Röntgentutkimushuoneen säteilysuojauksen laskeminen

Transkriptio

1 STU K A 47 FI Lokakuu 997 Röntgentutkimushuoneen säteilysuojauksen laskeminen J. Karppinen A/ 2939 STUK SÄTEILYTURVAKESKUS STRÄLSÄKERHETSCENTRALEN RADIATION AND NUCLEAR SAFETY AUTHORITY

2 STUK:n raporttisarjoissa esitetyt johtopäätökset ovat tekijöiden johtopäätöksiä, eivätkä ne välttämättä edusta Säteilyturvakeskuksen virallista kantaa. ISBN ISSN Oy Edita Ab Helsinki 997 Myynti: Säteilyturvakeskus PL 4, 0088 HELSINKI Puh. (09)759 88

3 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS Karppinen J. Röntgentutkimushuoneen säteilysuojauksen laskeminen. (STUK A47). Helsinki s + liitteet 2 s. ISBN ISSN Avainsanat radiologinen säteilysuojaus, röntgensäteilyn vaimeneminen ja sironta, laitteiden käyttötavat ja määrät, suojauksen laskentamallit, rakenteelliset suojauspaksuudet TIIVISTELMÄ Uudet tiukennetut annosrajat antavat aiheen tarkastella aikaisemmin rakennettujen röntgenhuoneiden suojauksen riittävyyttä. Karkeasti arvioiden suojauksia tulisi lisätä kaksi puoliintumiskerrosta, jos laskelmissa noudatettaisiin vanhoja suojausten arviointiperusteita. Aikaisemmin suojaustarve määräytyi putken maksimijännitteen ja kokonaiskäyttömäärän perusteella. Realistisemmat laskentamallit osoittavat, että jos laskennassa otetaan huomioon todelliset käyttöjännitteet ja niitä vastaavat käyttömäärät, suojauksia tarvitsee harvoin lisätä. Yleensä suojaukset on suunniteltu ja rakennettu niin paksuiksi, ettei lisäsuojauksen tarvetta ole. Raportissa on esitetty suojausten määrityksessä käytettävät laskentamallit. Laskentaa helpottamaan on kehitetty PCtietokoneelle sopiva laskentamenetelmä. Menetelmä huomioi todelliset käyttömäärät ja röntgenputken vuotosäteilyn voimakkaan riippuvuuden jännitteestä. Lisäksi on esitetty laskemisessa tarvittavia röntgenputken suoritusarvoja (teho, säteilytuotto jne.), säteilyn vaimenemis ja sirontaarvot sekä havaintoja laitteiden käyttötavoista ja määristä. Suojauksiin tarvittavat suojuksen paksuudet on laskettu valmiiksi joillekin jännite ja käyttömäärille. Erilaisten tutkimushuoneiden suojaustarvetta on käsitelty esimerkkitapausten avulla.

4 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 SISÄLLYSLUETTELO Sivu TIIVISTELMÄ 3 SISÄLLYSLUETTELO 4 JOHDANTO 5 2 SUOJAUKSEN LASKEMINEN 7 2. Suojauksen laskeminen yhteisannoksen perusteella Primäärisuojaus Sekundäärisuojaus 2.3. Sirontasäteily Röntgenputken vuotosäteily Suojauksen laskeminen tietokoneella 4 3 RÖNTGENLAITTEIDEN KÄYTTÖTAVAT JAJAKAUMAT 5 4 TUTKIMUSHUONEIDEN SATEILYSUOJAUS 9 5 JOHTOPÄÄTÖKSET 22 6 VIITTEET 23 LIITE : Esimerkkejä röntgenhuoneiden suojaustarpeesta 25 LIITE 2: Suojaustaulukot

5 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS JOHDANTO Säteilyannosrajoja muutettiin vuoden 992 alusta. Aikaisemmin säteilytyöntekijöiden efektiivisen annoksen raja oli 50 msv ja muiden henkilöiden 5 msv vuodessa. Nykyisin säteilytyöntekijän annos ei saa keskimäärin ylittää 20 msv vuodessa eikä muiden henkilöiden annos saa ylittää msv vuodessa (Säteilyasetus 52/9). Säteilytyöntekijät voivat työskennellä valvotulla alueella (annosraja msv/viikko) ja muut henkilöt valvomattomalla alueella (0,02 msv/viikko) (STohje 3.6). Annosrajojen lisäksi säteilytoiminnan hyväksyttävyyden lähtökohtana on myös toiminnasta aiheutuvan säteilyaltistuksen pitäminen niin pienenä kuin käytännöllisin toimenpitein on mahdollista (Säteilylaki 592/2). Koska ympäröivien tilojen käyttötarkoitus voi myöhemmin muuttua ja tutkimusten määrä lisääntyä, kannattaa röntgenhuoneiden säteily suojaukset tavallisesti mitoittaa väestön annosrajan (0,02 msv/viikko) mukaiseksi. Suojauksia suunniteltaessa suojaustarvetta arvioidaan laskennallisesti. Laskentamallit eivät kuitenkaan voi ottaa tarkasti huomioon kaikkia suojaustarpeeseen vaikuttavia tekijöitä, ja siksi ne tavallisesti tehdään käyttäen turvallisia, annosta liioittelevia oletuksia (ICRP 982). Arvioinnin pohjaksi on usein valittu röntgenputken suurin mahdollinen jännite, ja laitteen käyttömäärä on arvioitu tavanomaista suuremmaksi. Yleensä ei oteta huomioon potilaan, kuvareseptorin tai muiden keilassa olevien eirakenteellisten materiaalien aiheuttamaa vaimennusta. Suojaustarpeeseen vaikuttavat: laitteen käyttömäärä, säteilyn läpitunkevuus (röntgenputken jännite), suojattavien tilojen etäisyys röntgenputkesta ja potilaasta, laitetyyppi (laitteessa olevat rakenteelliset suojat), säteilykeilan suuntaus ja koko sekä ympäröivien tilojen käyttötarkoitus. Röntgenlaitteen käyttömäärällä (W) tarkoitetaan masmäärää aikayksikössä; suojaustarpeen arvioinnissa W ilmaistaan yleensä yksikössä mamin/viikko. Joskus laskelmissa käytetään efektiivistä käyttömäärää WUT, missä U suuntatekijä ja T oleskelutekijä (STohje 3.6). Valitsemalla röntgenlaitteen sijainti ja kuvaussuunnat sopivasti on usein mahdollista vähentää huoneessa tarvittavia säteilysuojauksia. Viereisissä tiloissa (tai samassa tilassa) olevien röntgenlaitteiden yhteisvaikutus on myös otettava huomioon; annosrajat koskevat kaikista altistuslähteistä yhteensä saatavaa säteilyä.

6 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 Suojausten mitoitukseen tarvitaan leveää säteilykeilaa käyttäen saatuja suojausmateriaalien läpäisykertoimia. Sironneen säteilyn voidaan olettaa vaimenevan primäärisäteilyn tavoin, vaikka sironneiden kvanttien energia ja läpäisykyky on pienempi kuin primäärisäteilyn.

7 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS 2 SUOJAUKSEN LASKEMINEN 2. Suojauksen laskeminen yhteisannoksen perusteella Tarkasteltavaan oleskelutilaan voi kohdistua primäärisäteilyä, sironnutta säteilyä sekä röntgenputken vaipan läpi tulevaa vuotosäteilyä. Jos primäärikeila ei osu johonkin röntgenhuoneen osaan, niin tälle seinälle riittää ns. sekundääri suojaus. Tarvittavan sekundäänsuojauksen paksuuteen vaikuttaa potilaasta siroava säteily ja röntgenputken vaipan vuotosäteily. Näitä voidaan arvioida erikseen. Jos esimerkiksi sironta ja vuotosäteilyn suojaukset on määritetty erikseen ja jos tarvittavat suojapaksuudet ovat jokseenkin yhtä suuret (ero < TVL, kymmenyspaksuus, katso liite 2, taulukko VIII), niin perinteisesti (ICRP 982, NCRP 976) on suurempaan suojapaksuuteen lisätty HVL (= puoliintumispaksuus, liite 2, taulukko VHI). Tällainen laskentatapa johtaa joissakin tapauksissa suojausten ylimitoitukseen (Archer ym. 983). Tarkempaan ja oikeampaan tulokseen päästään laskemalla yhteen eri säteilykomponenttien aiheuttamat annokset suojuksen takana ja vertaamalla yhteisannosta sallittuun annosrajaan Dkok=Dp rim +D 5ir +D VIloto () Suoja on riittävä, kun D kok < D raja (2) Tarkastellaan aluksi suojauksia erikseen primäärija sekundäärisuojusten osalta. 2.2 Primäärisuojaus Röntgenlaitteen tuottaman säteilyn määrä saadaan mittaamalla säteilytys primäärikeilassa tietyllä etäisyydellä röntgenputken fokuksesta. Mittaustulos muunnetaan tavallisesti annokseksi ilmaan, jolloin sen yksikkönä on gray (Gy). Tämä annos riippuu käytetystä jännitteestä ja on suoraan verrannollinen putken virtaan ja säteilytysaikaan sekä kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön. Käyttömäärä W ilmoittaa virran ja säteilytysajan tulon tietyllä jännitteellä joko mas tai maminyksiköissä. Kuvassa on esitetty volframianodisen röntgenputken annostuotto (D o ) käyttömäärää kohden yhden metrin etäisyydellä fokuksesta jännitteen funktiona. Kuvassa esitetty annostuotto on tyypillinen useimmille kolmivaiheröntgengeneraattoreille (noin 25 % tarkkuudella).

