辐射剂量计算 篇1
1 理论基础
1.1 蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)方法简介
蒙特卡罗方法又称随机抽样技巧,在实验物理中的应用是该方法的重要应用领域之一。蒙特卡罗方法具有逼真地描述真实物理过程的特点。在一定意义上讲,它可以部分代替物理实验,因此成为解决核物理实验中实际问题的非常有效的工具[3]。
半个多世纪以来,由于科学技术和电子计算机技术的发展,这种方法作为一种独立的方法,首先在核武器的研制与试验中得到了应用。蒙特卡罗方法虽然是一种计算方法,但与一般数值计算方法有很大区别。它是以概率统计理论为基础的一种方法。由于蒙特卡罗方法能够比较逼真地描述事物的特点和物理实验过程,解决一些数值方法难以解决的问题,因此该方法的应用领域日趋广泛。
1.1.1 蒙特卡罗方法的基本思想
为了说明蒙特卡罗方法的基本思想,先看一个例子:
例:射击问题(打靶游戏)[4]。设r表示射击运动员的弹着点到靶心的距离,g(r)表示击中r处相应的得分数(环数),f(r)表示弹着点的分布密度函数,它反映运动员的射击水平。该运动员的射击成绩为:
用概率语言来说,
现假设运动员进行了N次射击,每次射击的弹着点依次为r1,r2,r3,…,rN,则N次得分g(r1),g(r2),g(r3),…,g(rN)的算术平均值为:
该值代表了该运动员的成绩。在该例中,用N次试验所得成绩的算术平均值作为数学期望〈g〉的估计值或积分近似值。
为了得到具有一定精确度的近似解,所需试验次数是极大的。通过人工方法做大量试验相当困难,甚至是不可能的。因此,尽管蒙特卡罗方法的基本思想早已被提出,却很少被使用。20世纪40年代以来,由于电子计算机的使用,使得人们可以通过计算机来模拟随机试验过程。也就是将试验过程,如将射击化为数学问题,在计算机上实现试验过程。假设射击运动员弹着点的分布为(见表1):
用计算机做随机试验(射击)的方法是:选取一个随机数x,做如下判断:0≤x≤0.1为命中7环,0.1
由这个例子看出,蒙特卡罗方法常以一个“概率模型”为基础,按照它所描述的过程,使用已知分布抽样的方法,得到部分试验结果的观察值,求得问题的近似解。
1.1.2 蒙特卡罗方法的特点
(1)蒙特卡罗方法能够比较逼真地描述具有随机性质的事物的特点及物理试验过程。
(2)蒙特卡罗方法可以部分取代物理试验,甚至可以得到物理试验难以得到的结果。
(3)用蒙特卡罗方法解决实际问题,可以直接从实际问题本身出发,而不从方程或数学表达式出发,有直观、形象的特点。
1.2 蒙特卡罗方法的应用范围
蒙特卡罗方法主要应用范围包括:粒子输运问题、统计物理、真空技术、激光技术等。
1.2.1 在辐射剂量学中的应用
20世纪80年代中后期,随着计算机技术的发展和运算速度的提高,蒙特卡罗方法在粒子输运方面得到了广泛的应用。它的主要思想是:当所求问题的解是某个事件的概率,或者是某个随机变量的数学期望,或者是与概率、数学期望有关的量时,通过某种数值试验的方法,得出该事件发生的频率,或者该随机变量若干个具体观察值的算术平均值,通过它得到问题的解。许多关于辐射剂量学、放射治疗物理和辐射防护的问题都可以利用蒙特卡罗技术来解决。蒙特卡罗技术在这些领域中的应用在近20年里有了极其显著的提高,其主要原因在于数据处理速度的迅速提高和费用的降低,以及大型通用蒙特卡罗程序包的发展。
粒子输运问题具有明显的随机过程性质,粒子在介质中的运动规律是大量粒子所表现出来的一种统计规律。在计算机上用MC方法模拟粒子输运过程,实际上就是模拟一批(10~100万个)粒子在介质中运动的状况,即一个一个地跟踪这批粒子在介质中的随机游动过程,并在跟踪过程中记录一些有用的信息,从而得出粒子的近似运动规律。
蒙特卡罗技术在辐射剂量学中的应用[5]:
(1)光子或电子探测器的响应函数的计算。光子或电子探测器(如碘化钠、硅、高纯锗等)响应函数的蒙特卡罗模拟是蒙特卡罗方法应用的一个典型方面。由于光子与探测器内物质发生反应后,产生次级光子和电子,而电子和正电子在输运过程中又会产生光子。这种光子与电子的耦合输运过程是非常复杂的,用一般数值方法难以解决。蒙特卡罗方法能够在较少近似的情况下,真实地模拟这种复杂的物理过程,因而成为计算此类问题的有效工具。
(2)吸收剂量及其相关参数的计算。粒子在介质中任意点处的吸收剂量的计算是蒙特卡罗技术在辐射剂量学中应用最广泛的一个方面。尤其是对粒子在几何形状复杂的非均匀介质中的能量沉积的计算,蒙特卡罗方法更是具有独特的优势,虽然其计算速度目前仍不能达到某些应用的要求,但对于速度不太高的场合,蒙特卡罗模拟的精确性和可靠性都是非常高的。
(3)蒙特卡罗技术在空腔电离室理论研究方面的应用。在研究各种空腔电离室理论及应用中,蒙特卡罗计算的最大贡献在于通过这种计算去获得许多无法从实验中得到的物理量和修正因子,在计算中某些物理过程可被人为设置开或关,从而使我们发现是什么过程引起了某种特别的现象。
以上三个方面是蒙特卡罗技术在辐射剂量学中的最有代表性的应用,实际上,在许多的分支领域,利用蒙特卡罗技术都是一个十分有效的研究工具,如固体电离室的吸收剂量——光子注量转换因子的计算,轫致辐射谱的计算等。而理论计算和实验工作的相辅相成,必将推动辐射剂量学研究的不断深入和发展。
1.2.2 在肿瘤放射物理学方面的应用
由于蒙特卡罗方法是基于计算机模拟物理的思想,能够抓住物理过程的数量和几何特征,利用数值方法加以仿真,比较逼真地描述事物的特点及物理过程。因此,该方法是求解辐射输运问题和粒子能量沉积的一种相当成熟、实用和有效的方法,在肿瘤放射物理学尤其是远距离放射治疗中的应用已越来越广泛[6]。
粒子与物质相互作用时服从统计学规律,发生作用的位置、作用的形式(如对光子而言,有光电效应、康普顿效应、电子对效应),发生作用后粒子可能被吸收或散射,散射粒子的运动方向和能量、两次作用位置间的距离等参数均是随机变量。蒙特卡罗方法可以模拟粒子与物质相互作用的全过程,通过模拟10万甚至100万个粒子的输运过程,就可以比较精确地计算出粒子束与物质相互作用的宏观特征,如注量分布、吸收剂量分布。蒙特卡罗方法的优点是可以处理粒子输运的各种复杂情况,尤其是一些难以进行实验测量的情况。
蒙特卡罗方法在肿瘤放射物理学中的应用:
(1)外照射源模拟。以加速器产生的X射线的输运过程为例,蒙特卡罗技术是用随机抽样技术去模拟以下两个过程:(1)由加速器X射线靶产生的X射线和一级准直器、均整器产生的散射X射线组成的初始射线和散射线的能谱及离轴分布;(2)初始射线及散射线光子在介质中的输运过程。
目前已有蒙特卡罗程序,如EGS4和EGS-BEAM等[7],不仅能模拟均匀介质中上述两种过程,而且能够精确模拟不均匀介质中,光子和经一级和二级碰撞产生的次级电子的径迹,计算它们的能量沉积。对一个治疗射野,蒙特卡罗模拟跟踪上亿个光子事件的能量沉积过程。
(2)外照射时模体内辐射场模拟。模拟粒子束进入模体能量沉积的过程,包括粒子通过加速器与模体表面之间的空气间隙的作用过程。除了可以准确给出模体内离轴比和百分深度剂量,以及射野的大小外,还可以求解除剂量以外的一些物理量,比如能谱和初始射线、散射线的平均能量。
(3)剂量仪响应模拟。电离室的能量响应和室壁修正因子以及胶片测量中胶片灵敏度随能量变化曲线问题都可以用蒙特卡罗方法解决。胶片剂量仪具有很多优点,可以测量一个平面内所有点剂量,具有高的分辨率,而且可以测量不均匀固体介质中的剂量分布,但由于其灵敏度随粒子的能量变化造成光学密度校正曲线有偏差,影响测量结果。蒙特卡罗方法可修正胶片随深度和射野大小变化的灵敏度曲线,以及为测量结果如半高宽和半影作理论验证。
(4)外照射治疗计划应用。由于蒙特卡罗方法运算速度慢,还不能直接用于治疗计划的制定,而是对计划中所采用的计算规则和技术作理论验证,以及为新的治疗计划提供配置数据。放射治疗的基本目标是努力提高放射治疗的治疗增益比,即最大限度地将放射线的剂量集中到病变(靶区)内,杀灭肿瘤细胞,而减少对周围正常组织和器官的损伤。因此理想的放射治疗技术应按照肿瘤形状给靶区很高的致死剂量,而靶区周围的正常组织不受到照射。适形调强放射治疗是一种提高治疗增益比的较为有效的物理措施,但由于缺乏治疗验证措施和计划评估手段,限制了适形调强放射治疗的广泛应用。建立在CT影像基础上的蒙特卡罗三维计算,可给出各种适形野以及由多野结合、楔形板、组织补偿技术等造成的不规则野的剂量分布,并提供理论验证或各种配置数据。
(5)腔内放疗源周围辐射场模拟。主要应用在近距离放射治疗中,如研究125I在人体内的剂量分布,利用蒙特卡罗方法计算放射性液体球囊在血管组织内的剂量分布等[8]。
