《医用X射线放射卫生防护基本标准》已下发10余年，X射线技术也广泛应用于各个领域，为了保障放射工作人员、患者及公众健康与安全，保护环境，加强射线的防护十分重要。在结合多年的放射影像工作实践中，以我院新建大楼放射影像科机房为例，对X射线机房的设计与X射线设备的布局进行探讨。
医用 X 射线诊断机房卫生防护原则
射线防护的基本原则是采取一些适当措施，把射线工作人员以及周围其他工作人中所受的射线剂量降低到最高允许剂量（也叫安全剂量）以下，确保人身安全。
在射线防护中，最主要的是防止发生有害的非随机效应和限制随机效应发生率在可接受的水平范围内，从而降低辐射可能造成的危害。
辐射防护中应遵循的3项基本原则是：
（1）正当化原则：在任何包含电离辐射照射的应用实践中，必须保证这种应用实践对人群和环境产生的危害小于这种应用实践给人群和环境带来的利益，否则这种应用实践是不应该实施的。
（2）最优化原则：避免一切不必要的辐射照射，任何包含电离辐射照射的应用实践，在符合正当化原则的前提下，应保持在可以合理达到的最低辐射照射水平。
（3）限值化原则：在符合上述正当化与最优化原则的应用实践中，应保证个人所受到的照射剂量当量不超过规定的相应限值。
（一）时间防护
时间防护的原理是： 在辐射场内的人员所受照射的累积剂量与时间成正比，因此，在照射率不变的情况下，缩短照射时间便可减少所接受的剂量，或者人们在限定的时间内工作，就可能使他们所受到的射线剂量在最高允许剂量以下， 确保了人身安全（仅在非常情况下采用此法），从而达到了防护的目的。 时间防护的要点是尽量减少人体与射线的接触时间（缩短人体受照射的时间）。
根据剂量=剂量率×时间，因此可根据照射率的大小确定容许的受照射时间。
（二）距离防护
距离防护是外部辐射防护的一种有效方法，采用距离防护的射线基本原理是：将辐射源作为点源的情况下，辐射场中某点的照射量、吸收剂量均与该点和源的距离的平方成反比，我们把这种规律称为平方反比定律，即辐射强度随距离的平方成反比变化（在源辐射强度一定的情况下，剂量率或照射量与离源的距离平方成反比）。增加射线源与人体之间的距离便可减少剂量率或照射量，或者说在一定距离以外工作，使人们所受到的射线剂量在最高允许剂量以下，就能保证人身安全，从而达到防护目的。距离防护的要点是尽量增大人体与射线源的距离。
平方反比定律可用以下公式说明：
IA/IB=FB2/FA2
式中，IA为距离A处的射线强度；IB为距离B处的射线强度；FB为射线源到B处的距离；FA为射线源到A处的距离。
该公式说明射线一定时，2点的射线强度与它们的距离平方成反比，显然，随着距离的增大将迅速减少受辐照的剂量。注意：上述的关系式适用于没有空气或固体材料的点射线源，实际上的射线源都是有一定体积的，并非理想化的点源，而且还必须注意到辐射场中的空气或固体材料会使射线产生散射或吸收，不能忽略射源附近的墙壁或其他物体的散射影响，使得在实际应用时应适当地增大距离以确保安全。
（三）屏蔽防护
屏蔽防护的原理：射线包括穿透物质时强度会减弱，一定厚度的屏蔽物质能减弱射线的强度，在辐射源与人体之间设置足够厚的屏蔽物（屏蔽材料），便可降低辐射水平，使人们在工作所受到的剂量降低最高允许剂量以下，以确保人身安全，达到防护目的。屏蔽防护的要点是在射线源与人体之间放置一种能有效吸收射线的屏蔽材料。
对于X射线常用的屏蔽材料是铅板和混凝土墙，或者是钡水泥（添加有硫酸钡-也称重晶石粉末的水泥）墙。屏蔽材料的厚度估算通常利用了半值层（半价层）的概念。在X射线检测中利用的是宽束X射线，表1给出了宽束X射线在铅和混凝土中的近似半价层厚度T1/2和1/10价层厚度T1/10。注意：由于铅板的纯度及纯净度、混凝土的配方以及组织结构上必然存在的差异， 因此表1中给出的半价层厚度只能作为参考值，在实际应用中必须考虑增加保险量。
表1 半价层厚度T1/2和1/10价层厚度T1/10
在屏蔽防护计算中，需要考虑2个方面的因素，即由射线源直接穿过屏蔽物的初级辐射屏蔽，以及射线在屏蔽物上引起的散射辐射。
医用诊断X射线机房的设计要求和评估方案
