mgr inż. Monika Sergot
ROZPRAWA DOKTORSKA
Temat:
Badanie i doskonalenie systemu zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich
Promotor dr hab. inż. Agnieszka Misztal
Promotor pomocniczy dr inż. Roma Marczewska-Kuźma
Poznań, 2019
2
Spis treści
STRESZCZENIE ... 4
SUMMARY... 5
WSTĘP ... 6
CELE ROZPRAWY I ZAKRES ... 7
ZAŁOŻENIA BADAWCZE ... 10
UZASADNIENIE WYBORU TEMATU ... 11
SŁOWNIK ... 13
1. STUDIA LITERATUROWE NAD AKTUALNYMI METODAMI NADZOROWANIA BEZPIECZEŃSTWA EKSPLOATACJI APARATÓW RENTGENOWSKICH ... 14
1.1. Aktualny stan prawny w zakresie bezpieczeństwa stosowania promieniowania rtg...14
1.2. Metody oceny spełnienia wymagań Państwowych Wojewódzkich Inspektorów Sanitarnych w zakresie bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich ...23
1.3. Przegląd międzynarodowych standardów w zakresie nadzorowania bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich ...34
1.4. Wzorce europejskie w zakresie bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich42 1.5. Podsumowanie ...58
2. BADANIA STANU DOSTOSOWANIA PRACOWNI RTG DO WYMAGAŃ DOTYCZĄCYCH BEZPIECZEŃSTWA EKSPLOATACJI APARATÓW RENTGENOWSKICH ... 64
2.1. Założenia badań wstępnych ...64
2.2. Badania wstępne – część I...69
2.2.1. Omówienie i wyniki części I ...69
2.2.2. Wnioski częściowe z części I ...83
2.3. Badania wstępne – część II ...85
2.3.1. Omówienie i wyniki części II ...85
2.3.2. Wnioski częściowe z części II ...88
2.4. Podsumowanie badań wstępnych ...89
3
3. BADANIE POZIOMU ZABEZPIECZENIA OSÓB OSŁONAMI STAŁYMI
PRZY EKSPLOATACJI APARATÓW RENTGENOWSKICH ... 91
3.1. Założenia do badań ...108
3.2. Omówienie i wyniki badań ...111
3.3. Wnioski ...139
4. AUTORSKA KONCEPCJA SYSTEMU ZAPEWNIENIA BEZPIECZEŃSTWA EKSPLOATACJI APARATÓW RENTGENOWSKICH 141 4.1. Zdefiniowanie odbiorcy systemu zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich ...142
4.2. Warunki brzegowe stosowania systemu ...143
4.3. Omówienie systemu ...143
4.4. Weryfikacja autorskiego systemu zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich ...175
4.5. Dobór przedsiębiorstw do weryfikacji ...185
4.6. Przykłady praktycznych zastosowań autorskiej koncepcji systemu zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich ...187
4.7. Podsumowanie wyników weryfikacji i wnioski do poprawy ...188
PODSUMOWANIE I KIERUNKI DO DALSZEGO ROZWOJU METODY ... 201
LITERATURA ... 204
SPIS RYSUNKÓW ... 217
SPIS TABEL ... 220
ZAŁĄCZNIKI ... 224
4
Streszczenie
Przedmiotem rozprawy jest system zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich. Wybór tematu był podyktowany zaobserwowanymi nieprawidłowościami w zakresie ochrony radiologicznej w rentgenodiagnostyce.
Istniejący system zarządzania bezpieczeństwem w tej dziedzinie ogranicza się do kontroli placówki eksploatującej aparaturę rtg, bez indywidualnej i szczegółowej analizy przyczyny stanu istniejącego. Wyniki badań wstępnych autorki potwierdziły trudności w spełnieniu wymagań prawnych użytkowników w zakresie bezpieczeństwa i ochrony przy eksploatacji aparatury rentgenowskiej. Wynikają one z niezrozumienia wymagań, a brak świadomości stopnia ich ważności przyczynia się do ich niewypełniania. Autorka ustaliła, że niezbędne jest nie tylko korekcyjne nadzorowanie bezpieczeństwa, ale ustawiczne jego zapewnienie, przy czym określiła pięć obszarów, w których powinno odbywać się zapewnienie bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich.