随着计算机技术的迅猛发展,蒙特卡罗方法在肿瘤放射物理学中的应用将会越加广泛。当然,蒙特卡罗方法在解决粒子输运问题中依然存在概率性质的误差等问题。除此之外,经验证明,只有当系统的大小与粒子的平均自由程可以相比较时,即系统大小为10多个平均自由程时,结果较为满意。而对于大系统,算出结果偏低,但是数值方法适应于大系统的计算,得到结果较好。现在已经有人将两者结合起来使用,取得了一定效果。
1.3 蒙特卡罗方法应用软件
目前已有蒙特卡罗程序,如EGS、MCNP等,不仅能模拟均匀介质中上述三种过程,而且能精确模拟不均匀介质中,光子和经一级和二级碰撞产生的次级电子的行迹,并计算它们的能量沉积。
1.3.1 MCNP程序
MCNP程序全名为Monte Carlo Neutron and Photo Transport Code。由美国洛斯阿拉莫斯(LANL)国家实验室研制,是当前最高水平的通用的科学计算程序。用于处理连续能量、时间相关、三维几何的中子-光子-电子辐射输运问题。MCNP从1977年6月产生第1个版本后,不断更新,到1997年3月产生了最新版本MCNP-4B,可以在各类计算机上运行。
1.3.2 EGS程序
EGS程序的全称为Electron-Gamma Shower,模拟在任意几何中能量从几个keV-几个TeV的电子-光子蔟射过程的通用程序包,由美国Stanford Linear Accelerator Center提供,1979年公开发表。EGS4是1986年发表的第4个版本,EGS4计算程序在国际上有着广泛的应用。在辐射物理方面,主要计算加速器产生的辐射剂量分布,设计屏蔽系统,研制剂量测量仪等。在医学物理方面,模拟计算射线在人体中产生的剂量分布及衰减,进而确定治疗方案等。在西欧和北美的一些国家,已被广泛应用于医院,用于放射治疗及诊断中的剂量计算。自从1979年公布以来,已有近千篇相关论文发表,其可靠性得到了国际社会的认可。
1.3.3 EGSWIN程序
针对EGS4在用户接口方面存在的缺陷,利用VC++开发了基于Windows平台的EGSWIN计算程序包,实现了图形化输入、几何区域处理、并行计算、多记录方式输出、几何实体与粒子径迹显示等,极大地克服了原有EGS4使用上的局限,体现了当前国际上EGS的开发方向,并在一定程度上推动了EGS系列的发展。通过使用本程序,用户可以仅进行简单而直观的输入几何实体的工作,就可以实现区域的定义,极大地提高了EGS的使用效率。
1.4 辐射剂量计算方法的最新成果
快速精确耦合剂量计算方法,可以克服快速简单剂量计算方法和精确MC剂量计算方法各自的缺点。考虑人体不同解剖结构和组织不均匀程度来实现剂量计算方法的耦合,即对组织结构简单、均匀性较好的部位,采用一维或二维的快速剂量计算方法,而组织不均匀部位或一些特殊部位(不同组织分解面、由医生圈划的肿瘤区和重要器官区域)则使用精确的三维剂量计算方法。在同一个病例的计算中,这些不同剂量计算方法的选择与耦合,可以满足各种人体几何、组织的精度要求,合理的边界条件选取和处理是关键。
2 模拟计算
2.1 计算模型与方法
模拟测量装置:三维水箱,结构如图1所示。
现简要说明,选择水箱作为人体模型,进行剂量测量的原因:临床剂量测量不可能在真人体内直接进行,必须寻找最接近人体组织的等效材料作为替身。由于放射治疗所用的X(γ)射线的能量远远高于放射诊断的常用能量,在此能域内主要是康普顿效应和电子对效应的作用,所以体模材料只要有与人体相近的有效原子序数、相近的每克电子数、相近的质量密度和足够大的散射体积,就可以获得相近的测量结果。目前,世界各地自动扫描测量应用最广泛的体模是三维水箱[9];临床治疗模拟测量最常用的是人体仿真剂量体模。其他组织等效材料如石蜡、聚乙烯等也较常用。人体90%以上是有碳,氢,氧,氮组成的有机化合物。实测表明,人体肌肉和其他软组织对治疗射线的吸收与散射几乎与水相同,心、肝、脾、肾、肠、胃等组织器官的散射与吸收也与水很相近。而世界各地的水都一样,廉价易得,性能稳定,便于扫描测量,所以各种水箱是放射治疗剂量学测量的理想模体。
具体的实际测量方法是,选择射线源至水面100cm,照射面积以10cm为半径的圆形照射野,开机出束后使电离室探测器在射线中心轴上由水表面向水深层进行扫描测量,同时用X-Y记录仪作出剂量深度曲线。
三维水箱在放射治疗中具有重要的应用价值,而利用计算机模拟三维水箱的能量沉积对实际的测量工作具有重要的指导和预测作用。因此,选择三维水箱的相关模拟计算作为本次设计的内容,并且利用EGSWIN软件作为模拟计算的工具。
在使用EGSWIN程序进行模拟计算时,利用软件的图形输入程序,直观、方便地建立虚拟三维水箱模型:纵向紧密排列10个圆柱体,每个圆柱体厚2cm,半径10cm,并设定每个圆柱体以水做介质。以此10个圆柱体模拟一个深20cm,半径10cm的水箱。
图2为EGSWIN图形输入程序,在此界面内,排列10个圆柱体。
2.2 计算结果与分析
(1)分别计算能量为6MeV的电子、正电子、光子放射源,照射水箱,在水箱中不同深度层中能量的沉积(如图3~5所示):
观察以上数据及三幅图,可以直接得到如下结果:首先,正电子与电子照射的能量分布相似,其明显特点是,吸收能量主要分布在第一、第二层介质,即距离水模表面4cm内。
其次,光子照射的能量分布与正电子与电子照射的能量分布有明显区别,吸收能量在10个水介质层,即20cm内分布比较均匀,表面第一层的吸收能量相对较少。
以上结果符合相关参考资料中的数据[4]以及放射物理相关理论。光子是不带电粒子,且无静止质量,与物质间的相互作用属于非直接电离,有明显的剂量建成效应,其穿透能力比电子、正电子大,射程比电子、正电子长,能量可以传递给较深的水介质。电子、正电子与物质间的相互作用属于直接电离,因此射程短,无明显的剂量建成效应,能量大部分传递给表浅的水介质。
(2)1MeV和5MeV光子源分别照射水箱的对比:
从图6中可以看出,5MeV光子源在水箱中的能量沉积明显高于1MeV光子源,而且在随深度增加,变化的趋势也有明显不同。在放射治疗过程中,通常根据这种深度剂量曲线选择合适的放射源能量,给予特定深度的病变组织合适的剂量,达到预期的效果。
从图7~8中看出,每层介质对某一特定能量或频率的光子吸收明显高于其他能量或频率,利用这个结果,选择特定放射源,在给定介质中大量沉积某频率的光子。由于生物效应与光子频率有一定关系,因此,通过选择光子频率,可在一定程度上控制生物效应,从而达到预期的治疗效果。
3 结束语
本研究对三维水箱中的剂量分布进行了模拟计算,即对三维水箱进行不同能量,不同种类的放射源照射结果的对比、计算不同深度介质中能量沉积的频谱。这些结果符合放射物理学的相关理论,并且对三维水箱的实际测量工作具有参考价值。以上结果可以证明,蒙特卡罗模拟方法可以相当准确地模拟计算辐射剂量的分布,对核物理实验,尤其是放射治疗方面具有重要的使用价值。
从计算结果可以看出,EGSWIN软件无法以表格或图表格式输出计算结果,尤其是大量的结果数据,不便于后期处理和运算。但是,利用EGSWIN软件进行粒子输运的计算,其准确性是能够得到保证的,因为EGSWIN本身就基于清晰易懂的物理过程,具有灵活性;是一个经过各种基准实验验证了的程序;它的开放的结构,基于很多用户的贡献,其本身就是开放软件。目前已被广泛应用于医学物理,自从第一次公布以来,已有近千篇有关论文发表。
摘要：本文首先介绍蒙特卡罗方法的基本原理,及其在核物理实验,特别是辐射剂量计算等方面的应用;其次,介绍辐射计量学的基本知识和发展情况;最后,结合放射物理方面的知识,利用基于蒙特卡罗方法的EGSWIN软件,建立数学模型,并模拟计算电子束、光子束、正电子束在设定几何条件下的照射过程。
关键词：蒙特卡罗方法,辐射剂量计算,EGSWIN软件
参考文献
[1]许淑艳.蒙特卡罗方法在实验核物理中的应用[M].北京:原子能出版社,1996.
[2]胡逸民,等.肿瘤放射物理学[M].北京:原子能出版社,1999.
[3]刘宗良,李强,赵平华,等.蒙特卡罗模拟方法及其在辐射计量计算上的应用[J].湖南人文科技学院学报,2006,(6):24-27.
[4]P A Lovey,D G LewisI A M Al-Affan,C W Smith.Comparisonof EGS4 and MCNP Monte Carlo codes when calculatingradiotherapy depth doses.Phys[J].Med.Biol.1998,(43):1351-1357.
[5]郭勇.辐射剂量学概论[J].中国辐射卫生,2005,14(2):86-90.
[6]俞受程,等.现代肿瘤放射治疗学[M].北京:人民军医出版社,2000.
[7]冉蜀阳,傅玉川,罗正明.利用蒙特卡罗程序EGSnrc实现电子束辐照剂量分布的计算和电子束辐射加工工艺的优化[J].辐射研究与辐射工艺学学报,2002,(2):34-38.
[8]孙雨云.蒙特卡罗方法在肿瘤放射物理学中的应用[J].实用医技杂志,2007,(17):87-88.
