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科普知识:CT电脑断层扫描的辐射法规规范和评估要点

2023-11-10

科普知识:CT电脑断层扫描(Computed Tomography)的辐射法规规范和评估要点

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在前面的几个单元内,我们有针对CT电脑断层扫描进行简单介绍、实务运用说明,相信有阅读过的读者们,对于CT电脑断层扫描应该都有了简单和概略上的了解。
若有读者还没有阅读过的话,可以按下面的文字连结前往确认。

那么,在这个单元内,我们将针对CT相关的辐射法规规范做介绍,以及如何去评估设备是否符合需求进行说明。

相关辐射法规规范

自从人类在发现辐射(Radiation)有着穿透过人体、物质且能够被观察的特性后,便积极的将这个技术概念应用于各种领域上。但随着时间的经过,人们逐渐发现到这个方便技术,是蕴藏着不可逆的风险存在。但另一方面,这相关技术概念仍有未知且可以带来无可限量的应用价值的关系,为此各国政府‧跨国组织携手合作,并针对相关技术制定了一系列的法规规范,来令其可以继续为人类社会带来正面效益以及共通利益。那在相关法规上,可以概略区分成「人体影响上的规范」以及「设备层面上的规范」这两大规范。

(下述所设介绍之法规规范仅供参考使用。详细法规规范,可能会因相关规定修正‧调整内容的关系而有所出入。为此,详细执行办法请依政府机管最新公开之相关法规规范,或洽询原能会(核能安全委员会)辐防协会(财团法人中华民国辐射防护协会)、各地方主管机关认可之辐射防护训练机构‧单位)

  • 辐射的量测单位

    在辐射量测单位上,广为人所知的单位分别是「贝克(Bq)」和「西弗(Sv)」。贝克(Bq)主要会使用于放射性物质(*)所能产生之辐射的量,而西弗(Sv)则是人体所受到的辐射线曝晒的造成影响的单位。
    (* 放射性物质常见的像是镭(Ra)、铀(92)…等的元素,或受高能量辐射照射下而产生的具辐射的物质、土壤、食品…等。)

  • 人体影响上的规范

    人体在受到过量的辐射曝晒时,可能会造成不可逆的细胞或器官的永久性损伤。也为此各国政府‧跨国组织(像是联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR, United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation)、国际原子能总署(IAEA, International Atomic Energy Agency)…等)针对会产生辐射之相关设备与物质制定了一系列规范和提出建议,来确保辐射设备操作人员以及一般民众可以在合理、安全的环境下使用相关技术。

    • 国际辐射规范
      在国际上像是于1950年由国际X射线及镭防护委员会(International X-ray and Radium Protection Committee)改组的国际辐射防护委员会(ICRP, International Commission on Radiological Protection),就有针对辐射防护的基础架构以及防护标准进行相关的提案和建议。特别是ICRP于1977年、1990年以及2007年建议,就让世界各国针对辐射防护法规进行制定或相关条文修正‧调整。
      举例来说,于2007年ICRP就有针对辐射线曝晒量提出建议。在一般情况下,对于辐射设备操作人员,最大辐射曝晒承受上限为
      100 mSv / 5 year50 mSv / year。而一般民众,则最大辐射曝晒承受为 1 mSv / year

      【西弗(Sv)的单位换算】
      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)

      若想了解更多关于国际间辐射相关资讯,可前往下述连结内确认。

    • 国内辐射规范
      而在国内政府组织有参照前述提及的国际相关规范,进行一系列的辐射相关法规制定。举例来说,像是游离辐射防护法内就有明文规定,辐射工作人员的职业曝晒,每连续五年周期之有效剂量不得超过 100 mSv,且任何单一年内之有效剂量不得超过 50 mSv(第7条)。而一般民众,则年剂量限度不得超过 1 mSv(第12条)。而这法律规范内容,是与ICRP于2007年建议内容相同的。

      若想了解更进一步辐射相关法规,可以前往下述连结内确认。

    • 参考资讯
      在日常生活环境中,其实人们或多或少都有接受到辐射的曝晒。而这辐射的来源,可能会来自于宇宙受限、矿物、食品…等。更具体的例子,可参考下图说明内容。

      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员会-一般游离辐射剂量比较图
      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员会-医疗游离辐射剂量比较图


      若您对辐射相关内容有疑问或是近一步教学需求,您可以与原能会(核能安全委员会)辐防协会(财团法人中华民国辐射防护协会)又或是各地方主管机关认可之辐射防护训练机构‧单位联络。

  • 设备层面上的规范

    在国内的法律定义上,只要为具放射性物质或是可能发生游离辐射的设备,都是需要受到相关辐射法规规范。而通常来说,会依其可释放之游离辐射强度,而可区分成「高强度辐射设施类」、「许可类」、「登记备查类」、「豁免管制」共四种类。