8 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 Kuva. Annostuotto Do käyttömäärä kohden jännitteen funktiona metrin etäisyydellä fokuksesta (Simpkin 995a, Archerym. 994). HVL = 3,49 mm AI (00 kv). Annostuoton riippuvuutta jännitteestä (U) kuvaa yhtälö D o = [,2220,05664 (U/kV)+0,00227 (U/kV)3,36xlO~ 6 (U/kV) 3 ][mgym 2 /mamin]. Katkoviiva: yksivaihegeneraattori, HVL = 2,87 mm AI (00 kv). Kun kerrotaan D o (kuva ) viikkokäyttömäärällä W (mamin/viikko) saadaan etäisyydellä d (m) viikottaiseksi annokseksi W*D 0 /d 2. (3) Jos halutaan, että tällä etäisyydellä viikkoannos ei ylitä arvoa D ra j a (0,02 tai msv/viikko), tulee säteilysuojuksen läpäisykertoimen B olla enintään B = D raja /D prim = (D raj a * d7 (W * D o ).) (4) (Suojauslaskuissa efektiivisen annoksen likiarvona, yksikkönä msv, voidaan käyttää ilmakemian arvoa, yksikkönä mgy). Läpäisykertoimeen B tarvittava säteilysuojuksen paksuus saadaan vaimennuskäyristä (kuvat 2 ja 3).

9 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS it j i s. ' ', i, ; I I i i! j i i m c 0,0 Läpäisykem o o o i "H H \ f / \ k j! k V y S] \ i T = s s. i N I ; 0 0,5,5 2 2,5 3 3,5 < t Lyijyn paksuus (mm) I i ; ^ i [ Kuva 2. Säteilyn vaimeneminen lyijyssä eri käyttöjännitteillä (kolmivaiheröntgengeneraattori)(archerym. 994). Katkoviiva: 70 kv, yksivaihegeneraatton.

10 S ÄTEILYTUR VAKESKUS STUKAI47 SS, n, B sykerro o "o o. = 0,00 Vv! ' \ \ s \\ ^ \ S N \ \ P*\ > s i "^ ' \ s : I : j ] i ; ; i j ' ; i i n onfil 0 5 V 0 fu kv N. \ \ \ 0 5 Betonin paksuus (cm) ibe S >v N 20 kv s 25 Kuva 3. Säteilyn vaimeneminen betoni tai lasisuojuksessa (kolmivaihegeneraattori). Käyrät on mitattu tavalliselle lasille, mutta pätevät myös betonille (2,56 g/cm 3 ) muutaman millimetrin tarkkuudella (Archer ym. 994). Tavallisesti tarkasteltavaan tilaan kohdistuu eri jännitteillä (k) synnytettyä primäärisäteilyä ja niitä vastaavia käyttömääriä W k. Annos Dpri m,k voidaan arvioida erikseen jokaisen käyttöjännitteen k osalta. Suojus on riittävän paksu, kun D raja > D prim = S(D pnm)k ) = S(W k *D 0, k (5) Monissa laitteissa kuten läpivalaisu, mammografia, tietokonetomografia ja panoraamaröntgenlaitteissa telineen rakenteelliset osat toimivat tehokkaana primäärisuojuksena. Silloin ei välttämättä ole tarvetta erilliseen primäärikeilan suunnan suojaukseen, vaan riittää tarkastella pelkästään sironnasta ja vaipan vuodosta aiheutuvaa annosta. 0

11 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS 2.3 Sekundäärisuojaus 2.3. Sirontasäteily Potilaasta sironneen säteilyn aiheuttama annos on likimain verrannollinen kenttäkokoon ja annokseen potilaan iholla. Sironneen säteilyn annoksen arviointiin voidaan käyttää kuvassa 4 esitettyä sirontakerrointa a, joka riippuu röntgenputken jännitteestä ja sirontakulmasta (Simpkin 995a). Sirontasäteilyn aiheuttama viikkoannos D sir etäisyydellä d s potilaasta suojan takana, [kun otetaan huomioon myös käytetty kenttäkoko F (cm 2 ) potilaan iholla, fokusihoetäisyys d F (m) ja läpäisykerroin B] on D sir = (W*D 0 *a*f*b)/(d F 2 *d s 2 ). (6) Sirontakulma 0 ( ) Kuva 4. Sirontakerroin a (l/cm ), joka ilmaisee sironneesta säteilystä aiheutuvan annoksen m etäisyydellä potilaasta jaettuna primäärikeilaannoksen ja kenttäkoon tulolla. Käyrät vastaavat yhtälöä a = {[0,06 (U/kV 25)+5,9]/5,9}x[8,4,lll (&l )+9,83xlO 4 (6/ ) 2,74x0' 6 (6/ f][/cm] (Simpkin 995a).

12 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 D sir voidaan määrittää erikseen kaikille käyttöjännitteille k ja laskea tämän jälkeen yhteisannos viikossa tarvittavan suojan takana D sir = I(W k *D 0, k *a k *F k * B^/Cdp,, 2 *d s 2 ). (7) Röntgenputkeen liitetyn pintaalaannosmittarin lukemia voidaan käyttää myös sironneen säteilyn annosarvioissa. Sirontaannos suojuksen takana saadaan kaavasta D sir =Za k *B k *C k /d s 2 I (8) missä C k = pintaalan ja annoksen tulo jännitteellä k. Tekijät a k, B k ja dj ovat samat kuin edellä. Suojaustarpeen laskentaa varten tarvitaan viikottainen pintaalaannosten summa tai keskimääräinen lukema tutkimuksessa ja tutkimusten lukumäärä viikossa sekä jännitejakauma. Jos laskelmissa on otettava huomioon primääri tai vuotosäteily, on lisäksi arvioitava laitteen käyttömäärä Röntgenputken vuotosäteily Vuotosäteilyn mittaaminen on hankalaa, koska röntgenputken vaipan läpi tuleva vuotosäteilyn intensiteetti riippuu merkittävästi tarkastelusuunnasta. Suurimmillaan putken vaipan vuotosäteily saa olla enintään mgy tunnissa (intraoraalifilmiä käyttävillä hammasröntgenlaitteilla 5 mgy/h) metrin etäisyydellä putken fokuksesta (EEC 994). Valmistajat antavat harvoin tietoja vuotosäteilyn suuruudesta. Kirjallisuudessa esiintyneiden arvioiden mukaan vaipan vuoto on tyypillisesti vain /0 /00 sallitusta määrästä. Sen sijaan röntgenputkelle ilmoitetaan sen kestämä suurin jatkuva teho tai masmäärä tuntia kohden käytettäessä putken suurinta jännitettä (kv). Jos laitetta käytetään tunnin ajan jännitteellä k ja tätä vastaavalla suurimmalla jatkuvalla virralla I kimax, niin käyttömäärää lh x Ik,max = 60 I kiitiax (mamin) kohden vaipan vuoto on D k (D k < mgy). Jos laitteen viikottainen käyttömäärä ko. jännitteellä on W k (mamin/viikko), vuotosäteilystä etäisyydelle d aiheutuva annos D^^ on enintään D vuoto = LW k *D k /(60I k, ma)( *d 2 ). (9) Tarkasteltavan suojuksen takana (läpäisykerroin B vk ) vuotosäteilystä aiheutuva annos on tällöin enintään D vuoto = SW k * D k * B v, k /(60 I k, max * d 2 ) (0) Vuodon säteily on läpitunkevampaa kuin esim. vastaava primäärisäteily, koska vuotosäteilyä on vaimennettu putken vaipassa olevalla lyijykerroksella. Tämän vuoksi läpäisykerroin B v k luetaan vaimennuskäyrän suoralta osalta paksumman suojauksen kohdalta. 2

