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科普知識:CT電腦斷層掃描的輻射法規規範和評估要點

2023-11-10

科普知識:CT電腦斷層掃描(Computed Tomography)的輻射法規規範和評估要點

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在前面的幾個單元內,我們有針對CT電腦斷層掃描進行簡單介紹、實務運用說明,相信有閱讀過的讀者們,對於CT電腦斷層掃描應該都有了簡單和概略上的了解。
若有讀者還沒有閱讀過的話,可以按下面的文字連結前往確認。

那麼,在這個單元內,我們將針對CT相關的輻射法規規範做介紹,以及如何去評估設備是否符合需求進行說明。

相關輻射法規規範

自從人類在發現輻射(Radiation)有著穿透過人體、物質且能夠被觀察的特性後,便積極的將這個技術概念應用於各種領域上。但隨著時間的經過,人們逐漸發現到這個方便技術,是蘊藏著不可逆的風險存在。但另一方面,這相關技術概念仍有未知且可以帶來無可限量的應用價值的關係,為此各國政府‧跨國組織攜手合作,並針對相關技術制定了一系列的法規規範,來令其可以繼續為人類社會帶來正面效益以及共通利益。那在相關法規上,可以概略區分成「人體影響上的規範」以及「設備層面上的規範」這兩大規範。

(下述所設介紹之法規規範僅供參考使用。詳細法規規範,可能會因相關規定修正‧調整內容的關係而有所出入。為此,詳細執行辦法請依政府機管最新公開之相關法規規範,或洽詢原能會(核能安全委員會)輻防協會(財團法人中華民國輻射防護協會)、各地方主管機關認可之輻射防護訓練機構‧單位)

  • 輻射的量測單位

    在輻射量測單位上,廣為人所知的單位分別是「貝克(Bq)」和「西弗(Sv)」。貝克(Bq)主要會使用於放射性物質(*)所能產生之輻射的量,而西弗(Sv)則是人體所受到的輻射線曝曬的造成影響的單位。
    (* 放射性物質常見的像是鐳(Ra)、鈾(92)…等的元素,或受高能量輻射照射下而產生的具輻射的物質、土壤、食品…等。)

  • 人體影響上的規範

    人體在受到過量的輻射曝曬時,可能會造成不可逆的細胞或器官的永久性損傷。也為此各國政府‧跨國組織(像是聯合國原子輻射效應科學委員會(UNSCEAR, United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation)、國際原子能總署(IAEA, International Atomic Energy Agency)…等)針對會產生輻射之相關設備與物質制定了一系列規範和提出建議,來確保輻射設備操作人員以及一般民眾可以在合理、安全的環境下使用相關技術。

    • 國際輻射規範
      在國際上像是於1950年由國際X射線及鐳防護委員會(International X-ray and Radium Protection Committee)改組的國際輻射防護委員會(ICRP, International Commission on Radiological Protection),就有針對輻射防護的基礎架構以及防護標準進行相關的提案和建議。特別是ICRP於1977年、1990年以及2007年建議,就讓世界各國針對輻射防護法規進行制定或相關條文修正‧調整。
      舉例來說,於2007年ICRP就有針對輻射線曝曬量提出建議。在一般情況下,對於輻射設備操作人員,最大輻射曝曬承受上限為 100 mSv / 5 year50 mSv / year。而一般民眾,則最大輻射曝曬承受為 1 mSv / year

      【西弗(Sv)的單位換算】
      1 Sv(西弗) = 1,000 mSv(毫西弗)
      1 mSv(毫西弗) = 1,000 μSv(微西弗)
      1 μSv(微西弗) = 1,000 nSv(奈米西弗)

      若想瞭解更多關於國際間輻射相關資訊,可前往下述連結內確認。

    • 國內輻射規範
      而在國內政府組織有參照前述提及的國際相關規範,進行一系列的輻射相關法規制定。舉例來說,像是游離輻射防護法內就有明文規定,輻射工作人員的職業曝曬,每連續五年週期之有效劑量不得超過 100 mSv,且任何單一年內之有效劑量不得超過 50 mSv(第7條)。而一般民眾,則年劑量限度不得超過 1 mSv(第12條)。而這法律規範內容,是與ICRP於2007年建議內容相同的。

