核医学应用是我国放射性同位素应用的主要领域之一，核医学活动引起的职业照射和公众照射已经引起了广泛关注^[1-3]。而目前广泛应用于临床诊断胃幽门螺杆菌(HP)感染的¹⁴C尿素胶囊在使用过程中辐射环境影响却未见报道。临床诊断HP感染主要采用口服¹⁴C尿素胶囊的方式，患者口服¹⁴C后，体内的¹⁴C大部分随尿液排出体外，但仍有一定比例的¹⁴C随患者呼气排出，造成周围环境空气的污染。考虑到¹⁴C是一种特殊的放射性核素，它具有长半衰期、环境高居留时间等特点。此外它还参与生物链转移，容易被活体物质吸收和通过食物链向人类富集，直接形成内照射剂量。相关研究结果表明，¹⁴C是对全球剂量起主要贡献的放射性核素之一^[4]。本文通过调查全国范围内¹⁴C尿素胶囊的供货量，估算临床使用¹⁴C尿素胶囊所致气态¹⁴C的年排放量，建立合适的剂量估算模式，估算和评价气态¹⁴C所致的公众照射剂量。

1 材料与方法 1.1 调查对象

选取国内两家主要的¹⁴C尿素胶囊供货商为对象，收集整理了其2017年在全国范围内的¹⁴C尿素胶囊的供货量。将每例¹⁴C诊断作为一个行业活动考虑，两家供货商2017年供应¹⁴C尿素胶囊的情况列于表 1。

1.2 释放源项

根据相关文献报道^[5]，HP阴性者服用活度为3.7×10⁴Bq的¹⁴C尿素胶囊时，其中24 h的¹⁴C约70%以原形从尿中排出，5%从呼气中排出。而HP阳性者34%从尿中排出，38%从呼气中排出，阴性者和阳性者24 h排出度达70%以上。

为评估¹⁴C尿素胶囊使用过程中的辐射环境影响，对每例¹⁴C诊断活动作出如下假设：

(1) 每例¹⁴C诊断摄入的¹⁴C活度按3.7×10⁴Bq/例计；

(2) 保守假设每例¹⁴C诊断中受检者摄入的¹⁴C100%通过呼气排出；

(3) 考虑到医院全年进行的¹⁴C尿素胶囊诊断是不间断的，因此假设每例受检者摄入的¹⁴C在一年内通过呼气全部呼出释放到环境中。

由此可计算得出每例¹⁴C诊断所致气态¹⁴C排放量和排放速率，列于表 2。

1.3 估算模式

本文采用比活度模式估算临床使用¹⁴C尿素胶囊诊断排放的气态¹⁴C所致辐射剂量，计算时照射途径仅考虑食入陆生动植物产品，其他照射途径对总剂量贡献很小(低于1%)^[6]，不予考虑。具体估算模式列于式1。

$ {D_{ing}} = \frac{{{C_{a,i}}}}{\emptyset }{\rm{ }}\cdot DF $

(1)

式中：D_ing为食入动植物产品所致内照射年剂量，Sv/a；C_{a, i}为核素的地面空气浓度，Bq/m³；∅为大气中稳定碳的浓度，取值为1.8×10^-4kg/m³；DF为食入¹⁴C的剂量转换因子^[4]，取值5.6×10^-8(Sv/a)/(Bq/kg)。

2 结果 2.1 单例¹⁴C诊断辐射环境影响

一般来说，开展¹⁴C尿素胶囊诊断的医院大都分布在较大的城市区域，且多位于建筑物群。同时，诊断室往往位于医院建筑物的低层。在建立计算模型时，将每例受检者个体视为体源，假定排放方式为地面排放。基于每例¹⁴C诊断所致气态¹⁴C排放速率，利用Screen3筛选模式计算距离排放点80 km范围内不同距离处¹⁴C的地面空气浓度，列于表 3。

基于每例¹⁴C诊断所致排放点80 km范围内不同距离处¹⁴C的地面空气浓度，利用比活度模式计算得出气态¹⁴C排放所致周围80 km范围内公众个人年有效剂量，结果列于表 3。按每例¹⁴C诊断归一化最大个人年有效剂量为7.53×10^-11Sv/年·例。

2.2 全国范围内¹⁴C诊断的辐射环境影响

估算全国范围内¹⁴C诊断的辐射环境影响，参照文献[7]和文献[8]中估算公众集体剂量的方式，将全国按照滨海北方、滨海南方、内陆北方、内陆南方四大区域进行划分。其中滨海北方包括辽宁、天津、山东；滨海南方包括江苏、上海、浙江、附件、广东、广西和海南；内陆北方包括新疆、青海、甘肃、内蒙、宁夏、陕西、山西、河南、河北、北京、吉林、黑龙江；内陆南方包括云南、四川、重庆、贵州、湖北、湖南、安徽和江西。评价时各区域的人口、气象和食谱等相关数据均取自文献[9]，计算结果列于表 4。滨海北、滨海南、内陆北、内陆南所有¹⁴C诊断所致周围80km范围公众集体剂量分别为1.73×10¹(Sv·人)/(年·例)、9.41×10¹(Sv·人)/(年·例)、4.61×10¹(Sv·人)/(年·例)、2.43×10¹(Sv·人)/(年·例)。

3 讨论

对全国临床使用¹⁴C尿素胶囊诊断所致公众照射剂量估算结果表明：

(1) ¹⁴C的元素碳大量存在于自然界内，并且是生命的构成元素，参与生物链转移，该核素对人体产生照射的估算一般采用比活度模式^[10]，即假定环境介质中的¹⁴C与稳定碳的比值与人体中¹⁴C与稳定碳的比值相同。肖乃鸿^[4]等对¹⁴C造成的环境辐射计算模式的归纳分析中，提出对于同一电厂相同源项，使用比活度模式的计算结果更偏保守。因此，采用比活度模式进行估算是合理的。

(2) ¹⁴C排放点周围80km范围内¹⁴C地面空气浓度和公众个人年有效剂量均随其与排放点距离增大而减小。

(3) 单例¹⁴C诊断活动期间气态¹⁴C排放量为3.7×10⁴Bq，所致80 km范围内最大个人有效剂量很小，归一化最大个人年有效剂量为7.53×10^-11Sv/年·例。全国范围内所有¹⁴C诊断所致公众集体剂量为1.82×10²(Sv·人)/年。

(4) 全国四大区域中，滨海南方地区单例¹⁴C诊断和全部¹⁴C诊断所致集体剂量最高，这是由于该地区人口数量和¹⁴C尿素胶囊的使用量均较高。

(5) 参照国内某核电厂环境影响报告书，该核电厂气态流出物中放射性核素¹⁴C的年申请排放量为8.5×10¹¹Bq/年，气态流出物排放所致周围80 km范围内最大个人有效剂量中¹⁴C的剂量贡献为8.63×10^-7Sv/年。考虑到全国范围内¹⁴C尿素胶囊用药量较大，与核电厂放射性气载流出物所致公众剂量相比，该类核技术利用活动所致的公众照射剂量也是不容忽视的。