自屏蔽回旋加速器輻射劑量測定

包寶亮，何玉林，李劍波

內蒙古醫科大學附屬醫院 核醫學科，內蒙古 呼和浩特 010050

隨著正電子發射斷層掃描（Positron Emission Tomography，PET）技術的不斷發展，全國范圍內的PET/CT中心逐年遞增，越來越多的PET/CT中心配備了醫用回旋加速器以及正電子藥物自動合成模塊，但回旋加速器運行過程中會釋放高能γ射線和熱中子，這些粒子如果照射到人體，會對人體有不同程度的傷害，所以輻射防護越來越受到人們的關注。PET/CT診斷所用的核素均為短壽命的放射性核素，需要用回旋加速器進行生產。我院于2006年引進GE公司帶自屏蔽系統的MINItrace型回旋加速器[1]及Tracerlab-FXN和Tracerlab-FXC兩種自動合成模塊。回旋加速器室面積7.5 m×4.0 m，高3.5 m，加速器室墻壁為0.5 m厚的高密度混凝土，操作間在加速器室外。我們對加速器室、放化實驗室以及靶的拆卸和重裝過程中的輻射劑量進行了測定，旨在保障放射工作人員的安全。

1 自屏蔽回旋加速器

1.1 主要結構

回旋加速器由磁場系統、射頻系統、真空系統、離子源系統、提取系統、診斷系統、靶系統和冷卻系統組成。不同型號回旋加速器結構會有較大差異，主要包括臥式磁體結構與立式磁體結構；能量也會有一定差異，會對核素產量、種類產生較大影響。我們所應用的MINItrace加速器為能量9.6 MeV、帶自屏蔽系統、立式磁體結構的小型回旋加速器[2]。

1.2 工作原理

回旋加速器離子源電離氫氣產生的帶電粒子通過射頻系統和磁場系統的作用在D盒內加速，當加速至一定程度，會被引出轟擊靶內的18O-H2O，通過18O(p,n)18F核反應生產18F。生產結束后將18F經過專用的防護管道系統傳輸到氟脫氧葡萄糖（Fluorodeoxyglucose，FDG）藥物合成器內，合成器均放置在帶有鉛屏蔽的合成熱室中，工作人員通過控制合成熱室外面的工作站控制合成器，經過一系列的化學反應生成FDG。初步生成的FDG要經過純化柱純化處理，再通過一個無菌濾膜傳輸到無菌收集瓶內，然后將盛有FDG的收集瓶放進防護分裝罐內備用[3]。

1.3 主要性能

醫用回旋加速器是生產放射性核素的主要設備，是一個強輻射源。加速器生產過程中，中子活化氣體產生電離塵埃，該活化產物氣體是放射性污染的主要來源。MINItrace型回旋加速器自帶的全封閉屏蔽系統可屏蔽絕大部分放射性污染。

2 材料和方法

2.1 測量設備

手提便攜式輻射測量儀。測試條件：回旋加速器能量為9.6 MeV，束流25 μA，轟擊靶物質時間為30 min。

2.2 檢測方法

（1）回旋加速器室輻射檢測。 回旋加速器可生產18F、11C、13N、15O等放射性核素，我中心回旋加速器能生產18F、11C、13N，但主要生產18F。放射性核素18F的產量受到多種因素的影響，如18O-H2O的豐度、靶的體積、靶電流、氦氣對靶的壓力、從靶室到合成熱室的管路的長度等[4]。

使用校準好的手提便攜式的輻射測量儀檢測加速器室的輻射劑量。具體檢測點：加速器室內不同位置、加速器室防護門外側、機房屏蔽墻外側、操作間的操作位置。加速器運行期間，加速器室的門要隨時處于關閉狀態，避免未經許可的人員進入。此外，還要對加速器室和放化實驗室排風系統外部環境進行輻射檢測。