按照医用诊断X射线防护的3项原则，时间防护的要点是尽量减少人体与射线的接触时间，距离防护的要点是尽量增大人体与射线源的距离，屏蔽防护的要点是在射线源与人体之间放置一种能有效吸收射线的足够厚度的屏蔽材料，其最终目标都是使射线检测工作人员承受的辐射剂量在国家辐射防护安全标准规定的限值以下。因而作为一个合格的现代化医院，其医用诊断X射线机房的设计布局应当严格按照X射线防护的3项原则进行，同时也应紧跟国家出台发布的相关规定标准进行设计。
现阶段评价一家医院的医用诊断X射线机房的设计是否合格，是否符合国家出台的相关防护要求和标准，目前还没有一个完整的评估方案。本文应用放射防护的基本理论，以防护医务人员、患者及公众人员为重点，设计了一套科学有效的防护方案。
（一）剂量限值要求
在特征X射线机最大工作负荷范围内，对墙外区域、楼板上下区域每周剂量水平应小于表2给出的值。
表2 剂量限值要求
（二）机房屏蔽要求
机房防护主要环节有：
（1）机房的墙壁：摄影机房中有用线束朝向的墙壁应有2mm铅当量的防护厚度；透视机房各侧墙壁应有1mm铅当量的防护厚度。砖墙要求厚度在24cm以上；混凝土墙则要求为16cm以上；一般应采用实心黏土砖进行砌筑，再加防辐射涂料进行表层处理。
（2）地面：要求平坦、光洁、无尘。一般情况下，水泥或水磨石地面即可；若条件许可，木板地面更为理想，可防潮、防静电，有利于保护设备及人身安全。
（3）控制室：通常是由墙、门、观察窗等构成的工作室。
（4）机房防护门、窗：主要考虑防护能力。机房的门、窗必须合理设置，并保证其与所在墙壁具有相同的防护厚度。
1、诊断 X 射线机房防护中墙壁厚度的要求
确定诊断X射线机房的墙壁屏蔽厚度，首先确定屏蔽透射量，然后根据由实验测量得到的X射线减弱曲线（见图1）求出所需要的屏蔽层厚度。
图1 不同厚度铅和混凝土对X射线减弱曲线图
屏蔽透射量B=PR2/WUT。
式中，B为X射线的屏蔽透射量R/（mA·min）（在1m处），数值上：1R≈1rem（1rem＝0.01Sv）。
P为每周最大容许剂量当量：职业性照射为P=0.1rem/周；放射性工作场所邻近人员P=0.01rem/周。
根据《GB4792—1984放射卫生防护基本标准》规定，放射性工作人员受到全身均匀照射时的年剂量当量 不应超过5rem，一年365d共52周，按国家法定工作时间（即扣除周六、日和法定节假日）应为250d约36周，但为了从严考虑（例如加班），取50周计算得到0.1 rem/周的限值，公众人员个人受到的年剂量当量应低于0.5rem，即为0.1 rem/周的限值。如果射线照射工作场地邻近非职业射线照射工作人员的工作现场时，应考虑屏蔽的最大容许剂量当量按公众人员标准计算。
R为X射线源到操作者的距离（单位：m）。
T为居留因子：它是表示工作人员在工作场所停留情况的因子，分为全居留、部分居留、偶然居留3种情况。全居留（T=1）是指经常有人员停留的地方所考虑的因子，适用于控制区，包括控制室、邻近的暗室、工作室、实验室、走廊、休息室和职业性照射人员常规使用的办公室，以及位于射线机房邻近建筑物中用于居留和商店、办公室、居住区、运动场、其他生产工作场所等；部分居留（T=1/4）是指部分时间内有人员停留时考虑的因子，适用于非控制区，例如日常非职业性照射人员所用的公共走廊、公共房间、休息室、娱乐室、电梯、无人管理的停车场等；偶然居留（T=1/16）是指偶然有人员经过情况下考虑的因子，适用于非控制区，例如公共浴室、楼梯、自动电梯、行人、车辆通道等。
U为使用因子：它表示射线利用程度的一个因素，分为充分使用、部分使用、不常使用3种情况。充分使用（U=1）是指直接承受射线照射，例如透照室内直接受到有效射线束照射的门、墙、天花板、地面、窗口；部分使用（U=1/4）是指不直接受到射线照射，例如射线机房内不直接受到有效射线束照射的门、墙、天花板、地面、窗口；不常使用（U=1/16）是指基本上不受到有效射线的照射。
W为工作负荷：它是指高压通电时间，即每周的工作负担，在数值上等于每周工作时间与管电流的乘积，即（mA·min）/周 。
