X射線(xiàn)血液輻照儀的安全防護(hù)性能分析

遼寧省醫(yī)療器械檢驗(yàn)檢測(cè)院 （遼寧 沈陽(yáng) 110171）

內(nèi)容提要：當(dāng)前γ射線(xiàn)血液輻照儀在市場(chǎng)上得到廣泛的應(yīng)用，然而γ射線(xiàn)源由于不間斷的輻射，存在難于保存和防護(hù)、易于造成環(huán)境污染等明顯缺陷，讓很多的企業(yè)開(kāi)始研發(fā)相比較而言更安全、更容易防護(hù)的X射線(xiàn)血液輻照儀。文章通過(guò)對(duì)X射線(xiàn)血液輻照儀安全規(guī)范的檢驗(yàn)，分析它的防護(hù)性能，展望其未來(lái)在市場(chǎng)上大面積應(yīng)用的可能性。

血液輻照是指血液經(jīng)過(guò)X射線(xiàn)或γ射線(xiàn)照射處理后，滅活其中具有免疫功能的淋巴細(xì)胞，保持其他細(xì)胞的功能活性。人體血小板或新鮮血液中都混有淋巴細(xì)胞，當(dāng)這種含有大量免疫活性淋巴細(xì)胞的血液或血液成分輸入到免疫低下的患者體內(nèi)時(shí)，便可能引起輸血相關(guān)性移植物抗宿主病（TAGVHD）的發(fā)生，程度嚴(yán)重的可能導(dǎo)致患者死亡。

采用射線(xiàn)對(duì)血液或血液制品進(jìn)行輻照可有效滅活血液中具有免疫活性的淋巴細(xì)胞，輸注經(jīng)過(guò)射線(xiàn)輻照的血液或血液成分可有效預(yù)防TA-GVHD的發(fā)生，使輸血更安全。血液輻照儀根據(jù)TA-GVHD的預(yù)防機(jī)制，利用X射線(xiàn)裝置或γ射線(xiàn)放射源，通過(guò)控制射線(xiàn)劑量，對(duì)血液及血液制品進(jìn)行輻照處理，是對(duì)血液進(jìn)行輻照處理的專(zhuān)用設(shè)備。

其中γ射線(xiàn)源每時(shí)每刻都處于放射狀態(tài)，難于保存，對(duì)防護(hù)要求更高，而且當(dāng)能量衰減到無(wú)法實(shí)現(xiàn)功能需要報(bào)廢時(shí)，很容易造成環(huán)境污染。因此對(duì)輻射防護(hù)以及放射性素管理的相關(guān)工作要求極高，大大增加了醫(yī)療成本。為了克服以上重重困難，市場(chǎng)上已經(jīng)涌現(xiàn)出相比較而言更安全、更容易防護(hù)的X射線(xiàn)血液輻照儀，其利用X射線(xiàn)裝置作為輻射源，有輻射劑量可控，輻射均勻性好、易于安全防護(hù)、不易造成環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)備上電啟動(dòng)后產(chǎn)生射線(xiàn)，斷電停止后射線(xiàn)隨之消失，而且在每次使用時(shí)產(chǎn)生的劑量是相對(duì)一致、穩(wěn)定的，不需要做劑量和時(shí)間校正，使用起來(lái)更方便、更安全。在今后X射線(xiàn)血液輻照儀的應(yīng)用將具有廣闊的前景[1,2]。

1.資料與方法

1.1 一般資料

X射線(xiàn)血液輻照儀主要由X射線(xiàn)發(fā)生裝置、X射線(xiàn)屏蔽體、輻照控制管理系統(tǒng)、血袋存放旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、X射線(xiàn)管冷卻系統(tǒng)和樣品容器組成。整個(gè)設(shè)備屬于自屏蔽（整裝）式輻照裝置，設(shè)計(jì)成獨(dú)立柜式結(jié)構(gòu)，設(shè)備的主要輻射屏蔽層有鑄鋼外殼和鉛防護(hù)組成。血袋存放旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括樣品容器、圓盤(pán)支架和電機(jī)，X射線(xiàn)管安裝在圓盤(pán)支架的中心軸上，高壓發(fā)生器與X射線(xiàn)管連接，冷卻系統(tǒng)環(huán)繞在X射線(xiàn)管四周，且設(shè)有外接水接頭。

