中国辐射卫生  2017, Vol. 26 Issue (5): 525-527  

引用本文 

冯泽臣, 苏静, 王时进, 孟斌, 李海亮. 核医学屏蔽计算[J]. 中国辐射卫生, 2017, 26(5): 525-527.
FENG Ze-chen, SU Jing, WANG Shi-jin, et al. The Shielding Calculation for Nuclear Medicine[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2017, 26(5): 525-527.

基金项目

山东省医学科学院医药卫生科技创新工程;山东省医药卫生科技发展项目(2015WS0200);山东省医学科学院院级科技计划项目(2015-22)

通讯作者

李海亮, Email:15588865615@163.com

文章历史

收稿日期:2017-03-10
修回日期:2017-07-22
核医学屏蔽计算
冯泽臣 1, 苏静 2, 王时进 1, 孟斌 2, 李海亮 2     
1. 北京市疾病预防控制中心 北京市预防医学研究中心, 北京 100013;
2. 山东省医学科学院放射医学研究所
摘要目的 探讨核医学屏蔽计算的方法,为核医学的屏蔽设计及参数选取提供参考。方法 对核医学科最常用的3种核素99mTc,18F,131I以剂量率控制水平2.5μSv/h,"辐射源"至关注点距离为1 m,分别计算分装注射室、注射后候诊室和扫描室所需的铅和混凝土屏蔽厚度。结果 注射800 MBq 99mTc、310 MBq18F、400 MBq 131I时,分装注射室所需铅的厚度为1、21、8 mm,所需混凝土厚度为11.3、27、19 cm;注射后候诊室所需铅的厚度为1、18、5 mm,所需混凝土厚度为7.3、23.4、12.1 cm;扫描室所需铅的厚度为1、16、5 mm,所需混凝土厚度为1.2、21.7、12.1 cm。结论 对于99mTc,1 mm铅或12 cm混凝土就可满足屏蔽需求,对于18F与131I,宜采用混凝土做屏蔽材料。
关键词核医学    屏蔽    
The Shielding Calculation for Nuclear Medicine
FENG Ze-chen 1, SU Jing 2, WANG Shi-jin 1 , et al

放射诊疗包括放射诊断、介入放射学、放射治疗、核医学,GBZ 130[1]中对于放射诊断和介入放射学提出了机房面积和屏蔽厚度的要求,GBZ/T 201.2[2]和GBZ/T 201.3[3]为放射治疗的屏蔽规范,核医学尚未有相关屏蔽设计标准。核医学主要使用放射性核素进行诊疗,最常使用的三种核素为99mTc,18F,131I,为简化计算,采用“辐射源”至关注点距离为1 m并以2.5 μSv/h为剂量率控制目标对分装注射室、注射后候诊室和扫描室所需的铅和混凝土屏蔽厚度进行计算,为核医学的屏蔽设计及参数选取提供参考。

1 材料与方法 1.1 研究对象

核医学常使用的三种核素99mTc,18F,131I,依据WS 533[4]99mTc常用最大活度为800 MBq,131I为400 MBq,对于18F Hwon HW[5]等调查了73家机构105台PET/CT平均使用310 MBq;分装注射室、注射后候诊室和扫描室所需的铅和混凝土的屏蔽厚度。

1.2 方法

以剂量率控制目标2.5 μSv/h按式1)计算关注点和“辐射源”之间的辐射衰减因子,为简化计算取关注点和“辐射源”之间的距离为1 m,由铅和混凝土的衰减参数得出所需的屏蔽物质厚度。在计算过程中将裸源和人体源均视为点源。

$ B = {A_0}\frac{{{{\dot H}_R}}}{{{{\dot H}_{{R_0}}}}} $ 1)

${{{\dot H}_R}}$-剂量率控制水平,2.5 μSv/h;${{{\dot H}_{{R_0}}}}$-单位活度(MBq)“辐射源”在距其1m处的辐射剂量率,μSv·h-1/MBq;A0-“辐射源”的活度,MBq;B-关注点和“辐射源”之间的屏蔽物的辐射衰减因子。

2 结果

选取99mTc,18F,131I裸源${{{\dot H}_{{R_0}}}}$为0.0195、0.143、0.0575 μSv·h-1/MBq[6],人体源${{{\dot H}_{{R_0}}}}$为0.0075、0.092、0.023 μSv·h-1/MBq[6],屏蔽计算应用Rad Pro Calculator Version 3.26[7]。分装注射室以裸源进行计算,对于99mTc,18F,131I所需铅的厚度为1 mm、21 mm、8 mm,所需混凝土厚度为11.3 cm、27 cm、19 cm;注射后候诊室以人体源进行计算,对于99mTc,18F,131I所需铅的厚度为1 mm、18 mm、5 mm,所需混凝土厚度为7.3 cm、23.4 cm、12.1 cm;扫描室以人体源进行计算,对于99mTc取候诊时间为2 h(衰减因子为0.79),所需的铅和混凝土厚度为1 mm和1.2 cm,对于18F取候诊时间为1 h(衰减因子为0.68),所需的铅和混凝土厚度为16 mm和21.7 cm,对于131I忽略候诊时间的影响,所需厚度与注射后候诊室相同。分装注射室、注射后候诊室和扫描室所需的铅和混凝土的屏蔽厚度见图 1图 2

