核医学辐射场所监控报警装置设计

　　0 引言

    大部分医院核医学科都设有放射性药物治疗与检查项目,服用放射性药物的受检者,在待诊和检查后其体内聚集有大量放射性核素,如:氟-18(18F)、碘-131(131I)、锝-99m(99 mTc)等放射性同位素,并向体外释放放射性辐射[1].放射性核素在衰变期间,使受检者成为辐射源,而产生的外照射可能对医务工作人员、非服药受检者和受检者家属造成辐射危害[2],同时对服药受检者所通行的场所造成环境的辐射污染,直接影响了他人的身体健康和环境状况[3].为确保服用放射性药物的受检者在指定的场所活动,尽可能减少对他人的辐射危害,减小对环境的辐射污染,我们研制了一种既能对服药受检者进行剂量监测,又能通过语言提示服药受检者不得擅自进入其他非监督区域,同时还能告知医院医务工作人员服药受检者动向的装置,现已投入临床使用,并申请了国家实用新型专利.

　　1 核医学辐射场所管控要求

　　我国对核医学辐射场所受检者的管控规范主要有国家标准、国家职业卫生标准和医疗照射指导水平.GB 18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》规定在控制区的入口处需设置相应剂量检测设备[4];GBZ 129-2002《职业性内照射个人监测规范》对核医学辐射场所的控制区、监督区进行了明确定义[5];GB 18871-2002 附录 G2《核医学诊断的医疗照射指导水平》指出:大多数成年受检者在核医学诊断中每次检查常用的最大活度均在400 MBq 以上,而GBZ 120-2006《临床核医学放射卫生防护标准》要求:接受131I 治疗的患者,应将其体内的放射性活度降至低于400 MBq 后方可出院,以避免该患者家庭与公众成员可能受到的辐射照射,并应尽量减少放射性药物和已给药治疗的患者通过非放射性区域[6].卢宁等[7]报道,在距离注射18F-脱氧葡萄糖(FDG)显像2 h后的受检者1 m处,剂量当量率仍有(10.1±4.3)μSv/h.由此可见,实施对服药受检者的剂量监测和通行管控是落实和贯彻国家法律法规要求、减少环境辐射污染和对他人身体健康影响的有效方法.

　　2 核医学辐射场所管控现状

　　核医学科多设在中心医院,开展的项目有放射性免疫检测项目、放射性影像项目(如 PET、ECT 等)、放射性粒子插植以及其他放射诊疗项目.常用的放射性核素有18F、99 mTc、125I 及131I 等,见表 1.但核医学科对服药受检者的现行管控方式主要是以口头或文字告知的方式进行留观限制,只是要求服药受检者在核医学科内划定的控制区等待,且不得任意走动,但无法真正控制服药受检者的随意行动,经常出现服药受检者进入低活性区域,造成对他人的辐射危害和环境污染.

　　如某医院核医学科内,7个注射核素药物7.4×108Bq的受检者就使服药候诊室门口剂量达到6.9 μSv/h,超过了国家规定的剂量限制[8].

　　大中型医院的核医学科通常仅采用个人剂量监测获得服药受检者体外的辐射剂量水平,基本没有对服药受检者在科内场所行走时进行现场剂量监测;所需管控的场所出入口既无辐射剂量检测和报警装置,也无语言提示和告知设备;科内医务工作人员更无法获知服药受检者是否进入非放射性区域,对服药受检者的管控仅停留在口头、文字告知和个人自觉性层面,不能真正构成对服药受检者的有效管控[9].

　　3 辐射场所监控报警装置设计

　　3.1 装置设计

　　辐射场所剂量监控报警装置旨在解决现行核医学辐射场所对服药受检者管控中所存在的不足.利用该装置实现对核医学科服药受检者的现场剂量监测、讯响报警和语言提示,同时告知核医学科医务工作人员服药受检者正试图进入非放射性区域.根据辐射场所剂量监控报警需求,所设计的辐射场所剂量监控报警装置主要由辐射监测探头、MP3 播放器(带TF 卡插槽)、辐射剂量检测仪、多通道电气控制器和多媒体有源音箱等构成,其辐射场所剂量监控报警装置的方框图如图1 所示.

　　3.2 主要模块及功能

　　本装置由辐射剂量探测模块、多通道控制模块、提示语音播放模块组成.辐射剂量探测模块主要是将场所辐射剂量经探头并转换成电流,电流的大小正比于辐射剂量水平,经A/D 转换后显示于剂量仪LCD屏幕;当辐射剂量超过剂量仪预设的限值时,发出讯响提示音,同时输出开关控制信号.多通道控制器模块主要是在辐射剂量仪开关信号的作用下,触发门电路工作,并驱动固态继电器,使控制信号切换到对应通道,然后触发MP3播放器启动播放提示语音.提示语音播放模块是在探测到场所剂量超标时由MP3 播放器播放预先录制在 TF 卡中的限制性提示语音,该语音信号送入多媒体有源音箱并在医护工作站操作台播放.