Wyznaczony cel obejmował opracowanie modelu zapewnienia bezpieczeństwa przy eksploatacji aparatury rentgenowskiej, co wymagało omówienia go w pięciu obszarach: projekt pomieszczenia, warunki eksploatacji aparatury rtg, ochrona indywidualna, dokumentacja, audyty wewnętrzne. Oprócz ustalenia stanu istniejącego w obszarze świadomości dotyczącej zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich i określenia wymagań państwowego systemu kontrolnego w odniesieniu do eksploatacji aparatów rentgenowskich, opracowanie koncepcji wymagało wyznaczenie poziomu zabezpieczenia osób przebywających za osłonami stałymi z nowych materiałów budowlanych. Dopiero po przeprowadzeniu pomiarów za osłonami stałymi i obliczeniu tzw. równoważnika ołowiu, można było zidentyfikować i omówić szczegółowe wymagania w pięciu obszarach autorskiego modelu zapewnienia bezpieczeństwa w pracowniach rentgenowskich. Na zakończenie autorka omówiła praktyczną weryfikację modelu w wybranych placówkach eksploatujących aparaty rentgenowskie.
Autorka zidentyfikowała potencjalnych odbiorców metody i wykonała jej
weryfikację. Wyniki dowiodły, że koncepcja systemu zapewnienia bezpieczeństwa
eksploatacji aparatów rentgenowskich jest skuteczną metodą do przeprowadzenia
analizy stanu istniejącego w pracowni rtg, wyznaczenia nieprawidłowości oraz
zaplanowania działań korygujących w zakresie ochrony radiologicznej. W końcowej
części pracy zostały przestawione kierunki dalszego rozwoju metody.
5
Summary
The subject of the dissertation is a system for ensuring the safety of X-ray units.
The choice of topic was dictated by irregularities observed in the field of radiological protection in X-ray diagnostics. The existing safety management system in this area is limited to the control of the facility operating the X-ray equipment, without an individual and detailed analysis of the cause of the existing condition. The author's preliminary research results confirmed the difficulties in meeting the legal requirements of users in terms of safety and security when using X-ray equipment. They result from a misunderstanding of the requirements, and lack of awareness of their importance contributes to their non-compliance. The author has determined that it is necessary not only corrective supervision of security, but its constant provision, and identified five areas in which the safety of using X-ray units should be ensured.
The designated goal included the development of a model for ensuring safety during X-ray equipment exploitation, which required discussing it in five areas: room design, X-ray equipment exploitation conditions, individual protection, documentation, internal audits. In addition to establishing the existing state in the area of awareness of ensuring the safety of X-ray units usage and defining the requirements of the state control system with respect to the operation of X-ray units, the development of the concept required determining the level of protection of persons staying behind permanent shields from present building materials. Only after taking measurements behind permanent shields and calculating the so-called lead equivalent, it was possible to identify and discuss detailed requirements in five areas of the proprietary model of safety protection in X-ray laboratories. At the end, the author discussed the practical verification of the model in selected facilities operating X-ray units.
The author identified the potential recipients of the method and performed its
verification. The results proved that the concept of the system ensuring the safety of
X-ray units operation is an effective method for analyzing the condition existing in the
X-ray laboratory, determining irregularities and planning corrective actions in the field of
radiological protection. In the final part of the work, the directions of further
development of the method were presented.
6
Wstęp
Naturalna radioaktywność, zwana tłem, występowała od początku istnienia Ziemi.
Tło jest wynikiem reakcji towarzyszących rozpadowi pierwiastków promieniotwórczych występujących naturalnie w ziemi. Do tła zalicza się również promieniowanie kosmiczne, które w sposób wtórny dociera do ziemi. Dodatkowe obciążanie organizmu wytwarzanym przez ludzi sztucznym promieniowaniem rtg jest zjawiskiem względnie nowym. Największy udział na całym świecie ma w tym promieniowanie stosowane w medycynie. Promieniowanie rentgenowskie prowadzi do uszkodzenia tkanek.
