某医院的核医学进行改建, 在原来普通24 cm厚砖墙的房间里设置PET(正电子发射断层扫描)机房及相关功能房间, 另外还有ECT(单光子发射断层扫描)分装注射室和ECT候诊厅。原房间二楼为12 cm空心板。图 1给出了改建部分的平面图。

1 PET相关设施防护效果计算 1.1 PET辐射源项及参数

PET的辐射源项有两项, 一是¹⁸F发出的0.511 MeV的γ射线; 二是常规CT扫描时机能量最高为140 kV的X射线。对于PET时的γ射线, 假设每次注射¹⁸F 3.7 ×10⁸ Bq(10mCi), 按点源计算在1m处的空气吸收剂量率为49.9 μGy·h^-1。已知Pb的TVL=17 mm。

1.2 PETγ射线屏蔽计算

根据国家标准^[1], 规定以工作场所辐射水平不得高于2.5 μGy/h, 公众区域的辐射水平不得高于0.5 μGy/h进行评价。可见除F、G两处公众所在位置外, 其他位置防护均满足要求。

1.3 CT扫描时的X射线屏蔽计算

对于CT扫描时的X射线, 管电压为140 kV。已知铅的TVL值为1 mm, 管电流为1mA在离源1m处的剂量率为18 mGy·min^-1, 经24cm砖墙相当于2 mmPb。那么工作管电流100 mA时在离源1m处的剂量率为100 ×18 mGy·min^-1=10 800 mGy·min^-1。按在模体表面20 cm方野照射时散射率0.0016计算散射线剂量率, 离人体1 m处的剂量率为17 mGy·h^-1(实际测量值表明, 120 kV、80 mA·4s腹部扫描时, 离人体1 m的最大剂量率不超过7 mGy·h^-1)。计算结果见表 2。

由表 2可见, 对于X射线, 均满足防护要求。

1.4 综合屏蔽效果计算

综合表 1和表 2可见, 3 mmPb对γ射线的减弱因子为0.686, 与1 mmPb的减弱因子0.88相差不大, 而1 mmPb对X射线的减弱因子0.1。因此从经济角度考虑可将墙壁上增加的3 mmPb改为1 mmPb, 以满足X射屏蔽的要求, 而顶棚、防护门、窗均保持增加3 mmPb当量不变, 不满足防护要求的部分再另行考虑。更改新增屏蔽层后计算结果见表 3。

1.5 PET小结

可见, 工作人员区域的剂量率均小于5 μGy·h^-1, 符合要求; 而公众区域的剂量率大于0.5 μGy·h^-1, 不满足要求, 因此需再增加相应的屏蔽层。考虑到γ射线穿透力强, 以屏蔽γ射线进行计算。具体见下表 4。

如果将二层改为放射工作人员区域, 这样二层不需要额外增加屏蔽层。

2 ECT相关设施防护效果计算

对于ECT, 假设每次注射^99mTc7.4×10⁸ Bq(20mCi), 按点源在1m处的空气吸收剂量率为14.0 μGy·h^-1, 其射线对Pb的TVL=1 mm, 那么2 mmPb可将离源1m处的剂量率降低至0.14 μGy·h^-1, 因此与ECT相关的各防护门、窗使用2 mmPb当量是足够的。

3 结论与建议

(1) PET扫描室四周围墙壁贴铅厚度由3 mm降为1 mm。

(2) PET扫描室观察窗、防护门的铅当量3 mm。

(3) 无论PET扫描室二层为工作人员还是公众, 均需在一层顶棚贴铅, 厚度为3 mmPb; 在此基础上, 若二层为公众, 顶棚需再增加24cm混凝土或14 mm铅, 若为工作人员, 则不需要再增加屏蔽层。

(4) F点右边墙壁(候诊厅与PET注射室的隔墙)需要增加30cm实心砖或者20cm厚的混凝土屏蔽层。

(5) ECT相关的各防护门、窗均可使用2 mmPb当量。

4 讨论

上述计算是按照点源计算的结果。实际上当注射到人体后, 由于衰减(需要等候1h左右, 活度衰减为原来的69%), 人体自吸收作用(按直径30cm高60cm圆柱模体源源均匀分布计算的剂量率约为点源的80%), 因此进行PET扫描时剂量率会比点源的结果更低, 约为点源结果的55%左右, 因此按点源计算是不过于保守的估计, 方法是可行的。至于铅玻璃的具体厚度, 需要根据铅玻璃的型号和所针对的光子能量确定^[2]。文中所指的铅当量是针对0.511 MeV光子能量而言的。3 mm铅当量需要密度为3.3 g cm^-3的铅玻璃约9 mm, 需要密度为4.36g cm^-3的铅玻璃约5 mm^[3]。PET病人入专用卫生间时, 会使走廊剂量率瞬时增加至8 μGy·h^-1, 考虑到卫生间的占有因子小, 不会对工作人员增加明显的剂量, 因此卫生间墙壁可不作处理。