正电子发射断层诊断技术(Positron Emission Tomograph简称PET)使用的核素¹⁸F、¹¹C等是人体重要的组成元素，参与体内糖、蛋白质、脂肪等生理功能和代谢变化的重要过程。micro-PET因其体积、能量、检测床等均小于常见的医用PET，主要用于小动物正电子药物方面实验的研究。由小型回旋加速器生产放射性核素或其标记的放射性正电子示踪剂，标记化合物后用于小动物实验，示踪小动物体内特定生物物质的生物学活动，采用多层、环形排列发射体周围的探头，由体外探测正电子示踪湮灭辐射产生的光子，将获得的信息，通过计算机处理得到相应的解剖影像及生理参数，显示相应靶器官或病变组织的状况，可以在活体分子水平完成生物学的显像，基于这一原理开展正电子标记药物的研究、研制、生产和应用。本文依据⁸F、¹¹C放射性核素正电子药物的研制、生产、标记及动物标记后micro-PET显像扫描、标记实验后动物的处理等操作过程。依据其有别于医疗系统PET的不同特点，从放射防护的角度，评价其对放射工作人员、公众及周围环境的影响。

1 micro-PET中心 1.1 回旋加速器

HM-7型质子回旋加速器一台，生产¹⁸F、¹¹C放射性核素，加速器质子最大能量7.5 MeV，质子流束强70 μA。回旋加速器工作原理是利用带电粒子在电磁场的作用下加速，磁场使带电粒子沿圆弧形轨道旋转，多次反复通过高频加速电场，达到一定能量时轰击靶材料，产生所需的放射性核素。¹⁸F的日最大用量为9.25 × 10⁹ Bq，¹¹C的日最大用量为9.25 × 10⁹ Bq，它们衰变产生的正电子与空气中的电子发生湮灭反应，释放出一对能量为511 keV的γ光子，其穿透性强，是回旋加速器及micro-PET机房中的主要辐射来源。该回旋加速器系统是一套完整、高度自动化、带有自屏蔽的系统，由回旋加速器轰击后产生的放射性核素经被屏蔽的管道自动传送至热室内的合成模块中，并自动完成药品合成工作后，再由机械手模拟人手操作，按照实验要求的活度和剂量自动完成分装，经由热室内的传送电梯送至二楼micro-PET室，micro-PET室内安装一台西门子公司生产的Inveon型micro-PET进行正电子标记药物动物注射、注射放射性药物后动物扫描显影等实验。

1.2 安全防护措施

回旋加速器自带有自屏蔽装置，采用聚乙烯、铅、混凝土(含硼水)、铁等组成的屏蔽墙，能有效阻档回旋加速器运行时产生的大部分质子、中子、α粒子、γ射线。热室、质控室、micro-PET机房采用实心墙及硫酸钡、钢筋混凝土地板、含铅防护门屏蔽。放射性固体废物存放专用放射性废物桶内，经十个半衰期后统一处理; 放射性废水排入专用衰变池，衰变十个半衰期后排污; 放射性废气的处理，热室合成柜自带有通风系统，其系统中有活性碳吸附装置，通过吸附处理后将微量放射性气体通过管道排出室外。

2 放射性污染因素分析 2.1 辐射

回旋加速器将H^-离子加速，成为质子，聚焦成束流轰击含水¹⁸O的靶体，发生¹⁸O(p，n) ¹⁸F反应，产生中子及发生β⁺形成¹⁸F; 轰击含水14N的靶体，发生(p，α) ¹¹C反应，产生α粒子发生β⁺衰变的产生¹¹C; 加速器结构材料及空气因中子活化产生微量感生放射性核素(¹¹C、¹³N、¹⁵O、⁴¹Ar)产生的γ射线; 放射性药物发生β⁺衰变的正电子及由于正电子湮灭产生的γ射线。污染途经为放射工作人员和公众受到的外照辐射。

2.2 放射性废气

热室中正电子示踪药物合成，micro-PET准备、注射放射性药物等过程中挥发散逸到空气中的微量放射性核素药物; 加速器机房内感生放射性核素，污染途经为进入加速器房、热室内放射工作人员可因吸入体内而造成的内照射。

2.3 放射性废水

放射性药物合成制取工艺流程中加入的反应介质乙腈溶液和乙醚洗涤液，在亲核取代反应和洗脱及纯化反应后作为废液处理; 加速器靶的冷却水因中子活化而产生的微量放射性核素形成中子活化水; 靶容器的定期清洗液; 少量剩余放射性药物; 用于清洗放射性药物而沾污的清洗用水。

2.4 放射性固体废物

正电子药物合成制取时，更换下来的放射性残留物，如硅胶、树脂、氧化铝、碳柱等; 半年更换一次的回旋加速器剥离碳膜及三个月更换的靶膜; 被活化的加速器内部材料，当退役时需合理处置; 正电子药物分装注射动物实验过程中使用的注射器、医用手套、试管、棉球等含微量放射性核素的固体废物，动物显像扫描等放射性实验后含放射性药物的动物尸体。

