一种辐射监测的装置及方法

技术领域

本发明涉及辐射监测技术领域，尤其涉及一种辐射监测的装置和方法。本发明尤其涉及一种基于儿童的颈-甲状腺模体的辐射监测装置及方法。

背景技术

在核反应堆事故发生时，大量放射性碘同位素释放到环境，在碘的放射性同位素中，主要的放射性碘同位素是

甲状腺具有高选择性摄取碘的能力，经吸入或食入途径进入体内的放射性碘将蓄积于甲状腺内，

体外直接测量是核事故应急情况下甲状腺放射性

与成人相比，儿童的甲状腺质量较小，单位质量甲状腺内的放射性碘活度浓度高，甲状腺受照剂量大。核事故发生时，儿童对放射性碘辐射产生的健康效应更为敏感，同一活度的放射性碘，儿童摄入后甲状腺所受的剂量是成人摄入后的2-10倍。因此对核应急情况下儿童甲状腺中放射性

既往的研究中常用于甲状腺测量的刻度模体与仪器均是为成人测量而设计的。研究人员意识到，儿童甲状腺监测是内照射剂量监测的重点，若事先获取儿童甲状腺校准因子，或采用儿童专用的模体进行仪器刻度，可以降低儿童甲状腺剂量评估中的不确定度。

虽然近年来有国外学者着眼于此，研究设计了更适合于儿童甲状腺测量的模体，但其甲状腺参考数据为国际放射防护委员会(ICRP)报告中参考数据。经调研，与国内数据差距较大，如表1所示。

表1：ICRP报告中参考人数据与我国儿童甲状腺测量数据的比较

注：ICRP89号文件中给出，甲状腺组织的相对密度为1.05，可进行转换，转换后对应的甲状腺容积数据在括号中列出。

如表1所示，ICRP报告中参考数据与我国儿童实际的甲状腺测量数据差异较大。因此，需要设计我国儿童的颈-甲状腺模体来进行辐射监测和测量。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供一种辐射监测的装置，其特征在于，所述装置至少包括甲状腺模体和颈部模体，所述甲状腺模体按照预设的方式设置在所述颈部模体内，其中，所述甲状腺模体内部设置有填充标准溶液的至少一个充液腔。通过设置充液腔，本发明能够得到与各个年龄对应的、针对中国儿童的碘核素的辐射测量需要的效率刻度因子。

在探测设备从颈部模体表面对所述甲状腺模体的已知活度的标准溶液进行探测的过程中，所述探测设备获取已知活度的标准溶液的γ谱数据。

优选的，所述充液腔的容积按照与儿童年龄对应的平均容积匹配设置。通过设置与各个年龄特征对应的容积，能够避免由于缺乏分年龄段的甲状腺模体而导致得到的效率刻度因子不准确。例如，有5个甲状腺模体，每个甲状腺模体的充液腔容积分别对应一个年龄的中国儿童的甲状腺容积，能够允许操作人员依次进行重复的测量操作。

优选的，所述充液腔的容积与所述平均容积的差值不大于0.1ml。0.1ml是允许操作人员进行的测量误差。充液腔的容积大于平均容积，能够避免注入的标准溶液溢出甲状腺模体。若充液腔的容积与所述平均容积的差值大于0.1ml，使得甲状腺模体内的空腔体积太大，则不能够实现甲状腺均匀分布甲状腺内的仿真现象，使得测量得到的γ图谱的误差增大，不利于得到准确的效率刻度因子。

优选的，所述充液腔的形状与所述甲状腺模体的形状相似。具体地，充液腔的形状按照模拟甲状腺的形状设置，从而使得充液腔内的标准溶液能够均匀分布在甲状腺模体内，实现甲状腺模体内的放射性

优选的，本发明的甲状腺模体及其内部的充液腔是一体式塑型的，从而减少了标准溶液通过缝隙渗透、泄露的可能性，减少了探测数据获得的误差。

优选的，所述颈部模体至少包括第一颈部和第二颈部，所述第一颈部和所述第二颈部合并为颈部模体，其中，所述第一颈部和/或所述第二颈部设置有能够固定甲状腺模体的位置的至少一个凹槽。

