中华放射医学与防护杂志  2021, Vol. 41 Issue (6): 475-479   PDF    
X射线铅防护服检测方法研究进展
张璇 , 李孟飞 , 李德红 , 黄建微 , 郭彬     
中国计量科学研究院, 北京 100029
[摘要] 国内外关于X射线防护服的质量评价主要针对铅防护服的出厂检测,对于铅防护服使用中的检测尚未形成统一标准。当存在质量缺陷的铅防护服被多次使用时,这一现象将对放射工作人员及患者存在较大的安全隐患。因此,对铅防护服实施定期检测和质量评价,制定规范化的管理制度,对于保护放射工作人员和患者极其重要。本文介绍了X射线铅防护服的国内外检测现状,总结了其使用中的检测与评价方法,主要有屏蔽透射系数、缺陷检测和均匀性检测。并针对X射线铅防护服不同的质量问题提出了相应的建议,为相关机构的管理和从业人员提供参考。
[关键词] X射线    铅防护服    检测方法    
The review of inspection methods of X-ray lead protective clothing
Zhang Xuan , Li Mengfei , Li Dehong , Huang Jianwei , Guo Bin     
National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
[Abstract] The quality evaluation of X-ray protective clothing at home and abroad is mainly intended for the quality inspection of lead protective clothing. There is no unified standard to be developed for the test of lead protective clothing during use. When lead protective clothing with defective quality is used many times, this phenomenon will pose a greater safety hazard to radiation workers and patients. Therefore, in order to protect the health of radiation workers and patients, the implementation of regular testing and quality evaluation of lead protective clothing and the development of a standardized management system are important. This review introduces the domestic and international inspection method of X-ray lead protective clothing, summarizes the inspection and evaluation method in use, including shield transmission coefficient, defect detection and uniformity test, puts forward relevant suggestions to provide reference for the managers and practitioners of relevant institutions.
[Key words] X-ray    Lead protective clothing    Inspection method    

X射线铅防护服是指具有X射线屏蔽性能的躯体防护用品,其屏蔽材料主要是由铅和其他重金属(如铋、钡、钨等)与聚氯乙烯、合成橡胶、稳定剂以及某些增塑剂制成。为降低铅对环境和人体健康产生的威胁,也有屏蔽材料采用无毒且可回收的钨聚合物(各种树脂材料按不同比例和钨合金颗粒结合的一种产品)来代替铅,以达到相同的防护效果[1]

当X射线铅防护服长期不当使用或存放,如随手折叠、随意搭放等,铅防护服内部屏蔽材料会发生较大程度的扭曲或折痕,容易产生裂缝、孔洞等缺陷。当存在缺陷的X射线防护服再次或多次被使用,将会存在较大的安全隐患。研究发现,医院中大部分铅防护服存在不同程度的缺陷。杨玉志等[2]对南京鼓楼医院的130件X射线防护服检查,发现其中有14件存在破损区域,按相关标准给予淘汰。Oyar和Kışlalǎoglu[3]发现研究中的85件铅衣中有13件(15.3%)处于正常水平,14件(16.5%)虽处于正常水平但在其保护性铅层中观察到褶皱,其余58件(68.2%)存在缺陷。Oppliger-Schäfer和Roser[4]发现,保护性铅层中存在缺陷的铅衣占全部铅衣的20%。另外,医院所用防护服存在重购买、轻管理的现状,导致存在不合格和超期服役的铅防护服。因此,对铅防护服实施定期检测和质量评价,并制定规范化的管理制度,对于保护放射工作人员和患者极其重要。

一、铅防护服的质量评价现状

目前,国内外关于使用中铅衣的检测和评判方法均有相关规定,但尚未形成统一。

现行国内铅防护服标准有《防护服装X射线防护服》(GB 16757-2016)[5]、《医用诊断X射线防护器具:材料衰减性能的测定》(YY/T 0292.1-2020)[6]、《医用诊断X射线防护器具:防护服和性腺防护器具》(YY 0318-2000)[7]等,其中最新版的《放射诊断放射防护要求》(GBZ 130-2020)[8]删去旧版中个人防护材料及用品正常使用年限的要求,并将使用中防护材料及用品从每年应至少自行检查2次改为1次,且增加“若发现老化、断裂或损伤应自行及时更换”。从中可看出两点,一是使用年限要求的删去,考虑的是不同医院不同部门铅衣的使用频率、管理状态均不同,对铅衣所造成的损害也不同。对于频繁使用的铅衣其使用年限可能为2~3年,而管理较好或使用频次较少的铅衣,其使用年限也许不止6年,因此时间不是评判铅衣质量的标准。二是要求各单位对铅衣每年进行检查,但淘汰的具体标准以及检查方式未严格规定,这将导致我国使用中的铅衣质量主要依靠各单位自己控制,且存在主观评价。