辐射剂量计算 篇2
关键词：工业料位计,辐射场,剂量分布,测量
核技术在近年来在医疗、农业、工业等多个领域都得到了较为广泛的应用, 为国民经济的发展提供了有效的技术支持, 工业料位计就是核技术应用的典型例子。工业料位计具有在线控制、在线分析、在线检测等显著的特点而被日益增多的工业企业所选用。其基本工作原理是利用对射线强度进行测量来将原料厚度准确地计算出来, 计算精度较高, 在水泥厂机立窑的料位自动控制中应用价值较高。但是由于工业料位计在使用过程中有可能会出现泄露的现象, 那么就会在其附近出现辐射剂量异常区, 会直接危害到相关的工作人员及周围环境, 因此, 很有必要对工业料位计辐射场剂量分布进行研究。
1 工业料位计的组成及辐射场形成机理
工业料位计是由后续控制电子电路、电离室γ射线探测器、防护铅罐、γ辐射源等多个部件组成, 137CS源是工业料位计最为常用的放射源, 所释放出来的γ射线能量可以达到0.661Mev。137CS放射源衰变之后就会产生β射线和γ射线, 而β射线的射程只有几厘米, 辐射范围极为有限, 基本不会影响到周围环境, 由此可见, γ射线才是最为主要的污染源。物质与γ射线在一起作用, 会产生电子对效应、康普顿散射、光电效应三种形式。这三种形式的发生率往往直接与作用物质的原子序数、射线能量存在着较为密切的关联, 电子对效应主要是物质与高能量光子相互作用的形式, 康普顿散射主要是物质与中等能量光子相互作用的形式, 光电效应则主要是物质与低能量光子相互作用的形式。
因此, 物质对射线的散射是工业料位计辐射场的形成基础, 射线与料封管中的物质发生康普顿散射效应, 料封管成为射线路径中的散射物, 它对料位计的辐射剂量分布会产生影响。
2 工业料位计辐射场剂量分布的测量
2.1 测量仪器
选用X-γ辐射检测仪 (型号为AT1123型) 来测量工业料位计的辐射场剂量分布, X-γ辐射检测仪探测器类型塑料闪烁体, 该仪器响应的能量响应为60ke V-3Me V, 时间响应大于30ms, 仪器量程范围50n Sv/h-10Sv/h, 测量固有误差±15%, 各项性能参数完全符合现场测量要求。
2.2 测量方法
首先, 关闭放射源准直孔, 对环境辐射剂量本底值进行有效地测量;其次, 将放射源准直孔打开来进行逐点测量。单次测量时间为10s, 每个测点测量次数为5次, 测量结果则为5次测量的平均值。
2.3 测量结果
(1) A企业料位计剂量分布。基于现场的实际环境条件来将平面布点图绘制成如图1所示, 料位计辐射剂量分布测量结果如表1所示。由表1可以看出, 剂量较大的异常区出现在工业料位计的放射源一侧, 同时由于附近建筑物的影响, 个别区域还出现了剂量削弱或者剂量叠加的现象。本次测量的最大值出现在5号测点, 距源3m范围内, 由于剂量已经达到了354.94×10-8Sv/h, 那么应该要重点关注。而工业料位计探测器的另外一侧辐射剂量很小, 基本不会对工作人员身心健康造成影响, 因此, 可在这一侧进行相应的操作。
(2) B企业料位计剂量分布。基于现场的实际环境条件来将平面布点图绘制成如图2所示, 料位计辐射剂量分布测量结果如表2所示。由表2可以看出, 剂量较大的异常区出现在工业料位计的放射源一侧, 同时由于附近建筑物的影响, 个别区域还出现了剂量削弱或者剂量叠加的现象。本次测量的最大值出现在9号测点, 距源3m范围内, 由于剂量已经达到了259.33×10-8Sv/h, 那么应该要重点关注。而工业料位计探测器的另外一侧辐射剂量很小, 基本不会对工作人员身心健康造成影响, 因此, 可在这一侧进行相应的操作。
3 结语
总之, 对A企业和B企业的料位计辐射剂量分布测量结果进行综合发现:剂量较大的异常区都出现在工业料位计的放射源一侧;料封管中的物质、放射源活度与异常区的剂量强度、辐射半径都存在着较为密切的关系;与放射源后方相比, 放射源两侧的辐射场剂量都较大, 呈现出较为明显的“双峰”状。而工业料位计探测器的另外一侧辐射剂量很小, 基本不会对工作人员身心健康造成影响, 因此, 可在这一侧进行相应的操作。
参考文献
[1]高起发, 高秀玉.吕振祥秦山核电站首炉燃料组件生产对辐射环境影响的初步分析[J].辐射防护, 2011, 17 (01) :144-145.
[2]谈春明, 向新程, 刘以思.用蒙特卡罗方法计算集装箱检测大厅辐射场剂量分布及其散射体的影响[J].辐射防护, 2010, 16 (6) :341-347.
[3]李正平, 徐超, 吴瑞生.雨nte Carlo模拟研究Y射线密度计的辐射剂量场, 核技术[J].2006, 16 (03) :178-181.
[4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中华人民共和国国家标准—建筑材料放射性核素限量[S], 2001.
辐射剂量计算 篇3
关键词：辐射剂量与防护实验 改革与创新 理论联系实际
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（a）-0135-02
第四次全国教育工作会议精神和中共中央国务院关于“坚持以人为本、全面实施素质教育是教育改革和发展的战略主题，是贯彻党的教育方针的时代要求，核心是解决好培养什么人、怎样培养人的重大问题，重点是面向全体学生、促进学生全面发展，着力提高学生服务国家服务人民的社会责任感、勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力。”的指示，将“坚持和落实科学发展观，以学生为本，以创新人才培养为核心，实施开放式实验教学，促进学生知识、能力、思维和素质的全面协调发展”作为教学改革的指导思想。目前，随着我国核科学技术的发展，急需大批具有扎实的核专业知识和实践能力的创新型人才，实验、实践是培养创新型人才的关键[1]。
从人才培养方案顶层设计入手，创新实验教学设计，推进实验教学理念、方法等改革，着力提升学生实践动手能力和创新思维能力及实际应用能力，全面提高学生综合素质。改革创新辐射剂量与防护实验教学是培养核类专业创新型人才，全面促进学生各项智能发展的重要环节。辐射剂量与防护实验教学对培养学生实际动手能力、提高创新兴趣、激发创造欲望、培养科研实践能力、养成工作中安全规范操作习惯及培养安全保护意识有着不可替代的作用，是高校核类专业学生培养方案的重要组成部分。改革创新实验教学方法是促进学生各项智能发展的必要手段。
1 因地制宜，应用式教学
辐射剂量与防护实验是继核辐射探测基础实验及核技术应用实验后针对大四学生开设的应用性实验。学生已经具备了仪器使用的基本技能及方法，对辐射剂量与防护的概念及重要性有了清晰的认识与了解，对今后的工作去向有了明确的目标。因此，除对学生进行辐射剂量与防护基本技能传授外，还需针对学生未来的工作环境及其感兴趣的方向做针对性的指导，设计出合理的、新颖的实验项目及方案，激发他们对辐射剂量与防护实验的兴趣，提高他们在实际工作中的适应力。在设计过程中，教师与学生共同参与，探讨实验方案，分析解决试验的必要性及可能出现的各种问题，并做出详细讲解，多引导，多鼓励，帮助学生建立信心，激发兴趣，提高他们解决实际问题的能力。
因地制宜，应用式教学要求教师能充分调动学生的积极性与兴趣，不断激发培养他们的创新能力，提高他们的综合素质，增强其社会生存能力。
2 培养兴趣，诱发求知欲，发挥学生的主观能动性
能考起本科的学生都是聪明的，优秀的；但最后，并非每个学生的学习情况及动手能力都是理想的；就是因为教师未能提起学生对该学科的兴趣，不能发挥出学生的主观能动性。每个人生而具有求知欲，有探寻真相的的冲动，对生活中一切未知的事物，都有探索其根源的想法。因此，教师应该从培养学生兴趣，诱发其求知欲入手，向他们描述未来在工作中可能遇到的各种情况及其后果，让他们对今后在工作中可能发生在自己身边的事件有一清晰的概念，从而引发他们对避免及在事件中保护自己产生浓厚的兴趣，进而自发的去寻求解决的办法。
另外，每个学生擅长的领域不同，解决问题的方式及能力有区别；有些学生善于动手；有些理论扎实；有些善于思考；因此，当他们单独去解决问题时，容易因某一方面的原因而导致失败，打击了积极性，降低了探索的兴趣。因此，我们将有同一兴趣的学生进行合理搭配，使其能互相交流，讨论；并适时的予以指导，使其在解决问题中，培养出浓厚的兴趣；激发出每个学生的潜力，达到最优化的教学效果。
3 理论联系实际
辐射剂量与防护实验是针对核类专业学生开设的一门应用性实验课程。任何核类专业学生都需要對辐射防护技能有全面的认识和了解；学生学习每个实验时都要学习实验原理，合理设计实验方案，熟练操作仪器，正确分析处理实验数据。然而，现在大多数防护实验都是在实验室内完成，接触现实中的辐射防护较少，使学生不能将理论联系实际。因此，为了加强学生的动手能力，教学中应该采用多元化教学方式。
3.1 培养学生自主学习能力，提高学生的创新思维积极性
在辐射剂量与防护实验教学中，要求学生探究实验背景、装置、应用的思想和对实验意义的总结归纳，发展学生自主获得知识信息的能力，养成自主学习，探究奥秘的习惯，善于总结归纳前人的思想，提出新的见解，并多于同学老师进行研究讨论，明确新观念点的正确性和实用性；对于学生提出新见解，不管对错，要多鼓励，多褒奖，不能一棒子打死，正所谓“没有做不到，只有想不到”。以鼓励，褒奖的方式提高学生创新思维的积极性，引导其正确认识及完善自己的新见解，提高学习兴趣。这样可以培养学生自我认知、人际关系、语言、逻辑数学等方面的智能。
3.2 引导学生自主设计、优化实验方案、进行实地测量，使理论与实际相结合
在传统的辐射剂量与防护实验中，实验大多在实验室完成，实验环境及条件已明确，学生只需在教师的指导下按步骤进行操作即可，这种方式缺乏主观能动性，对培养学生的实际动手能力相对欠缺；为解决这一问题，我们带学生到各放射性应用单位，进行实地考察，对该单位的放射性设备及所处环境进行分析，做出监测方案，并由教师对其监测方案提出意见，指出其不足之处，指导学生进行修改，培养学生自主完成实验方案的能力。
在实验方案完成后，带领学生按设计方案对该放射性应用单位进行实地测量，合理记录测量数据。并对在测量过程中遇到的困难进行整理分析，提出解决方案，并进行讨论。在此过程中，可以提高学生解决实际问题能力，使学生在毕业后能更好、更快的融入社会，缩短学生从学校到社会过度的适应期。
3.3 测量分析，培养学生自主思考、解决问题的能力
在辐射剂量与防护实验中，要求学生具备处理及分析实验数据的能力；因此，学生必须熟悉国家制定的辐射剂量及防护标准，能准确判断出数据的合理性。
指导学生对测量数据及整个实验过程进行分析，判断数据的合理性，剔除错误数据，找出超标数据，并分析其产生原因，对测量过程中所使用的仪器设备，测量方案及测量过程进行优缺点评价，设计整改方案。
4 结语
通过辐射剂量与防护实验教学方法的改革与创新，教学质量明显提高，学生的动手能力，学习兴趣及创新能力显著增强，学生参加各种竞赛共获奖82个：其中：国际级4个、国家级2个、省部级41项、校级35项成绩斐然。然而，实验教学改革是一长期过程，必须保持与时俱进，不断探索。坚持“以人才培养为中心，内涵发展，以人为本，以创新人才培养为核心”等现代高校教育理念，不断改革，不断创新，使其符合科学的发展，满足社会的需要。
参考文献
[1]郑贤利，王振华，程品晶，等.核技术实验教学方法改革与创新[J].中国电力教育，2012（23）：92-93.