13 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS Putken kestämästä jatkuvasta tehosta (esim. 500 W) ja suurimmasta jännitteestä saadaan putken suurin jatkuva virta (= 500 kvma/50 kv = 3,3 ma). Eri jännitealueella röntgenputket kestävät tavallisesti seuraavia virtaarvoja (leakage technique factors): kv: 5 ma, 25 kv: 4 ma; ja 50 kv: 3,3 ma. Uusissa angiografialaitteissa on jo 2 kw:n jatkuvatehoisia putkia (suurin jatkuva virta 6mA; 25 kv). TTlaitteiden putket kestävät yleensä 4 kw jatkuvaa tehoa (suurin jatkuva virta 27 ma ja jännite 50 kv). Vaipan vuodosta voidaan arvioida vaipan vähimmäispaksuus vertaamalla vuotoa D k putken annostuottoon D 0k :hon (kuva ). Näiden suhde määrittelee vaipan läpi pääsevän säteilyn määrän eli vaipan läpäisykertoimen ja edelleen tätä kerrointa vastaavan lyijypaksuuden (kuva 2). Jos esimerkiksi putken maksimijännite on 50 kv, suurin jatkuva virta 3,3 ma ja vuotosäteily mgy/h, vaipan paksuus on noin 2,3 mm Pb ja vastaavasti 00 kv:n putkessa (virta 5 ma) on,9 mm lyijyä. Näin määritettyjen putkien lyijypaksuudet eivät fysikaalisessa mielessä ole minimisuojuksia, koska paksuudet on laskettu käyttäen leveän säteilykeilan geometriaan liittyviä läpäisykertoimia. Tosiasiassa röntgenputken vuotosäteily on suuntariippuvaista ja säteilytystilanne vaipan vuodon mittauksessa on lähempänä kapean keilan geometriaa. Tästä säteilytysgeometriasta aiheutuu virhe on kuitenkin pieni, suurimmillaankin millimetrin murtoosa. Yleensä käyttöjännite on pienempi kuin putken suurin jännite ja sen vuoksi käyttöarvoilla vuotosäteily on myös vähäisempää. Jos esimerkiksi röntgenputken maksimijännite on 25 kv ja vaipan vuoto mgy/h, niin käytettäessä 00 kv:n jännitettä, vuoto on vain puolet tästä ja 70 kv:n jännitteellä jo /000. Vuotosäteilyyn voidaan suhtautua periaatteessa kuten primäärisäteilyyn, jolloin primäärisuojus voidaan laskea käyttäen kaavaa 5. Jos tästä vähennetään putkessa oleva lyijymäärä (mm Pb), saadaan vuotosäteilyn vaimentamiseksi tarvittava lisäsuojuksen paksuus. Tutkimushuoneessa vuotosäteilyn osuus sekundäärisäteilystä on 3 4 %, mutta sen sironnutta säteilyä suuremman läpitunkevuuden vuoksi suojaseinän takana sen osuus voi olla jopa 40 % (Simpkin 995a). Pienellä kenttäkoolla vuotosäteilyn osuus korostuu ja voi olla suurempi kuin sironnan osuus. Edellä on tarkasteltu erikseen primääri ja sekundäärisuojuksia. Jos käyttömäärä tarkasteltavaan suuntaan on pieni verrattuna muiden kuvaussuuntien käyttömääriin, voi olla tarpeen ottaa huomioon myös näistä muista kuvaussuunnista aiheutuva sironta ja vuotosäteily. Yleensä tarkasteltavan seinän takana on huomioitava kaikista huoneessa (tai viereisissä huoneissa) olevista laitteista aiheutuva primäärija sekundäärisäteily. 3

14 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA Suojauksen laskeminen tietokoneella Yleensä riittää määrittää tarvittava suojan paksuus mm Pb tarkkuudella. Tällöin voidaan menetellä seuraavasti. Lasketaan D prjm, D sir, D^^ ja verrataan näiden summaa D pr j m +D s ; r ^Dy^o suunnitteluarvoon D ra j a. Jos D ra j a < D prini +D sjr + Dvuoto lisätään lyijyä mm niin monta kertaa (n kertaa), että D ra j a > D prim +D sir +D vuoto. Tämä lyijyn paksuus (n x mm) on haettu suojan minimipaksuus. Laskenta on vaivatonta, jos sen ohjelmoi tietokoneelle. Vaipan vuodosta kannattaa arvioida putkivaipan paksuus, joka otetaan huomioon vuodon suojausta laskettaessa. Vaihtoehtoiset suojuksen paksuudet voi laskea myös muille materiaaleille, kun tunnetaan niiden vaimennusarvot (Archer ym. 994). 4

15 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS RÖNTGENLAITTEIDEN KÄYTTÖTAVAT JA JAKAUMAT Terveyskeskusten, aluesairaaloiden, keskussairaaloiden ja yksityislaitosten kuvaushuoneiden käyttömääriä ja tapoja selvitettiin otantakyselyn avulla valitsemalla 82 kuvaushuonetta kustakin ryhmästä. Käyttäjät merkitsivät viikon aikana erilliselle lomakkeelle kaikkien tutkimusten jännitteet, masarvot, kasettikoot, fokusetäisyydet ja kuvaussuunnat sekä arvioinnin vuosittaisesta tutkimusmäärästä. Läpivalaisu ja angiografialaitteiden kuvaus ja läpivalaisuarvojen (kv, ma jne.) kirjaaminen tutkimusten yhteydessä osoittautui hankalaksi. Tämän vuoksi näiden sekä erikoistutkimusten (TTkuvaukset jne.) osalta on jouduttu tyytymään kirjallisuudessa esitettyihin arvoihin (taulukko I). Eräästä sairaalasta saatiin kuitenkin kerätyksi angiografiahuoneen tutkimusmäärät, tutkimusten pintaalaannoslukemat ja niitä vastaavat jännitejakaumat. Taulukko I. Röntgenhuoneiden tyypilliset tutkimusja käyttömäärät. Huonetyyppi Luukuvaus terveyskeskus yksityislaitos aluesairaala keskussairaala Läpivalaisu' Kardioangiografia' ' l Periferinen angiografia TTkuvaus 3 Mammografia Hammaskuvaus 4 Panoraamakuvaus * Tutkimusmäärä/ vuosi *määrät saatu vain terveyskeskuksista Simpkin 996 Karppinen ym. 993 Servomaa ym Havukainen Käyttömäärä mamin/viikko ,7 43 Standardihajonta Standardihajonta Terveyskeskusten ja yksityislaitosten kuvaushuoneissa oli yleensä kattoteline, kuvauspöytä ja thoraxteline. Alue tai keskussairaalan kuvaushuoneissa oli tavallisesti myös kallopöytä. Kuvassa 5 on esitetty kuvauksissa käytettävät kasettikoot, joita voidaan käyttää kenttäkoon arvioinnissa. 5

16 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 nj i i t? ill Am i i\ I I Kuva S. Kuvauksissa käytetyt kasettikoot (kenttäkoot). Kuvausten fokusfilmietäisyydet olivat keskimäärin, m paitsi lannerangan ja keuhkojen kuvauksissa,5 m ja 2 m. Kuvausparametrien (jännitteet, masarvot, fokusetäisyydet ja kenttäkoot) jakaumissa laitostyyppien välillä ei ollut oleellista eroa. Suojauslaskelmissa tarvitaan erityisesti käyttömäärät kuhunkin kuvaussuuntaan kullakin kuvausjännitteellä. Sairaaloiden röntgenhuoneiden kuvaussuunnat vaihtelivat eniten, koska telineitä oli useita. Kuvassa 6 on erään sairaalan luukuvaushuoneen (kuvauspöytä, thorax ja kalloteline) käyttömäärät kuvaussuunnan ja jännitteen mukaan jaoteltuina. Primäärisäteily suuntautui lattiaan (55 % käyttömäärästä), thoraxtelineen (27 %) ja kallopöydän takana olevaan seinään (5 %) sekä kuvauspöydän viereiseen seinään (3 %). Useassa sairaalassa oli lisäksi erillinen thoraxkuvaushuone, jossa viikottainen käyttömäärä vaihteli 3350 mamin. 6