国际电工委员会标准《医用诊断X射线辐射防护器具》(IEC 61331-2014)虽分别对材料衰减性能的测定、半透明保护板和其他防护设备的性能等进行了规定,但关于铅衣的使用中检测方法尚未描述[9-11]。美国食品药品监督管理局(FDA)和环境保护局的报告《诊断和介入性X射线程序的辐射防护指南》(Federal Guidance Report 14)[12]建议每年对工作人员的防护设备评估的频率至少一次。辐射控制计划主任会议(CRCPD)要求每年检查的内容包括铅衣、铅手套以及甲状腺围脖,X射线透视检查是首要检测方法,也可在视诊的基础上对受损区域进行X射线摄影检查[13]。美国辐射防护与测量委员会(The National Council on Radiation Protection and Measurements)推荐采用X射线摄影方法对铅衣进行年度检查[14]。美国50个州以及华盛顿特区有关铅衣检查的法规见表 1[15]。其中17个州和华盛顿特区要求在各自的规定内进行完整性检查,检测频率为每年一次有12个州,每年两次有2个州,每两年一次有2个州,剩下2个州未明确。13个州未明确完成这些检查所需的方法,3个州规定了检测方法,即透视检查或X射线摄影,1个州规定视诊检查。日本放射技术学会2000年发布的“诊断性X射线防护服管理指南”,规定了铅防护服的使用方法、存放条件和质量控制程序(视诊、触诊和透视检查)[16]。但是,由于铅防护服的使用状况因机构而异,该指南鼓励每个机构应根据指南编写适合其实际使用条件的管理手册,建议从安全性和防护性两方面对铅衣进行监控,从购买之时起至少每年一次定期对其内部结构进行检测。

表 1 美国有关防护服装完整性检查的规定[15] Table 1 Requirements for integrity check of protective clothing in America

二、铅防护服的检测方法

铅防护服的检测项目一般包括防护材料衰减性能测定、物理性能测定、耐臭氧性能测定、撕裂强力和撕破强力等。但均为出厂检测项目,本节主要介绍铅防护服使用中的检查项目,即屏蔽透射系数、缺陷检测和均匀性检测。

1. 屏蔽透射系数检测方法:屏蔽透射系数是指在辐射源与某一位置之间存在屏蔽体和无屏蔽体时,该位置处辐射水平的比值。通过对铅防护服的屏蔽透射系数进行测量,可以评估铅防护服是否达到屏蔽防护效果。该定义与铅当量容易混淆。铅当量是指在相同照射条件下,具有与被测防护材料等同屏蔽能力的铅层厚度。铅当量常作为铅防护服出厂检测时的评价指标,国际电工委员会标准《医用诊断X射线辐射防护器具第一部分:材料衰减性能的测定》(IEC 61331.1-2014)[9]对铅当量的评估有明确内容,这里不作介绍。

根据铅防护服受到的射线照射类型,可将屏蔽投射系数的照射方法分为直接照射和间接照射两种[17]。直接照射方法是以铅衣正面中间为目标,进行曝光。间接照射方法是利用体模模拟患者,将铅衣垂直固定在桌子表面,对体模进行X射线照射,铅衣受到的射线主要为来自于体模的散射。Oyar和Kışlalǎoglu [3]认为尽管铅衣的预期用途是防止工作人员受到散射线,但由于直接照射的能谱较宽,可覆盖间接照射的所有能量范围,因此根据直接照射进行测量获得的结果可能在评估中更为有用。

2. 缺陷检测方法:铅防护服的缺陷检测方法主要分为视诊、触诊、X射线成像检测以及红外热成像检测。

视诊是通过视觉观察铅防护服外部是否存在缺陷。视诊的一般过程通常是将铅防护服平整地铺在平坦的地方,检查所有接缝及内外表面。典型的缺陷有:内外面料破坏,导致含铅材料外露;接缝处开线,形成裂缝;搭扣处损坏,无法紧密穿着[18]

触诊是通过触觉感知铅防护服内部含铅材料是否存在缺陷。触诊的一般过程是将铅防护服平铺或悬挂,然后一手在外层,一手在内层,由上至下仔细检查有无出现凹凸不平、结块、断裂、上下不一的铅游离现象[18]

