正电子发射扫描仪(Positron Emission Tomograph, 简称PET)是目前最先进的核医学影像设备, 它以其快速、准确的定位定性诊断, 精细的结构图象, 给出先于组织器官变化的代谢改变, 是诊断疾病的最先进的科技手段。

1995年, 国内首家引进的PET机, 目前已诊断了4，000余例病员, 从放射防护的角度出发, 我们对该机进行了监测。该机型号为TRACE, 瑞典产, 美国GE公司经销。

1 PET中心所具有的配套设施 1.1 回旋加速器室

该室为生产放射性同位素的专用设施。PET诊断所用的核素均为短寿命核素, 回旋加速器室是必需设备。它的主要原理为质子在电磁场作用下加速, 轰击靶材料, 通过核反应而生产放射性核素。该加速器的生产原料为富集H₂¹⁸O, H₂¹⁶O, 主要产物为¹⁸F、¹³N(¹⁸F主要用于代谢显象, ¹³N用于血流灌注显象)见表 1。

从其核反应看, 在加速过程中, 构成核辐射场的主要产物为¹⁸F和伴随产生的中子、中子活化产物及其中子慢化过程中产生的高能γ光子。

在轰击过程中, 对外界可能引起的外照射来自于穿过屏蔽体和加速器室的中子和高能γ射线, 加速器室内的活化产物气体是放射性污染的主要来源。

1.2 制药间

由回旋加速器生产出的核素, 通过一个特别通道传送进入制药合成系统。在系统内经过50分钟的合成, 测其活度后给病人注射。由于是短半衰期核素, 所以合成完毕需马上给病人注射。在此合成过程中, 主要照射途经为光子穿过合成箱容器对工作人员形成的外照射和药物合成过程中残存的放射性气溶胶。

1.3 注射间、病人准备室、PET扫描间

PET中心布局见图 1。按合理布局要求, 注射间应位于制药间的近邻, 以保证核医学工作场所的三区制的划分, 防止交叉污染, 最大限度的缩小可能发生的放射沾染事故。

注射间是高活室, 注射后的病人随时放出的γ光子可能对工作人员造成照射。

注射完药物后, 病人经过一段时间的药物体内分布, 即可进入PET扫描间。

在制取和使用过程中, 注射时液体的泄漏亦可对工作场所和工作人员体表造成污染。

2 防护监测结果 2.1 加速器及其周围环境

测试条件:加速器能量为16.8MeV, 电流强度422A, 电压39kV, 束流强度20μA。监测结果见表 2

2.2 制药间及其周围环境

该制药间与ECT分装室合二为一, 总面积为3.5 ×7.2m², 室高2.8m。此间又同时兼废物贮存间, 分装与制药间有一铅屏风分隔, 监测结果见表 3

在制药间, 回旋加速器轰击完的核素进入制药系统合成前, 有一个短暂的传送过程, 此时距传送盒1米的瞬时剂量为36.04μSv/h, 同时监测制药室中心为1.12μSv/h, 控制室为1.12μSv/h, 走廊内为0.15μSv/h。

2.3 注射间、PET扫描间

注射间是病人接受药物注射的地方, 应划归为污染区, PET扫描是根据病人体重决定用药量的, 所用药量在(1.85~3.7)×10⁸Bq(5~10mci)之间。在PET扫描前, 医生需要给扫描病人摆位, 注射和摆位是工作人员受照主要途经之一。见表 4

3 放射防护评价 3.1 外照射防护评价 3.1.1 加速器室

评价一个外照射屏蔽的优劣, 应从实际监测结果和有关技术参数综合考虑。放射性同位素¹⁸F以β⁺为主要衰变方式, 其铅半值层为5mmpb, 水泥半值层为3.6cm。该加速器室屏蔽墙为水泥加砖混合而成, 总厚度为150cm, 从理论上讲是安全的^〔1〕。它的实际监测值是0.38-2.27 μSv/h, 可以认为, 该屏蔽墙在屏蔽γ射线方面是符合防护要求的。