W porównaniu do związków chemicznych, nie ma tutaj „dolnej granicy”, poniżej której dawka byłaby nieszkodliwa. Nawet jedna komórka zmieniona przez promieniowanie rtg może powodować potencjalnie największą „szkodę”. Dla osoby napromieniowanej
„szkoda” jest równoważna z ryzykiem zachorowania na raka. Może to również oznaczać wystąpienie choroby nowotworowej w następnych pokoleniach lub zwiększone ryzyko jej wystąpienia. Co więcej, w przypadku kobiet, ryzyko choroby lub dziedziczenia wzrasta z każdą ekspozycją komórek rozrodczych na promieniowanie rtg ze względu na pełnienie przez nie specyficznej roli. Szczególnie wrażliwy na naświetlanie jest embrion, dlatego kobiety ciężarne nie powinny być poddawane prześwietleniom promieniami rentgenowskimi.
W celu zabezpieczania ogółu ludności przed promieniowaniem rtg wynikającym
z eksploatacji aparatów rentgenowskich są obecnie stosowane różne środki
bezpieczeństwa, m.in. osłanianie pomieszczeń ołowiem, ewidencjonowanie urządzeń
emitujących promieniowanie rtg, prowadzenie dokumentacji związanej z eksploatacją
aparatów rentgenowskich. Środki te jednak w dużym stopniu są niewystarczające
i nadmiernie zbiurokratyzowane. Istnieje zatem potrzeba uzupełnienia braków
w zakresie środków bezpieczeństwa oraz usystematyzowanie wiedzy teoretycznej, aby
opracować model praktyczny do zapewnienia bezpieczeństwa przy eksploatacji
aparatów rtg.
7
Cele rozprawy i zakres
Celem rozprawy doktorskiej jest opracowanie modelu zapewnienia bezpieczeństwa przy eksploatacji aparatury rtg na podstawie wyników badania świadomości i wiedzy użytkowników tej aparatury w zakresie dokumentacji, ochrony indywidualnej, projektu pomieszczenia, warunków eksploatacji, audytów wewnętrznych oraz czynników specyficznych dla rentgenodiagnostyki determinujących stopień bezpieczeństwa.
Do zadań szczegółowych należy:
Ustalenie stanu istniejącego w obszarze świadomości dotyczącej zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich (badania wstępne I).
Określenie wymagań państwowego systemu kontrolnego w odniesieniu do eksploatacji aparatów rentgenowskich (badania wstępne II).
Wyznaczenie poziomu zabezpieczenia osób przebywających za osłonami stałymi z nowych materiałów budowlanych podczas eksploatacji aparatów rentgenowskich (badania właściwe).
Zidentyfikowanie i omówienie wymagań szczegółowych w poszczególnych obszarach autorskiego modelu zapewnienia bezpieczeństwa w pracowniach rentgenowskich.
Weryfikacja praktyczna modelu zapewnienia bezpieczeństwa w wybranych placówkach eksploatujących aparaty rentgenowskie.
Zakres rozprawy obejmuje obiekty eksploatacji aparatów rentgenowskich
stosowanych w diagnostyce ludzkiej. Układ poszczególnych rozdziałów przedstawiono
na rysunku 1.
8
Rys. 1. Układ rozdziałów w rozprawie. Opracowanie własne
We wstępie autorka wprowadziła w temat eksploatacji aparatów rentgenowskich.
Omówiła występowanie promieniowania rtg i stopnia jego szkodliwości dla ludzi oraz
Wstęp
Cele rozprawy i zakres
Założenia badawcze
Uzasadnienie wyboru tematu
1. Studia literaturowe nad aktualnymi metodami nadzorowania bezpieczeństwa
eksploatacji aparatów rentgenowskich
2. Badania stanu dostosowania pracowni rtg do wymagań dotyczących bezpieczeństwa eksploatacji aparatów
rentgenowskich
3. Badanie poziomu zabezpieczenia osób osłonami stałymi przy eksploatacji
aparatów rentgenowskich
4. Autorska koncepcja systemu zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji
aparatów rentgenowskich
Podsumowanie i kierunki do dalszego rozwoju metody
Process
LEGENDA
wpływ bezpośredni wpływ porządkowy
Process
9
konieczność stosowania zabezpieczeń przed skutkami napromieniowania. Następnie autorka omawia cele rozprawy i zakres, który obejmuje opracowanie modelu zapewnienia bezpieczeństwa przy eksploatacji aparatów rtg. Wyznacza także cele szczegółowe. W założeniach badawczych autorka przedstawia istniejący problem nadzorowania bezpieczeństwa w zakresie eksploatacji aparatów rentgenowskich.