X射线成像检测方法是在X射线照射下获取物体透视影像的一种检查方法。针对铅防护服检测,Oppliger-Schäfer和Roser[4]利用X射线透视装置对铅防护服的关键区域进行照射,其中接缝处为必须照射检测区域。Jankowski和Broy[19]采用Hologic Discovery-A骨密度仪对铅衣进行扫描,发现的孔洞和线性缺陷可小至0.3 mm。Matsuda和Suzuki[20]利用X射线诊断CT设备获取铅衣的定位像,并根据定位像中铅衣的破损程度将铅衣分为5个阶段进行评价。

红外热成像检测方法主要采用光电技术来获取红外线特定波段的信号,并将其转换为视觉可辨的图像方法。针对铅防护服检测,McKenney等[21]采用250 W的白炽R40红热灯作为光源来照射铅衣,并用红外摄像机获取透过铅衣的红外图像。根据红外图像可对铅衣缺陷尺寸进行分析和评价。

视诊和触诊方便易行、不需要使用复杂工具,适合放射工作人员日常检查中使用。但视诊和触诊都没有发现缺陷,并不一定代表铅防护服就完全没有问题。Oyar和Kışlalǎoglu[3]研究发现在视诊和触诊中状况良好的铅衣之中有54.5%内部已被破坏。McKenney等[21]让31名参与者用触诊方法检查铅衣,只有2名参与者(6%)正确地发现了铅衣缺陷的9个孔,1名参与者报告了那里没有缺陷。X射线成像检测方法具有图像清晰、分辨率高的特点,而且可动态观察,丈量缺陷尺寸,方便存储传输;该方法的准确度较高,但检测设备昂贵、检测过程耗时,且存在电离辐射风险。红外热成像检测方法方便易携带,不会产生电离辐射,但其准确性与X射线成像检测方法相比较低。实际应用中,可选用多种方法对铅防护服进行检查,以提高铅防护服缺陷评价的准确性。

关于铅防护服的评判标准,各个研究中说法虽不一,但大多是基于为防止穿戴者的受照剂量增加的原则,限定缺陷尺寸,以评判铅防护服质量。Stam和Pillay[22]认为当术者穿着未超过铅衣缺陷限值的铅衣时,其所受的年额外剂量应不超过0.22 mSv。Duran和Philips[23]从卫生经济学角度出发,基于铅衣成本和有害成本,限制铅衣缺陷所引起增加的剂量低于全身剂量的5%。在此剂量限值的基础上,Stam和Pillay[22]计算得到缺陷尺寸的限值,其结果见表 2。Duran和Philips[23]认为对于全身区域,铅衣的缺陷> 10 cm2则需更换;生殖区域出现的缺陷>0.2 cm2需更换,颈部区域>1 cm2需更换。Glaze等[18]认为当铅衣的裂纹(cracks)超过1 cm且孔(hole)超过2~3 mm应送去修理,修理后重新检查。

表 2 不同铅衣类型、区域以及铅当量厚度下最大容许缺陷长度(cm)a[22] Table 2 Maximum allowable tear length ofapron of different types, areas and lead equivalent (cm)a[22]

3. 均匀性检测方法:均匀性是指当铅衣长时间悬挂放置时,受重力作用影响导致上下铅当量不一致。对于均匀性检测,Yoo等[17]通过测量铅衣透视图像中局部感兴趣区域(ROI)的标准差来评价不均匀性。Oyar和Kışlalǎoglu[3]是通过比较不同位置铅防护服的屏蔽透射系数。Christodoulou等[24]首先从X射线透视图像中识别最薄区域和平均厚度区域,然后用这些区域中X射线透射率来进行评价不均匀性。

三、讨论与展望

美国已出台一系列标准与法规。确定铅防护服的检测方法、检测周期和淘汰标准;日本也规定了铅防护服的使用方法、存放条件和质量控制程序(视诊、触诊和透视检查);而我国除检测周期有严格规定外,检测方法和淘汰标准均尚未有严格规定且存在主观臆断,因此我国亟需建立一种适合的X射线铅防护服检测方法,并进行推广,以保证铅防护服质量,预防及减少放射损伤,保护放射工作人员及患者的身体健康。

其次,X射线铅防护服的管理工作宜重在及时止损,医院以及相关机构在日常工作中需做好使用信息记录、清洁和保存等,平时可采用视诊和触诊对防护服进行检查。当视触诊存在问题或购买两年以上的防护服应每年进行一次X射线检查,存在断裂或损伤须进行缺陷检查,老化考虑屏蔽透射系数检测方法和均匀性检测方法,以保证当存在问题时及时发现,瑕疵无伤大雅时资源充分利用。

利益冲突  无

志谢 本研究受国家市场监督管理总局质量技术监督能力提升专项(ANL2210A)资助

作者贡献声明  张璇负责文献检索、论文撰写和修改;李孟飞、郭彬、黄建微和李德红负责论文的审阅和修改

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