醫(yī)學(xué)應(yīng)用的防護(hù)與安全

1、王曉峰,醫(yī)用輻射源的放射防護(hù)與安全,主要內(nèi)容,一、電離輻射源的醫(yī)學(xué)應(yīng)用歷程二、醫(yī)用輻射源的分類三、診斷及介入X射線設(shè)備的特點(diǎn)及防護(hù)四、核醫(yī)學(xué)輻射安全與防護(hù)五、放射治療的安全與防護(hù),1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線后6個月，X射線就應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷。經(jīng)過100多年的發(fā)展，從最初兩維的正面投影的普通透視及X射線攝影，到計(jì)算機(jī)斷層的兩維投影，以及現(xiàn)在的三維、四維（時間）成像，基于X射線的醫(yī)學(xué)診斷成為醫(yī)療部門必不可少檢查手段。,一、電離輻射源的醫(yī)

2、學(xué)應(yīng)用歷程,1895 X線被發(fā)現(xiàn)（倫琴）1896愛迪生發(fā)明了熒光透視技術(shù) 1913 鎢燈絲X射線管取代了陰離子X射線管1937 研制成旋轉(zhuǎn)陽極球管1959 影像增強(qiáng)器應(yīng)用到透視系統(tǒng)1980’s 數(shù)字處理技術(shù)得到應(yīng)用1990’s 發(fā)明了數(shù)字探測器,X射線診斷的技術(shù)發(fā)展,核醫(yī)學(xué)應(yīng)用歷程,1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)“放射性”現(xiàn)象和1898年居里夫婦發(fā)現(xiàn)天然放射性元素釙和鐳1931年發(fā)明了回旋加速器； 1934年Joliot和Cur

3、ie研發(fā)成功第一個人工放射性核素32P，從此真正揭開了放射性核素在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的序幕。之后10年為初期階段，相繼發(fā)現(xiàn)并獲得了放射性核素99Tcm和131I； 1939年首次用131I診斷疾??； 1941年和1946年分別開始用131I治療甲亢和甲狀腺癌；,核醫(yī)學(xué)應(yīng)用歷程,1949年和1950年分別成功研制出閃爍掃描機(jī)和井型計(jì)數(shù)器等，成為核醫(yī)學(xué)顯像、體外放射分析新的里程碑，這階段為臨床核醫(yī)學(xué)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)； 1957年99Mo-99

4、Tcm發(fā)生器問世； 1958年Anger發(fā)明了第一臺γ照相機(jī)，開創(chuàng)了核醫(yī)學(xué)顯像新紀(jì)元； Yalow和Berson于1959年首創(chuàng)放射免疫分析（ RIA）法，開辟了醫(yī)學(xué)檢測史上的新紀(jì)元，并因此Yalow獲得了諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎。 20世紀(jì)80年代推出了SPECT以及PET。,放射治療發(fā)展歷程,1907年斯坦貝克（Stenbeck）用鐳治愈了皮膚癌揭開了放療的序幕，但由于當(dāng)時缺乏治療腫瘤的設(shè)備，又未導(dǎo)入“劑量”這一物理概念，在其后很長

5、一段時間進(jìn)展不大。直到30年代，200千伏X射線管問世，照射劑量物理單位確立，才使放射逐漸發(fā)展成為與手術(shù)、化療并列的治療惡性腫瘤的主要手段。放療技術(shù)歷程可歸為上世紀(jì)80 年代以前的常規(guī)放療，90 年代初的立體定向治療，90 年代中期的適形放射治療，90年代末期的適形調(diào)強(qiáng)放射治療，以及當(dāng)今的圖象引導(dǎo)放射治療。,二、醫(yī)用輻射源的分類,醫(yī)用輻射源分類射線裝置（分為3類）：是指X線機(jī)、加速器、中子發(fā)生器以及含放射源的裝置。放射源（分為5類

6、）：是指除研究堆和動力堆核燃料循環(huán)范疇的材料以外，永久密封在容器中或者有嚴(yán)密包層并呈固態(tài)的放射性材料。非密封放射性物質(zhì)（使用場所分為三級）：是指非永久密封在包殼里或者緊密地固結(jié)在覆蓋層里的放射性物質(zhì)。,醫(yī)用輻射輻射源的分支學(xué)科,X-CT 即X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置； DSA 即數(shù)字減影血管造影； DR 即數(shù)字?jǐn)z影；CR 即計(jì)算機(jī)攝影； SPECT 即單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像裝置； PET 即正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像裝置

7、。,三、診斷及介入X射線設(shè)備的特點(diǎn)及防護(hù),X射線診斷的臨床應(yīng)用常見的醫(yī)用射線裝置X射線的發(fā)現(xiàn)與性質(zhì)醫(yī)學(xué)X射線診斷與介入影像設(shè)備醫(yī)用診斷X射線設(shè)備安全與防護(hù)介入放射學(xué)中影響人員劑量的因素,● 放射診斷是根據(jù) X 射線穿過人體受 檢部位的衰減信息，形成人體內(nèi)部結(jié) 構(gòu)的臨床醫(yī)學(xué)影像提供診斷疾病依據(jù)；,● 所有放射學(xué)設(shè)備都包括一個X 射線源 （X射線管和發(fā)生器）與一個影像接收 器（例如：X射線膠片/增光屏組合、 影像增強(qiáng)器、各類數(shù)字影

8、像接收器等）,1.X射線診斷的臨床應(yīng)用,1.X射線診斷的臨床應(yīng)用,醫(yī)用X射線管,,2、 常見的醫(yī)用射線裝置,X射線攝影設(shè)備,固定式,移動式,便攜式,X射線攝影設(shè)備,胃腸診斷用X射線設(shè)備,乳腺X線攝影設(shè)備,X射線攝影設(shè)備,口腔全景X線機(jī),DSA,2、常見的醫(yī)用射線裝置,DSA,64排CT,,,DSA球囊擴(kuò)張血管示意圖,3、X射線的發(fā)現(xiàn)與特點(diǎn),3.1 X射線的發(fā)現(xiàn)、特點(diǎn)、產(chǎn)生和原理3.2 X線與物質(zhì)相互作用3.3 X線在物質(zhì)中的衰