17 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS 5 Kuvauspöyta/aJas Kuvaus pöytä/sivuue KallopöyU/sivullc Kallopöyta/alas Thoraxtelinc/sivuUc Jännite (VV) Kuva 6. Sairaalan luukuvaus huoneen käyttömäärät jännitealueittain ja eriteltyinä telineen ja kuvaussuunnan mukaan. Huoneen tutkimusmäärä oli 9000 vuodessa ja kokonaiskäyttömäärä 350 mamin/viikko. Suurin osa (70 80 %) terveyskeskusten kuvauksista suuntautui alaspäin kuvauspöydän alla olevaan lattiaan (taulukko 2). Thoraxtelinettä käytettiin myös kaularanka, olkapää ja sinuskuvauksiin puolessa terveyskeskuksista. Niiden osuus saattoi olla 7 73 % kokonaiskäyttömäärästä. Yksityislaitoksien rankakuvausten käyttömäärät olivat vähän suurempia (48 %) ja thoraxkuvausten pienempiä (9 %) kuin terveyskeskuksien vastaavat käyttömäärät. Taulukko II. Terveyskeskusten kuvausjännitteet ja käyttömäärät (keskiarvot ja vaihteluvälit). Kuvaus Thorax Raaja Ranka Lonkka/lantio Muut* Kuvausjännite kv 23(0925) 5 (4060) 78 (6095) 7 (6675) 69 (6090) *lähinnä sinusja olkapääkuvauksia Käyttömäärä mamin/viikko 0 (6) 7, (26) 24 (3,737) 8,9 (,69) 8,2 (026) Osuus koko käyttömäärästä % 7 (7,546) 2 (2,534) 42 (556) 5 (5,44) 4 (03) Osuus kaikista tutkimuksista % 58 (4074) 6 (6,32) 0 (45) 8,4 (24) 7,6 (033) Erään otantatutkimuksen mukaan yhdysvaltalaisen sairaalan kuvaushuoneen keskimääräinen käyttömäärä on 274 mamin/viikko (Simpkin 996), mikä on melkein kaksinkertainen määrä Suomeen verrattuna (24 64 mamin). Kuvausjännitteiden jakautuma on jokseenkin sama, mutta raskaampien tutkimusten 7

18 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 (kuten rankakuvausten) osuus siellä on suurempi kuin Suomessa. Primäärisäteily suuntautui lattiaan 69 %, thoraxseinään 2,5 %, viereisiin seiniin 6,5 % ja,6 % kokonaiskäyttömäärästä. Suomen kardioangiografialaitteiden käyttötavoissa ja määrissä (Karppinen ym. 993) ei ole oleellisia eroja kirjallisuudessa esitettyihin arvoihin (Simpkin 996). TTlaitteella otetaan erään arvion (Schick 996) mukaan keskimäärin 2260 leikekuvaa viikossa, kun Suomessa vastaava kuvausmäärä on hiukan pienempi (2000 leikekuvaa) (Servomaa ym. 993). 8

19 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS TUTKIMUSHUONEIDEN SÄTEILYSUOJAUS Taulukoon m on laskettu erilaisten röntgenhuoneiden suojausarvoja keskimääräisen käytön (taulukko I) perusteella. Suojauksia laskettaessa on huomioitu eri telineiden ja kuvaussuuntien käytöstä aiheutuva yhteisannos eri suunnissa. Tutkimushuoneiden suojaukset ovat perinteisesti vastanneet primäärisuunnissa 3 mm Pb (esim. lattiassa) ja sekundäarisuunnissa 2 mm Pb. Yleensä vanhat suojaukset ovat riittävät. Samoihin tuloksiin on päädytty kansainvälisissä arvioinneissa (Simpkin 995a, Schick 996, Metzger ym. 993). Ainostaan TTlaitteiden seinän suojauksen riittävyys gantryaukon lähellä tulee tarkistaa, jos laitteen käyttö on keskimääräistä runsaampaa. Käytännössä suojaukset tulee suunnitella paksummiksi kuin mitä taulukossa 3 on esitetty. Taulukon III arvot on laskettu käyttäen väestön vuosiannosrajaa msv/a (tai 0,02 msv viikossa). Suunnittelussa on otettava huomioon optimointiperiaate, jonka mukaan säteilytysaltistus pidetään niin pienenä kuin käytännöllisin toimenpitein on mahdollista (Säteilylaki 592/9). Taulukko III. Röntgentutkimushuoneiden rakenteellinen säteilysuojaus (mm Pb). Suojausarvot on laskettu kahden metrin etäisyydelle röntgenputkesta ja potilaasta taulukon Iperusteella. Huonetyyppi Terveyskeskus Yksityislaitos Alue tai keskussairaala Läpivalaisu (yläputki) Kardioangiografia Periferinen angiografia TTkuvaus Mammografia Hammaskuvaus Panoraamakuvaus Lattia 2,2 2,0 2,,7 (,2) 2,3,5 2,2 * Seinään suuntautuu myös primäärisäteilyä. Katto 0,9,0 (,4),7, 2,2 Thoraxseinä,9,9,8 Muu seinä 0,5* 0,5*,*,,7, 2,2 5 5* 0 Kirjallisuudessa esiintyneiden arvioiden mukaan (Metzger ym. 993) todelliset annokset primäärisuojan takana ovat tyypillisesti /0 /00 laskentamenetelmän mukaan arvioidusta. 9

20 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 Hammasröntgenkuvauksessa (intraoraalikuvauksessa) suojausta tarvitaan yleensä vain primäärikeilan suunnassa olevissa tiloissa, joissa oleskellaan kuvausten aikana. Suojaukselta vältytään, kun röntgenlaite asennetaan siten, että kuvattaessa primäärikeila ei suuntaudu oleskelutiloihin. Panoraamatomografialaitteen käyttötilaan rajoittuvan oleskelutilan säteilysuojaksi riittää yleensä sama suojaustaso kuin tavallisille hammasröntgenlaitteille primäärikeilan suunnassa. Aikaisemmin annettuihin suojausohjeisiin ei tarvitse tehdä muutoksia. Mammografialaitteiden käyttäjien suojan lyijyarvo on ollut tyypillisesti 5 mm (Simpkin 987), joten suojausta ei tarvitse nykyisestä tehostaa, vaikka laitetta käytettäisiin seulontaan (liite, esimerkki 3). Primääri ja sekundäärisuojuksiin tarvittavat lyijy ja betonikerroksen paksuudet on laskettu valmiiksi joillekin jännite ja käyttömäärille liitteen 2 taulukoissa I...IV. Suojausarvot on laskettu valvottua ( msv/viikko) ja muuta aluetta varten (0,02 msv/viikko). Sekundäärisuojaustaulukkojen laadinnassa on oletettu, että ko. käyttöjännite on röntgenputken maksimijännite ja putken vaippa vuotaa sallitun enimmäismäärän ( mgy/h). Näin uusia taulukkoarvoja käytettäessä varmistetaan se, että kaikissa tilanteissa suojausarvot ovat riittävät. Taulukkoarvot soveltuvat käytettäväksi myös läpivalaisuja hammaskuvauslaitteille. Röntgenhuoneen säteilysuojaukseen voidaan käyttää erilaisia materiaaleja. Eräiden rakennusmateriaalien lyijyarvoja on esitetty kirjallisuudessa (Archer ym. 994, ICRP 982). Mammografialaitteen sekundäärisuojaus voidaan määrittää suoraan taulukoista V tai VI (liite 2). Erillistä primäärisuunnan suojausta ei tarvita, koska mammografialaitteen filmikasetin alla on primäärisuojana 0,5 mm lyijylevy. Suojausarvot on laskettu lyijylle, betonille, kipsille ja lasille, valvottua ( msv/viikko) ja valvomatonta aluetta varten (0,02 msv/viikko) (Simpkin 987, 995b). Liitteessä on laskettu suojaustarve joillekin tyypillisille tutkimushuoneille. Saatuja tuloksia voidaan pitää vain suuntaa antavina, eikä niitä saa pitää yleisinä suojausarvoina. Eräiden mittausten (Simpkin 995a) mukaan vaipan vuoto on tyypillisesti vain /0 /00 sallitusta määrästä, jolloin vuotosäteilyä ei tarvitsisi ottaa huomioon suojauslaskuissa. Tällöin angiografiahuoneiden suojaukset voidaan määrittää helposti laitteeseen liitetyn pmtaalaannosmittarin avulla (liite, esimerkki 9). Williams (996) on vertaillut angiografiahuoneissa TLkiteillä mitattuja annoksia ja pintaalaannosmittarin lukemien perusteella laskettuja sirontaannoksia keskenään ja todennut vastaavuuden hyväksi. Säteily suojauksien takana vuotosäteilyn osuus annoksesta on kuitenkin suurempi. 20

