X射線血液輻照儀的安全防護性能分析

遼寧省醫(yī)療器械檢驗檢測院 （遼寧 沈陽 110171）

內容提要：當前γ射線血液輻照儀在市場上得到廣泛的應用，然而γ射線源由于不間斷的輻射，存在難于保存和防護、易于造成環(huán)境污染等明顯缺陷，讓很多的企業(yè)開始研發(fā)相比較而言更安全、更容易防護的X射線血液輻照儀。文章通過對X射線血液輻照儀安全規(guī)范的檢驗，分析它的防護性能，展望其未來在市場上大面積應用的可能性。

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

采用射線對血液或血液制品進行輻照可有效滅活血液中具有免疫活性的淋巴細胞，輸注經過射線輻照的血液或血液成分可有效預防TA-GVHD的發(fā)生，使輸血更安全。血液輻照儀根據TA-GVHD的預防機制，利用X射線裝置或γ射線放射源，通過控制射線劑量，對血液及血液制品進行輻照處理，是對血液進行輻照處理的專用設備。

其中γ射線源每時每刻都處于放射狀態(tài)，難于保存，對防護要求更高，而且當能量衰減到無法實現功能需要報廢時，很容易造成環(huán)境污染。因此對輻射防護以及放射性素管理的相關工作要求極高，大大增加了醫(yī)療成本。為了克服以上重重困難，市場上已經涌現出相比較而言更安全、更容易防護的X射線血液輻照儀，其利用X射線裝置作為輻射源，有輻射劑量可控，輻射均勻性好、易于安全防護、不易造成環(huán)境污染等優(yōu)點，在設備上電啟動后產生射線，斷電停止后射線隨之消失，而且在每次使用時產生的劑量是相對一致、穩(wěn)定的，不需要做劑量和時間校正，使用起來更方便、更安全。在今后X射線血液輻照儀的應用將具有廣闊的前景[1,2]。

1.資料與方法

1.1 一般資料

X射線血液輻照儀主要由X射線發(fā)生裝置、X射線屏蔽體、輻照控制管理系統、血袋存放旋轉機構、X射線管冷卻系統和樣品容器組成。整個設備屬于自屏蔽（整裝）式輻照裝置，設計成獨立柜式結構，設備的主要輻射屏蔽層有鑄鋼外殼和鉛防護組成。血袋存放旋轉機構包括樣品容器、圓盤支架和電機，X射線管安裝在圓盤支架的中心軸上，高壓發(fā)生器與X射線管連接，冷卻系統環(huán)繞在X射線管四周，且設有外接水接頭。

在X射線血液輻照儀的屏蔽室內，X射線管發(fā)射360?環(huán)形錐形X射線束，對圓盤支架上的樣品容器中的血液進行輻射，并且由于電機驅動樣品容器圍繞X射線管旋轉，使血液、生物組織等能接收到均勻的輻射劑量，確保了設備實現功能的有效性。輻照控制管理系統控制高壓發(fā)生器驅動X射線管進行輻射，使輻照劑量可控，同時封閉在屏蔽室中，無需其他防護措施，確保了設備使用的安全性，也大大降低了醫(yī)療成本。

1.2 方法

1.2.1 設備的工作流程

打開系統前，首先確保控制面板上的電源指示燈亮起，表明設備已連接網電源；然后在控制面板上打開“開機/關機”鍵和射線發(fā)射啟停鍵。系統開機后，需要操作人員進行登錄。登錄后首先放入輻照樣品，關閉設備入口門；然后進行設備預熱，目的是使發(fā)生裝置以可控的方式達到設定值，從而延長X射線管的使用壽命。準備好后，選擇輻照模式，設置輻照的電壓和電流值，進行給定時間的輻照。輻照完成后，設備有提示，輻照室的門會自動解鎖，可以打開取出輻照樣品。

1.2.2 樣品容器吸收劑量的均勻性

選取某一規(guī)格型號的樣品容器，裝滿水或等效介質，使樣品容器達到滿載狀態(tài)。這里設計一個測試工裝模擬滿載狀態(tài)，沿測試工裝中心軸和平行于中心軸并距離測試工裝邊緣10mm處一邊開孔（只選擇一邊開孔，是因為旋轉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儀的探測器為宜。在中心軸和一邊的長孔中分別均勻選擇5個點進行測試，記錄劑量值，與樣品容器中心點的吸收劑量設置值進行比較不超過±20%，來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射線血液輻照儀啟動輻照程序正常工作后，在工作過程中設備外部，分別距離X射線源1m和設備可觸及表面50mm處的三維6個方向上，用劑量儀進行劑量率測試，每個方向至少選擇10個測試點，試驗結果不超過1μSv/h[4]。