9、減3.4 評價X射線的物理量,3.1 X射線的發(fā)現(xiàn),X線的發(fā)現(xiàn)：1895年倫琴（W.C.Roentgen）研究陰極射線管時，發(fā)現(xiàn)管的對陰極能放出一種有穿透力的肉眼看不見的射線。由于它的本質(zhì)在當(dāng)時是一個“未知數(shù)”，故稱之為X射線。,X射線的特點(diǎn),X射線的特點(diǎn)： 感光； 貫穿； 電離； 激發(fā)熒光；本質(zhì)上是電磁波,X射線的產(chǎn)生,可通過X射線管產(chǎn)生X射線。兩個電極：作為陰極的用于發(fā)射電子的燈絲（鎢絲）和作為陽極的用于接受電

10、子轟擊的靶（又稱對陰極）。兩個電壓：一個使燈絲加熱的低壓電源，一個給兩極施加高電壓的高壓發(fā)生器。由于總是受到高能量電子的轟擊，陽極還需要強(qiáng)制冷卻（99％左右能量轉(zhuǎn)變成熱能使靶溫度升高） 。,,X射線機(jī)的基本線路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,mA,T2 ( 降壓變壓器）,T1 （升壓變壓器）,整流,X射線管,,管電流I,管電壓 KV,220V,R,低壓電源,,,,,,,,,,

11、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,高壓電源,220V,X射線產(chǎn)生的原理,當(dāng)高速電子與陽極中的原子相撞，其速率從最大值 驟減，有很大的加速度，根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)的理論，加速運(yùn)動的帶電粒子必然要輻射電磁波，這種輻射稱為韌致輻射。由于發(fā)生碰撞的方位千差萬別，因此碰撞后的電子有各種加速度值，因此韌致輻射的 X 射線具有連續(xù)譜的特征。而且連續(xù)譜的形狀與陽極的材料無關(guān)。,連續(xù)X射線譜產(chǎn)生的機(jī)制,,

12、,,,,,,+Ze,10-10m,,,10-15m,,,,光子（h?）,（原子半徑）,（原子核半徑）,高速電子撞擊陽極靶時，受靶中原子核的庫侖場作用而速度驟減，每個電子減少的動能轉(zhuǎn)化為一個光子輻射出來，有X射線放出。,軔致輻射：,連續(xù)X射線譜產(chǎn)生的機(jī)制,,,高速電子進(jìn)入靶內(nèi)不同深度，損失的動能有各種數(shù)值，使射線(光子)波長連續(xù)變化,形成連續(xù)譜。,,高速電子,,,,,,光子（h?）,光子（h?’）,3.2 X線與物質(zhì)相互作用,X射線與物

13、質(zhì)的相互作用，是一個比較復(fù)雜的物理過程。一束X射線通過物體后，其強(qiáng)度將被衰減，它是被散射和吸收的結(jié)果，并且吸收是造成強(qiáng)度衰減的主要原因。,Ⅰ. 光電效應(yīng),Ⅱ. 康普頓效應(yīng),+,,,,,,,,,,+,,,,,,,,,e,e,hf,hf,hf ’,Ⅲ. 電子對效應(yīng),+,,,,hf,Ze,e-,e+,X線與物質(zhì)主要的三種相互作用,光電效應(yīng)的發(fā)生幾率,a. 原子序數(shù)的影響 光電效應(yīng)幾率?Z4 內(nèi)層比外層發(fā)生幾率大4~5倍

14、,但必須大于結(jié)合能,b. 入射光子能量的影響 光電效應(yīng)幾率,光電效應(yīng)的特點(diǎn),光電子的角分布,光電子的角分布與入射X光子能量有關(guān),能量低 — 大角度分散能量高 — 小角度集中（電離方向）,光電效應(yīng)的特點(diǎn),a. 優(yōu)點(diǎn) 提高成像質(zhì)量,b. 缺點(diǎn) 入射X線通過光電效應(yīng)幾乎全部被人,放療時增加對腫瘤組織的劑量,因光電轉(zhuǎn)換減少散射線，故減少照片灰霧,利用造影劑可增加對比度,體吸收，增加了受檢者

15、的劑量，對人體有負(fù)面作用。,放射學(xué)中的光電效應(yīng),康普頓散射（不相干散射）康普頓散射系由光子在自由電子（近似自由）上的非彈性碰撞所致?？灯疹D散射發(fā)生的幾率（強(qiáng)度）與單位體積內(nèi)的電子總數(shù)成正比。一般說來，康普頓散射的幾率與入射光子的能量、物質(zhì)的原子序數(shù)關(guān)系不大。,康普頓效應(yīng)是與原子外層電子的作用,康普頓散射,康普頓效應(yīng)的發(fā)生幾率,原子序數(shù)的影響 康普頓效應(yīng)幾率 ? Z/A 除氫元素外，大多數(shù)材料具有相同的

16、Z/A,b. 入射光子能量的影響 康普頓效應(yīng)幾率,康普頓效應(yīng)的特點(diǎn),散射光子和反沖電子的角分布,注: 康普頓效應(yīng)的散射線，是X線檢查中最大的散射線來源,且充滿整個檢查室空間。必須引起工作人員和防護(hù)人員的重視,并采取防護(hù)措施.,康普頓效應(yīng)的特點(diǎn),電子對效應(yīng)（electric pair effect）是指入射光子與原子核周圍的電場相互作用時，光子的全部能量會轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸粋€負(fù)電子和一個正電子的現(xiàn)象。醫(yī)學(xué)影像使用的X線能量范