21 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS Röntgenhuoneiden käyttömäärät vaihtelevat suuresti (taulukko I). Jos käyttömäärä kasvaa kaksinkertaiseksi, lisäys tarvittavan suojuksen paksuuteen on kuitenkin enintään HVL (0025 kv). Williams (996) on mitannut isoilla jännitteillä (00 25 kv) ja 35 sirontakulmalla sirontakertoimelle 40 % suurempia arvoja kuin kuvassa 4 on esitetty. Vastaavasti NCRPrn (976) esittämät sirontakertoimet ovat keskimäärin noin 50 % pienemmät kuin Williamsin mittaamat arvot. Sirontakertoimien erot johtuvat määrityksessä käytetyn fantomin materiaalista ja muodosta, kenttäkoosta sekä säteilyn laadusta. Sirontakulman 90 tai 35 vaikutus suojauksen suuruuteen on kuitenkin enintään HVL (0025 kv). 2

22 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 JOHTOPÄÄTÖKSET Aikaisemmin on suojaustarpeen määrittelyn pohjaksi yleisesti valittu röntgenputken suurin mahdollinen jännite, ja käyttömääräarvioksi usein liioiteltu maminmäärä. Jos noudatettaisiin edelleen tällaista laskentaperiaatetta, vanhojen kuvaushuoneiden suojauksia tulisi lisätä vähintään kaksi puoliintumiskerrosta. Suojausarvion tarkkuus riippuu eniten siitä, miten hyvin laskennassa käytetty röntgenputken jännite vastaa todellisuudessa käytettävää jännitettä. Jos laskennassa otetaan huomioon todelliset käyttöjännitteet ja käyttömäärät, suojauksia tarvitsee harvoin lisätä. TTlaitteiden seinän suojauksen riittävyys gantryaukon lähellä tulee tarkistaa, jos laitteen käyttö on runsasta. Röntgenputkeen liitetyn pintaalaannosmittarin lukemat soveltuvat etenkin angiografiatutkimushuoneen seinien suojausten määritykseen. Röntgenputkien todellisia vuototietoja ei ole saatavilla. Laskelmat osoittavat kuitenkin, että käyttöjännitteillä vuotosäteily on murtoosa sallitusta enimmäismäärästä. 22

23 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS VIITTEET Archer BR, Fewell TR, Burton JG, Quinn PW. Attenuation properties of diagnostic xray shielding materials. Med.Phys. 994; 2(9): Archer BR, Thornby JI, Faulkner K. Diagnostic xray shielding design based on an empirical model of photon attenuation. Health Physics 983; 44: Havukainen R (toim.). Säteilyn käyttöjä muu säteilytoiminta vuonna 995. Valvontaja tilastotietoja. STUKBSTO 33. Helsinki: Säteilyturvakeskus, 996. ICRP 982. International Commission on Radiological Protection. Protection against ionizing radiation from external sources used in medicine. Oxford, Pergamon Press. ICRP Publication 33 (982). IEC 994. International Electrotechnical Commission. Medical electrical equipment Part : General requirements. Standard IEC 603 (994), 99. Karppinen J, Parviainen T. Säteilyaltistus sydänangiografiatutkimuksissa ja kineangiolaitteiden toimintakunto. Raportti STUKA07. Helsinki: Säteilyturvakeskus 993. Metzger R, Richardson R, Van Riper A. A Monte Carlo model for retrospective analysis of shield design in a diagnostic xray room. Health Physics 993; 65(2): 647. NCRP 976. National Council on Radiation Protection and Measurements. Structural shielding design and evaluation for medical use of xrays and gamma rays of energies up to 0 MeV. Bethesda, NCRP Report 49 (976). Schick DK. Structural shielding assessment in diagnostic xray facilities. Radiation Protection in Australia 996; 4: 37. Servomaa A, Heikkilä M. Tietokonetomografiatutkimukset Suomessa. Suomen Lääkärilehti 993; 48: Simpkin DJ. Evaluation of NCRP Report No. 49 assumptions on workloads and use factors in diagnostic radiology facilities. Med.Phys. 996; 23(4): Simpkin DJ. Regulations and standards: Radiation protection. RSNA Categorical Course in Physics 995;

24 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 Simpkin DJ. Shielding requirements for mammography. Health Physics 987; 53(3): Simpkin DJ. Transmission data for shielding diagnostic xray facilities. Health Physics 995; 68(5): STohje 3.6. Röntgentutkimushuoneen säteilysuojaus. Helsinki: Säteilyturvakeskus 992. Säteilyasetus /52. Suomen säädöskokoelma. Valtion painatuskeskus, Helsinki, 992. Säteilylaki /592 Suomen säädöskokoelma. Valtion painatuskeskus, Helsinki, 992. Williams JR. Scatter dose estimation based on dosearea product and the specification of radiation barriers. The British Journal of Radiology 996; 69:

25 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS LIITE Esimerkkejä röntgenhuoneiden suojaustarpeesta Kuvaushuoneen primäärisuojaus Röntgenlaitetta käytetään seinään suunnattuna 3 mamin viikossa 25 kv:n jännitteellä, 37 mamin 00 kvrlla, 7 mamin 90 kv:lla ja 2 mamin viikossa 80 kv:lla. Seinän takana neljän metrin etäisyydellä röntgenputkesta on toimistotyöntekijöitä. Lasketaan suojaukseen tarvittava lyijyn paksuus. Karkea arvio suojauksesta saadaan laskemalla ensin yhteen käyttömäärien summa (= 59 mamin/viikko). Tämän jälkeen määritetään maksimijännitettä (25 kv) vastaava säteilytuotto kuvasta (D o =7,2 mgym 2 /mamin). Vaaditun suojuksen takana viikkoannosraja ei saa ylittää 0,02 mgy. (Suojauslaskuissa efektiivisen annoksen likiarvona (yksikkönä msv) voidaan käyttää ilmakemian arvoa (yksikkönä mgy.) Tällöin suojuksen läpäisykertoimen tulee olla enintään B = Drajg/Dprjm = (0,02 mgy/viikko)/[(59 mamin/viikko) x (7,2 mgym 2 /mamin) x (/4 m )] = 7,53 x 0. Kuvasta 2 25 kv:n vaimennuskäyrästä saadaan tarvittavaksi suojuksen paksuudeksi 2, mm Pb. Hieman karkeampi arvio suojauksesta saadaan laskemalla ensin viikkoannoksien summa Z D k = Z(W k * D 0)k ) ja vertaamalla tätä sallittuun viikkoannokseen kuten edellä. Tämän jälkeen määritetään läpäisykerrointa B vastaava suojuksen paksuus (mm Pb) maksimijännitteen (25 kv) vaimennuskäyrästä. Vaadittavaksi suojuksen paksuudeksi saadaan,9 mm. Tarkin arvio suojaustarpeesta saadaan yhteisannoksen perusteella Dp ri m=d prirn (U )+D prirn (U 2 )+... Tarvittava suojuksen paksuus on oletettavasti pienempi kuin edellä laskettu arvo,9 mm Pb. Suojuksen,7 mm Pb takana yhteisannos on 0,02 mgy, mikä on hieman suurempi kuin sallittu viikkoannos 0,02 mgy. Koska 80 ja 90 kv:n käyttöjännitteille ei ole omaa läpäisykerrointa (ks. kuva 2), jouduttaan näiden aiheuttama yhteisannos laskemaan käyttäen 00 kv:n käyttöjännitteen läpäisykerrointa. Näin ollen saatu suojausarvo,7 mm Pb on riittävä. 25

