2. 国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院核医学科，北京 100021;
3. 北京格物时代科技发展有限公司，北京 102600
2. National Cancer center/National Clinical Research Center for Cancer/ Cancer Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Beijing 100021 China;
3. Beijing Explore Times Technology Co. Ltd, Beijing 102600 China
甲状腺癌是临床上常见的恶性肿瘤，其中大部分为分化型甲状腺癌（differentiated thyroid cancer，DTC）。我国甲状腺癌发病率为10.16/100 000[1]，在所有癌症发病率中位列第8，发病率呈逐渐上升趋势[1-2]。碘-131（131I）广泛应用于核医学诊疗中，不仅应用于甲状腺疾病治疗，也用于临床检查甲状腺功能和核素显像诊断[3-4]。国内外关于DTC的治疗指南中[5-7]也将术后行131I治疗列于其中。由于131I治疗使用剂量较大（80～200 mCi）[8-9]，患者在服用碘[131I]化钠口服溶液过程中和服用碘[131I]化钠口服溶液住院中，放射性131I会以气体的形式挥发在空气中污染核医学科场所空气。有研究检测到核医学相关工作人员会吸入放射性131I到体内[10]。空气气溶胶监测可以像尿液监测一样有效地进行131I内照射评估[11]。为分析131I治疗DTC患者中核医学科治疗场所空气中131I气溶胶活度浓度和变化规律，前期综述了核医学治疗DTC场所空气中131I浓度的相关研究[12]，本研究对核医学科进行131I治疗的DTC患者的服药区及住院场所进行空气采样，检测该场所空气中131I浓度水平并对其危害性进行评价。
1 材料与方法 1.1 采样仪器采用便携式碘采样器（型号为GW1091，北京格物时代科技发展有限公司生产）对场所空气进行采样。采样盒为标准TEDA碘盒（TC-12）。使用低本底伽玛谱仪（型号为GW1051，北京格物时代科技发展有限公司生产）对采集的碘盒进行测量，探测下限1 Bq/m3。所有的检测设备和检测耗材均经中国计量科学研究院年检合格。
1.2 采样场所本实验选取某肿瘤医院核医学科工作场所包括服药区、碘病房2个区域，分别对服药期间和服药后的服药区、住院期间和出院后的病房的空气进行气体采样。接受131I治疗的患者在服药前，核医学科医生和护士会对患者进行严格的服药方法宣教。服药时，医生和护士同时在护士站通过视频监控和语音通话的辅助设备再次确认和指引患者服药，分装好的131I口服液放置在铅罐中，放在服药区的储药厨台面上，储药厨配有通风系统，铅罐外贴有药物活度标签以确保服药剂量的准确性。服完药后，患者将药瓶连同吸管一起放入旁边的防护专用废物桶内，进入病房。进入病房区有一个门厅，3间病房6张病床。患者住院期间，医生和护士通过视频监控和语音通话与住院患者交流沟通直至患者满足出院条件后出院。无特殊情况，禁止任何人进入131I治疗病房，病房配备进排风系统。为了降低工作人员的受照，患者离开病房后，不进行病房清理，直至下一批患者入住前再清理病房。
1.3 采样方法 1.3.1 采样位置根据工作场所的布局设置采样点。给药区：采样器放置在距离服药柜1.6 m处；131I治疗病房：采样器放置在病房中2个病床间的过道处。采样器吸气流速均设置为30 L/m3，吸气点高度垂直地面1.25 m。
1.3.2 采样步骤 1.3.2.1 服药区采样分别在患者服药时及所有患者服药结束后进行空气采样，在第一位患者准备服药时开启采样设备，直到最后一位患者服药结束离开服药区时结束采样。在最后一位患者服药结束离开服药区后开始计时，分别在5 min和15 min 2个时间点再次采样（更换新的标准碘盒TC-12），设置采样时间150 min，采样流速30 L/min。患者服药同时共测3批患者（3个样品）；患者服药后共测4批患者（服药5 min和15 min时，分别2个样品）。采样过程中服药柜的通风柜在抽风状态。
1.3.2.2 病房采样在接受131I治疗DTC患者服药后均在病房正常休息时，对病区内公共区域（3病房门厅）采样60 min；患者达到出院标准（体内活度小于400 MBq或1 m处的剂量率低于25 μSv/h）[13-14]后出院，病房所有患者出院后分别在不同时间点（5 min、1.5 h、3 h、4.5 h、6 h、7.5 h、9 h、24 h、48 h）进行多次病房环境空气采样（表2），采样设备固定在一个房间里2张病床之间（图1），采样时间90～100 min，采样流速30 L/min。各时间点采样时，病房没有进行保洁及放射废物的清理。采样过程中病房的送风及排风均在工作状态。