17、圍一般不超過0.3MeV，顯然，電子對效應(yīng)不可能發(fā)生。,電子對效應(yīng),原子序數(shù)和能量與三種作用的關(guān)系,3.3 X線在物質(zhì)中的衰減,當(dāng)X線通過物質(zhì)時，由于光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)等作用，使射線的強(qiáng)度衰減。即物質(zhì)所致的衰減。,射線在物質(zhì)中的衰減,,隨距離衰減,物質(zhì)所致衰減,窄束X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律,單能X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律,光子數(shù)表示則滿足,,,,lnI,lnI0,x,光子數(shù)減少但頻率不變！,（μ=0.2 cm-1),單能X線的

18、衰減規(guī)律,連續(xù)X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律,單能與連續(xù)X線衰減的比較,3.4 評價X射線的物理量,X線的質(zhì)X線貫穿物質(zhì)的能力大小叫做X線的質(zhì)（或硬度），在醫(yī)學(xué)診斷上，X線的質(zhì)通常以X線管的管電壓峰值kV表示。X線的量一定時間內(nèi)通過與射線方向垂直的單位面積的光子數(shù)目。通常以X線管的管電流mA與照射時間s乘積，即毫安秒來表示。半價層：使X線束強(qiáng)度減弱到原來一半所需要的吸收體厚度。,低能X線不能透過人體(吸收)，對形成X線影像不起作用，但

19、卻大大增加被檢者皮膚照射量。為減少無用低能光子對皮膚和淺表組織的傷害，需采用適當(dāng)?shù)臑V過措施，在管口放置一定均勻厚度的金屬，吸掉低能部分，使平均能量增高。,然而，對軟組織攝影則需要低濾過X線,以增加軟組織對比度.,X線的濾過,固有濾過：包括X線管的玻璃管壁、絕緣油、管套上的窗口和不可拆卸的濾過板。用鋁當(dāng)量表示。,鋁當(dāng)量：指一定厚度的濾過材料用相同衰減效果的鋁板厚度表示。一般診斷X光機(jī)的固有濾過在0.5 ~ ４mmAl。,固有濾過,包括附加

20、濾過板、遮光器的濾過等。,根據(jù)衰減厚度能量分布不同,依具體情況選擇管電壓和材料形狀厚度,附加濾過,楔形或梯形濾過板,使用低濾過高千伏攝影,對受檢者十分有害.因而厚度濾過技術(shù)對受檢者降低劑量有重要意義.,,,,濾過板厚度及對照射劑量的影響,不同質(zhì)的X射線的用途,以手部拍片為例，說明X線在人體不同組織中的衰減差別及與管電壓的關(guān)系。 用40kV拍片：,骨,肌肉,而用150kV拍片：,骨,肌肉,衰減差別大，形成高對比度,管電壓對對比度的

21、影響,濾過越多 = 病人劑量越低例如， ? 0.1 mm Cu ? ? 33% 皮膚劑量濾過越多 = 對比度越小 例如， ? 0.1 mm Cu ? ? from 2.76 to 2.46 （11%）脊骨／軟組織對比度 （ 80 kV）,濾過對劑量與對比度的影響,影像技術(shù)大講堂,焦皮距（FSD）越大 = 病人劑量越低e.g. FSD 從 50 ? 70 cm ? 皮膚劑量? 49%焦皮距（ FSD）越大 = 幾何放大越小 (

22、因此幾何畸變越小).,焦皮距對劑量與畸變的影響,4. 醫(yī)學(xué)X射線診斷與介入影像設(shè)備,4.1 X射線透視機(jī)4.2 X射線攝影機(jī)4.3 CT機(jī)4.4 介入設(shè)備－血管造影機(jī)（DAS）,4.1 X射線透視機(jī),X射線透視設(shè)備的發(fā)展歷程1950s: 透視影像增強(qiáng)劑/導(dǎo)管技術(shù)開始應(yīng)用于臨床1960s: 開始稀土增感屏技術(shù)研究1990s: 介入放射學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,影像增強(qiáng)器 (I.I.),影像增強(qiáng)器 (I.I.) 的部件,入射屏

23、（Input screen）: 將入射的X射線轉(zhuǎn)換為光電子 (CsI)1 個X-射線的光子可以產(chǎn)生 ? 3,000 個光電子光陰極（Photocathode）: 將光電子轉(zhuǎn)換為電子只有 10％到 20%的光電子被轉(zhuǎn)換為電子電極（Electrodes）: 將電子聚焦到輸出屏上電極同時提供放大作用輸出屏（Output screen）: 將加速后的電子轉(zhuǎn)換為光子,影像增強(qiáng)器 (I.I.),4.2 X射線攝影機(jī),當(dāng)一束大致均勻的X

24、射線投照到人體上時，X 射線一部分被吸收和散射，另一部分透過人體沿原方向傳播。由于人體各種組織、器官在密度、厚度等方面存在差異，對投照在其上的X射線的吸收量各不相同，從而使透過人體的X射線強(qiáng)度分布發(fā)生變化并攜帶人體信息，最終形成X射線信息影像。X射線信息影像不能為人眼識別，須通過一定的采集、轉(zhuǎn)換、顯示系統(tǒng)將X射線強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)換成可見光的強(qiáng)度分布，形成人眼可見的X 射線影像。,X射線的采集與顯示方式,醫(yī)用X 射線膠片與增感屏 計(jì)算機(jī)X線

25、攝影（Computed Radiography，CR）直接數(shù)字化X射線攝影（Digital Radiography，DR）,傳統(tǒng)的X射線裝置的缺點(diǎn),影像重疊。深度方向上的信息至疊在 起，引起混淆。密度分辨率低，對軟組織分辨能力低。所用劑量大。,4.3 X射線CT機(jī),CT的誕生1914年，俄國學(xué)者依照運(yùn)動產(chǎn)生模糊的理論，首先提出體層攝影的理論，即用一種特殊裝置，使想觀察的人體某層組織影像較清楚地顯示，而該層組織以外的則模糊不清，