26 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 Jos edellä mainitun seinän suojaus on suunniteltu aikaisemman annosrajan msv/viikko ja silloisten laskentaperusteiden mukaisesti, onko suojaus nykyään riittävä? Ennen käyttömäärä pyöristettiin ylöspäin; tässä tapauksessa 00 mamin:iin/viikko ja käytettiin korkeinta mahdollista putkijännitettä (50 kv). Vaadittavaksi primääri suojauksen arvoksi saadaan,8 mm Pb, mikä on käytännössä sama kuin edellä laskettu arvo (,7 mm Pb). 2 Kuvaushuoneen sekundäärisuojaus Tutkimuspöydän viereiseen seinään kohdistuu vain sekundäärisäteilyä. Seinä on 2 m etäisyydellä potilaasta ja röntgenputkesta. Kuvauspöydällä kuvataan 66 mamin/viikko jännitteen ollessa enintään 00 kv. Arvioidaan yhteisannosta D sir + Dyuoto seinän takana. Pelkästään sironneen säteilyn suojaustarve kaava 6 mukaan laskien (D o = 4,7 mgym 2 /mamin, a=6,5xlo' 6 crn (35 ), d F =l m, F=500 cm 2 ) on mm Pb (tai 50 mm betonia). Vaipan vuodon osuuden selvittämiseksi on tiedettävä vaipassa olevan lyijyn paksuus (röntgenputken jatkuva teho 50 kv * 3,3 ma). Tämä tehdään siten, että verrataan metrin etäisyydellä vaipan maksimivuotoa ( mgy/h) vastaavan putken maksimiannostuottoon (9,7 mgym /mamin, kuva ). Vaipan läpäisyksi saadaan mgy/[(9,7 mgym 2 /mamin) x 3,3 ma x 60 min x ( m)" ] = 5,2 x 0" 4, minkä perusteella vaipassa on lyijyä 2,3 mm. Tätä lyijymäärää vastaava vuoto 00 kv:n jännitteellä on 0,53 mgy/h (kuva 2). Saatua vuotoarvoa voidaan käyttää laskettaessa vaipan vuodosta aiheutuvaa annosta tarkasteltavan seinän takana (kaava 0). Vuotosäteilystä aiheutuva viikkoannos mm Pb suojaseinän takana on 0,005 mgy, joten seinän lyijymäärä ei ole riittävä (yhteisannos D sir + Dyuoto > 0,02 mgy). Jos seinässä on lyijyä 0,7 mm (tai 55 mm betonia), sironneesta säteilystä ja vuotosäteilystä aiheutuva yhteisannos seinän takana 0,08 mgy (0,036 mgy + 0,004 mgy) on jo pienempi kuin 0,02 mgy. Näin ollen seinän suojauksen tulee olla 0,7 mm Pb (tai 55 mm betonia). Vuotosäteilyä laskettaessa kaavaa 0 käyttäen on muistettava, että säteilyä on jo vaimennettu vaipassa olevalla lyijyllä ja näin ollen läpäisykerroin luetaan vaimenemiskäyrän paksumman suojauksen kohdalta. Vuotosäteilyyn voidaan suhtautua periaatteessa kuten primäärisäteilyyn, jolloin suojus voidaan laskea kaavasta 5. Tällaisessa tarkastelutavassa oletetaan, että putkessa olevaa lyijymäärä (2,3 mm) on ikäänkuin siirretty suojattavaan seinään ja tarkastellaan tilannetta, onko käyttöjännitteellä tämä yhteissuojus riittävä (tässä 2,3 mm Pb + 0,7 mm Pb). Näin laskien seinän takana vuotosäteilyn viikkoannos on 0,003 mgy. Vanhan annosrajan ( msv/viikko) ja laskentaperusteen (00 mamin/viikko, maksimijännite 50 kv) mukaan edellä mainitun seinän vähimmäispaksuus tulisi olla 0,8 mm Pb (77 mm betonia). Vastaavasti uuden annosrajan (0,02 msv/viikko 26

27 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS ja 00 mamin/viikko, 50 kv) ja liioittelevan laskentatavan mukaan seinän suojaustarve olisi, mm Pb tai 92 mm betonia (liite 2, taulukot III ja IV). 3 Mammografialaitteen sekundäärisuojaus Usean mammografialaitteen jalustaan on kiinnitetty lyijypitoisesta ( 0,5 mm Pb) muovista tehty kuvaajan säteilysuojus. Jos laitetta käytetään esim. seulontaan, käyttömäärä viikossa voi olla 200 mas/ kuva x 4 kuvaa/potilas x 40 potilasta/päivä x 5 työpäivää/viikko x min/60 s = 2667 mamin/viikko. Kuvausjännite on enintään 35 kv ja kuvausetäisyys keskimäärin m. Tällöin suojan lyijyarvon taulukon V (liite 2) mukaan tulisi olla 2 mm Pb (valvomaton alue). 4 Röntgenhuoneen lisälyijytys Jos röntgenlaite sijoitetaan vanhaan toimisto tai vastaavaan tilaan, on selvitettävä olemassa olevien seinien suojauksen riittävyys. Oletetaan, että seinät ovat 0 cm betonia. Jos laitteen thoraxkuvausten käyttömäärä on 22 mamin/viikko, thoraxtelineen takana olevaan seinään (etäisyys putkesta 2 m) tarvittaisiin primäärisäteilyn suunnassa 9 cm betonia (taulukko H, liite 2). Tavallisesti seinän suojauskykyä parannetaan lisäämällä seinään tarvittava määrä lyijyä. Jännitteen 25 kv:n vaimennuskäyrästä nähdään (kuva 3), että 0 cm betonia vaimentaa säteilyn 7x0" 3 osaan ja 9 cm 2,5x0^* osaan. Samoilla vaimennusarvoilla (7x0" 3 ja 2,5x0 ) lyijyä tarvitaan,5 mm ja 2,5 mm (kuva 2) eli 0 cm betonia vastaa vaimennukseltaan,5 mm lyijyä ja 9 cm betonia vastaa 2,5 mm lyijyä. Seiniin tulee lisätä 2,5,5 mm =,35 mm lyijyä. Toinen tapa laskea lyijyn määrä on käyttää HVLarvoja (liite 2, taulukko VIII). Jakamalla lisäbetonin määrä 9 cm betonin HVLarvolla,9 cm (25 kv) saadaan tarvittava HVLmäärä 9/,9 = 4,74. Kun sillä kerotaan lyijyn HVLarvo 8 mm, saadaan tarvittavaksi lyijyn paksuudeksi 4,74 x 8 mm =,33 mm. Kummallakaan tavalla laskettu arvo ei ole tarkasti oikea, mutta on riittävän hyvä likiarvo suojaustarkoituksiin. 5 Hammasröntgenkuvaus Hammasröntgenlaiteella otetaan yleensä 50 kuvaa viikossa. (Suomessa v. 995 käytettiin n.,3 miljoonaa intraoraalifilmiä noin 477 laitetta kohden (Havukainen 996).) Oletetaan, että kuvausarvot ovat 70 kv, 8 ma, 0,5 s, 20 cm:n etäisyyskartiota käytettäessä, jolloin laitteen käyttömäärä viikossa on 7 mamin (8 ma x 0,5 s x 0 kuvaa/viikko x min/60 s). Laitteen annostuotto metrin etäisyydellä on l,62mgym 2 /mamin (kuva, 70 kv, yksi vaihegeneraattori), mikä kerrottuna käyttömäärällä /3 x 7 mamin/viikko x,62 mgym 2 /mamin antaa viikkoannokseksi 56 mgy metrin päässä fokuksesta. Kuvauksista arviol 27