1.3.3 测量碘盒方法利用低本底伽玛谱仪测量碘盒样品内富集的131I活度。低本底伽玛谱仪主要包括：多道分析器（含低压电源，高压电源），低本底铅室，低钾三英寸NaI（T1）探头等。系统本底小于10 cps，能量分辨率优于7%（137Cs，662KeV）。采集到131I能谱通过卡± 10%窗宽的131I的364 KeV全能峰，利用全能峰内的计数计算样品活度，可以进一步降低本底的干扰及其他核素干扰，进一步提高测量下限，主要测量步骤：1）选取一个标准样品（1#，病人出院后的病房采样），送中国原子能科学院国防科技工业电离辐射一级计量站测量，给出标准样品内131I的活度。利用这个标准样品，刻度好使用的低本底伽玛谱仪对碘盒内富集的131I的探测效率；2）对于每次收集的碘盒样品，放到铅室内，确保和标准样品的采集条件一致；3）采集样品数据前及采集样品数据后，按照同样的采集条件采集本底能谱数据；4）根据131I的半衰期及采样的中间时刻，测量的中间时刻，可以推算出采样时刻的活度，并根据采样的时间及抽气速率，可以计算采样区域的131I活度浓度。
1.4 吸入所致活度的估算方法如果在患者服药及住院治疗期间，工作人员在患者服药处及病房停留，则会吸入空气中131I，导致内照射。参照GB/T 16148—2009及GBZ 120—2020 [13-14]，采用公式1）、2）对内照射剂量进行估算，吸入的活度由式1）计算：
| $ A_{{\text{吸}}}=C_{{\text{空}}} B_{{\text{空}}} $ | (1) |
式中：A吸为吸入的时间积分值；C空 为131I 在空气中的时间积分浓度，由空气采样结果获得；B空为工作人员的呼吸率，对成年人，B空的=0.83 m3/h [13-14]。
工作人员吸入131I所致内照射的待积有效剂量由式2）计算：
| $ E\left( \tau \right) = {A_0}e\left( \tau \right) $ | (2) |
式中：E(τ) 为待积有效剂量；A0为放射性核素摄入活度；e(τ)为单位摄入量引起的待积有效剂量，按照GB/T 16148—2009，在职业内照射剂量估算时，吸入的气溶胶粒子的大小取为5 μm AMAD（activity median thermodynamic diameter，空气动力学直径活度中值），对于吸入131I，对应的e(τ) = 1.1 × 10−8 Sv/Bq
2 结 果 2.1 服药区空气中131I活度浓度患者服药时，共测3批患者（3个样品）；患者服药后共测4批患者（4个样品）。测量结果如表1。
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表 1 服药区空气中131I活度浓度测量结果 Table 1 Activity concentration of 131I in the air of administration areas |
由表1可知，如果患者按照1.2所述方法服药，患者服药时服药区空气中131I活度浓度范围为55～187 Bq/m3，均值为102 Bq/m3；服药后服药区空气中131I活度浓度范围为3～15 Bq/m3。在服药3 h内活度浓度为3～187 Bq/m3。患者服药时与服药后不同时间段场所空气被污染程度有明显差别。总服药量1.9 × 1010 Bq （500 mCi）、2.4 × 1010 Bq （600 mCi）和2.2 × 1010 Bq（650 mCi）时的3批患者（每批5位患者）服药步骤均按照1.2中规定步骤服药。在研究中发现，如果患者不按照1.2中规定步骤服药，会造成更大的空气污染。例如，一日总服药量1.5 × 1010 Bq （410 mCi）的批次有一位患者在服药结束后错误的将服药吸管拔出储药瓶，在拔出吸管的过程中，剩余的药液飞溅到空气中，导致空气污染，服药后15 min时开始测量，空气中的活度浓度仍然高达24 Bq/m3。
2.2 碘病房空气中131I活度浓度将5批住院患者的病房作为研究对象，患者于病房内自由活动。甲癌患者住院期间，选取总服药量1.9 × 1010 Bq的一组，在服药后210 min时，进行病房公共区域空气采样；另外从5组服药患者住院病房中选取一间服药量最大病房进行空气采样；患者住院期间的遗留垃圾和残留体液未处理。