图 1 分装注射室、注射后候诊室和扫描室所需的铅屏蔽厚度

图 2 分装注射室、注射后候诊室和扫描室所需的混凝土屏蔽厚度
3 讨论 3.1

99mTc,18F,131I不同参考文献给出的${{{\dot H}_{{R_0}}}}$和什值层等参数均不相同见表 1,对于裸源各文献中给出的数值差异较小,对于人体源最大偏差为2倍,而18F文献中给出的裸源和人体源比较统一,考虑对于18F裸源和人体源的衰减比例,在屏蔽计算中选取文献[6]中裸源和人体源的${{{\dot H}_{{R_0}}}}$;对于屏蔽衰减参数,除131I使用什值层数据进行铅厚度计算时不保守外,文献中给出的数据差异不大,屏蔽计算以Rad Pro Calculator Version 3.26直接计算,无需另编辑公式方便准确。对于人体源${{{\dot H}_{{R_0}}}}$的选取不应采用IAEA SRS 63号报告进行计算[13],IAEA SRS 63号报告中给出的是允许出院活度和剂量率要求,二者并不存在对应关系。

表 1 核素及屏蔽参数
3.2

估算中,辐射剂量率指周围剂量当量率。有些文献中给出ICRU44组织吸收剂量率[8]、深部剂量当量率[6, 9]、有效剂量当量率[11],本防护估算中均作为周围剂量当量率考虑,不进行量值间的换算。

3.3

当使用的设备为SPECT/CT和PET/CT时,以“双源”原则进行考虑,即当二者所需屏蔽厚度大于一个什值层时,以较厚的屏蔽厚度进行设计,当二者所需屏蔽厚度不足一个什值层时,应在较厚屏蔽厚度的基础上增加一个较大的半值层。

3.4

依据图 1图 2,对于99mTc,1 mm铅或12 cm混凝土就可满足屏蔽需求,当使用SPECT/CT时,以CT的屏蔽进行设计即可满足要求;对于18F与131I,所需的铅屏蔽厚度为0.5~2 cm,而仅需20 cm混凝土,在屏蔽设计中宜采用混凝土做屏蔽材料。

3.5

注射后候诊室按未衰变的人体源估计,扫描室只按候诊时间进行衰变修正,均是保守的。估算中,以2.5 μSv/h作为剂量率控制目标值进行计算,在实际应用中还应结合居留因子和各核素半衰期参数计算年剂量。

对于99mTc,1 mm铅或12 cm混凝土就可满足屏蔽需求,对于18F与131I,宜采用混凝土做屏蔽材料。

参考文献
[1]
中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.GBZ 130-2013医用X射线诊断放射防护要求[S].北京: 中国标准出版社, 2013.
[2]
中华人民共和国卫生部.GBZ/T 201.2-2011放射治疗机房的辐射屏蔽规范第2部分电子直线加速器放射治疗机房[S].北京: 中国标准出版社, 2011.
[3]
中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.GBZ/T 201.3-2014放射治疗机房的辐射屏蔽规范第3部分γ射线源放射治疗机房[S].北京: 中国标准出版社, 2014.
[4]
中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.WS 533-2017临床核医学患者防护要求[S].北京: 中国标准出版社, 2017.
[5]
Hwon HW, Kim JP, Lee HJ, et al.Radiation Dose from Whole-Body F-18 Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography: Nationwide Survey in Korea[J]. Journal of Korean Medical Science, 2016 Feb; 31(Suppl 1): s69-s74.
[6]
The design of diagnostic medcial facilities where ionizing radiation is used[R].The Radiological Protection Institute of Ireland, 2009.
[7]
Ray McGinnis.Rad Pro Calculator Version 3.26, 2009.
[8]
Smith DS, Stabin MG. Exposure rate constants and lead shielding values for over 1100 radionuclides[J]. Health Physics, 2012, 102(3): 271-91. DOI:10.1097/HP.0b013e318235153a
[9]
Delacroix D, Guerre JP, Leblanc P, et al. Radionuclide and radiation protection data handbook 2nd edition(2002)[J]. Radiation Protection dosimetry, 2002, 98(1): 9-168.
[10]
ICRP, 1987. Protection of the Patient in Nuclear Medicine (and Statement from the 1987 Como Meeting of ICRP)[R]. ICRP Publication 52. Ann. ICRP 17(4).
[11]
AAPM, 2006.American Association of Physicists in Medicine, AAPM Task Group 108: PET and PET/CT Shielding Requiremenst[R].Med Phys, 33, 1, 2006.
[12]
ICRP, 2004. Release of Patients after Therapy with Unsealed Radionuclides[R]. ICRP Publication 94. Ann. ICRP 34(2).
[13]
Release of Patients After Radionuclide Therapy[R].IAEA, 2009.