    • 高强度辐射设施类
      通常为可发生高强度游离辐射或使用具高强度活度之设施。

      • 可发生游离辐射设备,加速电压值达 30 MV(千万伏)以上之设施
      • 可发生游离辐射设备粒子能量达 30 MeV(千万电子伏) 以上之设施
      • 使用密封放射性物质活度达 1,000 TBq(兆贝克) 以上之设施
    • 许可类
      非豁免管制辐射源,若不符合登记备查之规定者,或非医疗用途,而对人体直接照射之可发生游离辐射设备者,应向主管机关申请许可证。
    • 登记备查类
      • 【放射性物质】
        • 依管理办法附表一所列第四类及第五类密封放射性物质者
        • 放射性物质在仪器或制品内形成一组件,其活度为豁免管制量一千倍以下,在正常使用状况下,其可接近表面5 cm处,剂量率为每小时 5 μSv以下者
        • 前二款以外之放射性物质活度为豁免管制量一百倍以下者
        • 其他经主管机关指定者
      • 【可发生游离辐射设备】
        • 公称电压(kVp)为 150 kV(万伏)或粒子能量为 150 keV(万电子伏)以下者
        • 柜型或行李检查X光机、离子布植机、电子束焊机或静电消除器在正常使用状况下,其可接近表面 5 cm处,剂量率为每小时 5 μSv以下者
        • 其他经主管机关指定者
    • 豁免管制类
      所产生之辐射无安全疑虑者,免依辐射防护法规管制。相关条件必须满足下述内容:

      • 【放射性物质】
        • 活度不超过豁免管制活度(会依不同物质有不同活度规范)
        • 军事用途瞄准具、提把、瞄准标杆所含氚(T or 3H)不超过 4 x 10^11 Bq
        • 钟表、烟雾警报器、微波接收器保护管、航海用罗盘及其他航海用仪器、逃生用指示灯、指北针、灯泡等商品所使用之放射性物质,符合「商品辐射限量标准」规定者
      • 【可发生游离辐射设备】
        在正常操作条件下,距其任何可接近之表面 10 cm处之剂量率,每小时不超过 1 μSv者。

        • 公称电压(kVp)不超过 30 kVp之可发生辐射游离设备
        • 电子显微镜
        • 阴极射线管
        • 其他经主管机关核定公告者
    • 参考资讯
  • 操作人员资格

    在国内的相关法律规范上,若要人员操作可发生游离辐射之机器设备,需依操作设备所能产生之辐射源类别,接受主管机关指定之训练,并领有相关证照。

    • 高强度辐射设施类
      操作人员应领有下列证照之一,并完成生产设备运转训练及运转操作实务训练合格后,申领运转人员证书者。

      • 辐射安全证书
      • 辐射防护人员认可证书
      • 放射线科、核子医学科专科医生执业执照
      • 医事放射师执业执照
    • 许可类
      操作人员须符合下列资格之一,并经主管机关测验合格后,申领辐射安全证书者。

      • 主管机关指定之36小时操作人员训练
      • 取得辐射防护相关课程达4学分以上
    • 登记备查类
      操作人员须有下列资格之一

      • 通过主管机关指定之18小时操作人员训练并领有结业证书者
      • 取得辐射防护相关课程达2学分以上者。 (辐射防护相关课程请参阅辐射防护人员管理办法附表)
      • 领有辐射安全证书,辐射防护人员认可证书或运转人员证书者
      • 领有放射线科、核子医学科专科医生执业执照者
      • 领有医事放射师执业执照者
    • 豁免管制
      操作人员不需要任何证照
    • 参考资讯

CT电脑断层设备的评估要点

单元来到最后,那么我们要怎么去评估是否需要购买‧使用CT电脑断层设备?
我们会建议在实际进行评估前,必须要先清楚了解下面所列举的项目后,才会建议进一步去采购评估和购买使用。

  • 设备使用目的

    首先,在进行评估前,必须要先了解当实际应用在业务上时,是为了什么目的以及什么才情况下才有相关设备使用需求。通常来说,CT电脑断层设备多半会被应用在下述列举之常见情况下。

    • 无法以直接性视觉方式,观察到物件内部构造
    • 无法对物件进行破坏性检查‧检视
    • 需对已组装之结构物件,确认内部情况‧量测
    • 需对物件或缺陷内部结构进行确认‧量测
    • 需对物件进行逆向工程处理

      *引用自かわいいフリー素材集いらすとや
  • 扫描物件尺寸

    因不同供应商所提供之CT电脑断层设备,在规格上可对应的可扫描范围尺寸不同的关系,必须先确实了解欲扫描的物件其结构尺寸在什么程度后,才有办法进一步评估。

    • 大型CT设备
      用于扫描约莫办公桌大小或在这之上的大型物件上。该种设备因可产生之辐射功率较大的关系,可能需要大型制造设备的空间+相关辐射防护措施才可设置使用。辐射强度应会为「高强度辐射设施类」。
    • 中型CT设备
      用于扫描约莫电脑主机大小的中型物件上。该种设备因可能产生之辐射功率中等的关系,可能会需一间办公室或中、小型制造设备的空间+相关辐射防护措施才可设置使用。辐射强度因设备用途不同,可能为「高强度辐射设施类」又或「许可类」。
    • 小型CT设备
      用扫描约莫500ml保温杯大小或以下的小型物件上。该中设备因能产生之辐射功率低的关系,可能会需要一个办公桌大小空间就可设置使用(通常设备内会有相关辐射防护措施)。而依用途及需求不同,辐射强度会为「许可类」、「登记备查类」。