[2]李小华，程品晶.地方高校实践教学示范中心的建设与探索[J].实验室研究与探索，2013（5）：119-123.
[3]胡碧涛，张宇.核科学与技术实验教学体系建设[J].高等理科教育，2009（4）：100-102.
12辐射剂量学与辐射防护题签 篇4
2、什么是授予能？写出其表达式，并计算电子对产生过程中授予能的大小。
3、什么是辐射的确定性效应？如何估算半死剂量？其大小约为多少？
4、天然本底辐射主要指来自哪几个方面的辐射？我国居民所受天然辐射年有效剂量约为多少？
5、列举X射线机的基本参量并指出基本参量与X射线线质、线量的关系；列举X射线机中消除和抑制散射线的装置。
6、内、外照射辐射防护的基本手段是什么？详细并说明原因及具体实施办法。
7、外照射辐射防护时，应选择屏蔽材料？
8、某开放型放射工作单位的放射性核素的年用量分别为：Pu3.710239
9010q；Sr3.71011Bq；32P3.71012Bq；131I 7.41012Bq。则该单位的等效年用量为多少？它属于第几类开放型放射性工作单位？
9、某工作人员由于匆忙，在辐射源处于工作位置的时候进入源室，在离源1.5m处停留了5min，若辐射源为Co（射线的平均能量是1.25eV），放射性活度为500GBq,射线束未经准直，且因射线出口较小，人体表面的受照面积仅为200cm，射野成正方形，求此情况下，该工作人员10cm深度处组织的吸收剂量。
10、要建筑一个Co-60辐照室，源活度为3754居里，墙外容许照射率为0.25mR/h,若用混凝土建筑，需要屏蔽墙的厚度是多少？
11、近期我国核电事业发展很快，结合所学辐射防护知识和世界发生的几次重大核事故（三里岛、切尔诺贝利、福岛）经验，阐述我国在核电发展和辐射防护与核安全方面应注意和借鉴什么？
辐射剂量计算 篇5
1 对血液系统的影响
长期低剂量电离辐射对血液系统的影响主要表现在红细胞数、红细胞分布宽度、嗜酸性粒细胞比例增高, 单核细胞比例降低, 外周血片幼稚粒细胞、巨大血小板的检出率增高, 有核红细胞、粒系分叶过多的检出率虽然没有显著性差异, 但在正常人外周血片中这些异常细胞应该是无法检出的。庄晓玲、方汉波等[3]认为低剂量照射可以应激性生成巨大血小板, 其活性和功能更强大。还有学者调查结果显示, 白细胞、血小板均值低于对照组, 血红蛋白均值高于对照组, 差异有统计学意义[4]。杨非, 黄中夯等研究结果显示, 放射工作人员白细胞异常主要的表现就是其低于正常值范围的人员比例较高, 尤其是女性更为明显, 性别间比较差异有统计学意义。红细胞计数和血红蛋白异常主要的表现是高于正常值。Otsuka[5]的研究结果显示, 低剂量电离辐射对骨髓和造血系统不同亚群的兴奋和适应效应是不同的, 造血祖细胞及对应的骨髓细胞增殖明显, 外周血象红细胞和血小板数量有所增加;但研究没有观察B淋巴细胞增殖效应, 因此白细胞数量没有明显的改变, 据此可以解释本监测人群中外周血象的不同变化趋势。但需要关注的是, 血小板的数量男性和女性低于正常值的比例都是比较高的, 这与其他监测人群显示的情况一致, 分析可能是长期辐射效应的累积效应, 并不是简单的低剂量辐射效应[6]。尹虹、林丽玉调查结果显示, 放射组白细胞总数及淋巴细胞计数的均值虽然处于正常值范围, 但与对照组相比已明显降低, 差异有统计学意义;而中性粒细胞计数、红细胞计数、血红蛋白量及血小板计数的均值两组间差异无统计学意义;两组人员血细胞参数低于正常值的检出率比较, 差异无统计学意义[1]。
2 对染色体结构的影响
染色体结构畸变发生的基础是断裂, 电离辐射所诱导的机体淋巴细胞染色体畸变主要是各种射线的电离粒子导致细胞核内DNA的双链或单链断裂或重接造成的。电离辐射剂量越大, DNA损伤或错误修复及未修复的机会也就相应的越多[7]。国内外学者调查研究中显示[8,9], 长期受低剂量照射的放射工作人员可引起外周血淋巴细胞染色体畸变率明显升高, 且各种类型的染色体畸变也明显升高。姚玉华、姚文等[10]研究表明, 放射组各项观察指标与对照组相比均有显著升高, 又一次说明长期受低剂量电离辐射即使是接触的放射线剂量处于较低水平, 也可能引起染色体畸变。性别与染色体畸变没有关系, 染色单体型畸变在低工龄组中发生率低于高工龄组。染色体畸变率随着累积剂量的增加而升高, 个人累积剂量越高, 染色体畸变率也就越高。葛琴娟、吴霄等[11]调查显示, 一方面, 不同工种间染色体畸变、微核率的变化也会不同, 其中以从事介入放射的工作人员染色体畸变率及微核率较高, 主要原因是介入放射具有曝光条件大、时间长、床旁操作的特点, 而工作人员又经常囿于操作方便忽视防护;另一方面, 长期接受低剂量电离辐射的放射人员染色体畸变率、微核率随着个人累积剂量的增加也有递增的趋势, 呈直线正相关, 且放射人员在个人累积剂量较低 (<50m Sv) 的情况下, 染色体畸变与微核率阳性率仍然是大于对照组, 这说明低剂量电离辐射对人体外周淋巴细胞染色体仍然会造成一定的损伤。
3 对免疫系统的影响
免疫系统是机体执行免疫应答和免疫功能的组织系统, 由免疫器官和组织、免疫细胞和免疫分子组成, 在免疫反应中各成员 (抗原、免疫分子、免疫细胞、免疫组织) 之间相互依赖, 相互影响和相互作用构成了互相制约的调节网络, 完成对抗原的识别和反应。这种作用对维护机体免疫功能的稳定和动态平衡十分重要[12]。有关低剂量辐射对体液免疫的影响, 研究较少。目前认为, 低剂量辐射可促进B细胞的多克隆活化和免疫球蛋白的形成, 刺激机体体液免疫功能[13]。有调查结果显示, 长期接触低剂量电离辐射对所研究人群免疫系统有一定影响, 但总体未达到显著水平, 观察组免疫水平与对照组比较, 差异无统计学意义[14]。长期接受低剂量电离辐射, 作为一种特殊的“弱抗原”能够激活T淋巴细胞, 促进产生抗体。Ig G呈现增高的同时, Ig M却有随着工龄的延长而下降的趋势, 这恰恰与免疫应答时再次应答Ig G表现突出的观点相吻合, 但Ig A呈现的增高趋势与何燕等[15]调查结果不一致, 这种现象应当进一步探讨。结合上述情况, 可以看出:低剂量电离辐射可以使人体外周血中免疫球蛋白增高, 这种现象可以认为是适应性反应, 但外周血中免疫球蛋白增高对人体的意义如何, 是否与个人日常接触的放射线剂量大小有关, 这些都有待进一步研究。免疫系统是一个复杂的组织系统, 其中T细胞亚群的变化, 经常反映机体的免疫状态, 所以, 与T细胞亚群相关联的诸多血液系统变化的联合观察, 将对放射工作人员健康监护起到尤为重要的作用[16]。
4 职业人员的致癌可能性
为探讨长期低剂量电离辐射是否导致职业人群癌症死亡增多, 并为低剂量电离辐射的生物效应及危险评估提供直接的流行病学依据, 漆波、刘清芳等[17]以符合要求的文献资料上的国内外20个长期暴露于低剂量电离辐射的核工厂职业人群的癌症死亡队列为研究对象, 采用Meta分析方法, 用固定效应和随机效应模型计算了全死因、全癌症、辐射敏感实体瘤及血液系统肿瘤死亡的标准化死亡比 (SMR) 及95%置信区间 (CI) , 并进行了敏感性分析。结果表明, 长期暴露于低剂量电离辐射的核工厂职业人群的全死因、全癌症死亡、所有辐射敏感实体瘤、血液及淋巴系统肿瘤的死亡率均低于一般人群, 其中全死因、全癌症死亡、非霍奇金淋巴瘤、食管癌、肺癌、结肠癌、胃癌死亡率明显降低 (P<0.05) , 白血病、多发性骨髓瘤、霍奇金病、肾癌、中枢神经系统肿瘤的死亡率和一般人群相比没有发现明显差异 (P>0.05) 。需要继续对这些单个队列的随访观察及多个队列的综合研究, 结合病例对照研究等, 分析多因素影响及进一步分析剂量效应关系, 以提高调查的准确性和客观性。
综上所述可见, 长期低剂量辐射仍有可能对放射人员的健康产生一定的影响。因此, 今后应加强对放射人员的培训和宣传, 提高其自身防护的意识, 同时进一步改善其防护条件, 完善操作规程, 健全职业健康监护机制, 才能更好地保护放射工作人员与公众的健康, 有效预防放射性疾病的发生。