如表2所示，各病房与公共区之间门打开时，病房内公共区域检测空气中131I活度浓度高达3 091 Bq/m3。住院患者在离开核医学科后的5 min～48 h进行空气采样，检测到病房内空气中131I活度浓度范围为11～242 Bq/m3。患者出院后5 min对空气采样测得最大的131I活度浓度242 Bq/m3，比患者于病房内自由活动时检测的131I活度浓度低一个量级。在患者出院后48 h检测到本次实验病房监测的最小值11 Bq/m3，比患者于病房内自由活动时检测的131I活度浓度低2个量级。
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表 2 碘病房空气中131I活度浓度测量结果 Table 2 Activity concentration of 131I in the air of wards |
按照公式1）和公式2），根据表1中规范操作的数据和表2的数据不同时间点的平均值，估算在服药处及病房内停留不同时间收到的内照射剂量如表3和表4。
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表 3 在患者服131I处，停留不同时间受照的有效剂量 Table 3 Effective radiation dose with different exposure time at administration areas of 131I |
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表 4 在患者服131I后住院期间及出院后，在病房停留不同时间受照的有效剂量 Table 4 Effective radiation dose with different exposure time in wards during patient's hospitalization after administration of 131I and after discharge |
由表3和表4可知，在131I服药区，当患者服药时在此停留30 min会受到0.46 μSv的内照射；在131I病房，服药患者入院第一天停留在此地30 min会受到14.11 μSv的内照射。通常每周接收一批131I治疗DTC患者，每年收治患者50批，每批患者住院期间进入病房30 min，则年停留时长为1 500 min，本实验所研究的地点不同的时间段受到的年内照射剂量见表4中最后一行。
均低于内照射年剂量限值2 mSv/a（为年计量限值20 mSv/a的1/10）[14]，核医学工作人员在服131I患者入院第一天住院期间的门厅会受到最大的内照射剂量1.41 mSv，接近内照射年剂量限值2 mSv/a。
3 讨 论采样检测结果发现核医学科131I治疗分化性甲状腺癌（DTC）患者时场所空气会被污染。并且服药时与服药后、住院时与住院后污染程度有较大差异。空气中131I的污染程度从高到低的场所依次为碘治疗患者住院时碘病房、患者服用131I时服药区、患者出院后病房、结束服药后的服药区。碘治疗病房在接受患者和患者离开后空气中131I污染程度差别较明显，其原因应该为该医院核医学科碘病房的通风设施完善，便于病房空气中131I污染气体及时排出。严源等[15]在131I治疗场所放射性废物排放源的调查中发现高活室通风柜和甲癌治疗病房的排风系统是场所内131I放射性废气的主要输出途径。患者服药时和服药后空气中131I污染程度差别最显著，同理因为服药区有排风设施，保证了131I污染气体迅速被抽入排风设施，经过滤后迅速被排出。
P.Jiemwutthisak等[16]在实验中证明甲状腺癌患者接受放射性碘治疗后呼出的放射性131I气体随给药量呈线性增加。在本实验中服药区没有体现该线性关系，有可能是样本量较少、服药过程及方法及患者在服药区停留时间比较短。本研究发现每批患者服用131I平均总活度2.0 × 1010 Bq（540 mCi），服药时服药区空气中放射性131I的活度浓度平均值102 Bq/m3，每GBq导致平均空气浓度为5 （Bq/m3）/GBq，这一结果较J. Ferdous等[17]研究中提到的当在实验室中打开含有4.3 × 109 Bq（116 mCi）的131I的小瓶时测得131I的最大活度浓度为61 Bq/m3 （每GBq，导致平均空气浓度为14（ Bq/m3）/GBq）相对低很多，因为本研究中患者服用碘[131I]化钠口服溶液的过程中，药物基本上都是密封的，只有少量通过患者呼吸等挥发在空气中。对总服药量2.4 × 1010 Bq和2.2 × 1010 Bq的2批患者，服药后5 min对场所气体采样检测的131I活度浓度均值9 Bq/m3小于总服药量1.9 × 1010 Bq和1.5 × 1010 Bq的2批服药过程后15 min所检测到的空气中131I活度浓度14 Bq/m3。其原因为131I总服药量1.5 × 1010 Bq过程中有2名患者私自拔掉沾有131I药液的吸管，在拔管的过程中，连带药物残液洒落在空气中，致环境残留131I浓度升高，服药后15min131I活度浓度达24 Bq/m3，远大于患者按1.2所述规范操作服药总量1.9 × 1010 Bq后15 min测得的场所空气中131I活度浓度3 Bq/m3，警示规范性操作服药对空气保护尤为重要。