在X射線(xiàn)血液輻照儀的屏蔽室內(nèi)，X射線(xiàn)管發(fā)射360?環(huán)形錐形X射線(xiàn)束，對(duì)圓盤(pán)支架上的樣品容器中的血液進(jìn)行輻射，并且由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)樣品容器圍繞X射線(xiàn)管旋轉(zhuǎn)，使血液、生物組織等能接收到均勻的輻射劑量，確保了設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能的有效性。輻照控制管理系統(tǒng)控制高壓發(fā)生器驅(qū)動(dòng)X射線(xiàn)管進(jìn)行輻射，使輻照劑量可控，同時(shí)封閉在屏蔽室中，無(wú)需其他防護(hù)措施，確保了設(shè)備使用的安全性，也大大降低了醫(yī)療成本。

1.2 方法

1.2.1 設(shè)備的工作流程

打開(kāi)系統(tǒng)前，首先確?？刂泼姘迳系碾娫粗甘緹袅疗?，表明設(shè)備已連接網(wǎng)電源；然后在控制面板上打開(kāi)“開(kāi)機(jī)/關(guān)機(jī)”鍵和射線(xiàn)發(fā)射啟停鍵。系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后，需要操作人員進(jìn)行登錄。登錄后首先放入輻照樣品，關(guān)閉設(shè)備入口門(mén)；然后進(jìn)行設(shè)備預(yù)熱，目的是使發(fā)生裝置以可控的方式達(dá)到設(shè)定值，從而延長(zhǎng)X射線(xiàn)管的使用壽命。準(zhǔn)備好后，選擇輻照模式，設(shè)置輻照的電壓和電流值，進(jìn)行給定時(shí)間的輻照。輻照完成后，設(shè)備有提示，輻照室的門(mén)會(huì)自動(dòng)解鎖，可以打開(kāi)取出輻照樣品。

1.2.2 樣品容器吸收劑量的均勻性

選取某一規(guī)格型號(hào)的樣品容器，裝滿(mǎn)水或等效介質(zhì)，使樣品容器達(dá)到滿(mǎn)載狀態(tài)。這里設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試工裝模擬滿(mǎn)載狀態(tài)，沿測(cè)試工裝中心軸和平行于中心軸并距離測(cè)試工裝邊緣10mm處一邊開(kāi)孔（只選擇一邊開(kāi)孔，是因?yàn)樾D(zhuǎn)360?后，位置的受輻照程度是一致的），孔的尺寸以能放置所使用的劑量?jī)x的探測(cè)器為宜。在中心軸和一邊的長(zhǎng)孔中分別均勻選擇5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，記錄劑量值，與樣品容器中心點(diǎn)的吸收劑量設(shè)置值進(jìn)行比較不超過(guò)±20%，來(lái)判定樣品容器吸收劑量的均勻性[3]。

1.2.3 雜散輻射和泄漏輻射

X射線(xiàn)血液輻照儀啟動(dòng)輻照程序正常工作后，在工作過(guò)程中設(shè)備外部，分別距離X射線(xiàn)源1m和設(shè)備可觸及表面50mm處的三維6個(gè)方向上，用劑量?jī)x進(jìn)行劑量率測(cè)試，每個(gè)方向至少選擇10個(gè)測(cè)試點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)果不超過(guò)1μSv/h[4]。