28 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 ta kolmasosa suuntautuu suojattavaan tilaan päin. Vaimennuksen tulee olla 0,02 mgy/56 mgy = 5,6x0, mikä vastaa 7 mm lyijykerrosta (tai, mm teräslevyä, 5,6 cm kipsilevyä, 2,3 cm betonikerrosta tai,6 cm puukerrosta /Sf). Vastaavasti 2 m etäisyydellä suojakerroksen paksuuden tulee olla 0,07 mm Pb tai mm terästä, cm betonia, 2, cm kipsiä tai 5,4 cm puuta. Jos kuvausmäärä on enintään kuvaa viikossa, josta kolmasosa suuntautuu oleskelutilaan, ja oleskelutila on 2 m etäisyydellä, tarvittava seinän paksuus on 5 mm Pb tai 0,9 mm terästä, 2 cm betonia, 4,7 cm kipsiä tai 27,4 cm puuta. 6 Panoraamatomografiakuvaus Panoraamalaitteissa on kiinteä primäärikeilan suunnan suojaus (vähintään 0,5 mm Pb) ja kapea liikkuva säteilykeila, joten riittää tarkastella sironnasta ja vaipan vuodosta aiheutuvaa annosta. Laitetta käytetään seuraavasti; 75 kv, 2 ma, 8 s ja 2 kuvaa/viikko eli 43 mamin viikossa. Määritetään erikseen sirontaja vuotosäteilyn osuudet laitteen ympäristössä (esim. metrin etäisyydellä potilaasta ja putkesta). Laskuissa käytettävät muut arvot ovat: FSD = 5 m, F = 0 cm 2, D o = 2,6 mgym 2 /mamin (kuva ) a = 4,3*0~ < 7cm 2 (90 0 ), vuotosäteily 0,06 mgy/h (STUK:n mittausten mukaan laitteiden vaipan vuoto on ollut enintään 0,06 mgy/h) ja jatkuva virta 0,8 ma. Metrin etäisyydellä potilaasta (ja putkesta) sirontasäteilyn osuus on mgy/viikko ja vuodon osuus 0,054 mgy/viikko. Jos laite on metrin etäisyydellä oleskelutilan seinästä, seinän lyijyekvivalentin on vastattava 4 mm Pb. 7 Tietokonetomografiahuone Tietokonetomografiahuoneen seiniin kohdistuu käytännössä vain sekundääri säteilyä. Lähimmän seinän etäisyys gantryaukosta on yleensä 2 metriä. Tutkimusarvot ovat keskimäärin 25 kv, 450 mas/leike, 35 leikettä/potilas, 0 mm leikepaksuus, kentän halkaisija (FOV) 42 cm (kenttäkoko potilaan iholla cm 2 ), fokusetäisyys (FSD) m (Servomaa ym. 993). Viikossa tehdään keskimäärin 57 tutkimusta (Servomaa ym. 993), jolloin käyttömäärä on 5000 mamin/viikko. Oletetaan röntgenputken maksimivuodoksi mgy/h, nominaalijännitteeksi 50 kv ja suurimmaksi jatkuvaksi virraksi 27 ma (putken tehon kesto 4 kw). Ko. seinän suojauksen tulisi vastata 2,2 mm Pb. Vuotosäteilyn määrä seinän takana (D v = 0,009 mgy/viikko) on suurempi kuin sirontasäteilyn (D sir = 0,007 mgy/viikko). 8 Kardioangiografiahuone Kardioangiografiahuoneen suojaus voidaan arvioida seuraavien käyttötietojen perusteella (Karppinen ym. 993); läpivalaisu: 8 kv, 2.5 ma, 6.8 min ; kinekuvaus: 83 0 kv, 500 ma, 7 x 5 s, kenttäkoko 225 cm 2, FSD m, 0 28

29 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS potilasta/viikko. Käyttömäärät jakaantuvat jännitealuettain seuraavasti: 2000 mamin/viikko, jännite enintään 00 kv ja 000 mamin/viikko, kun jännite yli 00 kv. Röntgenputken jatkuvaksi tehoksi oletetaan 900 W (6 ma/50 kv, Simpkin 995a) ja vuodoksi mgy/h. Huoneen erillistä primäärisuojausta ei tarvita. (Tosiasiassa kuvanvahvistimen ei tarvitse pysäyttää kokonaan primäärikeilaa, sillä sen takana 0 cm etäisyydellä annosnopeus saa olla enintään 5 mgy/h (IEC 994).) Etäisyys potilaasta oleskelutiloihin on tyypillisesti 2,5 metriä. (Etäisyys on arvioitu keskimääräisen huonekoon 40 m 2 perusteella (Karppinen ym. 993).) Huoneen seinien suojauksen tulee olla,7 mm Pb. 9 Suojauksen laskeminen pintaalaannosmittarin lukemien avulla Sairaalan angiografiahuoneessa tehtiin 59 carotisangiota ja 85 ACDSAtutkimusta vuodessa. Kyseisissä tutkimuksissa pintaalaannoslukemat olivat keskimäärin 53,5 Gycm ja 79,2 Gycm 2 ja jännite 72 kv. Erillistä huoneen primäärisuojusta ei tarvita. Lasketaan sirontasäteilyn suuruus metrin etäisyydellä potilaasta ja sen jälkeen kahden metrin etäisyydellä olevan seinän suojaustarve. Käyttäen sirontakerromta a (70 kv, 35 ) = 5,9 * 0" 6 /cm 2 (kuva 4) saadaan vuosiannokseksi 5,9 * 0' 6 /cm 2 * (59x x79200) mgycm 2 = 2 mgy. Vastaavasti kahden metrin etäisyydellä annos on 2/4 = 58 mgy. Seinän takana vuosiannos ei saa ylittää msv (= mgy), jolloin seinän on vaimennettava B s j r = mgy/58 mgy = 0,07. Näin seinään tarvitaan lyijyä 5 mm. Laitteen käyttömäärä tulee selvittää, jotta voidaan arvioida vaipan vuodosta aiheutuva annos suojaseinän takana. Keskimääräinen viikkokäyttömäärä (470 mamin) saadaan pintaalaannoslukemasta (Gycm 2 ), kenttäkoosta (225 cm ) ja annostuotosta metrin etäisyydellä. Jos putken vaipassa on lyijyä normaalimäärä 2,3 mm Pb (röntgenputken tehoarvot 50 kv * 3,3 ma, vuotosäteily mgy/h), kahden metrin etäisyydellä vuodosta aiheutuva viikkoannos on vain 8x0" mgy, joten seinän suojaukseksi riittää pelkästään sironnan vaatima suojausarvo 5 mm Pb. Jos keskimääräinen käyttöjännite olisi 00 kv, seinän suojaustarve tulisi olla,0 mm Pb. Jos tällöin röntgenputken vaipan paksuus olisi 3,35 mm Pb (2 kw/25 kv, vuotosäteily 5 mgy/h), seinän suojaustarve vähenesi mm Pb. (Tällaisia röntgenputkia on jo käytössä toimenpideradiologiassa.) Williams (996) on arvioinut, että jos tutkimuksien päiväkohtainen pintaala annoslukema on 224 Gycm, angiografiahuoneen seinien suojausarvon tulisi olla l,2mmpb. 29

30 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 LIITE 2 Suojaustaulukot Primääri ja sekundäärisuojuksiin tarvittavat lyijy ja betonikerroksen paksuudet on laskettu valmiiksi joillekin jännite ja käyttömäärille taulukoissa I...IV. Suojausarvot on laskettu valvottua ( msv/viikko) ja muuta aluetta varten (0,02 msv/viikko). Sekundäärisuojaustaulukkojen laadinnassa on oletettu, että ko. käyttöjännite on röntgenputken maksimijännite ja putken vaippa vuotaa sallitun enimmäismäärän ( mgy/h). Näin uusia taulukkoarvoja käytettäessä varmistetaan se, että kaikissa tilanteissa suojausarvot ovat riittävät. Taulukkoarvot soveltuvat käytettäväksi myös läpivalaisu ja hammaskuvauslaitteille. Mammografialaitteen sekundäärisuojaus voidaan määrittää suoraan taulukoista V tai VI. Suojausarvot on laskettu lyijylle, betonille, kipsille ja lasille, valvottua ( msv/viikko) ja valvomatonta aluetta varten (0,02 msv/viikko) (Simpkin 987, 995b). Taulukoiden Vilja VIII HVL ja TVLarvot on saatu vaimennuskäyrien suoralta osalta paksumman suojauksen kohdalta. Arvoja voi käyttää lisäsuojauksen arviointiin, kun annos suojan takana tulisi pudottaa puoleen tai l/0:een osaan.