摘要：电离辐射对人体的损伤效应包括血液系统、免疫系统等方面, 随着科学技术的发展, 低剂量电离辐射对人体生物效应越来越受到人们的关注。为了解长期低剂量电离辐射对人体健康产生的影响, 国内外学者做了大量的调查和研究工作。有资料表明长期低剂量电离辐射有可能对放射工作人员的健康产生一定的影响。所以, 只有加强射线防护工作, 普及放射防护知识, 不断强化放射工作人员的自我防护意识及健康体检意识, 才能有效地保护放射工作人员的身体健康, 有效预防放射性疾病的发生。
辐射剂量计算 篇6
自从多层螺旋CT机问世以来,CT技术日新月异,CT机性能的不断提高,双源CT作为一种安全、可靠、经济、简便、无创性的检查技术,对心血管病变的准确诊断方面越来越受到临床的认可。但是X射线的辐射给机体带来的损害是无法避免的。所以在不影响图像质量,满足诊断要求的前提下,对于心率控制在70次/min以下的患者,采用双源CT前瞻性序列扫描技术是可行的。
1 材料与方法
1.1 一般材料
选取2008年2月~2009年8月怀疑冠状动脉疾病的患者100例,行双源CT低剂量冠状动脉扫描。其中,男58例,女42例,年龄27~76岁,平均53岁,心率42~70次/min。
1.2 检查设备
西门子SOMATOM Definition双源CT(Dual Source Computed Tomograph,DSCT),采用双筒高压注射器。Syngo In Space三维处理软件技术:最大密度投影(maximum intensition projection,MIP),观察血管与钙化的关系;曲面重建(curved planar reformations,CPR),利于观察单支血管的狭窄;容积再现(volume rendering technique,VRT),观察冠状动脉与周围组织的关系及多平面重组(multiplanar reformations,MPR)等多种图像后处理技术行冠脉重建来显示血管。
1.3 检查流程
(1)扫描前对患者进行严格的屏气训练,时间约12~15s。
(2)扫描前30min舌下含服倍他乐克25~50mg。
(3)扫描前3min舌下含硝酸甘油片剂0.5mg。
(4)选择非离子型碘对比剂(碘普罗胺370mg I/m L)。
(5)Test bolus:自右肘静脉注射15m L对比剂,注射速率同冠状动脉CTA流率(4.5~5.5m L/s)。中间无间隔以同速率注射生理盐水50m L,为了减少患者辐射剂量,在对比剂注射10s后开始行动态扫描,感兴趣区设定在升主动脉。测升主动脉增强峰值时间,将此时间加上10s的监测时间,再加上3s作为冠状动脉CTA扫描的延迟时间。
1.4 扫描参数
1.4.1 固定参数
准直器宽度32×0.6mm,重建层厚0.6~0.75mm,视野(FOV)150mm×180mm,重建函数B25f,采集期相70%R~R间期。
1.4.2 需要调节的参数
根据不同的BMI(以体重/kg除以身高/m2)对管电压、管电流进行调整,见表1,扫描时间12~15s(由选择的扫描范围决定)。
1.5 图像质量的评定
由两位经验丰富的影像诊断医师采用双盲法对图像进行评价,将图像质量评价标准分为5级。I级:图像显示清晰,所有血管充盈良好、连续、无伪影;II级:图像质量满意,仅一段血管边缘轻度模糊,无错层或阶梯状伪影;III级:图像质量基本满意,有两段血管管壁出现模糊,无错层或阶梯状伪影;IV级:图像质量差,多段血管管壁模糊,部分血管出现错层伪影;V级:图像质量非常差,伪影严重,管脉无法分析。图像质量为I~II级者可认为是优质图像;III级者为可评价图像;IV~V级图像伪影较重,为不可评价较差图像[1]。以上相当于3D冠脉束/CPR对图像质量的评价。I级:LM、LAD、LCx、RCA及主要分支均可清晰显示,且轮廓清晰,边缘锐利;II级:LM、LAD、LCx、RCA及主要分支均可显示,但边缘轮廓模糊;III级:LM、LAD、LCx、RCA可显示,其他分支显示不清;IV级血管主干或分支出现错层,管腔不连续,影响诊断。
2 结果
(1)心率控制在70次/min以下的患者,双源CT低剂量冠状动脉CTA成像可根据不同BMI,使扫描方案因人而异,更加优化,并可得到满意的图像,见表2。
(2)前瞻性序列扫描技术的平均容积CT剂量指数(CT does index volume,CTDIVl)和剂量长度乘积(does length product,DLP)大约是回顾性心电门控的1/3;
有效剂量ED(Effective dose,ED)大约是回顾性心电门控的1/4,见表3。
3 讨论
在CT冠状动脉成像的发展过程中,越来越多的临床心脏专科医师将CT作为非创伤性冠脉成像的重要检查手段。其在心血管疾病的诊断方面具有独特的优越性,可作为心血管造影的一种补充,有时甚至可替代心血管造影。目前,国内在CT临床应用中,存在一些问题,如片面追求CT图像质量和诊断准确性,忽略了随之带来的辐射剂量的增加对患者的危害,以及滥用和缺乏减少扫描剂量的优化方案。在如何保证冠脉CT成像图像质量的前提下,合理降低射线剂量及放射防护与安全问题已受到广泛关注。所以,作为CT操作技术人员在满足临床诊断的影像质量前提下,应该能够意识到降低患者剂量的多种操作方法,实现可合理达到的低剂量水平,或者在辐射剂量不能大大降低的情况下,能够最大限度地提供更多的影像诊断信息,体现出辐射剂量的价值最大化,即X射线检查必须遵循正当性分析——利大于害的原则[2,3]。流行病学调查显示,CT检查的X射线辐射剂量的增高可增加癌症的风险,在接受同样的辐射水平下,年龄越小,发生概率越高[4]。虽然关于CT的低剂量辐射致癌与否在学术界尚有争议[5],但据来自BEIR(电离辐射生物效应委员会)的估算,5岁儿童如接受100m Gy的辐射剂量,发生致死性肿瘤的几率会增加1.2%~1.5%[6],15岁的青少年女性接受100m Gy的辐射剂量,其几率会增加0.3%。由此推算,35岁以下女性接受的辐射剂量每增加1rad(l Gy=100rad),其乳腺癌的发生率较正常人群增加14%;胎儿接受辐射则可导致发生肿瘤或白血病的几率升高[7,8]。因此,有效降低冠状动脉CTA检查中的辐射剂量以保护受检者具有重要意义。
对于双源CT低剂量冠脉CTA成像中,心率控制在70次/min以下的患者,受检者接受的辐射剂量除了取决于CT设备固有性能和受检者个体条件外,更重要的是扫描参数的设置和技术操作因素,通过个性化选择扫描参数来降低辐射剂量是可取的。在同一扫描模式下图像质量与辐射剂量有时呈矛盾关系,因此需要平衡两者的关系。要改变固定的扫描模式,针对不同患者的个体条件,如心率、BMI等来确定合适的扫描方案和扫描参数,从而实现个性化合理扫描。近期一项针对日常冠状动脉CTA辐射剂量调查的国际多中心研究(50家单位参加)显示,不同机构之间辐射剂量差距明显,从平均5m Sv到平均30m Sv,表明合理的扫描方案可以有效降低辐射剂量[9]。
BMI是国际公认的一种评定肥胖程度的分级方法,BMI越小检查时射线剂量也应随之降低。图像质量与射线剂量是一对矛盾的统一体,两者互相影响又互相制约[10,11]。根据不同的BMI采用不同管电流,再综合运用多种低剂量技术,可使扫描方案因人而异,从而避免BMI小的个体可能受到过量辐射,BMI超重个体曝光剂量又可能不足的问题。BMI对掌握适度的低剂量管理有很好的指导意义。
参考文献
[1]谢元亮,郑晓华,金朝林.心率对64排螺旋CT冠状动脉成像质量的影响及对策[J].放射学实践,2006,24(9):915-916.
[2]Mulkens TH,Marchal P,Daineffe S,et al.Comarison of low-dose with standard-dose multidetector CT in cervical spine trauma[J].AJNR,2007,2(8):1444-1450.
[3]Dianna DC,Donna MM,Kerry TK,et al.Strategies for formulating apropriate MDCT tehniques when imaging the chest,abdmen,and pelvis in pediarients patients[J].AJR,2004,182:849-859.