本发明通过设置与甲状腺模体的轮廓曲线匹配的凹槽来固定甲状腺模体，使得甲状腺模体的中心点与颈部模体表面的径向距离达到指定距离，有利于探测设备的探测信息的清晰获取，避免了操作人员基于主观判断来设置甲状腺模体与颈部模体表面距离的不稳定现象。

优选的，所述甲状腺模体的中心点与颈部模体的表面的径向距离为0～1厘米。

优选的，所述甲状腺模体的中心点与颈部模体的表面的径向距离为0.5厘米。0.5cm是ICRP推荐的甲状腺组织覆盖物参考数据，在此距离对甲状腺模体中的碘辐射进行测量，测量结果更接近于真实值。

本发明还提供一种辐射监测的方法，其特征在于，所述方法至少包括：

将甲状腺模体按照预设的方式设置在所述颈部模体内，其中，所述甲状腺模体内部设置有填充标准溶液的至少一个充液腔，在探测设备从颈部模体表面对所述甲状腺模体的已知活度的标准溶液进行探测的过程中，所述探测设备获取已知活度的标准溶液的γ谱数据。

本发明通过在甲状腺模体内设置空腔并且注入与儿童年龄匹配的标准溶液，能够得到与中国儿童对应的效率刻度因子。其中，本发明的甲状腺模体可以不按照与真人相同的1∶1比例设置。

优选的，所述方法还包括：

将所述充液腔的容积按照与儿童年龄对应的平均容积匹配设置，其中，所述充液腔的形状与所述甲状腺模体的形状相似。本发明是基于中国儿童的与年龄对应的甲状腺容积特征来设置的，因而在监测测量过程中更容易计算得到与中国儿童的年龄匹配的准确的效率刻度因子。

优选的，所述方法还包括：

所述充液腔的容积与所述平均容积的差值不大于0.1ml。

对差值进行设置，能够避免注入的溶液溢出导致的溶液容积不准确。

附图说明

图1是本发明的颈-甲状腺模体的整体结构示意图；

图2是本发明的甲状腺模体的结构示意图；

图3是颈部模体的结构示意图；

图4是本发明的颈-甲状腺模体的俯视视角的结构示意图；

图5是本发明的充液腔的另一种实施方式的结构示意图；

图6是实体甲状腺的血管分布示意图。

附图标记列表

10：甲状腺模体；20：颈部模体；1：甲状腺外壳；2：充液腔；3：第一颈部；4：第二颈部；5：第一卡部；6：第二卡部；A：第一定位点；B：第二定位点；21：第一部分结构；22：第二部分结构；23：第三部分结构；24：第一腔体；25：第二腔体；26：第三腔体；31：第一渗液装置；32：第二渗液装置；33：支撑装置。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

现有技术缺乏对中国儿童的甲状腺模体的设计，因而也不具有针对中国儿童的放射性碘的辐射测量需要的效率刻度因子。

实施例1

本发明通过针对中国儿童碘特征的颈-甲状腺模体来进行测量刻度的设置，能够对儿童的甲状腺的放射性碘的辐射进行测量。

如图1～图4所示，本发明的辐射监测的装置至少包括甲状腺模体10和颈部模体20。

甲状腺模体10至少包括甲状腺外壳1和充液腔2。甲状腺外壳1的外部轮廓形状仿真甲状腺形状。优选的，甲状腺外壳1为透明壳体。设置为透明壳体有利于观察内部的液体填充情况。

与现有的成人甲状腺模体不同的区别在于，现有的成人甲状腺模体为实心的模体，不具有腔体。本发明的甲状腺模体10内部设置有至少一个充液腔2。

优选的，甲状腺外壳1的轮廓为无棱角的圆滑线条。优选的，甲状腺外壳1的表面为光滑表面和/或非光滑表面。

优选的，甲状腺外壳1的大小可以与儿童的甲状腺按照1∶1的比例设置，也可以不按照1∶1的比例设置，而是按照任意比例设置。按照任意比例设置，能够减少甲状腺模体的大小局限性，即使甲状腺模体外壳1的制造比例变化也不影响后续的刻度效果。

优选的，甲状腺外壳1内的充液腔2的轮廓与甲状腺外壳1的轮廓形状相似。优选的，充液腔2的形状至少包括第一凸出部、第二凸出部和曲部。优选的，第一凸出部和第二凸出部的形状近似椭球体。其中，曲部的两端分别与第一凸出部和第二凸出部贯通形成完整的充液腔。优选的，曲部与的两端分别与第一凸出部和第二凸出部的一端贯通。