Określone zostają założenia badawcze, w których autorka potwierdziła braki w istniejącym systemie nadzorowania bezpieczeństwem, a także możliwości jego rozwoju. W uzasadnieniu wyboru tematu autorka prezentuje rolę bezpieczeństwa przy eksploatacji aparatów rentgenowskich, potrzebę jego doskonalenia, braki literaturowe, nieporadność użytkowników aparatury rtg w stosowaniu systemu nadzorowania i konieczność opracowania wytycznych, które pomogłyby w stworzeniu bezpiecznego miejsca pracy przy eksploatacji aparatów rentgenowskich.
W pierwszym rozdziale autorka omawia aktualny stan prawny w zakresie stosowania promieniowania rtg w Polsce, przedstawia metody oceny spełnienia wymagań Państwowych Wojewódzkich Inspektorów Sanitarnych w zakresie bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich, dokonuje przeglądu międzynarodowych standardów w zakresie nadzorowania bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich oraz przedstawia wzorce europejskie w badanym obszarze.
W drugim rozdziale autorka zaprezentowała wyniki badania stanu dostosowania pracowni rtg do wymagań dotyczących bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich poprzez zastosowanie kwestionariusza i analizę otrzymanych odpowiedzi oraz weryfikuje metodę kontroli przeprowadzanych przez Wojewódzkie Stacje Sanitarno-Epidemiologiczne.
W trzecim rozdziale autorka omówiła badania poziomu zabezpieczenia osób osłonami stałymi przy eksploatacji aparatów rentgenowskich poprzez wyznaczenie przenikalności promieniowania rtg dla poszczególnych materiałów budowlanych aktualnie stosowanych w Polsce, wyznaczenie równoważnika ołowiu, analizę porównawczą wyznaczonych równoważników i przedstawienie propozycji uzupełnienia wytycznych w normie PN-86/J-80001.
W czwartym rozdziale autorka proponuje swoją koncepcję systemu zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich i przedstawia rozwiązania dla pięciu obszarów: projekt pomieszczenia, warunki eksploatacji aparatury rtg, ochrona indywidualna, dokumentacja i audyty wewnętrzne. Przeprowadza również weryfikację autorskiej koncepcji i analizę uzyskanych wyników.
W podsumowaniu autorka omawia wyniki wszystkich badań i przeprowadzonych
analiz i wskazuje kierunki do dalszego rozwoju metody.
10
Założenia badawcze
Istniejący problem z nadzorowaniem bezpieczeństwa, zwłaszcza w małych placówkach powoduje, że poziom zapewnienia bezpieczeństwa przy eksploatacji aparatów rentgenowskich jest niewystarczający. Niski poziom wiedzy, poszukiwanie jej z różnych źródeł, niewiedza z zakresu zarządzania bezpieczeństwem eksploatacji aparatów rtg wskazuje na potrzebę kształcenia ustawicznego w tym zakresie oraz szerzenie wiedzy między użytkownikami promieniowania rtg. Wiedza powinna zostać dostarczona w przystępny sposób, aby nie tylko fizyk czy inżynier medyczny zrozumiał zagadnienia związane z systemem zapewnienia bezpieczeństwa, ale aby mogli je zrozumieć wszyscy związani z eksploatacją urządzeń rtg, bez względu na wykształcenie.
Autorka stawia następujące założenia badawcze:
Aktualny stan prawny w zakresie systemu nadzorowania bezpieczeństwem eksploatacji aparatów rentgenowskich nie wyczerpuje tematu i budzi wiele wątpliwości.