[4]Brenner DJ,Hau EJ.Computed tomography:a increasing source 0f radiation exposure[J].N EIlgl J Med,2007,357:2277-2284.
[5]Ravenel JG,Scalzetti EM,Huda W,et al.Radiation exposure and image quality in chest CT examintions[J].AJR,2001,177(2):279-284.
[6]Nickoloff EL.Alderson PO Radiation exposures to Patients from CT:reality,Public perception,and policky[J].AJR,2001,177(2):285-287.
[7]Naidich DP,Marshall CH,GribbinC,et al.Low-dose CT of the lungs:preliminary observations[J].Radiology,1990,175(3):729-731.
[8]Kalender WA,wolf H,Suess C,et al.Dose reduction in CT by on-line tube current control:principles and validation on Phantoms and cadavers[J].European Radiology,1999,9(2):323-328.
[9]Hausleiter J,Meyer T,Hermann F,et al.Estimated radiation dose associated with cardiac CT angiography[J].JAMA,2009,301:500-507.
[10]Tack D,Maertelaer V,Gevenois PA.Dose reduction in multidetector CT using attenuation-based online tube current modulation[J].AJR,2003,181:331-334.
辐射剂量计算 篇7
随着国内肿瘤发病率上升,越来越多的医院面临着肿瘤治疗的问题。医用直线加速器是肿瘤放射治疗的必备仪器,在应用加速器的同时,加速器的辐射剂量问题也是日益突出。因此,预防辐射对人体的伤害和对环境的污染等问题受到广泛关注。辐射剂量测量仪以测量吸收剂量为主,辅以加速器其他方面的监测工作,进而控制了放射治疗过程中诸项问题的产生。目前,国内加速器辐射剂量测量仪的研制采用了多种探测方法,主要有3种类型,见图1。常用的辐射测量探测元件有电离室探测器,G-M计数探测器,半导体探测器和热释光探测器[1,2],本文对4种探测元件从工作原理、功能特性、优缺点、现状与发展等方面进行分析比较。
1 辐射剂量测量仪的基础理论
1.1 辐射剂量测量仪基本原理对比(表1)
1.2 辐射剂量测量仪优缺点对比(表2)
1.3 辐射剂量测量仪影响因子对比(表3)
2 国内、外辐射剂量测量仪的现状与发展
2.1 电离室探测器的现状与发展
电离室探测器广泛地应用于辐射加工、放射治疗、个人防护和环境监测等领域的剂量测量,特别是在放射治疗中,准确的剂量测量是放射治疗质量保证的重要手段。2000年杨震,崔宏建[3]介绍了仿FARMER电离室剂量仪的构造原理及使用中应注意的事项。2003年陈靖等[4]研制出一种由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面软件组成的新型电离室剂量计,实现了使用方便、性能稳定、可靠性高、适用范围广泛的目标。2005年沈春花[5]通过不同型号的诊断X射线剂量检测方法,比较分析了电离室与半导体技术的辐射剂量的探测,得出美国生产的RADCAL-9095新增加了管电流及非介入式mAs的测量。有利于诊断X射线辐射品质的进一步提高,代表了目前X射线剂量探测技术的发展方向。2008年蒋艳君等[6]学者采用Farmer剂量仪进行加速器输出剂量稳定性的监测,结果表明Farmer剂量仪是全身照射中输出剂量稳定性监测的有力工具。2009年王小平等[7]采4种不同电离室探测器,按IAEA TRS398和TRS227号报告进行测量分析得出,采用不同的计量仪和不同的测量规程得到的结果基本相同,且测量误差复合国标要求。
2.2 G-M计数探测器的现状与发展
1928年,盖革和弥勒发明了盖革计数管即:盖革-弥勒计数管缩写为G-M计数管。盖革计数管可用来检测各种物质和周围环境的放射性,甚至可以勘探到铀矿样品,盖革计数管还可以检测到地下的氡。把G-M计数管做成一种高精度的探测器,如G-M计数探测器是智能型袖珍仪器,它采用最新的功能较强的单片机技术[8]制作而成,主要用来监测X射线和γ射线等[9],能够及时提醒工作人员注意安全[10]。岳清宇等[11]介绍并分析了G-M计数管适用于环境γ辐射连续监测的特点和存在的主要问题,讨论了G-M计数管用于环境连续监测的许多可取之处,并进一步研究改进和发展。2009年石会路[12]等学者采用盖革—弥勒计数管研制出一种基于单片机设计的小型高灵敏度γ剂量率监测仪,研究表明该仪器本灵敏度高、稳定性好,不仅可以准确记录γ射线剂量和及时报警,而且能够实现辐射防护最优化目标。同年王俊华等[13]统以89S51单片机为核心,研制出一种具有自动检测、自动分类、自动显示、多种声响提示和故障自动诊断等功能的微型检测仪器,且该仪器能够有效地防止辐射对人产生的伤害。
2.3 半导体探测器的现状与发展
2001年赵士安及欧向明等[14]研制出一种可提供剂量测量(0.001~9999mGy),剂量率测量(0.001~9999mGy/s)和曝光时间测量(0.001~9999s)的RD298智能型放射诊断X射线剂量仪。2004年赵士安及欧向明[15]对RD-98半导体探测器采用与标准电离室比对的方法进行剂量学性能研究。结果表明,RD-98半导体探测器的能量响应好于5%,具有卓越的辐射响应线性和抗冲击等特性,符合IEC作为诊断X射线剂量仪探测器的剂量学要求。2005年徐建一等[16]介绍了最新研制的TQ-2000型多通道剂量仪,研究表明它与体模配套使用,能够满足全身照射(TBI)测量和剂量分布(IMRT)测量的要求。2005年欧向明等[17]通过对RD298智能型诊断X射线剂量仪、瑞典的RTI Solidose R2400、德国的PTWDIADOS诊断X射线剂量仪以及美国的Radcal-9010的能量响应特性进行比较分析得出国产的RD298诊断剂量仪与进口剂量仪能量响应性能均符合IEC要求,且半导体探测器的能响特性与电离室剂量仪没有差别,进而推断出半导体探测器剂量仪替代电离室诊断X射线剂量仪的发展趋势。2006年吴爱东等[18]通过对P2型电子束半导体探测器在不同的电子束照射条件下的实际剂量测量,定量地评估了不同照射条件下电子束半导体探测器的剂量特性及其对电子束均匀照射野扰动的影响。研究表明半导体探头作为电子束的实时剂量验证不宜多次使用,因为探头的扰动效应和阴影效应影响电子束射野表浅部深度的剂量分布,最终影响肿瘤的治疗疗效。2008年蒋艳君等[6]采用X线全身照射用多通道半导体剂量仪对23例患者进行实时剂量监测,结果表明多通道半导体剂量仪适合用于全身放射治疗患者体表的实时剂量监测。
2.4 热释光探测器的现状与发展
热释光探测器广泛应用于辐射防护、放射医学、放射生物学、地质学、考古学和环境保护等领域。个人计量检测(TLD),用于放射性工作人员的个人剂量监测等方面,也获得了广泛的应用。但是,个人剂量监测技术的发展经过胶片和热释光现已发展到了探侧材料采用的是Al2O3:C晶体的光致发光技术[19]。1999年赵建兴等[20]改进了RGD3型热释光剂量仪,在标准光源稳定性、数据分散性以及发光曲线测读效果等方面都有了较明显的改善和提高。2004年马永忠等[21]使用RTS-200二维扫描水箱、ELEKTA Precise医用电子直线加速器及RGD-3B热释光剂量测量仪等设备进行了GR-200A热释光探测器对电子线剂量测量的最佳条件的研究,结果表明,GR-200A热释光探测器可初步实现放射治疗剂量和个人剂量当量的测量,在医用高能电子线剂量测量中有一定的实用价值。2004年李宝廷等[22]对热释光剂量计和热释光磷光体的能量响应、线性范围等十几项技术指标进行了叙述并对使用方法作了详细介绍,结果表明正确的使用和进一步的开发热释光剂量计可以使其发挥更大的作用。2005年田崇彬等学者使用LiF(Mg,Cu,P)玻管探测器,检测了X射线诊断受检者的体表剂量。研究指出热释光测量将应用于放疗、核医学、以及介入治疗等各种医疗照射之中[23]。2010年杨琳及周睿东[24]探讨了热释光剂量测量的质量控制,研究表明热释光测量系统和探测器的稳定性、热释光探测器的分散性、测量系统刻度因子等直接影响到测量结果的准确性。因此在开展热释光剂量测量时要严格控制这些因素对测量结果的影响。2011年赵建兴等[25]研制出了RGD6型热释光仪,在功能设计、测量灵敏度及数据分散性等方面均能满足热释光测量的性能要求。
3 展望