31 STUKA47 SÄTEI LYTURVAKESKUS Taulukko I. Primäärisuojaus (lyijy ). Jännite kv Käyttömäärä mamin/ viikko Valvottu alue ( msv/viikko) Tarvittava lyijyn paksuus (mm) eri fokusetäisyyksillä lm 0,5 0,5 0,8,0,3,3,7 2, 2,6 3,0,5 2,0 2,5 3,0 3,5,7 2,2 2,7 3,3 3,7 2m 0,8,0 0,8,,6 2,0 2,5,0,4,9 2,4 2,9,2,6 2, 2,6 3,2 4 m 0,8 0,7,,5,9 0,9,4,8 2,3 0,8,,5 2,0 2,5 8m. 0,5,0,4 0,5 0,9,7 0,7,,4,9 Muu alue (0,02 msv/viikko) Tarvittava lyijyn paksuus (mm) eri fokusetäisyyksillä lm 0,5 0,7 0,8 0,8,0,3,5,7 2, 2,6 3,0 3,5 4,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 2,7 3,3 3,9 4,5 5, 2m 0,5 0,7 0,8,0,2,4,6 2,0 2,5 2,9 3,4,9 2,4 2,9 3,4 3,9 2, 2,6 3,2 3,7 4,4 4 m 0,5 0,8,0,2,,5,9 2,4 2,9,4,8 2,3 2,8 3,3,5 2,0 2,5 3,0 3,5 8m 0,5 0,7 0,9,0,4,8 2,3 0,9,3,7 2,2 2,7,,4,9 2,4 2,9 'lyijyn tiheys 350 kg/m 3

32 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 Taulukko II. Primäärisuojaus (betoni). Jännite kv Käyttömäärä mamin/ viikko Valvottava alue ( msv/viikko) Tarvittava betonin paksuus (mm) eri fokusetäisyyksillä m m m m Muu alue (0,02 msv/viikko) Tarvittava betonin paksuus (mm) eri fokusetäisyyksillä lm m m m betonin tiheys 2560 kgan 32

33 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS Taulukko III. Sekundäärisuojaus (lyijy). Taulukkoarvot jännittealueittain on laskettu seuraavia arvoja käyttäen: Jännite 50 kv: suurin jatkuva virta ^^ = 5 ma, fokusetäisyys d F = lm, kenttäkoko F = 500 cm, sirontakulma 6 = 35 ; jännite 70 kv: suurin virta I max = 5 ma, d F = m, F = 800 cm 2, 9 = 35 ; jännite 00 kv: I max = 5 ma, F = 500 cm 2, muut arvot kuten edellä; 25 kv: I max = 4 ma, d F = 2 m, muut arvot kuten edellä; jännite 50 kv: I max =3,3 ma, muut arvot kuten edellä. kv Jännite Käyttömäärä mamin/ viikko Valvottava alue ( msv/viikko) Tarvittava lyijyn paksuus (mm) eri kohdeetäisyyksillä lm,0,4,0,5 0,7,2,8 2m 0,5 0,9 0,5 0,9., 4 m 0,5 8m Muu alue (0,02 msv/viikko) Tarvittava lyijyn paksuus (mm) eri kohdeetäisyyksillä lm 0,5 0,8,0,0,4,9 2,3,0,5 2,0 2,5 0,7,2,8 2,3 2,9 2m 0,5 0,7 0,5 0,9,3,8 0,5 0,9,4,9,,6 2,2 4 m 0,5 0,5 0,8,3 0,8,3,0,5 8m 0,8 0,8 0,5 0,9 33

34 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA47 Taulukko IV. Sekundäärisuojaus (betoni). Taulukon laadinnassa käytetty samoja parametrejä kuin taulukossa III. Jännite kv Käyttömäärä mamin/ viikko Valvottava alue ( msv/viikko) Tarvittava betonin paksuus (mm) eri kohdeetäisyyksillä lm m m m Muu alue (0,02 msv/viikko) Tarvittava betonin paksuus (mm) eri kohdeetäisyyksillä m m m m

35 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS Taulukko V. Mammografiakuvauksen sekundäärisuojaus. Valvomaton alue (0,02 msv/viikko). Laskentaparametrit: Jännite 35 kv, suurin jatkuva virta 5 ma, kolmivaihegeneraattori, Moanodi, 0,03 mm Mosuodatus, Beikkuna, HVL = 0,53 mm AI, sirontakulma 9 = 90, sirontakerroin a = 0,00022, annostuotto pnmäärikeilassa metrin etäisyydellä D o = 0,053 mgym 2 /mas, kenttäkoko F = 432 cm 2, fokusetäisyys d F = m, vuotosäteily mgy/h. Käyttömäärä mamin/ viikko Lyijy (mm) tiheys,4 g/cm 3 Kohteen etäisyys (m) I 0,04 0, ,0 0,03 0, ,0 0,02 0,06 3 Betoni (mm) tiheys 2,35 g/cm 3 Kohteen etäisyys (m) Kipsi (mm) tiheys 0,73 g/cm 3 Kohteen etäisyys (m) Lasi (mm) tiheys 2, 6 g/cm 2 Kohteen etäisyys (m) Taulukko VI. Mammografiakuvauksen sekundäärisuojaus. Valvottu alue ( msv/viikko). Laskentaparametrit samat kuin taulukossa V. Käyttömäärä mamin/ viikko Lyijy (mm) tiheys,4 g/cm 3 Kohteen etäisyys (m) 0,0 0,04 0, ,0 0,03 0, ,0 0,02 0,06 Betoni (mm) tiheys 2,35 g/cm 3 Kohteen etäisyys (m) n Kipsi (mm) tiheys 0,73 g/cm 3 Kohteen etäisyys (m) Lasi (mm) tiheys 2, 6 g/cm 3 Kohteen etäisyys (m)

36 SATEI LYTURVAKESKUS STUKA47 Taulukko VII. HVLja TVLarvot mammografiassa (kuvausjännite 35 kv) Lyijy Betoni Kipsi Lasi HVL mm 0,03 2,8 6,2 3,0 TVL mm 0,07 8,3 2, 8,8 Taulukko VIII. Lyijyn ja betonin HVLja TVLarvot. Jännite kv HVL Pb mm 0, , Betoni mm TVL Pb mm 0 2 0,9,0,2 Betoni mm

37 STUKA47 SÄTEILYTURVAKESKUS STUKA sarjan julkaisuja STUKA 47 Karppinen J. Röntgenrutkimushuoneen säteilysuojauksen laskeminen. Helsinki 997 STUKA 46 Voutilainen A, Mäkeläinen I, Reisbacka H, Castren O. Asuntojen radonpitoisuus Suomessa. Helsinki 997. STUKA 45 Uus E (ed.). Dating of sediments and determination of sedimentation rate. Proceedings of a seminar held in Helsinki 23 April 997. Helsinki 997 STUKA 44 Rannikko S, Karila KTK, Toivonen M. Patient and population doses of Xray diagnostics in Finland. Helsinki 997 STUKA 43 Helariutta K, Rantavaara A, Lehtovaara J. Turvesoiden ja polttoturpeen radionuklidit. Helsinki 997 STUKA 42 Auvinen A. Cancer risk from low doses of ionizing radiation. Helsinki 997 STUKA 4 Jokela K, Leszczynski D, Paile W, Salomaa S, Puranen L, Hyysalo P. Matkapuhelimien ja tukiasemien säteilyturvallisuus. Helsinki 997 STUKA40 Moring M, Markkula ML. Cleanup techniques for Finnish urban environments and external doses from 37Cs modelling and calculations. Helsinki 997 STUKA39 Tapiovaara M, Lakkisto M, Servomaa A. PCXMC. A PCbased Monte Carlo program for calculating patient doses in medical xray examinations. Helsinki 997. STUKA38 Lindell B Boice JD, Sinnaeve J, Rytömaa T. Past and future trends of radiation research. Proceedings of the seminar at STUK in Helsinki 28 February 997. Helsinki 997. STUKA37 Arvela H, Ravea T. Radonturvallinen rakentaminen Suomessa. Helsinki 997. STUKA36 Pennanen M., Mäkeläinen I. & Voutilainen A. Huoneilman radonmittaukset Kymen läänissä: Tilannekatsaus ja radonennuste. Helsinki 996. STUKA35 Hyvärinen J. On the fundamentals of nuclear reactor safety assessments. Inherent threads and their implications. Helsinki 996. STUKA34 Ylätalo S, Karvonen J, Ilander T, Honkamaa T, Toivonen H. Doserate mapping and search of radioactive sources in Estonia. Helsinki 996. STUKA33 Rantavaara A. radioaktiivisuus. Helsinki 996. Puutavaran STUKA32 French S, Finck R, Hämäläinen RP, Naadland E, Roed J, Salo A, Sinkko K. Nordic Decision Conference: An exercise on cleanup actions in an urban environment after a nuclear accident. Helsinki 996. STUKA3 Mustonen R, Koponen H. Säteilyturvakeskuksen tutkimushankkeet Helsinki 996. STUKA Honkamaa T, Toivonen H, Nikkinen M. Monitoring of airborne contamination using mobile units. Helsinki 996. STUKA29 Saxen R, Koskelainen U. Radioactivity of surface water and fresh water fish in Finland in Helsinki 995. STUKA28 Savolainen S, Kairemo K, Liewendahl K, Rannikko S. Radioimmunoterapia. Hoidon radionuklidit ja annoslaskenta. Helsinki 995. STUKA27 Arvela H. Asuntojen radonkorjauksen menetelmät. Helsinki 995.