      若想瞭解更進一步輻射相關法規,可以前往下述連結內確認。

    • 參考資訊
      在日常生活環境中,其實人們或多或少都有接受到輻射的曝曬。而這輻射的來源,可能會來自於宇宙受限、礦物、食品…等。更具體的例子,可參考下圖說明內容。

      一般游離輻射, 一般游离辐射, General Ionizing Radiation, 一般的な放射線,
      *引用自行政院原子能委員會-一般游離輻射劑量比較圖
      醫療游離輻射, 医疗游离辐射, Medical Ionizing Radiation, 医療用放射線,
      *引用自行政院原子能委員會-醫療游離輻射劑量比較圖


      若您對輻射相關內容有疑問或是近一步教學需求,您可以與
      原能會(核能安全委員會)輻防協會(財團法人中華民國輻射防護協會)又或是各地方主管機關認可之輻射防護訓練機構‧單位聯絡。

  • 設備層面上的規範

    在國內的法律定義上,只要為具放射性物質或是可能發生游離輻射的設備,都是需要受到相關輻射法規規範。而通常來說,會依其可釋放之游離輻射強度,而可區分成「高強度輻射設施類」、「許可類」、「登記備查類」、「豁免管制」共四種類。

    • 高強度輻射設施類
      通常為可發生高強度游離輻射或使用具高強度活度之設施。

      • 可發生游離輻射設備,加速電壓值達 30 MV(千萬伏)以上之設施
      • 可發生游離輻射設備粒子能量達 30 MeV(千萬電子伏) 以上之設施
      • 使用密封放射性物質活度達 1,000 TBq(兆貝克) 以上之設施
    • 許可類
      非豁免管制輻射源,若不符合登記備查之規定者,或非醫療用途,而對人體直接照射之可發生游離輻射設備者,應向主管機關申請許可證。
    • 登記備查類
      • 【放射性物質】
        • 依管理辦法附表一所列第四類及第五類密封放射性物質者
        • 放射性物質在儀器或製品內形成一組件,其活度為豁免管制量一千倍以下,在正常使用狀況下,其可接近表面5 cm處,劑量率為每小時 5 μSv以下者
        • 前二款以外之放射性物質活度為豁免管制量一百倍以下者
        • 其他經主管機關指定者
      • 【可發生游離輻射設備】
        • 公稱電壓(kVp)為 150 kV(萬伏)或粒子能量為 150 keV(萬電子伏)以下者
        • 櫃型或行李檢查X光機、離子佈植機、電子束焊機或靜電消除器在正常使用狀況下,其可接近表面 5 cm處,劑量率為每小時 5 μSv以下者
        • 其他經主管機關指定者
    • 豁免管制類
      所產生之輻射無安全疑慮者,免依輻射防護法規管制。相關條件必須滿足下述內容:

      • 【放射性物質】
        • 活度不超過豁免管制活度(會依不同物質有不同活度規範)
        • 軍事用途瞄準具、提把、瞄準標桿所含氚(T or3H)不超過 4 x 10^11 Bq
        • 鐘錶、煙霧警報器、微波接收器保護管、航海用羅盤及其他航海用儀器、逃生用指示燈、指北針、燈泡等商品所使用之放射性物質,符合「商品輻射限量標準」規定者
      • 【可發生游離輻射設備】
        在正常操作條件下,距其任何可接近之表面 10 cm處之劑量率,每小時不超過 1 μSv者。

        • 公稱電壓(kVp)不超過 30 kVp之可發生輻射游離設備
        • 電子顯微鏡
        • 陰極射線管
        • 其他經主管機關核定公告者
    • 參考資訊
  • 操作人員資格