　　3.3 工作原理

　　如图1 所示,以 1# 管控点为例.当 1# 管控点辐射监测探头未检测到超过国家规定限值(空气比释动能率2.5 μSv/h)的辐射剂量时,辐射剂量检测仪不输出控制指令信号,多通道电气控制器不输出触发信号,MP3 播放器不工作,此时 1# 管控点无语言提示,医护工作站操作台上的多媒体音箱也无语音信号输出.当服药受检者到达 1# 管控点附近,1#管控点辐射监测探头检测到超过国家规定限值的辐射剂量时,辐射剂量检测仪将控制指令信号送入多通道电气控制器中,经切换输出一个对应于1# 管控点 MP3 播放器的触发信号,此时,1# 管控点 MP3 播放器开始播放预先录制在TF 卡中的 MP3 讯响报警声和限制服药受检者通行的提示语音;与此同时,1# 管控点 MP3 播放器将音频信号经多通道电气控制器送入医护工作站操作台上的多媒体音箱,发出与1# 管控点相同的讯响报警和限制性语音提示.其他各管控点剂量检测与语音提示的工作原理与此相同.

　　3.4 系统实现及实验分析

　　根据我院核医学科现场布控需求,设置了4 个控制点,将辐射剂量检测探头及MP3 播放器安装在相应控制点的门沿上方,如图 2(a)所示;4 路剂量监测电缆、播放器音频电缆、播放器电源线(DC12V)一并布线,并连接到医护工作站操作台旁的辐射剂量检测仪(如图 2(b)所示)和多通道控制器(如图 2(c)所示).接通电源,仪器自检正常,在辐射剂量仪上完成各控制点剂量限值设定,然后使用131I 核素在各控制点进行模拟测试.将核素容器移动到高 1.3 m、水平距离控制门 1.4~2.2 m 位置时,播放器及医护工作站多媒体音箱能同时输出警报音和限制性提示语音,辐射剂量仪持续报警并显示出控制点超标剂量数值.移开核素容器后,整套装置处于待机状态.辐射场所剂量监控报警装置现场安装图如图2所示.

　　本装置为集成技术的应用,主要技术指标依耐于技术成熟的辐射剂量检测仪[9].

　　测量范围 0.1~200 μSv/h;测量误差≤±15%;能量响应 40 keV~3 MeV;报警阈值 2.5 μSv/h(可自设);传输距离≤50 m(剂量检测仪与探头之间的距离).自制多通道电气控制器为 4 路(可扩展),具有管控点自动切换指示,供电电源 AC 220 V,功率<60 W.

　　3.5 应用效果分析

　　在检测中,使用国产已标定的 FD-3013B 型 γ辐射仪与本装置进行比对测试,结果表明,该装置测试值误差≤ ±10%,报警阈值 2.5 μSv/h,联动可靠,灵敏度高,控制响应快,提示语音清晰,实用性强.该装置在我院核医学科应用中,使服药受检者及时明白自己体内辐射剂量超限,不得任意行走;同时告知了核医学科医护工作人员该服药受检者所处的实际位置,起到了对服药受检者现场管控的作用.

　　4 结语

　　辐射场所剂量监控报警装置在核医学科的临床应用,实现了管控点现场剂量检测、讯响报警、语音限制性提示和医护工作站剂量显示、报警位置指示、语音提示等功能,增强了对核医学科服药受检者的管控,降低了服药受检者对他人和环境的辐射影响,提高了核医学科场所辐射防护安全性和对服药受检者的管控效能.该装置还可与核医学科管控点的通过门实现门禁联动[10],以确保服药受检者体外辐射超限时不能通过门禁.

　　[参考文献]

　　[1] 易艳玲. 临床核医学诊疗中的辐射剂量与防护研究[D]. 上海 :复旦大学,2012.

　　[2] 蒋云. 医院核医学辐射安全与防护管理探讨[J]. 中国辐射卫生 ,2012,21(3):324-325.

　　[3] 宋培峰,王晓涛,陈栋梁,等. 医院核医学科辐射安全与防护管理应注意的问题及对策探讨[J]. 辐射防 护通讯 ,2011,31(4):16-18.

　　[4] GB 18871-2002 电离辐射防护与辐射源安全基本标准 [S].北京:中国标准出版社,2003.

　　[5] GBZ 129-2002 职业性内照射个人监测规范[S]. 北京 :法律 出版社,2004.

　　[6] GBZ 120-2006 临床核医学放射卫生防护标准[S]. 北京 :人民卫生出版社,2007.

　　[7] 卢宁,汪静,乔宏庆,等. ~(18)F-FDG PET 显像中受检者周围人员的辐射剂量监测[J]. 中华核医学杂志, 2004,24(3):186-188.

　　[8] 许翠珍 ,王进. 某医院新建核医学工作场所验收监测与分析[J].中国辐射卫生,2010,19(1):71-72.

　　[9] 石二为,李涤 ,刘宝辰. 核医学科工作场所的放射性水平及防护状况分析[J]. 职业与健康,2002(4):111-112.

　　[10] 杨宾峰,罗飞路,陈棣湘. 分布式智能门禁监控系统的研制[J]. 工业计量,2004,14(3):28-29,34.