PET(Positron Emission Computed Tomography)的全称为正电子发射计算机断层扫描，是用解剖形态方式进行功能、代谢和受体显像的技术，具有无创伤性的特点，是目前临床上用以诊断和指导治疗肿瘤最佳手段之一。¹⁸F放射性药物普遍应用于PET诊断中，¹⁸F在自发的从不稳定状态向基态衰变过程中，从核内释放出与普通电子一样但电荷相反的粒子，即正电子。正电子从核内放出后很快与环境中自由电子碰撞湮灭，转化为一对方向相反、能量为0.511 MeV的γ光子^[1]。因此使用¹⁸F放射性药物诊断时，其产生的0.511 MeV的γ光子是辐射环境影响的主要因素。¹⁸F诊断时，病人体内的活度一般约为(1.85E + 8 ~ 3.7E + 8) Bq。

蒙特卡罗方法在研究粒子输运问题的领域得到了广泛的应用。MCNP5、FLUKA、GEANT4、EGS是目前通用的蒙特卡罗程序。它们由不同的研究小组开发，针对的对象、采用的物理内核以及实现粒子输运的具体算法各有特色。本文选用MCNP5程序进行蒙特卡罗模拟计算。

1 MCNP5模拟计算

本文讨论的PET机房内部空间为长6 m、宽4 m、高3 m，四面墙体和辐照室屋顶和地面的辐射防护设计均为厚20 cm的混凝土墙体(密度: 2.36 g/cm³) ^[2]。假设PET诊断时病人体内的¹⁸F活度为3.7E + 8Bq，病人位于PET机房内中央，距离地面1 m，距离墙体为2 m。为简化计算，采用点源进行模拟，使用MCNP5中的F5卡(探测器为半径1 mm的点探测器，通过DE/DF卡修改F5卡计数实现粒子注量率与剂量率的转换，通量剂量转换因子选择MCNP5附表H.2中数据，光子截断能量为0.05 MeV，样本数为1 × 10⁶)，计算机房墙体内等间距10个参考点的剂量率^[3]，各计算点1 ~ 10的示意图见图 1，计算得到的吸收剂量率结果见表 1。

2 MCNP5模拟计算结果分析

根据表 1的计算结果，对于体内含3.7E + 8Bq¹⁸F的病人，其距离机房距离为2.2 m时，墙体外最大辐射剂量率为0.42 μGy/h。实验证明γ射线与物质相互作用后服从指数衰减规律，根据表 1中的MCNP5计算结果，其10个计算点的数据符合指数衰减趋势。为便于分析经不同厚度混凝土屏蔽后的辐射影响，本文选取表 1中10个计算点的1 m处的剂量率数据按指数衰减进行曲线拟合，归一化的拟合函数见公式(1)，拟合曲线与计算点的对比见图 2:

(1)

式中: D为归一化剂量率(Gy/h·Bq)，x为混凝土墙体厚度(cm)。

综上所述，本文采用的简化计算模型，使用MCNP5程序对使用¹⁸F药物诊断时的辐射影响计算是适用的，¹⁸F经混凝土屏蔽后的归一化剂量率衰减公式可以简便的计算PET机房墙外的辐射影响。