计算出屏蔽透射量后，在X射线减弱曲线图上查出相应管电压的所要求屏蔽厚度（铅板或混凝土墙），考虑2倍的安全系数时则再加一个半价层厚度。
2、诊断 X 射线机房防护中建筑材料的要求
建筑材料最好用钢筋混凝土，混凝土的成本低廉，有良好的结构性能，在工程中多用作固定的防护屏障，用在辐射防护建筑上既可防X、γ射线，也可防中子，是一种常用的墙体防护材料；其次为黏土砖，因黏土砖不利于环境保护和国家建筑标注的要求，逐步取消使用。故这里主要介绍混凝土材料。普通混凝土及含钡混凝土对400 kV以下X射线的铅当量见表3和表4。
表3 普通混凝土的铅当量
表4 几种建筑材料在不同能量射线时的铅当量
（三）上下楼板设计的防护要求
根据表2，上下楼板采用不小于18cm厚混凝土浇筑有用净空高不低于3.5 m。不能用空心楼房地板，对有安置放射性设备的楼板应加大浇筑混凝土的厚度。
（四）X射线机房门窗的防护设计要求
1、X 射线机房窗的防护设计要求
根据《医用诊断X线卫生防护标准》（GBZ131—2002）中5.3 条规定：“治疗室必须有观察治疗的设备（如工业电视或观察窗）。观察窗应设置在非有用线束方向的墙上，并具有同侧墙的屏蔽效果”。因而对应有效（直射）射线的门窗，其铅当量不小于4.0 mm的屏蔽厚度；对应散射射线的门窗，其铅当量不小于2.5 mm的铅屏蔽厚度。安装设备应尽量靠近房间内墙里居中，这样可以减少门窗的对应有效射线。
X射线机房门窗的防护设计要求位于底层机房的窗应设高窗，窗下缘距地面高度为±2 m。有条件的最好不使用窗。
2、X 射线机房门的防护设计要求
《医用诊断X线卫生防护标准》（GBZ131-2002）4.5.5明确规定：“治疗室的防护门必须与治疗机的工作状态联锁，只有关闭治疗室门时才能照射；在治疗机照射状态下意外开启防护门则中断照射。应当采取预防措施，防止照射中意外开启防护门，且此时在控制台应有相应显示”。因而医用诊断X射线机房的门必须设有安全警戒装置，门外近处应有醒目的照射状态指示灯和电离辐射警告标志。同时，X射线机房的大门要求尺寸宽大于1.4 m，高度应大于2.1 m，同 时X射线机房工作人员通道门的宽度应设计为900mm，高度为2m。
用于机房门、窗的防护材料主要有铅板和铁板。虽然同厚度的铅板比铁板对X射线的屏蔽要好，但是铅板 的危害很大，一是可使室内铅浓度升高；二是返回散射强度大，对机房内的医生和患者不利。 故一般采用铁板制的门。
（五）机房布局设计要求
1、机房空间面积要求
医用诊断X射线机机房的设置必须充分考虑邻室及周围场所的防护与安全，由于放射影像科设备大而重，因此布置在首层较方便，且要留有一定的发展空间（设在地下室，会对其备的防潮、防水、通风带来较大的问题；设在地上2层，将增加楼面结构荷载，以及楼面的防护处理），在充分考虑周围环境安全的情况下，拉开与其他设计单元的距离，最好在5 m以上。设计时最好把患者的走廊和医务人员的走廊分开，将机房放在中间。
医用诊断X射线机机房的设置必须充分考虑周围地区与人员的安全，一般可以设在建筑物底层的一端。
机房应有足够的使用面积。新建X射线机房，普通机房如透视、普通胃肠机、单板DR面积不小于24㎡；双板DR、粒子性胃肠机机房的面积应不小于40㎡；DSA机房使用面积应不小于56㎡；2排CT、4排CT、6排CT面积应不小于42㎡；16排CT、64排CT、128排CT应不小于56㎡；256排以上CT应不小于60㎡。乳腺X射线机应不小于16㎡；牙科X射线机应有单独机房，其面积应在18㎡以上；大型设备房间的宽度应大于6m。
2、X 射线机房的水电设计要求
X 射线机设备是高能耗设备，对于供电电源的功率要求比较高；同时它们又是精密仪器，对于电源的稳定性要求也比较高；此外，它们是由人操作，也是以人为对象，因此对安全性也有较高要求。随着X射线的数字化，X射线机房设计时对弱电也有新的要求。
3、主机、电源及插座的设计要求
《GBZ131—2002 医用诊断X线卫生防护标准》5.1条规定：“50 kV以上治疗机的治疗室必须与控制室分开。室内不得放置与治疗无关的杂物。”按照此规定，现代化医院的诊断X射线机房的诊断室（治疗室）、配电房和操作间是以T字形结构（见图2）布局而成的。