26、以獲取較大的空間分辨力。1930年意大利的Vallebona氏開始將體層攝影的有關(guān)理論和它的使用方法應(yīng)用于臨床并取得了很好的臨床效果。,1961年美國神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)生Oldendor提出了電子計(jì)算機(jī)X線體層技術(shù)的理論。1968年英國工程師Hounsfild氏與神經(jīng)放射學(xué)家Ambrose氏共同協(xié)作設(shè)計(jì)，于1972由英國EMI公司成功制造了用于頭部掃描的電子計(jì)算機(jī)X線體層裝置。1974年在蒙特利爾(Montreal)召開的第一次國際專題討

27、論會上正式將這種檢查方法稱作電子計(jì)算機(jī)體層攝影(computer tomography,簡稱CT)。,CT=“投影”,,投影,,投影,,投影,,洛書九宮圖，幻方,已經(jīng)數(shù)字化,,洛書九宮圖，幻方,,CT成像原理,CT影像來源于對投影的重建投影來源于射線的指數(shù)衰減規(guī)律.從這些投影中我們?nèi)绾尾拍艿玫揭环鶊D像呢?我們定義一個函數(shù), g,Io,I,現(xiàn)在，讓我們假設(shè)我們不知道該物體，但是我們有投影數(shù)據(jù)，那么，我們怎么能計(jì)算出這個物體呢?,

28、CT成像原理,對于剛才假設(shè)的未知的物體，我們來建立一個模型:將物體分成N個尺寸相同但吸收系數(shù)不同的單元.應(yīng)用指數(shù)衰減規(guī)律，我們得到:,CT成像原理,使用我們定義 的涵數(shù), g, 得到:,當(dāng)Dx 趨于0時,,CT重建問題,由此我們得4個未知數(shù)的4個方程，問題得到 解決,,CT 成像原理,真實(shí)的事件不是上面的例子.在臨床應(yīng)用，我們至少需要512 by 512 pixel grid.也就是264,144 個方程及未知數(shù)需要解.在過去

29、這是個挑戰(zhàn)當(dāng)CT1970年代問世時就是使用的這種方法只能計(jì)算少量像素的圖像; 由于分辨率的問題不得不尋找更好的重建方法,現(xiàn)在的系統(tǒng)使用的方法為 “濾過反投影法（Filtered Backprojection）。,,第一代，筆束平移旋轉(zhuǎn),,第二代，扇束平移/旋轉(zhuǎn),,第三代，扇束，連續(xù)旋轉(zhuǎn)，單X射線源多檢測器同步旋轉(zhuǎn),,第四代，扇束，連續(xù)旋轉(zhuǎn)方式,電子束CT掃描儀,Speed: 50, 100 msThickness: 1.5, 3

30、, 6, 10 mmECG trigger cardiac images,(From Imatron),第五代，C-100超高速CT,(From G. Wang),管球的旋轉(zhuǎn)床的平移數(shù)據(jù)的獲取,第六代 多層螺旋CT,CT的發(fā)展,CT技術(shù)的未來發(fā)展，將由64層到128層，甚至使用超寬探測器256排，它利于采集更大范圍的容積信息，以及提高采集速度，但它也將會限制圖像空間分辨率的進(jìn)一步提高，所以說CT機(jī)層數(shù)的革命已經(jīng)不能帶動CT技術(shù)的發(fā)

31、展，層數(shù)的繼續(xù)增加給臨床帶來的意義也越有限?？傊鄬覥T使影像學(xué)向高質(zhì)量，高速度成像和減少射線劑量方向發(fā)展。,4.4 血管造影機(jī)（DAS）,血管造影：1923年。為了解決的問題：圖象中的血管影象會與其它各種組織結(jié)構(gòu)的影象重疊在一起，不利于判讀。方法：減影，即在造影前和后對同一部位各照一張相，然后將兩張圖片相應(yīng)部分的灰度相減。模擬方法：比如用一次成像的膠片（負(fù)片）和兩次成像的膠片（正片），一起投影成像在某一屏幕上，則得到減影像。

32、,減影技術(shù)的分類,時間減影: 對不同時間的圖象進(jìn)行減影。能量減影：利用造影劑與周圍組織間對不同能量X線衰減的差別進(jìn)行減影。造影劑碘的X線衰減系數(shù)在33keV處有顯著的不連續(xù)性，此臨界水平的能量即為碘的K緣，若在略高或略低于K緣能量條件下成像，然后將兩種不同能量的影象相減，則得保留碘信息的影象（血管影象）,能量減影的原理,通過造影劑、骨、肌肉對光子的吸收差異而產(chǎn)生光密度或輝度的差別。,混合減影,通常利用時間和能量兩種減影技術(shù)結(jié)合而形

33、成混合減影。原理是通過時間減影減去骨和軟組織，再通過能量減影除去氣體和器官運(yùn)動干擾（如心，大血管博動和腸蠕動等），從而只剩下血管影象，減影效果好。但此種減影是4幀影象形成，所以信噪比有損失，僅為時間減影的35%~40%，因此，對小血管顯示不利，此為混合減影的缺點(diǎn)。,數(shù)字減影系統(tǒng)的構(gòu)成,DSA成像鏈主要由X線源、病人、X線檢測器、圖象信息的處理和顯示等部分組成。理想X線源：足夠高強(qiáng)度、焦點(diǎn)足夠小、足夠單色理想檢測器：足夠高的檢測效率、