1.2.4 設備防護要求

①網電源供給故障：設備運行過程中切斷網電源，輻照應終止，樣品應可以取出；②輻照劑量控制的計時器故障：設備運行過程中切斷計時器線路，輻照應終止，樣品應可以取出；③X射線發(fā)生裝置故障：設備運行過程中切斷X射線發(fā)生裝置線路，輻照應終止，樣品應可以取出；④旋轉機構故障：設備運行過程中切斷旋轉機構線路，輻照應終止，樣品應可以取出；⑤屏蔽門故障：設備選擇運行模式時，如果門閉鎖磁鐵未完全吸合，啟動輻照應失敗，不產生X射線。

2.試驗結果和性能分析

2.1 試驗結果

2.1.1 樣品容器吸收劑量的均勻性

首先把劑量儀的探測器放置在第1個點位置，設置一個輻照周期，執(zhí)行輻照。完成整個輻照過程后，讀取并記錄劑量儀讀數，即為第1個點位置的吸收劑量值，記為D1。按照此方法測量第2個至第10個點的吸收劑量，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）計算：

注：Di是各個點的吸收劑量測量值；D0是樣品容器中心點的吸收劑量設置值，這里為32Gy；ΔDi是各點與樣品容器中心點吸收劑量值的偏差，即用來評價均與性的最終結果。

ΔDi的計算結果分別為-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±20%的要求。

2.1.2 雜散輻射和泄漏輻射

在設備輻照過程中使用X射線巡測儀，在距離X射線源1m處，沿著三維6個方向，在屏蔽室每個方向的中心線、距離邊緣10cm的平行線位置，用巡測儀沿著每條線逐一走動，查看實時顯示的數據，記錄最大值為0.17μSv/h。用同樣的方法在距離設備可觸及表面50mm處測得的結果最大值為0.14μSv/h。符合不超過1μSv/h的要求。

2.1.3 設備防護要求

模擬網電源供給故障、輻照劑量控制的計時器故障、X射線發(fā)生裝置故障、旋轉機構故障和屏蔽門故障，通過檢查和操作輻照設備檢驗合格。

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價輻照設備安全防護性能的重要指標。目前我國較為認可的血液輻照儀的輻照劑量為25～50Gy，只有在設備完成整個輻照工作過程后，樣品容器內各個位置的吸收劑量在25～50Gy，并且與參考點的吸收劑量偏差在標準范圍內，屏蔽室以及其他防護措施才會起到更好的、更加安全有效的作用。本次試驗的設備選取32Gy作為參考點預置的吸收劑量，是從X射線血液輻照儀的原理考慮，它主要利用X射線穿透有核細胞，直接使細胞核的DNA產生不可逆的損傷并干預其正常的修復過程，造成淋巴細胞喪失有絲分裂的活性和停止增殖。而血液中的紅細胞膜對于維持紅細胞正常的生理功能起著重要作用，因此設備的輻照劑量值應既能保護紅細胞膜，又能達到預防發(fā)生輸血相關的移植物抗宿主病的目的是最佳選擇。

2.2.2 防護性能分析

X射線血液輻照儀的操作一般均為近臺操作，且因為自帶屏蔽室，通常安裝在無需特殊屏蔽墻的普通房間，所以設備本身的防護性能指標非常關鍵。設備使用X射線的最主要的優(yōu)勢就在于只有接通網電源，并啟動輻照程序后方可工作、產生射線，中斷輻照程序、停止輻照或者斷開網電源的情況下，都不會產生X射線，相對的就不存在安全防護風險。因此只評估輻照過程中的泄漏輻射和雜散輻射。這里選擇距離X射線源1m測量是參考其他X射線類產品的國家標準對泄漏輻射的要求，而選擇距離設備可觸及表面50mm測量是參考γ射線血液輻照儀的相關標準要求，并且考慮設備近臺操作的特點。多方式多角度測量可以有效評估設備的安全防護性能[5]。

2.2.3 設備本身及其工作場所均設置多種輻照防護安全設施分析

①設備表面及其專用工作間設置電離輻射警示標志牌。②門閉鎖磁鐵未完全吸合的情況下，如果按下啟動輻照按鈕，設備會給出故障提示，不會產生X射線。而在設備正常輻照工作過程中，屏蔽門無法打開。這樣有效避免由于疏忽等原因未關閉屏蔽門而造成輻照工作中產生射線大量泄漏的情況。③在輻照過程中遇到緊急情況（如：輻照劑量控制的計時器故障、X射線發(fā)生裝置故障、旋轉機構故障等），設備可以終止輻照，屏蔽門可以打開取出樣品。這樣可以有效避免因故障造成的數據不準確、防護不安全，將損害降低到最低點。④控制臺設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名和密碼登錄系統后，才能有啟動輻照工作狀態(tài)的權限。這樣有效避免非授權人員使用設備。

3.小結

本文通過對X射線血液輻照儀的防護性能進行試驗和檢查操作，全面分析和研究該設備的安全防護性能及其與γ射線血液輻照儀相比較的優(yōu)勢所在。X射線血液輻照儀可以有效滅活血液中具有免疫活性的淋巴細胞，同時可以控制設備外的泄漏輻射和雜散輻射在較低范圍內，并且設備還配有其他安全防護措施，加上X射線易控制，不易造成污染等優(yōu)點，設備將有很好的應用前景。