我国医用加速器辐射剂量测量仪的开发与利用具有广阔的前景,目前的辐射剂量仪无论从指标上还是功能上都需要进一步提高,我们需要提高辐射剂量仪的检测电路的精度,能够实现真实的反应测量值,还可以提高辐射剂量仪的功能特性,不仅是单一的测量,还可以更加智能化,如存储测量的数据,建立数据库,用曲线显示测量的数据,与电脑联机,进行遥控技术和打印等。辐射测量仪不仅可以测量加速器的辐射剂量也可以用与其他的领域,如个人辐射的防护及工作在一些辐射场合的人员,还可以用于探测矿物、石油、天然气、稀有元素以及检查管道泄露等很多领域,新型剂量测量仪仍具有较大的研发空间,我们还需要对剂量仪进一步的探究,从而促进我国剂量测量仪的蓬勃发展。
摘要：医用加速器是放射治疗肿瘤的主要仪器,其输出剂量的准确性对临床治疗肿瘤具有重要意义。本文分析比较几种国内常用的医用加速器的辐射剂量测量仪,论述了不同辐射剂量测量仪的工作原理、功能特性及优缺点,不同辐射剂量测量仪的综合应用与研究进展,为放疗基础和临床治疗的安全准确性提供了理论依据。
辐射剂量计算 篇8
1材料与方法
1.190Sr-90Y敷贴器
北京401所生产, 规格28×28mm2, 源窗活性面积为20×20mm2,外科材质为铝,出厂活度1000MBq(27.2m Ci),表面剂量率2.7c Gy/s(2.7rad/s),半衰期28.5年。至2010年4月21日测算日期,衰变后活性面理论剩余表面剂量率为21167μGy/s。
1.2辐射能谱测定
将敷贴器水平裸露置于SPECT(美国GE公司,型号InfiniaVC Hanwkeye)探头正下方20cm处采集,获取敷贴器辐射能谱或能谱曲线,了解其能量范围、能峰和平均能量等参数。
1.3辐射测量仪
X-γ辐射仪(专用检测X或γ射线),型号JB4000A,上海精博工贸有限公司2005年8月生产,经上海法定计量单位校准。检定单位 :上海市计量测试技术研究院华东国家计量测试中心。检定依据 :JJG393-2003。地点 :上海浦东张衡路1500号电离辐射楼202室。环境条件 :温度19.4℃,湿度70%,气压102.1k Pa。测量范围 :3×10-3~ 3×10-7C/kg?h。相对固有误差小于20%,重复性 ( 单次测量相对标准偏差 )2.2%。能量范围 :60 ~ 662ke V。校准因子 :从5 ~ 1500μGy/h剂量范围分别为0.71 ~ 0.99不等。本次测量环境条件 :温度22.0℃,湿度65%,气压102.1k Pa,与检定条件相似,所以暂忽略实际测量误差。
1.4测量方法
辐射仪接收窗正对敷贴器测量,方向分别为源窗活性面、背面、背面 + 普通铅防护服 ( 铅当量0.33mm Pb)、侧面,测定距离分别为0 cm、1 cm、2cm、3 cm、4 cm、5 cm、50 cm、200cm。记录各点辐射剂量率,并绘制剂量曲线。
1.5模拟人体部位测量
通常手持敷贴器手柄操作时,活性面紧贴患者病灶,而背面朝向操作者。所以背面5mm握手柄处相当于手部操作距离,源背面50cm相当于一臂长度,模拟操作过程中身体躯干(含眼晶状体、颅脑、甲状腺、心肺、肝肾、胃肠、性腺等脏器)位置离敷贴器源距离。
1.6医护人员累积剂量测算
医护人员在敷贴治疗时与敷贴器平均接触时间模拟估算 :假设每个工作日治疗10位患者,每位患者10个病灶,每处操作时间平均5s,那么2个月共40个工作日平均接触敷贴器时间为5.6h。据此测算和评估医护人员2个月穿和不穿铅防护服时所接受累积辐射剂量。
2结果
2.1敷贴器外周辐射能谱曲线
见图1。能谱曲线显示 :曲线为连续能谱 ;射线能量范围大致为20 ~ 500ke V,平均约240ke V ;没有主能峰,在低能量区可见一局限小能峰,峰值为70ke V,能峰窗宽为±20%。
2.2敷贴器外周韧致辐射剂量
见图2。源窗活性面、背面、背面 + 普通铅服、侧面辐射剂量(含本底剂量0.14μGy/h):在0cm分别为5665.7μGy/h、4562.8μGy/h、3640.3μGy/h、2008.7μGy/h ;在5cm( 相当于手部操作距离 ) 分别为805.8μGy/h、540.5μGy/h、445.4μGy/h、252.4μGy/h ;在50cm( 相当于一臂距离即躯干或内脏距离 ) 分别为16.8μGy/h、13.4μGy/h、11.3μGy/h、5.5μGy/h ;在200cm分别为1.3μGy/h、1.1μGy/h、0.9μGy/h、0.7μGy/h。可见,剂量随距离衰减迅速,尤其5cm以内 ;铅服对躯干或内脏防护只能衰减15.7%。
2.3医护人员 2 个月模拟累积剂量
不穿铅防护服时,医护人员躯干部位平均吸收剂量为5.6h×13.4μGy/h=75.0μGy(含本底剂量5.6h×0.14μGy/h=0.78μGy,可忽略),换算为当量剂量为75.0μSv ;穿铅防护服时,平均吸收剂量为5.6h×11.3μGy/h=63.3μGy。无防护时手部累积剂量为5.6h×540.5μGy/h =3026.8μGy。
3讨论
90Sr-90Y敷贴器临床实用价值较高,可治疗多种疾病[1~3]。文献及生产说明书中只说明了病灶β射线辐射剂量或吸收剂量,均未涉及其对四周空间产生辐射种类和剂量。因此工作中辐射防护容易被忽略,探讨敷贴器周围辐射状况,对正确认识和做好辐射防护工作有积极指导意义。
虽然外壳铝和外周空气是轻原子序数物质,能有效阻挡 β射线。但 图2显示, 敷贴器外 周仍存在一定辐射,而且是连续能谱辐射,能量范围20 ~ 500ke V,平均约240ke V。由于β射线在铝和空气中射程有限,更不能穿透SPECT探头碘化钠晶体,而90Sr-90Y又不产生γ射线,因此探头采集到辐射只能是X射线,即由90Sr-90Yβ射线产生韧致辐射。分析其来源 :在正面即活性面应该主要是活性材料本身和空气 ;而背面和侧面主要是外壳铝,可能还有部分空气(如果有部分β射线泄露)。于是敷贴器外周射线种类只能有两种 :即韧致辐射和β射线。由于本次测量仪器用途是X或γ射线探测,并不能接收β射线,故本次测得剂量是源于X射线即韧致辐射。
X-γ辐射仪是核医学科常用辐射防护仪器,测量方法简单,探测窗对准方向和把握距离后,稳定数秒钟即可读取数值。完全能够满足临床实际需要,因为医护人员在防护β源时主要考虑韧致辐射,这点与文献报道[4]不同。通过本次测量和测算,至少明确了以下几项认识。
其一 :90Sr-90Y敷贴器外周空气中存在韧致辐射,并且其辐射剂量在正面最高,背面次之,侧面最小,随距离增加衰减很迅速(尤其5cm以内曲线最陡峭),因此敷贴器接触方向和距离因素对防护很关键。
例如若以敷贴器背面0cm处剂量率为100%,则在1cm、5cm、50cm、200cm剂量率分别为0cm处48.8%、11.8%、0.3%、0.02%。因此操作者手部应尽量避免在5cm距离以内直接接触敷贴器,特别是源窗活性面,提倡连接手柄操作还可以戴防护手套以减少辐射。
实际操作时,除手部外,躯干都会自然保持一臂距离 ( 约50cm),相对固定,实际剂量率≤13.4μGy/h,2个月剂量≤75.0μSv,远低于国家规定2个月个人目标剂量限值3200μSv(根据国际放射防护委员会ICRP2007年第103号出版物建议书[5],职业照射5年内平均年有效剂量限值20m Sv,即平均每月1667μSv,2个月取近似值即3200μSv,也是目前上海市卫监和放医所执行标准)。因此在操作距离相对固定条件下,最大限度减少操作时间(提高操作熟练程度)是更有效更有意义防护手段。
以下两个环节对节约时间至关重要1从防护容器中取出敷贴器之前制备工作要充分 :如事先与患者沟通交流和咨询答疑,不要边敷贴边解释以免分心耗时、摆好体位充分暴露病灶、避免他人围观干扰、病灶周围正常皮肤事先做好防护、小儿安抚配合等。2操作要熟练 :位置和方向对位精确迅速、中途不能移位、相邻病灶处不能重叠和遗漏,以免重新调整而耽误时间。
其二 :辐射与本底。本次测定本底剂量率为0.14μGy/h,敷贴器背面和侧面200cm处辐射剂量率分别为本底7.9倍和5.0倍。因此虽然绝对剂量很低,但治疗时,医护人员在完成敷贴器摆放之后还是应该尽量远离,至少在200cm以外。
其三 :0.33mm Pb铅服屏蔽β源韧致辐射效果不佳。本次结果,躯干部位平均吸收剂量穿和不穿铅服分别为63.3μGy和75.0μGy,只相差15.7%,相对于时间来说防护效果有限。如通过熟练操作将5s减少为4s,辐射剂量可减少20%。因此如果穿戴铅防护服影响熟练操作,反而增加操作时间话,宁可不穿。
其四 :身体躯干和四肢剂量较低,心脑、晶状体、甲状腺、肝肾、胃肠、性腺等脏器较安全。如果不穿铅防护服,连续工作2个月,医护人员躯干和内脏部位平均累积吸收剂量为75.0μSv,相当于剂量限值2.3%,该水平职业照射足可接受。即使手部剂量与四肢或皮肤年当量剂量限值 ( ≤500m Sv)[5]比较,同样足够可以接受。
总之,核医学医护人员在应用90Sr-90Y敷贴器时,除考究病灶β射线剂量外,不应忽略其产生外周韧致辐射剂量,并应在临床应用中熟练基本功,充分掌握时间、距离等防护原则,趋利避害,做好有效防护。