34、接收零散射、除量子噪聲的零噪聲、足夠高的空間分辨力、足夠大視野、無失真。理想的圖象處理：能校正各種偽影，最大限度保留或利用有用信息，刪除無用信息。,5.醫(yī)用診斷X射線設(shè)備防護(hù)要求,醫(yī)用診斷X射線機(jī)機(jī)房的防護(hù)醫(yī)用診斷X射線機(jī)機(jī)房的設(shè)置必須充分考慮鄰室及周圍場所的防護(hù)與安全，一般可設(shè)在建筑物底層的一端（不是必須）。 X射線機(jī)工作時輻射場有三種射線，即有用射線、X線管防護(hù)套的漏射線、經(jīng)散射體后產(chǎn)生的散射線。防護(hù)設(shè)計(jì)原則即有效控制漏射線、

35、散射線的量以及有用射線的合理安排。,5.醫(yī)用診斷X射線設(shè)備防護(hù)要求,醫(yī)用診斷X射線機(jī)機(jī)房的防護(hù)機(jī)房應(yīng)有足夠的使用面積。牙科X射線機(jī)應(yīng)有單獨(dú)機(jī)房。 攝影機(jī)房中有用線束朝向的墻壁應(yīng)有2 mm鉛當(dāng)量的防護(hù)厚度，其他側(cè)墻壁應(yīng)有 1 mm鉛當(dāng)量的防護(hù)厚度。 透視機(jī)房各墻壁應(yīng)有1 mm鉛當(dāng)量的防護(hù)厚度。 機(jī)房的門、窗必須合理設(shè)置，與其所在墻壁有相同的防護(hù)。,醫(yī)用診斷X射線設(shè)備防護(hù)要求,醫(yī)用診斷X射線機(jī)患者的防護(hù)合適的曝光條件恰當(dāng)?shù)恼丈?/p>

36、野靈感部位的屏蔽特殊患者的保護(hù)醫(yī)用診斷X射線設(shè)備工作人員的防護(hù)良好的工作習(xí)慣（經(jīng)常檢查設(shè)備）熟練的操作（尤其放射介入工作者）防護(hù)的自我意識，屏蔽、佩戴個人劑量計(jì),6.介入放射學(xué)中影響人員劑量的因素,影響人員劑量的因素有：所使用的X設(shè)備（包括維護(hù)情況）輻射防護(hù)工具的使用手術(shù)例數(shù)操作人員的技巧及使用的程序除此之外，影響操作人員劑量的主要因素是病人 (散射線)。,采用了反散射濾線柵,,病人劑量增加 2 到 6 倍,影響病

37、人劑量的因素,由高噪聲模式改為低噪音模式 ( DSA),,每幅圖像劑量增加 2 到 10 倍,影響病人劑量的因素,由普通透視改為數(shù)字透視,可以降低劑量 25%,,影響病人劑量的因素,,,,,,,,影像增強(qiáng)器野的直徑,相對病人體表入射劑量,12" (32 cm) dose 100,,9" (22 cm) dose 150,,6"

38、(16 cm) dose 200,4.5" (11 cm) dose 300,影響病人劑量的因素,采用小的增強(qiáng)器野,,可以使病人劑量增加 3 倍,影響病人劑量的因素,影響操作人員受照劑量的因素,,影響操作人員受照劑量的因素,射線入射的病人體表一側(cè)劑量率高,,,,,,,,,,,,,,,0.3 mGy/h,0.6 mGy/h,0.9 mGy/h,100 kV

39、,11x11 cm,1m patient distance,patient thickness 18 cm,1 mA,ANGLE DEPENDENCE,照射野越大散射的劑量率越高,,,,,,,,,,,,,,,,,,0.3 mGy/h,0.6 mGy/h,0.8 mGy/h,100 kV,1m patient distance,Patient thickness 18 cm,,0.7 mGy/h,1.1 mGy/h,1.3 mGy/h,

40、17x17 cm,,,11x11 cm,17x17 cm,1 mA,FIELD SIZE DEPENDENCE,影響操作人員受照劑量的因素,離病人越遠(yuǎn)，散射的劑量率越小,,,,,,,,,,,,,100 kV,11x11 cm,1 mA,,,,,mGy/h at 1m,mGy/h at 0.5m,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,DISTANCE VARIATION,操作人員受照劑量的影響因素,床下管球的劑量率小，特別是眼晶體的

41、劑量。,,,,,,,,,,,,,,,1.3 (59%),2.0 (91%),2.2 (100%),100 kV,20x20 cm,1m patient distance,1 m,1 Gy/h,(17mGy/min),,mGy/h,,,1.2 (55%),X-Ray tube,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.3 (59%),1.2 (55%),1.2 (55%),100 kV,20x20 cm,1m patient distance

42、,1 m,1 Gy/h,(17 mGy/min),,mGy/h,,,2.2 (100%),,,,X-Ray tube,影響操作人員受照劑量的因素,病人的體積增加,,病人的皮膚劑量和由病人產(chǎn)生的散射水平相應(yīng)的增加,影響病人劑量和工作人員劑量的因素,由正常的透視模式改為高劑量透視模式,,劑量率增加 2 倍以上,影響病人劑量和工作人員劑量的因素,DSA術(shù)者空間劑量分布,第一術(shù)者不同身高處單例手術(shù)的劑量分布,第二術(shù)者不同身高處單例手術(shù)的劑量

43、分布,DSA術(shù)者空間劑量分布,個人劑量計(jì),采用多個個人劑量計(jì),From: Avoidance of radiation injuries from interventional procedures. ICRP draft 2000,防護(hù)設(shè)備,鉛圍裙,甲狀腺護(hù)套,鉛屏和鉛眼鏡,典型屏蔽材料的透射率 (90 kV),0.25 mm 鉛圍裙 ? 8.5%0.35 mm鉛圍裙 ? 5%2 x 0.25 mm鉛圍裙 ? 2.5%2 x