图2 机房T字型结构布局及地沟示意图
这种T字形结构的布局不仅可以节省空间，使空间得到充分利用，同时还可以使布置线路时简单明了，不至于使3间房的线路错综复杂。GBZ131—2002还规定：“电缆、管道等穿过治疗室墙面的孔道应避开有用线束及人员经常驻留的控制台，并采用弧状孔、曲路或地沟。”因而现在医院每个房间的网线和电线通 过地沟以传导连接一起，地沟内部有2个孔径150mm的圆柱通道，见图2。这样整个CT室就不会出现电线和网线到处分布的杂乱局面，也避免了因线路到处分布而影响操作人员工作的麻烦。
设备电源通常要求用三相五线制，由专用变压器引出，并具备独立的地线，内阻不大于2Ω，配电箱采用壁挂式安装，整个箱体处于封闭状态。
优点：解决了路边安装的配电箱或油机切换箱所固有的设备安全、用电安全问题。根据用户要求，可内置不同的用户分路；具有市电油机机械互锁式切换功能；具有三相或单相电压、电流及功率测量功能；具有交流输入缺相、欠压或过压保护、告警功能；具有交流输入端的防雷功能；具有分路的干接点信号，供监控采集使用。
四面墙中下缘距地面正负零300mm处，分别设置118型9眼插座1组，观察窗下正负零300 mm处，设置118型2孔插座2组。
在四面墙中下缘距地正负零30cm处设置插座的目的是：机器设备放置在房间任何位置都能连接到电源；方便检修设备连接到电源；大型设备同时运行时需要多个电源插口。设备稳定、可靠的运行，在很大程度 上取决于电源的质量。
4、空调和新风系统的设计要求
（1）温度的影响。一般统计告诉我们，温度上升10℃，故障率增加1.5~2倍。美国IBM公司的统计资料表明，温度每升高10℃，机器的可靠性下降25%。温度过高会引起组件的电参数变化、尺寸变化，从而导致散热不良；温度过低也会引起电参数变化、尺寸变化，从而导致产生误动作。温度梯度过大则会使一些设备产生暂时性或永久性的变化，尤其对于磁设备影响更大，会导致机器出错或无法工作。
因此，X射线机房空调这种制冷系统是必备的，且一般上墙顶安装的空调不能安装在设备的正上方，因为这样正对设备制冷，会损坏高端精密设备。
（2）湿度的影响。湿度太大不但会对电子设备产生不利的影响，而且输入、输出低的介质易因潮湿而变形、膨胀，影响其正常使用。湿度过低不仅会使低介质变脆、变形，而且会使打印、旋转设备产生很高的静电，影响其正常工作，有时甚至会损坏部件。
（3）洁净度的影响。有污染（包括灰尘、有害气体）的空气对于计算机系统的稳定工作是非常有害的，尤其对于磁设备。灰尘会造成设备接触不良，特别在光、磁系统中造成读写的误差，甚至损坏磁头或划坏盘面；有害气体会腐蚀金属。有些机器工作不稳定，除了设备本身的问题外，环境条件恶劣是一个重要的原因。因此，医院的新风系统也是必不可少的一个装置。这样才能对X射线机房的湿度进行控制，保证室内的洁净度，以及设备的稳定运行。
5、弱电的设计要求
弱电系统设计特点：要充分考虑工程的医疗范围、就诊流程、管理模式等，同时也考虑医院未来的发展，如放射科的设备间要考虑防辐射，且报警精确度要求高；核医学科的设备间要考虑防电磁干扰，且布线要求特殊等。
通常在新大楼设计时， 由弱电机房把数据通讯插座设各控制室、电源和插座之间，一般要求设3个数据通讯插座，在弱电机房由交换机连接，分别用于局域网式 PACS，见图3。
图3 医学图像存储与传输系统
小结
由于X射线诊断在电离辐射中保持最高的应用频率，因此，医学辐射照射已成为世界人群的最大医学照射源。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，X射线设备在医学方面应用越来越广泛，医用X射线是疾病诊断和治疗不可缺少的一种设备。射线装置的广泛应用在给人们带来巨大利益的同时，如果防护设施达不到有关技术设计的要求，也会给放射工作者和公众带来很大的危害。综上所述，放射影像科是帮助医生诊断疾病的检查科室，其检查手段主要依赖机器完成，X射线机房的设计与X射线设备的布局尤为重要。
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