醫療輻射防護測量儀器：技術、挑戰和新方法

本文主要介紹一款新型醫院輻射測量儀福祿克RaySafe 452：首先介紹醫院環境下對輻射防護測量儀的需求；然后介紹常見的測量儀技術，闡述其可能性和界定，指出并討論醫院用測量儀測量方面的一些難點；最后介紹福祿克RaySafe 452的技術，總結該儀器如何解決已發現的問題。

1 為何醫院需要使用輻射測量儀

在醫療程序中，電離輻射被用于不同用途，其中三個主要應用領域為診斷成像、核醫學和放射治療。電離輻射可以挽救生命，但要對電離輻射的利弊進行平衡。醫學物理師和輻射安全人員等致力于監測、控制和減少不必要的輻射，最大程度降低患者和醫務人員的輻射照射量。

圖1所示為一些測量場景，表明了醫院的各種測量需求。表1概括了醫院中測量儀的主要應用領域，輻射類型、測量量單位和典型能量范圍。

表1 醫院輻射測量儀的應用領域示例

2 輻射測量常用技術

輻射測量常用技術，見表2。

表2 輻射測量常用技術

3 醫院輻射防護測量難點

RaySafe 452可完全解決以下醫院輻射環境中測量的難點（表3）。

圖1 醫院內輻射測量儀測量示例

4 RaySafe 452特性和優勢

輻射測量儀探測器所采用的技術決定其應用領域：電離室通常用于泄漏和散射測量，而GM管則用于探測泄漏的同位素和其他污染物。RaySafe 452將多種探測器測量技術無縫集成到一臺儀器之中：半導體二極管、閃爍體和GM圓盤，可同時測量不同類型的輻射和不同能量，并符合IEC 60846-1對加和性的要求。

圖4為RaySafe 452的結構及其測量示意圖。中間區域是GM圓盤探測器，四周是固態傳感器（碳纖維覆層），配備有兩個蓋子，黃色蓋子測量周圍劑量當量H×(10)，灰色蓋子測量空氣比釋動能（Kair）。蓋子為濾過組合，在較寬的能量范圍內提供平坦的能量響應（圖5）。去掉蓋子時，可測量α、β和γ輻射計數（CPS）。更換蓋子時不需要進行任何設置，會自動切換單位。

表3 醫院輻射環境中測量的主要難點

圖2 N-80（窄射束系列）和透視機在120 kV（0.3 mm銅濾過）下的近似光子能量分布

圖3 臨床直線加速器（Varian）光子能量的近似分布

圖4 RaySafe 452的結構及其測量示意圖

（1）響應時間、低劑量率、高劑量率。融合了GM探測器和固態探測器的技術優勢，低劑量率下，發揮GM探測器的響應速度和靈敏度優勢，同時每毫秒執行一次死區時間修正；高劑量率下使用固態探測器；對于中等劑量率，測量儀會根據當前劑量率水平和環境溫度自動選擇要使用的更適合的探測器。

圖5 RaySafe 452對窄射束系列N-15至N-400和S-C、S-Co、R-C和R-F的典型能量響應

（2）短脈沖照射。對于脈沖透視和醫用直線加速器短脈沖和高重復頻率的特性，測量短脈沖照射劑量率時，顯示平均劑量率，根據脈沖長度，計算短脈沖的每脈沖速率，劑量率每秒平均一次，每秒更新一次。如圖6所示。

圖6 溫度低于30℃時，RaySafe 452在間歇性輻射下的性能

（3）平均光子能量。根據ISO 4037-1：2019中的定義測量平均光子能量，由固態傳感器不同通道的信號計算得出。

（4） 測量平臺預留。手柄末端有一個三腳架螺釘安裝座，方便放置于距離焦點合適的距離處

（5）數據存儲分析。所有測量值都將自動存儲于儀器之中，并可通過RaySafe View(軟件)傳輸至計算機。

總之，一臺儀器即可滿足診斷成像、核醫學和放射治療應用領域的測量需求。