3 防护监测结果 3.1 测试仪器

DH8000型智能化X-γ辐射仪，上海仁机仪器仪表有限公司生产，Inspector表面沾污仪，S.E. International，Inc公司生产; 测试条件:回旋加速器在额定质子流70 μA，质子能7.5 MeV工作条件下。

3.2 回旋加速器、热室、micro-PET周围环境的外照射水平及表面污染水平的测量结果

见表 1，表 2。

4 放射工作人员和公众有效剂量的估算

考察点工作人员有效剂量由公式^[1]计算

(1)

式中: D_Eff—放射工作人员有效剂量(Sv)，K_a—工作场所周围空气比释动能率(Gy·h^-1)。t—工作场所曝光时间(h)，按(60 min × 3 + 40 min × 4) × 20天× 12月= 1368 h计算。T—居留因子，全部居留T = 1、部分居留T = 1 /4、偶尔居留T = 1 /16。U—使用因子，放射性核素以点源考虑，取1。在计算人员对不同能量不同类型的射线的当量吸收剂量时，根据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》，还应考虑射线的辐射权重因子ωR，即不同类型辐射的相对危害效应(包括对健康的危害效应) :所有能量的光子，ωR取1;对于能量小于7 MeV的宽束中子，ωR保守取20。

放射工作人员、公众有效剂量估算根据公式，回旋加速器防护门外监测γ剂量率最大值为888 nSv /h，保守估算加速器放射工作人员年最大有效剂量为0.22 mSv (工作时间1000 h /a，居留因子取1 /4，)，回旋加速器外墙γ剂量率最大值为1602 nSv /h，估算出公众年最大受照有效剂量为0.1 mSv (工作时间1000 h /a，居留因子取1 /16)。micro-PET室的主要剂量来自于放射性核素分装、注射、显影，PET室监测最大剂量率为355 nSv /h，从监测结果估算出工作人员最大有效剂量为0.09 mSv(工作时间1000 h /a，居留因子取1 /4)。放射工作人员年有效剂量为加速器0.22 mSv加micro-PET空的0.09 mSv。

5 讨论

我们对回旋加速器运行时外墙进行监测，机房墙外最大γ辐射剂量率为1602 nSv /h。目前，在加速器迷宫门处、控制室和加速器机房墙外30 cm处周围剂量率应不大于2.5 μGy /h^[2]来评价回旋加速器是否满足放射防护要求。我们的监测结果表明在回旋加速器运行时，其放射剂量率均在2.5 μGy /h以下，回旋加速器机房的屏蔽防护效果是符合相关放射防护要求。

放射工作人员职业照射主要来自于工作中放射性核素种类、各种能量的射线和工作性质，如药物制备注射、显像等，总之和受照剂量相关^[3]。我们的放射工作人员的辐照主要来自回旋加速器运行时产生的γ射线及标记药物、分装、标记药物注射小动物、小动物显像及实验后小动物处理等过程。监测结果表明放射工作人员受到的年最大有效剂量为0.31 mSv，公众的可能受到的年最大有效剂量为0.1 mSv，均小于项目管理目标的要求。放射工作人员职业照射和公众照射限值采用ICRP60号报告^[4]的要求，项目管理目标值取国家标准剂量限值的3 /10作为剂量约束值:放射职业工作人员年有效剂量不超过6 mSv，公众年有效剂量不超过0.3 mSv。我们的监测结果说明放射工作人员在正常工况下受到的辐照剂量是符合有关规定的。

回旋加速器室热室、质控室、micro-PET实验室等放射工作场所的工作台面及地面表面污染水平检测结果满足规定^[5]要求。

放射性三废的处理，放射性废气，热室内放射性核素的合成为全自动系统，核素合成及分装时，合成柜始终处于密封状态，而且热室内无放射工作人员。合成柜自带有通风系统，通风系统中带有活性碳吸附装置，通过吸附处理可将产生的微量放射性气溶胶经通风管道排出室外。回旋加速器室、热室、质控室、micro-PET实验室设计有专用的通风系统以排出可能积聚的含¹⁸F及¹¹C等的气载放射性气体及活化产物等有害气体。放射性废水:主要是放射性药物生产、使用过程中产生的废液及工作人员洗涤用水等，这些放射性废液中主要是短半衰期的核素，由独立下水管道统一集中到专用衰变池处理，十个半衰变期后作为一般医疗废水处理排入城市污水管道; 放射性废物主要是少量的注射器、试管、吸水纸、放射性沾污物品等，统一置放射性污物桶中十个半衰期后可作为普通医疗废品处理^[6]。

micro-PET实验室小动物要经过放射标记药物注射、micro-PET动物显像扫描等过程。注射标记药物后小动物及其尸体如何处理在放射防护的工作中尤为重要，我们采取标记后小动物显像结束后用适当方法防腐、干化、灰化。灰化后残渣按放射性固体废物处理。

回旋加速器运行制备放射性核素时除产生γ射线外，还产生中子、中子活化产物(感生放射性)等方面的放射性危害，由于未开展中子剂量的监测，在实际工作中应考虑中子对放射工作人员、公众及周围环境的辐射影响。