本研究中在患者规范服药的情况下，在患者服药时、服药后5 min及15 min时，在服药区停留30 min的年附加内照射剂量分别为23.17 μSv、2.06 μSv及0.69 μSv。可见即使是服药时，年附加内照射剂量只有0.02 mSv，约为工作人员年管理目标值（5 mSv）的1/217。朱卫国等[18]对5个省9家核医学科开展131I治疗的医院的分装和服药区域的工作人员的年（9 000 min）待积有效剂量最大值为0.17 mSv，本研究没分装，并采用远程给药，通常给药环节不会受到照射。结果还显示服药后5 min的年附加内照射剂量仅为服药时的9%。因此建议远程给药或观察窗给药。
专用病房中，患者服用大剂量131I后住院期间，空气中131I活度浓度最大，场所空气污染程度最严重，以核医学工作人员在污染场所停留时长1 500 min估算在服131I患者入院第一天住院期间的门厅会受到的年内照射剂量0.70 mSv，约为工作人员年管理目标值（5.00 mSv）的1/7。在患者住院期间无紧急情况禁止工作人员及家属进入碘病房，加强患者住院前培训和指导，患者也不能出病房区域。在第3批患者总服药量2.4 × 1010 Bq时，发现患者出院后病房空气中131I的活度浓度逐渐降低。本研究结果显示，患者出院后对病房进行保洁，每次保洁需要30 min，如果分别在患者出院后5 min、1.5 h、3 h、4.5 h、6 h、7.5 h、9 h、24 h、48 h进入病房保洁，则年附加内照射剂量分别为55.17 μSv、12.21 μSv、10.34 μSv、6.30 μSv、8.87 μSv、6.25 μSv、5.25 μSv、3.79 μSv、2.40 μSv。可见，患者出院后，进入病房的时间越后延，收到的照射越低，为了降低工作人员的受照剂量，尽量延后进入病房。但是即使是患者出院5 min即进入病房，年附加内照射剂量只有0.06 mSv，约为工作人员年管理目标值（5.00 mSv）的1/91。
本研究中，空气采样器是在裸露的情况下进行空气采样，临床工作中医护工作者会佩戴口罩过滤部分131I气溶胶。另外因条件限制，本次实验没有对同一批服药患者的服药过程和服药后不同时间进行追踪性空气采样，并且空气采样器是使用的便携式碘采样器。Tran等[11]实验一样用个人空气取样器动态对场所空气进行采样，更接近工作人员的真实环境气体的吸入量，以便分析临床工作中在患者总服药量、空气通风、操作程序、环境温湿度各种因素影响下环境空气受放射性131I的污染变化规律。
需说明，131I治疗场所的空气污染与工作方式、场地设施、场地布局等因素相关，本研究的场所没有药物分装过程，患者服药过程中，131I口服液容器是密封的，并且服药场所及病房均有良好的动力排风设施。如果有药物分装、服药时药物容器未密封、或者场所排风有问题，这些场所空气中131I浓度会高于本研究结果。本研究工作人员年内照射剂量数据基于每年收治50批患者，如果每年收治100批患者，上述受照剂量均为上述值的2倍。
核医学科放射性131I的辐射防护包括外照射防护和内照射防护两方面，前者多有文献报道，后者国内文献报道较少。因为空气中放射性131I的活度检测是一个复杂的探测过程，多种不确定因素会影响131I气溶胶的浓度。核医学科场所空气中131I的活度浓度的准确测量是评估对吸入并造成人员内照射分析的重要基础。
本研究对核医学科131I治疗患者通过呼吸和体液挥发到空气中的放射性131I气体进行了空气采样测量。按照服药患者在场所内和离开场所后2种情况对核医学场所进行分析，因场所空间布局和通风装置的辅助，核医学科日常工作环境由摄入性辐射安全防护场所标准令人满意。其中131I治疗DTC患者服药期间建议采用远程给药或观察窗给药；患者住院期间建议除救治患者的医护人员外，禁止其他人员进入病房。患者出院后，尽量延后进入病房的时间，以减少内照射剂量。临床工作中有必要对核医学科治疗DTC场所空气中进行空气检测，分析放射性131I活度浓度以评估环境污染程度。
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