44、 0.35 mm鉛圍裙 ? 1.0%雙層磚墻 ? 0.003%石膏板墻 ? 32%實(shí)木門 ? 81%鉛屏 (1.3 mm) ? 0.1%.,鉛衣的保存,用完后即掛起不要 折疊堆放每年一次X射線檢查但是如果有明顯的破損，則要馬上用X射線檢查.,四、核醫(yī)學(xué)輻射安全與防護(hù),1：核醫(yī)學(xué)概述2：放射性藥物3：核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備4：核醫(yī)學(xué)的安全與防護(hù),1：核醫(yī)學(xué)概述,1.1 核醫(yī)學(xué)概述1.2 核醫(yī)學(xué)分類1.3 核醫(yī)學(xué)的特點(diǎn)

45、1.4 核醫(yī)學(xué)體內(nèi)診斷原理,1.1 核醫(yī)學(xué)概述,在本世紀(jì)30年代開創(chuàng)的臨床核醫(yī)學(xué)是一門核科學(xué)技術(shù)與醫(yī)學(xué)相結(jié)合的新興學(xué)科。幾十年來核醫(yī)學(xué)得到迅速的發(fā)展，已成為現(xiàn)代化醫(yī)院中的重要部門。 核醫(yī)學(xué)（Nuclear Medicine）是利用核素和核技術(shù)來進(jìn)行生命科學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究并診斷和治療疾病的一門新興綜合性交叉學(xué)科，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的重要組成部分和最活躍的領(lǐng)域，也是原子能科學(xué)技術(shù)的一個重要支柱, 是核技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、化學(xué)、物理和生物學(xué)

46、等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與醫(yī)學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物 。,1.2 核醫(yī)學(xué)的分類,1.3 核醫(yī)學(xué)的特點(diǎn),（1）高靈敏度，目前已可測量300種以上的活體，可探測到10-9­­—10-15克。（2）無創(chuàng)傷性（3）反映體內(nèi)的生化和生理過程（4）同時反映組織或臟器的形態(tài)與功能（5）可進(jìn)行動態(tài)觀察,1.4 核醫(yī)學(xué)體內(nèi)診斷原理,將放射性核素或其標(biāo)記化合物引入機(jī)體，選擇性聚集在器官、細(xì)胞，其聚集的程度與臟器的功能、病變性質(zhì)的變化程度等密切相關(guān)，

47、形成放射性分布差異，通過體外探測或成像，對疾病及臟器功能狀態(tài)進(jìn)行診斷。多采用γ核素及其標(biāo)記物。99Tcm最常用，占80%以上， 201Tl 、 123I 、 131I 、67Ga等也應(yīng)用較多。 18F是最為廣泛的正電子放射性藥物 ，臨床上還有11C、13N、15O的應(yīng)用。,核醫(yī)學(xué)治療原理,通過口服、注射、植入等方式將放射性核素(β射線如32P、89Sr、90Y或γ射線如131I、153Sm、188Re)引入體內(nèi)或病變組織，對病變組織

48、產(chǎn)生放射損傷。 治療原理是通過放射性核素或其標(biāo)記物高選擇性聚集病變部位進(jìn)行照射，受大劑量照射的細(xì)胞因繁殖能力喪失、代謝紊亂、細(xì)胞衰老或死亡，從而抑制或破壞病變組織，達(dá)到治療目的。,2024/3/6,120/96,常用核醫(yī)學(xué)治療方法,特異性內(nèi)照射治療，如131I治療甲亢與甲癌轉(zhuǎn)移灶　腔內(nèi)治療，如32P膠體腔內(nèi)治療敷貼治療，如用90Sr敷貼器治療毛細(xì)血管瘤組織間插植治療，如用125I粒子植入治療前列腺其它治療，如32P或90Y-微

49、球、188Re-碘油治療腫瘤動脈栓塞,2、放射性藥物,2.1 放射性示蹤2.2 放射性藥物定義及分類2.3 放射性藥物的形式2.4 常用的放射性核素種類2.5 放射性核素來源 2.6 對放射性藥物的基本要求,什么是示蹤？ 所謂示蹤就是指示行蹤。什么是放射性核素示蹤技術(shù)？ 是以放射性核素或其標(biāo)記化合物作為示蹤劑，應(yīng)用射線探測儀器和方法來檢測它的行蹤，來研究示蹤劑在生物體或外界環(huán)境中分布狀態(tài)或變化規(guī)律的核技術(shù)。

50、,2.1 放射性示蹤,為什么要用核素作為示蹤劑？,一般非放射性物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體后無法區(qū)別哪些是外來的,哪些是原有的物質(zhì)。有些物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體后發(fā)生代謝轉(zhuǎn)化、分解，無法再找到它的蹤跡。,示蹤劑,,,,,,,,,,,,,,,,為什么放射性核素可作為示蹤劑？,其原理主要基于兩個基本事實(shí)：其一是同一元素的同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，同樣參與轉(zhuǎn)化過程，可用放射性核素代替其同位素中的穩(wěn)定性核素。其二是放射性核素衰變時發(fā)射射線，可被放射性測量儀器所測定和記錄

51、。態(tài)觀察各種物質(zhì)在生物體內(nèi)的量變規(guī)律。,2.2放射性藥物定義及分類,放射性藥物（或核藥物） 是指含有一種或幾種放射性核素并供醫(yī)學(xué)診斷和治療用的藥物（品）。,2.3 放射性藥物的形式,放射性藥物除外和一般藥物一樣必須符合藥典，如無菌、無熱源、化學(xué)毒性小等要求，還應(yīng)根據(jù)診治需要而對其發(fā)射的核射線種類、能量和T1/2有一定要求。一般多為有機(jī)化合物，被放射性核素標(biāo)記的包括抗生素、血液制品和生物制品（多肽、激素、單克隆抗體、核酸

