国际放射防护委员会1990年建议书[M].李德平,译.北京:原子能出版社,1993.

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