    在國內的相關法律規範上,若要人員操作可發生游離輻射之機器設備,需依操作設備所能產生之輻射源類別,接受主管機關指定之訓練,並領有相關證照。

    • 高強度輻射設施類
      操作人員應領有下列證照之一,並完成生產設備運轉訓練及運轉操作實務訓練合格後,申領運轉人員證書者。

      • 輻射安全證書
      • 輻射防護人員認可證書
      • 放射線科、核子醫學科專科醫生執業執照
      • 醫事放射師執業執照
    • 許可類
      操作人員須符合下列資格之一,並經主管機關測驗合格後,申領輻射安全證書者。

      • 主管機關指定之36小時操作人員訓練
      • 取得輻射防護相關課程達4學分以上
    • 登記備查類
      操作人員須有下列資格之一

      • 通過主管機關指定之18小時操作人員訓練並領有結業證書者
      • 取得輻射防護相關課程達2學分以上者。(輻射防護相關課程請參閱輻射防護人員管理辦法附表)
      • 領有輻射安全證書,輻射防護人員認可證書或運轉人員證書者
      • 領有放射線科、核子醫學科專科醫生執業執照者
      • 領有醫事放射師執業執照者
    • 豁免管制
      操作人員不需要任何證照
    • 參考資訊

CT電腦斷層設備的評估要點

單元來到最後,那麼我們要怎麼去評估是否需要購買‧使用CT電腦斷層設備?
我們會建議在實際進行評估前,必須要先清楚瞭解下面所列舉的項目後,才會建議進一步去採購評估和購買使用。

  • 設備使用目的

    首先,在進行評估前,必須要先瞭解當實際應用在業務上時,是為了什麼目的以及什麼才情況下才有相關設備使用需求。
    通常來說,CT電腦斷層設備多半會被應用在下述列舉之常見情況下。

    • 無法以直接性視覺方式,觀察到物件內部構造
    • 無法對物件進行破壞性檢查‧檢視
    • 需對已組裝之結構物件,確認內部情況‧量測
    • 需對物件或缺陷內部結構進行確認‧量測
    • 需對物件進行逆向工程處理

      *引用自かわいいフリー素材集いらすとや
  • 掃描物件尺寸

    因不同供應商所提供之CT電腦斷層設備,在規格上可對應的可掃描範圍尺寸不同的關係,必須先確實瞭解欲掃描的物件其結構尺寸在什麼程度後,才有辦法進一步評估。

    • 大型CT設備
      用於掃描約莫辦公桌大小或在這之上的大型物件上。該種設備因可產生之輻射功率較大的關係,可能需要大型製造設備的空間+相關輻射防護措施才可設置使用。輻射強度應會為「高強度輻射設施類」。
    • 中型CT設備
      用於掃描約莫電腦主機大小的中型物件上。該種設備因可能產生之輻射功率中等的關係,可能會需一間辦公室或中、小型製造設備的空間+相關輻射防護措施才可設置使用。輻射強度因設備用途不同,可能為「高強度輻射設施類」又或「許可類」。
    • 小型CT設備
      用掃描約莫500ml保溫杯大小或以下的小型物件上。該中設備因能產生之輻射功率低的關係,可能會需要一個辦公桌大小空間就可設置使用(通常設備內會有相關輻射防護措施)。而依用途及需求不同,輻射強度會為「許可類」、「登記備查類」。

      *引用自かわいいフリー素材集いらすとや
  • 掃描物件的材料性質

    由於X光CT電腦斷層在原理上使用X光(電磁波)穿透掃描物件的關係,也為此掃描物件的材料性質會影響實際穿透‧成像的結果。
    通常來說我們可以參考元素週期表的原子序數來做簡單的判斷,在元素週期表內原子序數越大的材質,在進行拍攝時可能會需要越強的輻射功率才有辦法穿透。
    不過依製造商以及使用之拍攝技術不同的關係,實際上所能達到的穿透率以及精細度也會不同。

  • 輻射防護措施

    而在這部分上,實際上會依X光CT設備所能產生之輻射強度不同,而所需求的防護措施也會有變動的關係,故無法一概而論。但我們在這邊會簡單介紹,最基本的輻射防護概念。
    若您有進一步防護需求,可洽詢原能會(核能安全委員會)輻防協會(財團法人中華民國輻射防護協會)、或各地方主管機關認可之輻射防護訓練機構‧單位