52、等）也有放射性藥物是放射性核素的無機(jī)化合物形式，如磷酸鈉[32P]、氯化亞鉈[201Tl]等,2.4 常用的放射性核素種類,按元素在周期表中的位置和化學(xué)性質(zhì)：鹵族、氧族、氮族、碳族、堿土金屬、稀有氣體等放射性核素。按半衰期的長短可分為長半衰期（如鈷[57Co]、碘[125I]）、中等半衰期（如磷[32P]、碘[131I]）、短半衰期（如锝[99Tcm]）和超短半衰期（如氟[18F]、碳[11C]）等放射性核素。,2.4 常用的放射性

53、核素種類,按臨床使用的目的：顯像與功能測定類放射性核素（如18F、99Tcm）、治療類放射性核素（如131I、32P、212Bi）、體外分析類放射性核素（125I、3H）等。按輻射類型：γ射線、X射線、β－射線，β+（正電子）射線、電子俘獲（EC）、中子輻射和同質(zhì)異能躍遷（IT）等放射性核素。,2.5 放射性核素來源,1.反應(yīng)堆生產(chǎn)的醫(yī)用放射性核素：利用反應(yīng)堆提供的高通量中子流照射特定的靶材料引起核反應(yīng)可產(chǎn)生一些有用的子核素，通過一

54、定的分離和純化，可以得到多種醫(yī)用放射性核素 臨床核醫(yī)學(xué)使用最多的治療核素就是反應(yīng)堆生產(chǎn)的131I、32P、153Sm。,反應(yīng)堆生產(chǎn)的醫(yī)用放射性核素,2.5 放射性核素來源,加速器生產(chǎn)放射性核素是利用加速器將帶電粒子加速到一定的能量，轟擊特定的靶材料，引起核反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的。生產(chǎn)出來的放射性核素一般為缺中子核素，以發(fā)射β+或電子俘獲形式進(jìn)行衰變，能量適度，半衰期短，輻射危害小，非常適合PET顯像。目前加速器生產(chǎn)的放射性核素主要是一些生命

55、核素如11C，13N，15O以及18F等，,,,回旋加速器,Medical cyclotron,Industrial cyclotron,,2.5 放射性核素來源,乏燃料提取的醫(yī)用放射性核素反應(yīng)堆中的核燃料在受中子照射，發(fā)生核裂變，生成幾百種放射性裂變產(chǎn)物，其中有些放射性核素可用于核醫(yī)學(xué)，如99Mo， 90Sr， 131I， 89Sr等。分離獲得的99Mo可制成90Mo-99Tcm發(fā)生器，用于臨床。,2.5 放射性核素來源,放射性

56、核素發(fā)生器生產(chǎn)放射性核素放射性核素發(fā)生器(radionuclide generator)是一種能從較長半衰期的母體放射性核素中分離出由它衰變而產(chǎn)生的較短半衰期放射性子體核素的裝置。發(fā)生器的重要性在于它們?nèi)菀走\(yùn)輸，能為難以開展核藥學(xué)生產(chǎn)與服務(wù)的偏遠(yuǎn)地區(qū)提供短壽命核素源，因而在醫(yī)院及實(shí)驗(yàn)室已被普遍采用。,,99Mo-99Tcm發(fā)生器,99Mo-99Tcm發(fā)生器以離子色譜法作為分離方法，基本部件是吸附柱（活性氧化鋁柱,99Mo以99MoO

57、4α-的形式吸附在柱上）、淋洗系統(tǒng)和用于保護(hù)工作人員的輻射屏蔽套。柱內(nèi)生成的99Tcm不被活性氧化鋁吸附，當(dāng)加入適當(dāng)?shù)牧芟磩r，99Tcm便以99TcmO4的形式被淋洗出來，稱之為“擠奶”。供醫(yī)用時，為了使用方便，除基本部件外，常附加子體核素溶液接收瓶和一定量的淋洗劑。,99Mo-99Tcm發(fā)生器,99Mo-99Tcm發(fā)生器,從該發(fā)生器中容易得到無菌、無熱原、無載體的游離態(tài)核素99mTc相當(dāng)好的物理和輻射特性：物理半衰期為6h；無β

58、輻射，GBq級活度的攝入用于診斷對患者不會產(chǎn)生顯著輻射劑量，發(fā)射的140keV光子，易準(zhǔn)直，可獲得高的空間分辨率顯像；99Tcm標(biāo)記的放射性藥物容易標(biāo)記生產(chǎn)，只要簡單地將99Tcm加入多種（無放射性）冷試劑盒即得，它是目前應(yīng)用最廣泛的放射性藥物，幾乎占臨床所用放射性藥物總量的85％以上。淋洗生產(chǎn)99Tcm時,需要注意外照射的防護(hù).,2.6 對放射性藥物的基本要求,診斷用放射性藥物①適宜的核特性放射性核素應(yīng)發(fā)射γ射線、正電子（

59、β+），不應(yīng)發(fā)射或少發(fā)射β－射線或α射線，以減少機(jī)體不必要的輻射損傷。γ射線衰變分支比要高，射線能量以50-500keV為好，尤以100-300keV最佳其物理半衰期（physical half-life，T1/2或Tp）應(yīng)在滿足診斷檢查所需時間的前提下盡可能地短。,2.6 對放射性藥物的基本要求,②毒性小、體內(nèi)廓清快③放射性核素的活度和放射性純度高④放射化學(xué)純度高⑤良好的體內(nèi)分布特征,距受藥病人源1米處的劑量率,,,外照射