1.2.4 設(shè)備防護(hù)要求

①網(wǎng)電源供給故障：設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中切斷網(wǎng)電源，輻照應(yīng)終止，樣品應(yīng)可以取出；②輻照劑量控制的計(jì)時(shí)器故障：設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中切斷計(jì)時(shí)器線(xiàn)路，輻照應(yīng)終止，樣品應(yīng)可以取出；③X射線(xiàn)發(fā)生裝置故障：設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中切斷X射線(xiàn)發(fā)生裝置線(xiàn)路，輻照應(yīng)終止，樣品應(yīng)可以取出；④旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)故障：設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中切斷旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)線(xiàn)路，輻照應(yīng)終止，樣品應(yīng)可以取出；⑤屏蔽門(mén)故障：設(shè)備選擇運(yùn)行模式時(shí)，如果門(mén)閉鎖磁鐵未完全吸合，啟動(dòng)輻照應(yīng)失敗，不產(chǎn)生X射線(xiàn)。

2.試驗(yàn)結(jié)果和性能分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 樣品容器吸收劑量的均勻性

首先把劑量?jī)x的探測(cè)器放置在第1個(gè)點(diǎn)位置，設(shè)置一個(gè)輻照周期，執(zhí)行輻照。完成整個(gè)輻照過(guò)程后，讀取并記錄劑量?jī)x讀數(shù)，即為第1個(gè)點(diǎn)位置的吸收劑量值，記為D1。按照此方法測(cè)量第2個(gè)至第10個(gè)點(diǎn)的吸收劑量，分別為：27.43Gy、30.69Gy、32.13Gy、31.47Gy、30.52Gy、30.55Gy、33.19Gy、35.56Gy、35.36Gy、35.28Gy。按照公式（1）計(jì)算：

注：Di是各個(gè)點(diǎn)的吸收劑量測(cè)量值；D0是樣品容器中心點(diǎn)的吸收劑量設(shè)置值，這里為32Gy；ΔDi是各點(diǎn)與樣品容器中心點(diǎn)吸收劑量值的偏差，即用來(lái)評(píng)價(jià)均與性的最終結(jié)果。

ΔDi的計(jì)算結(jié)果分別為-14.3%、-4.1%、0.4%、-1.7%、-4.6%、-4.5%、3.7%、11.1%、10.5%、10.2%。符合偏差未超過(guò)±20%的要求。

2.1.2 雜散輻射和泄漏輻射

在設(shè)備輻照過(guò)程中使用X射線(xiàn)巡測(cè)儀，在距離X射線(xiàn)源1m處，沿著三維6個(gè)方向，在屏蔽室每個(gè)方向的中心線(xiàn)、距離邊緣10cm的平行線(xiàn)位置，用巡測(cè)儀沿著每條線(xiàn)逐一走動(dòng)，查看實(shí)時(shí)顯示的數(shù)據(jù)，記錄最大值為0.17μSv/h。用同樣的方法在距離設(shè)備可觸及表面50mm處測(cè)得的結(jié)果最大值為0.14μSv/h。符合不超過(guò)1μSv/h的要求。

2.1.3 設(shè)備防護(hù)要求

模擬網(wǎng)電源供給故障、輻照劑量控制的計(jì)時(shí)器故障、X射線(xiàn)發(fā)生裝置故障、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)故障和屏蔽門(mén)故障，通過(guò)檢查和操作輻照設(shè)備檢驗(yàn)合格。

2.2 性能分析

2.2.1 樣品容器吸收劑量的均勻性分析

樣品容器吸收劑量的均勻性是評(píng)價(jià)輻照設(shè)備安全防護(hù)性能的重要指標(biāo)。目前我國(guó)較為認(rèn)可的血液輻照儀的輻照劑量為25～50Gy，只有在設(shè)備完成整個(gè)輻照工作過(guò)程后，樣品容器內(nèi)各個(gè)位置的吸收劑量在25～50Gy，并且與參考點(diǎn)的吸收劑量偏差在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，屏蔽室以及其他防護(hù)措施才會(huì)起到更好的、更加安全有效的作用。本次試驗(yàn)的設(shè)備選取32Gy作為參考點(diǎn)預(yù)置的吸收劑量，是從X射線(xiàn)血液輻照儀的原理考慮，它主要利用X射線(xiàn)穿透有核細(xì)胞，直接使細(xì)胞核的DNA產(chǎn)生不可逆的損傷并干預(yù)其正常的修復(fù)過(guò)程，造成淋巴細(xì)胞喪失有絲分裂的活性和停止增殖。而血液中的紅細(xì)胞膜對(duì)于維持紅細(xì)胞正常的生理功能起著重要作用，因此設(shè)備的輻照劑量值應(yīng)既能保護(hù)紅細(xì)胞膜，又能達(dá)到預(yù)防發(fā)生輸血相關(guān)的移植物抗宿主病的目的是最佳選擇。