Osoby zainteresowane (właściciele pracowni rtg, pracownicy na różnych stanowiskach związanych z pracownią rtg np. inspektor ochrony radiologicznej, technik elektroradiologii, fizyk medyczny, lekarz stomatolog) wykazują niski poziom wiedzy dotyczącej zapewniania i nadzorowania bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich.
Różne materiały budowlane mają różną przenikalność promieniowania rtg, na co dodatkowo wpływa nie tylko gęstość materiału, ale także grubość osłony oraz parametry ekspozycji (wysokie napięcie).
Istnieje możliwość wyznaczenia równoważnika ołowiu dla badanych materiałów na podstawie przeprowadzonych badań przenikalności promieniowania rtg.
Eksploatacja aparatów rentgenowskich oprócz systemu kontrolnego wymaga zastosowania kompleksowego systemu zapewnienia bezpieczeństwa
Na podstawie powyższych postulatów można określić główne założenie badawcze, które brzmi:
Istnieje ograniczony zbiór czynników składających się na system zapewnienia
bezpieczeństwa eksploatacji aparatów rentgenowskich
11
Uzasadnienie wyboru tematu
W ostatnich latach coraz większej roli nabierają systemy nadzorowania bezpieczeństwa eksploatacji urządzeń. Jednym z obszarów ich zastosowania mogą być placówki wykorzystujące promieniowanie rentgenowskie w celach medycznych, w których istotnym aspektem tworzenia bezpieczeństwa jest sposób eksploatacji aparatury rtg głównie na linii człowiek-obiekt techniczny. To przekłada się nie tylko na jakość wyników badań rentgenodiagnostycznych, ale przede wszystkim na bezpieczeństwo personelu i pacjentów. W tym kontekście bardzo ważnym jest opracowanie założeń do uszczegółowienia regulacji zarządzania bezpieczeństwem w specyficznym rodzaju działalności, jakim są pracownie rtg. Należy zatem przeprowadzić analizę z zakresu projektu pomieszczeń, w których instalowane są urządzenia rentgenowskie, audytów wewnętrznych, dokumentacji niezbędnej do uruchomienia i utrzymania aparatów rtg, warunków eksploatacji urządzeń oraz ochrony indywidualnej przed promieniowaniem rtg. Wymienione obszary mają w założeniu autorki być pomocne przede wszystkim przy zachowaniu zasad bezpiecznej pracy. Ich analiza powinna zmienić ukierunkowanie z nadzorowania bezpieczeństwem na jego zapewnienie. Oznacza to, że bezpieczeństwo nie istnieje tylko formalnie ze względu na przeprowadzane kontrole przez Wojewódzkie Stacje Sanitarno-Epidemiologiczne
1, ale zapewnia rzeczywiste bezpieczeństwo osób znajdujących się w pobliżu eksploatowanych urządzeń rtg.
Systemy nadzorowania bezpieczeństwa wdrażane w różnego typu placówkach, często pomagają w uporządkowaniu zasad panujących w zakładzie pracy. Jednak wdrożony system powinien usprawniać pracę, a także powodować wzrost jej bezpieczeństwa. Ukierunkowanie właścicieli wdrażających systemy nadzorowania do spełnienia wymagań przepisów prawnych, aby podczas kontroli nie wynikły komplikacje sprawia, że ich pełne wdrożenie budzi wiele wątpliwości i trudności w interpretacji wymagań. Same systemy są odbierane jako konieczność, zwłaszcza przy niezrozumiałych elementach systemu. Istniejące modele nadzorowania bezpieczeństwa w rentgenodiagnostyce są zbyt ogólne, a do tej pory brak jest interpretacji w tym zakresie, co powoduje wiele trudności w ich wdrożeniu.
Wyniki analizy literatury wskazują ponadto, że brak jest opracowań dotyczących systemu zapewnienia bezpieczeństwa w rentgenodiagnostyce w Polsce, a także niewiele ich jest na świecie. W Polsce przyjęto pewne kroki w kierunku uporządkowania tej wiedzy, co określono w Ustawie Prawo Atomowe (Dz. U. 2018
1