3.1.2 制药间、注射间及PET扫描室

该PET中心共生产两种短寿命同位素, ¹⁸F与¹³N, 其中¹³N的T1/2仅为10nim, 且用量较小, 主要产物为¹⁸F。因此, 以¹⁸F为主要监测对象。

¹⁸F的铅半值层为5mm, 表 4的监测结果所示, 病人注射处为380 μSv/h (刚刚注射过药物), 注射后1小时为109 μSv/h; 这两个数值提示工作人员的瞬时受照剂量。现将不同工种工作人员年受照剂量对照如下, 见表 5。

在注射间, 负责注射的工作人员穿用0.5mm铅当量的普通铅衣, 监测结果见表 4。在有注射车的情况下, 工作人员的手部受照剂量在256 μSv/h, 对于¹⁸F为主要操作药物来讲, 该屏蔽厚度不足。

3.2 其它放射性污染的评价

如前所述, 气态放射性污染主要是加速器室被中子活化的气体和药物合成过程中残存的放射性气溶胶物质。这些物质可能因吸入而对工作人员造成内照射。而在药物制取使用过程中的泄漏有可能对工作场所造成污染。

PET中心采用的办法是在加速器停止轰击后24小时方可进入该室。因此, 室内的气溶胶和其它气体可以忽略。但在药物制取过程中残存的气溶胶物质未见有适当的防护措施。

值得提出的是PET中心室内走廊, 完全为软性铺垫, 如有打洒、泄漏, 清除污染相当麻烦。

3.3 综合布局评价

从给出的布局图来看, PET中心的布局是不合理的。依据核医学工作所三区制划分原则, 分装、给药、注射为控制区。标记、扫描、放射性药物、废物贮存为监督区。办公室、走廊为非限制区^〔2〕。

该中心的分装、制备位于走廊中心, 注射室位于走廊一侧, 分装制备好的药物要经过走廊方可进入注射室。而病人注射完药物后, 又无专用的候诊室, 仅在走廊内备有几个候诊椅, 形成控制区、监督区、非限制区的交叉。病人在候诊时无专用排泄厕所, 与工作人员共用位于走廊外的公厕, 有可能对公众环境造成污染。

4 总结与建议

本文报道了我国首台PET机的使用防护情况, 对于国内近年引进的PET设备有参考价值与提示作用。

4.1

以150cm的屏蔽墙做回旋加速器室的屏蔽, 对于能量为16.8Mev的PET设备, 可满足屏蔽要求。

4.2

¹⁸F是PET中心生产使用的主要核素, 其铅半值层为5mm, 如沿用普通铅围裙和铅防护注射车作屏蔽物, 可能引起工作人员受照剂量过大。

4.3

PET中心是开放性放射性工作场所, 应按《临床核医学放射卫生防护标准》要求, 严格划分三区制, 避免工作人员和病员的过量照射。固体废物应有独立贮存场所。

4.4

设单独注射间和病人准备室, 病人专用排泄场所和单独的废水贮存处理系统。

4.5

制药间设独立排风设施, 不得与其它高活室混用。

4.6

工作人员的年受照剂量有进一步研究的必要。

4.7

根据表 1核反应得知, 在生产放射性核素的同时, 产生相同分额的中子, 其发射率可由靶的产额估计, 辐照时间T后的¹⁸F产额A, 应为:

在¹⁸F产额为4GBq的情况下, 带入上式, Yo=12.6×10¹⁰n/S。

但由于中子的监测未同时进行, 本文未涉及到中子屏蔽防护的讨论, 但在实际防护评价中, 应予以考虑。

4.8

鉴于PET中心使用、生产放射性药物的方式、种类、用量的一致性, 丹麦技术大学D.E.paulsen的报道认为:放射性气溶胶和其它气体污染的照射可以忽略^〔4〕。