优选的，曲部的两端分别与第一凸出部和第二凸出部一体式形成，能够避免液体的泄露。

第一凸出部与第二凸出部以曲部的中线为中心对称设置。充液腔的轮廓与甲状腺外壳1的轮廓相似设置，有利于在后续对碘核素监测时模拟真实的甲状腺内的碘分布。

优选的，充液腔的容积尺寸包括与中国儿童的甲状腺生理特征对应的至少一个平均容积。该平均容积是根据综合文献调查获得的不同年龄段甲状腺容积的均值。

例如，中国儿童的甲状腺的平均甲状腺容积值与年龄对应的关系如表2所示。

表2：中国儿童的甲状腺的平均甲状腺容积值与年龄对应关系

则充液腔的平均容积包括0.65ml、2.0ml、3.5ml、5.0ml和10ml，从而适用于不同年龄的儿童。

优选的，甲状腺外壳1上设置有至少一个与充液腔2贯通的开口。开口设置有可开关的盖体。开口用于向充液腔内补充I-131溶液。例如，通过注射的方式将I-131溶液注入充液腔。

优选的，甲状腺外壳1对称的设置有中心对称的与充液腔2贯通的两个开口。优选的。两个开口对称地设置在甲状腺外壳1的两个凸起上，并且一个开口与第一凸出部的凸出端连通，另一个开口与第二凸出部的凸出端连通。设置对称的两个开口，能够使得I-131溶液在充液腔内分布更加均匀，注射速度更快，避免从单一的开口注入具有的注射阻力大的缺陷。

优选的，在充液腔内的碘溶液注射完成后，开口关闭。优选的，开口通过设置有单向阀来进行单向注射。

优选的，本发明的甲状腺模体，优选制造材料为聚乙烯，优选厚度为2mm。

优选的，充液腔的实际容易与平均容积之间的误差小于0.1ml。例如，对于0岁儿童的甲状腺模体，平均容积为0.65ml。为了避免受温度影响碘溶液从充液腔中溢出，充液腔的容积大于平均容积，并且充液腔的容积与平均容积的差不大于0.1ml。

优选的，充液腔内充满I-131溶液的甲状腺体，放置在颈部模体内进行刻度实验。

如图3所示，本发明的颈部模体20至少包括第一颈部3和第二颈部4。第一颈部3和第二颈部4合并形成颈部模体。优选的，颈部模体的外部轮廓为圆柱体，即类似于颈部轮廓。其中，颈部模体内设置有用于放置甲状腺模体的腔体，或者颈部模体为中空结构。

优选的，第一颈部3和第二颈部4以镶嵌和/或拼接的方式组合为颈部模体。优选的，第一颈部3和第二颈部4以可转动的方式实现单边连接，从而实现第一颈部3和第二颈部4的打开与合并。

表3：中国儿童年龄与颈部模体半径的对应数据

如表3所示，颈部模体的半径和体高于年龄分别有对应的尺寸数据。

其中，在颈部模体20内设置有用于定位甲状腺模体的至少一个定位装置。优选的，定位装置以甲状腺模体的中心点为第一定位点A来固定甲状腺模体。优选的，在甲状腺模体固定的状态下，甲状腺膜体的第一定位点A距离颈部模体20的同水平面的径向轴的第二定位点B的距离范围为0～2厘米。优选的，第一定位点A与第二定位点B之间的径向距离为0.5厘米。优选的，第二定位点B表示颈部外皮肤。AB之间的距离表示甲状腺与颈部皮肤之间的距离。

优选的，如图4所示，第一定位点A和第二定位点B所在的直线与颈部模体的纵向中心轴相交。甲状腺模体的可拆卸的设置方式有利于甲状腺模体的取放，同样有利于注入标准溶液的注射操作。在刻度实验完成后，甲状腺模体能够取出和清洗。

优选的，甲状腺模体在颈部模体内的放置角度与真实甲状腺存在于颈部内的角度相似。

优选的，颈部模体内设置有可伸缩的卡固装置，例如第一卡部5和第二卡部6。如图3所示，第一卡部5和第二卡部6用来夹持甲状腺模体以使甲状腺模体的中心与颈部皮肤处之间的径向距离满足指定距离的要求。