    • 設備上的防護措施
      最常見的設備防護方式,像是於可產生游離輻射設備周遭,設置像是金屬板或水泥塊等物理性屏蔽來阻隔或降低其輻射強度。
      而在
      游離輻射(Ionizing radiation)之中,可區分為高能量粒子流 (Particle radiation)高能量電磁波(electromagnetic radiation)。前者包含像是α射線(Alpha particle)β射線(Beta particle)中子輻射(Neutron radiation)…等射線,而後者則包含像是γ射線(Gamma ray)X射線(X-ray)…等,而因這些射線上的原理以及性質不同的關係,若要進行防護措施可以參照下圖說明內容。
      舉例來說,α射線僅需薄紙一張,而β射線會須塑膠或鋁製金屬薄板,而γ射線和X射線則需要密度較高的鉛製或鐵製的金屬厚板就能隔絕或降低其輻射強度。

      *引用自日本環境省放射線による健康影響等に関する統一的な基礎資料(平成29年度版)-放射線の透過力
    • 人體上的防護措施
      為防止輻射造成人體嚴重危害,以及讓社會能繼續接納相關輻射技術以造福人類社會。ICRP於2007年時的提出建議上從事輻射作業必須要滿足三大原則,分別是「正當化(Justification)」、「最適化(Optimization)」、以及「劑量限制(Limitation)」。
      正當化原則上,使用輻射相關技術時,所獲得之效益必須超過代價才得以使用。而最適化原則上,須在考量到經濟及社會要素後,所有的輻射曝曬量必須保持在合理且在最低限度,而該原則又被稱作ALARA原則(ALARA, As Low As Reasonably Achievable)。最後在劑量限制原則上,不管事輻射操作人員還是一般民眾,可承受之輻射曝曬線量必須被限制。但在醫療輻射曝曬上,雖不受此限制但是仍須考量到正當化以及最適化原則。
      而針對人體的實際輻射防護或措施的部份上,概略可區分成「防止外部輻射曝曬」及「防止內部曝曬」。

      • 防止外部輻射曝曬
        為防止或是減少外部輻射曝曬,可遵照「距離」、「遮蔽」、「時間」三大原則進行防護。
        距離所指的為,與輻射源保持距離。距離離輻射源越遠,所會接受到的輻射曝曬就越低。而遮蔽所指的為,與輻射源之間需要放置重物阻隔。與輻射源之間的遮蔽物,若其厚度越厚所會接受到的輻射曝曬就越低。最後時間所指的為,縮短接觸輻射源的時間。接觸輻射源的時間,所會接受到的輻射曝曬就越低。
        *引用自US EPA(United States Environmental Protection Agency)-保護自己不受輻射傷害 [Protect Yourself from Radiation]
      • 防止內部輻射曝曬
        為防止或減少放射性物質進入人體內並造成輻射曝曬,可遵照「阻絕」、「代謝」、「除汙」三大原則進行防護。
        阻絕所指為,減少或防止吸入‧攝入輻射性物質。具體來說,可減少於輻射汙染區內的逗留時間以及不要於該區域內進行飲食,來讓放射性物質不會吸入‧攝入體內。代謝所指為加速身體代謝排出放射性物質。像是可以多喝水或運動增加代謝,來讓攝入到體內的放射性物質可以加速排出。除汙所指為,除去殘留在身體上的放射性物質。當離開輻射汙染區後必須徹底進行除汙,來減少放射性物質的殘留和攝入機會。
    • 參考資訊

 

說明到這邊,相信讀者們對於輻射相關法規以及評估要點上,應該都有大略認知了。而針對CT電腦斷層掃描的介紹,到這邊我們也會告一個段落。未來,預計會介紹CT電腦斷層掃描的其他應用事例或一些注意事項內容。

那麼,期待我們在下個單元相見。

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