2.2.2 防護(hù)性能分析

X射線(xiàn)血液輻照儀的操作一般均為近臺(tái)操作，且因?yàn)樽詭帘问?，通常安裝在無(wú)需特殊屏蔽墻的普通房間，所以設(shè)備本身的防護(hù)性能指標(biāo)非常關(guān)鍵。設(shè)備使用X射線(xiàn)的最主要的優(yōu)勢(shì)就在于只有接通網(wǎng)電源，并啟動(dòng)輻照程序后方可工作、產(chǎn)生射線(xiàn)，中斷輻照程序、停止輻照或者斷開(kāi)網(wǎng)電源的情況下，都不會(huì)產(chǎn)生X射線(xiàn)，相對(duì)的就不存在安全防護(hù)風(fēng)險(xiǎn)。因此只評(píng)估輻照過(guò)程中的泄漏輻射和雜散輻射。這里選擇距離X射線(xiàn)源1m測(cè)量是參考其他X射線(xiàn)類(lèi)產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)泄漏輻射的要求，而選擇距離設(shè)備可觸及表面50mm測(cè)量是參考γ射線(xiàn)血液輻照儀的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，并且考慮設(shè)備近臺(tái)操作的特點(diǎn)。多方式多角度測(cè)量可以有效評(píng)估設(shè)備的安全防護(hù)性能[5]。

2.2.3 設(shè)備本身及其工作場(chǎng)所均設(shè)置多種輻照防護(hù)安全設(shè)施分析

①設(shè)備表面及其專(zhuān)用工作間設(shè)置電離輻射警示標(biāo)志牌。②門(mén)閉鎖磁鐵未完全吸合的情況下，如果按下啟動(dòng)輻照按鈕，設(shè)備會(huì)給出故障提示，不會(huì)產(chǎn)生X射線(xiàn)。而在設(shè)備正常輻照工作過(guò)程中，屏蔽門(mén)無(wú)法打開(kāi)。這樣有效避免由于疏忽等原因未關(guān)閉屏蔽門(mén)而造成輻照工作中產(chǎn)生射線(xiàn)大量泄漏的情況。③在輻照過(guò)程中遇到緊急情況（如：輻照劑量控制的計(jì)時(shí)器故障、X射線(xiàn)發(fā)生裝置故障、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)故障等），設(shè)備可以終止輻照，屏蔽門(mén)可以打開(kāi)取出樣品。這樣可以有效避免因故障造成的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、防護(hù)不安全，將損害降低到最低點(diǎn)。④控制臺(tái)設(shè)有安全密鑰和登錄密碼，只有操作人員插入密鑰并使用正確的用戶(hù)名和密碼登錄系統(tǒng)后，才能有啟動(dòng)輻照工作狀態(tài)的權(quán)限。這樣有效避免非授權(quán)人員使用設(shè)備。

3.小結(jié)

本文通過(guò)對(duì)X射線(xiàn)血液輻照儀的防護(hù)性能進(jìn)行試驗(yàn)和檢查操作，全面分析和研究該設(shè)備的安全防護(hù)性能及其與γ射線(xiàn)血液輻照儀相比較的優(yōu)勢(shì)所在。X射線(xiàn)血液輻照儀可以有效滅活血液中具有免疫活性的淋巴細(xì)胞，同時(shí)可以控制設(shè)備外的泄漏輻射和雜散輻射在較低范圍內(nèi)，并且設(shè)備還配有其他安全防護(hù)措施，加上X射線(xiàn)易控制，不易造成污染等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)備將有很好的應(yīng)用前景。