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

    由于X光CT电脑断层在原理上使用X光(电磁波)穿透扫描物件的关系,也为此扫描物件的材料性质会影响实际穿透‧成像的结果。
    通常来说我们可以参考元素周期表的原子序数来做简单的判断,在元素周期表内原子序数越大的材质,在进行拍摄时可能会需要越强的辐射功率才有办法穿透。
    不过依制造商以及使用之拍摄技术不同的关系,实际上所能达到的穿透率以及精细度也会不同。

  • 辐射防护措施

    而在这部分上,实际上会依X光CT设备所能产生之辐射强度不同,而所需求的防护措施也会有变动的关系,故无法一概而论。但我们在这边会简单介绍,最基本的辐射防护概念。
    若您有进一步防护需求,可洽询原能会(核能安全委员会)辐防协会(财团法人中华民国辐射防护协会)、或各地方主管机关认可之辐射防护训练机构‧单位

    • 设备上的防护措施
      最常见的设备防护方式,像是于可产生游离辐射设备周遭,设置像是金属板或水泥块等物理性屏蔽来阻隔或降低其辐射强度。而在游离辐射(Ionizing radiation)之中,可区分为高能量粒子流 (Particle radiation)高能量电磁波(electromagnetic radiation)。前者包含像是α射线(Alpha particle)β射线(Beta particle)中子辐射(Neutron radiation)…等射线,而后者则包含像是γ射线(Gamma ray)X射线(X-ray )…等,而因这些射线上的原理以及性质不同的关系,若要进行防护措施可以参照下图说明内容。
      举例来说,α射线仅需薄纸一张,而β射线会须塑胶或铝制金属薄板,而γ射线和X射线则需要密度较高的铅制或铁制的金属厚板就能隔绝或降低其辐射强度。

      *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
    • 人体上的防护措施
      为防止辐射造成人体严重危害,以及让社会能继续接纳相关辐射技术以造福人类社会。 ICRP于2007年时的提出建议上从事辐射作业必须要满足三大原则,分别是「正当化(Justification)」、「最适化(Optimization)」、以及「剂量限制(Limitation)」
      正当化原则上,使用辐射相关技术时,所获得之效益必须超过代价才得以使用。而最适化原则上,须在考量到经济及社会要素后,所有的辐射曝晒量必须保持在合理且在最低限度,而该原则又被称作ALARA原则(ALARA, As Low As Reasonably Achievable)。最后在剂量限制原则上,不管事辐射操作人员还是一般民众,可承受之辐射曝晒线量必须被限制。但在医疗辐射曝晒上,虽不受此限制但是仍须考量到正当化以及最适化原则。
      而针对人体的实际辐射防护或措施的部份上,概略可区分成「防止外部辐射曝晒」及「防止内部曝晒」。

      • 防止外部辐射曝晒
        为防止或是减少外部辐射曝晒,可遵照「距离」、「遮蔽」、「时间」三大原则进行防护。
        距离所指的为,与辐射源保持距离。距离离辐射源越远,所会接受到的辐射曝晒就越低。而遮蔽所指的为,与辐射源之间需要放置重物阻隔。与辐射源之间的遮蔽物,若其厚度越厚所会接受到的辐射曝晒就越低。最后时间所指的为,缩短接触辐射源的时间。接触辐射源的时间,所会接受到的辐射曝晒就越低。
        *引用自US EPA(United States Environmental Protection Agency)-保護自己不受輻射傷害 [Protect Yourself from Radiation]
      • 防止内部辐射曝晒
        为防止或减少放射性物质进入人体内并造成辐射曝晒,可遵照「阻绝」、「代谢」、「除污」三大原则进行防护。
        阻绝所指为,减少或防止吸入‧摄入辐射性物质。具体来说,可减少于辐射污染区内的逗留时间以及不要于该区域内进行饮食,来让放射性物质不会吸入‧摄入体内。代谢所指为,加速身体代谢排出放射性物质。像是可以多喝水或运动增加代谢,来让摄入到体内的放射性物质可以加速排出。除污所指为,除去残留在身体上的放射性物质。当离开辐射污染区后必须彻底进行除污,来减少放射性物质的残留和摄入机会。
    • 參考資訊

 

说明到这边,相信读者们对于辐射相关法规以及评估要点上,应该都有大略认知了。而针对CT电脑断层扫描的介绍,到这边我们也会告一个段落。未来,预计会介绍CT电脑断层扫描的其他应用事例或一些注意事项内容。

那么,期待我们在下个单元相见。

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