摘要：背景:用于皮肤病敷贴治疗的国产90Sr-90Y敷贴器外壳由铝质材料包裹,但外周韧致辐射水平未见文献报道,因此相关检测对医护人员辐射防护具有现实意义。目的 :测算90Sr-90Y敷贴器周边辐射水平,为医护人员提供辐射防护依据。方法 :敷贴器规格28×28mm2,源窗表面剂量率21167μGy/s。用SPECT和X-γ辐射仪检测敷贴器四周空气中的辐射类型、能量和剂量,方向包括源窗活性面、背面、背面+铅服(0.33mm Pb)、侧面和不同距离,记录各点辐射剂量率,绘制剂量曲线,并模拟测算和评估医护人员接触时间和辐射剂量。结果 :敷贴器外周测得连续能谱X射线(韧致辐射),能量范围20~500ke V,平均240ke V。源窗活性面、背面、背面+铅服(0.33mm Pb)、侧面的辐射剂量:在5cm(相当于手部操作距离)分别为805.8μGy/h、540.5μGy/h、445.4μGy/h、252.4μGy/h;在50cm(相当于一臂距离即躯干或内脏距离)分别为16.8μGy/h、13.4μGy/h、11.3μGy/h、5.5μGy/h。源背面50cm铅防护服只能衰减15.7%。医护人员平均2个月躯干辐射剂量(穿和不穿铅防护服)分别为63.8μSv和75.0μSv。结论 :90Sr-90Y敷贴器外周存在韧致辐射,正面最高,背面次之,侧面最低;普通铅服屏蔽效果不佳,减少操作时间更有效;操作者躯干模拟剂量显著低于剂量限值。
辐射剂量计算 篇9
在该研究中, Journy等人分析了177例冠状动脉造影术和/或经皮冠状动脉成形术。为了避免在治疗过程中引起皮肤病变, 控制患者皮肤剂量高峰值非常重要。作者报告表明, 剂量取决于心脏病医生 (操作人员) 实施的流程, 这与他们对于辐射防护的态度有很大关联, 并表现在他们对技术性成像因素的选择上。例如:在使用准直、低剂量电影模式, 以及较低电影帧频时剂量最小。
作者总结, 培训操作人员确保他们选择成像的最佳技术因素可以显著降低皮肤剂量。同时也建议加强对超重病人和皮肤病变病人的观察研究。
辐射剂量计算 篇10
关键词：CT脑灌注成像, 低剂量,急性脑梗死,相对脑血流量,相对脑血容量,相对平均通过时间,神经功能缺损评分
急性脑梗死的发病率高、致残率高、病死率高。正确使用溶栓药物治疗为当前治疗急性脑梗死最有效的方法, 可疏通闭塞血管, 恢复梗死区血流灌注, 挽救缺血半暗带, 减轻神经细胞损失, 减少致残及死亡的发生, 提高患者的生存率及生活质量[1]。近年开展的功能影像检查技术CT灌注成像可快速准确的显示缺血半暗带, 为临床溶栓治疗提供可靠的影像学依据, 有效评估急性脑梗死患者病理生理改变的组织时间窗, 有助于判断患者的预后, 提高患者的生活质量[2]。本文采用低剂量CT灌注成像检查, 观察静脉溶栓治疗前后缺血半暗带的变化, 指导临床静脉溶栓治疗。现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选择2012年1月-2014年12月赵县人民医院收治的急性脑梗死患者100例, 均为发病内6h, 其中男57例, 女43例;年龄42~78 (56.14±10.47) 岁;进行静脉溶栓治疗, 入院时采用神经功能缺损评分 (NIHSS) , 行CT和CT脑灌注成像检查, 于溶栓后5~7d再行颅脑CT和CT脑灌注成像检查, 本研究均通过医院伦理委员会批准, 患者和家属均自愿配合本研究, 且签署知情同意书。
1.2 溶栓标准
年龄18~80岁;诊断为急性脑梗死, 均为初次发病, 发病6h内, 无昏迷;临床症状持续至少30min, 治疗前无显著改善;CTP显示存在缺血半暗带且r CBF比值0.25以上及r CBF正常或轻度降低;NIHSS≥4分[3]。
1.3 排除标准
排除短暂性脑缺血发作单次发作或迅速好转的脑梗死及症状轻微者;排除蛛网膜下腔出血者, 脑出血、脑水肿、占位效应、动静脉畸形和肿瘤者;降压治疗后血压仍>186/110mm Hg;患者入院前进行动脉穿刺, 有活动性内出血, 创伤或大手术等;入院前曾应用肝素治疗或正在使用抗凝剂;排除有出血、凝血障碍、血液疾病者[4]。
1.4 溶栓治疗方法
所有急性脑梗死患者均采用静脉溶栓疗法, 给予尿激酶2万U/kg加入生理盐水100ml中静脉滴注, 1h内滴注完毕。溶栓后24h内不予抗血小板药物及抗凝剂, 24h后予以抗血小板、调节血压血糖、降脂等急性脑梗死常规治疗。如在静脉滴注过程中出现症状加重, 如头疼、意识障碍等异常情况, 迅速停药, 立即复查颅脑CT, 检查患者有无出血性转化。
1.5 CT脑灌注成像检查
采用飞利浦64排128层螺旋CT机, EBW4.0图像后处理工作站。对比剂为优维显370, 总量50ml, 注射流率5.0ml/s。扫描前常规头颅CT平扫, 然后选取基底节区及其相邻层面延时5s开始动态扫描, 共扫描30s, 获得240幅图像。将图像传至EBW4.0图像后处理工作站, 分别在额、颞、顶叶皮质及白质选取感兴趣区 (ROI) 并测量其r CBV、r CBF、r MTT、峰值时间 (r TTP) 等参数, 通过CT机自带的辐射剂量评估软件, 记录扫描时受检者接受的辐射剂量, 主要是剂量长度乘积 (DLP, 单位为m Gy·cm) 。并且利用下列公式计算有效剂量 (E) :E=k×DLP, 其中E为有效剂量 (E) , k为转换系数, 在颅脑扫描时为0.0023m Sv/ (m Gy·cm) 。
1.6 NIHSS评分方法
神经功能缺损评分采用NIHSS评分, 从面瘫、上下肢运动、共济失调、凝视、视野、意识水平、感觉、语言、构音障碍及忽视症等11个方面对患者做出全面客观的评价[5]。
1.7 统计学方法
应用SPSS 15.0统计软件进行数据处理。计量资料以±s表示, 组间比较采用t检验, P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 CT脑灌注成像辐射剂量
本文采用管电压80k V和管电流150m As, DLP为600~700m Gy·cm, 根据公式计算有效剂量约为1.38~1.61m Sv, 明显低于常规剂量灌注扫描。
2.2 灌注参数值
CT脑灌注成像显示脑灌注异常区与临床症状相对应, 表现为缺血中心区r CBF、r CBV降低, r MTT延迟;缺血边缘区r CBF降低, r MTT明显延迟, r CBV正常或轻度降低。由缺血中心区向外, 病变区脑组织的r CBF、r CBV逐渐增高, r MTT逐渐缩短, 呈阶梯性改变, r CBV正常或轻度升高或轻度降低, 且缺血半暗带的r CBF比值0.25以上。与溶栓前比较, 溶栓后梗死核心区r CBF、r CBV值及缺血半暗带区r CBV值差异无统计学意义 (P>0.05) ;缺血半暗带区r CBF值显著增加, r MTT值减小, 差异均有统计学意义 (P<0.05) 。见表1。
注:与溶栓前比较, *P<0.05
2.3 NIHSS评分
溶栓后5~7d NIHSS评分为 (10±3) 分较溶栓前的 (7±2) 分明显降低, 差异有统计学意义 (P<0.05) 。
3 讨论
脑梗死早期主要采用溶栓治疗, 溶栓治疗是以时间为指导的溶栓干预模式。CT脑灌注成像可早期显示脑缺血半暗带, 主要原因是93%的脑梗死患者灌注改变早于形态学变化, 可为临床溶栓治疗提供可靠的影像学依据, 且有助于判断预后[6]。临床实际中许多患者入院时已经超过了溶栓治疗的时间窗, 丧失了最佳治疗方法, 部分患者不能明确发病时间, CT脑灌注成像可扩大溶栓治疗的时间窗, 增加溶栓治疗的机会[7]。
急性脑梗死是一个多因素、多环节、复杂的病理生理过程, 不同的血管病变部位、不同的侧支代偿循环、不同的血管病危险因素、不同的缺血耐受能力, 即使在同样的发病时间内, 缺血脑组织的病理生理特征仍有显著的个体差异[8]。CT脑灌注成像检查可准确测定局部脑组织的缺血程度和血流动力学变化, 可快速、无创评价脑组织的活力和功能, 指导临床早期溶栓治疗[9]。
随着神经影像技术的快速发展, 多层螺旋CT的扫描速度与重建质量的提高, CT脑灌注成像可在出现症状30min后显示异常病灶, 能在超早期显示脑缺血的部位和病变范围, 从影像学角度指导超早期选择溶栓治疗方案, 反映半暗带大小和脑缺血范围, 显示缺血半暗带[10]。目前研究认为缺血半暗带CBF下降, MTT延长, CBV正常或轻度增加;CBF下降, 梗死核心组织MTT延长, CBV下降;血流再灌注组织CBF正常或轻度增加, MTT缩短或正常, CBV增加;过度灌注组织CBF和CBV均显著增加。大部分急性脑梗死患者溶栓后缺血半暗带区r CBF值显著增加, r MTT值明显缩短, 脑灌注情况明显改善, 溶栓后神经功能缺损情况明显改善[11]。因此根据CT脑灌注成像进行脑缺血组织病理生理学的观察, 观察缺血半暗带的变化情况, 有效指导溶栓治疗。
CT脑灌注扫描可活体监测病变组织或组织器官的血液灌注状态, 分析代谢情况, 且检查方法简单快速、重复性好、创伤小、易于接受, 在临床上特别在颅脑灌注方面迅速得到广泛应用, 主要包括脑肿瘤、脑血管性疾病和脑外伤等。CT脑灌注成像的应用原则为合理降低辐射剂量, 在保证图像质量和满足诊断的前提下降低剂量[12]。近年来研究表明, 降低管电流和管电压可有效降低辐射剂量, 本文采用管电压80k V和管电流150m As, DLP为600~700m Gy·cm, 根据公式计算有效剂量约为1.38~1.61m Sv, 明显低于常规剂量灌注扫描。