优选的，颈部模体内设置有固定模具，所述固定模具设置有轮廓与甲状腺模体的轮廓向适应的凹槽，从而使得甲状腺模体以放置在凹槽内的方式来进行固定。与设置卡部的方式相比，设置固定模具的优势在于，操作者能够根据凹槽的轮廓来对应放置并固定甲状腺模体，实现一次固定到位，避免了反复调节甲状腺模体至标准位置的缺陷。

优选的，第一颈部3和第二颈部4内均可以设置存在轮廓与甲状腺模体的轮廓匹配的至少一个凹槽的固定模具。在第一颈部3和第二颈部4闭合的状态下，多个部分的凹槽共同定位来使得甲状腺模体以正确的位置放置。

实际操作中，若每一个与不同年龄对应的颈-甲状腺模体分别设置一套，则模体数量众多，容易形成存储混乱，甲状腺模体错位存储的现象，不利于管理。

因此，每一套颈-甲状腺模体中的甲状腺模体与颈部模体可以设置有与年龄特征对应的标记。标记可以是颜色、图案及其结合。优选的，甲状腺模体与颈部模体的颜色能够与年龄关联设置，以避免混乱存储的情况。例如，与0岁年龄对应的颈-甲状腺模体中的甲状腺模体与颈部模体的材料颜色为粉色，与5岁年龄对应的颈-甲状腺模体中的甲状腺模体与颈部模体的透明材料颜色为红色，与10岁年龄对应的颈-甲状腺模体中的甲状腺模体与颈部模体的透明材料颜色为紫色，与15岁年龄对应的颈-甲状腺模体中的甲状腺模体与颈部模体的材料透明颜色为蓝色等等。

优选的，颈部模块内的凹槽的尺寸与同一年龄的甲状腺模体的尺寸相适配。

优选的，甲状腺模体内的充液腔内的标准溶液，可以在甲状腺模体放入颈部模体之前注射，也可以在甲状腺模体放入颈部模体之后注射。标准溶液除了I-131，还可以是Ba-133。

在甲状腺模体与颈部模体按照预设的方式匹配设置后，采用探测器对颈部模体内的已知活度的标准溶液进行测量。

本发明还提供一种辐射监测的方法，所述方法至少包括：

在甲状腺模体内部设置填充标准溶液的至少一个充液腔；

在颈部模体内设置有与甲状腺模体的轮廓匹配的至少一个凹槽以固定甲状腺模体，

其中，

在甲状腺模体固定的状态下，甲状腺模体的径向中心线与颈部模体的纵向中心轴线垂直相交。

优选的，甲状腺模体的第一定位点A与颈部模体的皮肤面的第二定位点之间的径向距离为指定距离。

将颈部模体设置为能够打开和闭合的至少两个部分，包括第一颈部2和第二颈部4，从而在颈部模体内放入甲状腺模体。

其中，甲状腺模体由具有弹性且轮廓与甲状腺模体的轮廓匹配的至少一个凹槽固定。

在测量时，测量装置在第二定位点B透过颈部模体来测量甲状腺模体中的放射性碘的γ射线能量。

根据测量得到的γ谱数据。γ谱数据包括刻度源谱文件中364.5keV全能峰净面积计数率。

根据刻度源谱文件中364.5keV全能峰净面积计数率计算γ射线能量为364.5keV的效率刻度因子CF

式中：

CFs表示仪器的效率刻度因子；

n

A表示I-131刻度源制备时刻或定值时刻(t

λ表示核素的衰变常数(s

Δt表示标准溶液定值时刻到本次测量时刻之间的时间间隔(天)，e

基本发明通过对于儿童年龄对应的甲状腺模体的放射性碘的测量，计算的得到与儿童年龄对应的效率刻度因子，从而保证测量准确性。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步说明，重复的内容不再赘述。

将甲状腺模体中的空腔设置为仿真的形状，虽然能够克服了甲状腺容积与实际年龄特征相对应的缺陷。但是，依然存在的缺陷为，当前的甲状腺模体内的标准溶液在充液腔内是均匀分布的。而人体的甲状腺吸收I-131后，碘在甲状腺中的分布是非均匀的。甲状腺模体内的标准溶液在长时间放置的情况下，标准溶液内的放射性成分容易受到重力影响而下沉，这与实际甲状腺内的碘分布情况是相反的。