60、防護(hù)?,18F存在外照射防護(hù)問題?,3、核醫(yī)學(xué)設(shè)備,3.1核醫(yī)學(xué)設(shè)備概述3.2γ照相機(jī)3.3 SPECT3.3 PET3.4 PET／CT，PET／MR,核醫(yī)學(xué)儀器是把探測到的射線的能量轉(zhuǎn)換成可記錄和定量的電能、光能等，測定放射性核素的活度、能量、分布的裝置.各種探測儀器的原理都是基于射線與物質(zhì)的相互作用。核醫(yī)學(xué)使用的探測器主要為閃爍探測器，是利用晶體使射線能量轉(zhuǎn)換成熒光光子，記錄熒光光子的產(chǎn)生數(shù)量。,3.1 核醫(yī)學(xué)設(shè)備概述

61、,按照核醫(yī)學(xué)儀器的用途，分為以下幾類： （一）測量用核醫(yī)學(xué)儀器： 主要在醫(yī)學(xué)研究和臨床檢驗(yàn)中，用于對被檢測樣品如血、尿、糞便、組織中的放射性測量。常用的儀器有γ閃爍計(jì)數(shù)器、液體閃爍計(jì)數(shù)器。,核醫(yī)學(xué)儀器的類型,γ閃爍計(jì)數(shù)器,主要在臨床核醫(yī)學(xué)工作中，用來進(jìn)行臟器功能測定和臟器顯像。 1、顯像儀器 γ照相機(jī) 顯像儀器

62、 單光子發(fā)射型(SPECT) 發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層 正電子發(fā)射型(PET),,,(ECT),（二）診斷用核醫(yī)學(xué)儀器,2、臟器功能測定儀 單探頭：甲狀腺功能儀、心功能儀等 雙探頭：腎功能儀等 多探頭：多探頭臟器功能儀。,心功能儀,（三）治療用核醫(yī)學(xué)儀器,β射線敷貼器 32

63、P和90Y等 前列腺治療儀等。,3.2 閃爍γ照相機(jī),1．γ照相機(jī)的功能1957年Hal Anger研制出γ照相機(jī)。γ照相機(jī)是一種快速顯像設(shè)備，它不僅能提供靜態(tài)圖像，而且可提供動態(tài)圖像，了解血流和代謝過程，是診斷腫瘤和循環(huán)系統(tǒng)疾病的重要設(shè)備。 它把人體臟器內(nèi)的放射性核素的三維分布變成一張二維分布的圖像或照片. 2、γ照相機(jī)的主要缺點(diǎn)圖像受臟器的厚度影響較大。γ照相機(jī)的空間分辨率較低，在形態(tài)學(xué)診斷上不及X-CT和MRI。,閃爍γ

64、照相機(jī)的原理,當(dāng)受檢者注射放射性同位素標(biāo)記藥物后，放射性核素有選擇地濃聚在被檢臟器內(nèi)，該臟器就成了一個立體射線源，該射線源放射出的γ射線經(jīng)過準(zhǔn)直器射在NaI(TL)晶體上，立即產(chǎn)生閃爍光點(diǎn)。閃爍光點(diǎn)發(fā)出的微弱熒光被光導(dǎo)耦合至光電倍增管（PMT），輸出脈沖信號。這些脈沖信號經(jīng)后面的電子線路處理形成能量和位置兩個通道的信號，位置信號確定顯示光點(diǎn)的位置，能量信號確定該光點(diǎn)的亮度。經(jīng)過一定時間的積累，便形成一幅閃爍圖像，并可用照相機(jī)拍攝下來，

65、就完成了一次檢查。,閃爍γ照相機(jī)原理圖,1、閃爍探頭：準(zhǔn)直器、晶體、光電倍增管2、電子線路：主要由位置信號通道和能量信號通道兩部分組成。3、顯示記錄裝置：示波器、照相機(jī)和實(shí)體 放大器等。4、附加設(shè)備,γ照相機(jī)的組成,γ照相機(jī)探頭結(jié)構(gòu),閃爍γ照相機(jī),3.3 SPECT,單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層（Single Photon Emission Computed Tomography,簡稱SPECT）。197

66、9年研制成功。SPECT的基本原理，是利用放射性同位素作為示蹤劑，將這種示蹤劑注入人體內(nèi)，使該示蹤劑濃聚在被測臟器上，從而使該臟器成為Y射線源，在體外用繞人體旋轉(zhuǎn)的探測器記錄臟器組織中放射性的分布，探測器旋轉(zhuǎn)一個角度可得到一組數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)一周可得到若干組數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以建立一系列斷層平面圖像。計(jì)算機(jī)則以橫截面的方式重建成像。,SPECT顯像,GE雙探頭SPECT,以色列變角度SPECT,SPECT與γ相機(jī)的比較,SPECT包含了γ

67、相機(jī)的功能，增加了斷層圖像獲取和圖像重建功能。SPECT與γ相機(jī)相比有三個優(yōu)點(diǎn)(1)SPECT可以得到真正的三維立體信息，即由許多二維斷層圖像重建而形成三維圖像，而γ相機(jī)只能得到二維重疊圖像。(2)SPECT提供了全定量的分析手段。γ相機(jī)測得的放射性強(qiáng)度是單位面積的迭加信息；SPECT可得到單位體積的放射性濃度，能反映臟器深度方面的活性差異，這是開展定量分析的基本依據(jù)。(3)SPECT改變了臟器深度方面的空間分辨率，而一般γ相機(jī)對

68、表淺部位容易探測，對臟器深部就很困難，深部信息重疊在一起，很難分辨。,SPECT與X-CT比較,（1）X-CT是透射式成像設(shè)備，射線源在人體外部；SPECT是發(fā)射式成像設(shè)備，射線源在人體內(nèi)部。（2）X-CT的空間分辨率較高，可達(dá)到小于0.5mm，所以圖像清晰；SPECT的圖像分辨率只有4mm左右，圖像清晰度不如XCT。 （3）X-CT的射線源是X射線；SPECT的射線源是γ射線。,SPECT與X-CT比較,（4）X-CT測得的圖像反