将碘均匀分布的甲状腺模体作为碘非均匀分布的人体甲状腺的标准对照组，其误差必然会增大。为了进一步缩小甲状腺模体作为标准对照组与人体甲状腺真实情况的差距，本发明对空腔进行了进一步改进。当前，本领域技术人员普遍仅关注辐射测量的总量，而没有关注由于分布不均匀对辐射测量的影响的问题。实际上，在人体若干组织对碘进行吸收影响的基础上，甲状腺模体与实际甲状腺的微小差异也会使得辐射测量的结果出现误差。在医疗观测方面，更容易导致医生的误判。

如图6所示为甲状腺的真实模拟图。图6中，甲状腺的第一部分结构21分布着密集的动脉血管，该部分对I-131的吸收也是最多的。甲状腺的第二部分结构22的血管密度减低，该部分中甲状腺内I-131分布密度减低。甲状腺的第三部分结构23的碘分布密度最少。因此，如何克服甲状腺模体内的标准溶液分布与甲状腺真实吸收之间的差距，是需要重视的问题。

如图5所示，充液腔2由至少两个渗液装置横向分割为三层腔体。其中，第一渗液装置31以上的含有两个突出腔体的部分为第一腔体24。第一渗液装置31与第二渗液装置32之间的腔体为第二腔体25。第二渗液装置32以下的腔体为第三腔体26。第一渗液装置31的水平位置趋近于甲状腺的两个较小凸起之间的弯折段且不阻断两个较小凸起内的溶液流动。第一渗液装置31的水平位置趋近于甲状腺的两个较大凸起之间的弯折段且不阻断两个较大凸起内的溶液流动。

优选的，第一渗液装置31的渗液速度大于第二渗液装置32的渗液速度，使得第三腔体内的溶液延迟流入和延迟充满，从而避免大量含I-131的物质沉积在第三腔体26。

第一渗液装置31与第二渗液装置32的材料相同，也可以不同。第一渗液装置31和第二渗液装置32均可以是具有渗透作用的渗透板、渗透棉等等。

优选的，第二腔体25内的中部设置有能够不吸收溶液且堵塞渗透孔的至少一个支撑装置33。支撑装置33可以分别与第一渗液装置31和第二渗液装置32固定连接。并且，支撑装置不阻断两边腔体内的液体横向流动。支撑装置33能够阻止第一渗液装置31由于承受液体重量而变形，也能够避免大量碘溶液富集在两个椭球体之间，使得碘溶液进行了富集在两个模拟的甲状腺体内。

优选的，第二腔体25内被支撑装置33分隔的两个子腔体内能够分别设置有吸收溶液的至少一个第一吸收体。优选的，支撑装置33的材料与甲状腺壳体1的材料相同。

第三腔体26内设置有与腔体轮廓形状相适应的至少一个第二吸收体。第一吸收体的密度大于第二吸收体的密度，从而使得甲状腺模体内的I-131的密度是从上至下逐渐减小的。第一吸收体和第二吸收体例如是密度不同的吸收棉。

优选的，第二吸收体的吸收总容积小于液体总容积的三分之一，从而保证有部分标准溶液渗透至第三腔体26。

本发明的甲状腺模体的使用原理如下所述。

对于与年龄特征对应的指定容积的甲状腺模体，操作人员首先通过至少一个通孔将第一腔体24充满标准溶液。然后竖立放置24小时，使得标准溶液从第一渗液装置31与第二渗液装置32逐层渗透。在达到24小时后，第二腔体和第三腔体内的溶液吸收完成。然后，将与指定容积相差的剩余的标准溶液通过至少一个通孔注入第一腔体，使得第一腔体充满，且充液腔内的标准溶液容积完全达到平均容积。此时的甲状腺模体内的I-131的分布密度接近于真实的甲状腺对I-131的吸收情况。此时的甲状腺模体内的标准溶液的辐射测量作为标准样本，无疑是更准确的。

无论是对于甲状腺治疗的病人进行辐射测量，还是对普通儿童进行辐射测量，本发明的甲状腺模体都能够作为标准样本进行对照。现有医疗中，口服含有I-131的药物的病人需要进行2h、6h、24h、48h的辐射测量。因此，本发明的甲状腺模体的24h的辐射测量数据不会对医疗参考产生影响。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

本发明说明书包含多项发明构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。