（2）靶的拆卸和重裝過程中的輻射檢測。加速器的長時間運行或其他原因可導致18F產量逐漸減少，這時候就要拆卸靶體，并對靶室進行清洗重裝。氟靶的主要放射源是havar箔，質子束流就是通過這個havar箔進入氟靶，與靶里的18O-H2O進行核反應產生18F。由于havar箔需要定期更換，對其放射性固體廢物的貯存和處置必須非常仔細，需要在放射性廢物屏蔽容器中貯存至少2年。在氟靶的拆卸和重裝過程中要實時對其進行輻射檢測[5]。

（3）放化實驗室輻射檢測。放射性核素18F從回旋加速器傳輸到合成器后，再從合成熱室傳到產品瓶這個階段要對放化實驗室的輻射進行測量。測量位置在合成熱室外面靠近熱室表面。

3 結果

3.1 回旋加速器室輻射檢測結果

（1）回旋加速器室內加速器周圍的輻射檢測結果，見表1。

表1 回旋加速器周圍的輻射檢測劑量 單位：μSv/h

（2）回旋加速器室屏蔽門外環境的輻射檢測結果，見表2。

表2 加速器室屏蔽門外檢測劑量 單位：μSv/h

3.2 靶的拆卸過程中的輻射檢測結果

在生產放射性核素24 h后，打開回旋加速器屏蔽門，氟靶完全暴露的情況下，用輻射劑量儀檢測氟靶表面的輻射劑量為400～500 μSv/h，所以拆卸氟靶時要將其轉移到具有屏蔽設施的地方把靶膜拆下來，且速度要快，將拆下來的靶膜放到鉛罐中進行自然衰減。再將備用的氟靶迅速安裝到加速器上去，關好加速器屏蔽門。

3.3 放化實驗室輻射檢測結果

回旋加速器產生的放射性核素18F傳輸到合成器后，合成熱室內存在大量的放射源，主要為γ射線。放射性核素合成結束后，大部分被傳到產品收集瓶內，剩余部分殘留在反應管、純化柱等處。設計合理的熱室可以將熱室外的輻射降低到本底，一般合成熱室都是用60 mm以上的鉛磚圍成的，合成過程中足以防護內部輻射源。

合成過程中，熱室的輻射劑量在0.2～0.5 μSv/h之間。

4 討論

小型回旋加速器殼體外，射線和中子劑量的實測數據僅為生產廠家給出的劑量等高線數值的1/5～1/10，因此加速器的自屏蔽系統防護效果良好。實驗室內合成藥物的屏蔽箱具有70 mm厚的鉛屏蔽，防護效果良好。分裝藥物是接收劑量最大的操作，當用分裝防護屏屏蔽操作時工作人員手部受照劑量仍較大，建議配置分裝機械手。我們在檢測時，需要工作人員手提鉛罐，小跑式從制藥場所到注射室窗口傳送放射性藥物，好在距離不算太長。但如此做法，工作人員手部受照劑量為25 μSv/h，因此建議院方搬到新大樓之后采取改進措施，改為用帶屏蔽的電梯運送。改進后手握處的劑量為0.7 μSv/h，與手提傳送相比使劑量低了96%以上。放射工作人員在正常并合理的防護條件下操作，其年累積受照劑量，低于國家標準[6]。制藥和診斷場所外環境的輻射劑量很低，對從以上場所通過的公眾或相鄰場所工作的非放射工作人員不會造成危害。此外，回旋加速器在污染防治及安全措施上的布置要更加嚴格，需重點考慮規劃布局、技術防治、安全管理等因素，尤其要重視和防范可能產生的各種風險，如安全聯鎖裝置失效、加速器工作時人員誤入機房等情況的發生[7]。

[1]譚志堅,楊東,藍文才,等.MINItrace回旋加速器的安裝項目要點[J].中國醫療設備,2010,25(5):87-89.

[2]韓春起,張大龍,李亞明.淺談正電子藥物生產與合成系統的基本維護與質控[J].中國臨床醫學影像雜志,2008,19(4):298-299.

[3]謝吉奎,汪世存,謝強,等.正電子藥物生產及使用中的輻射防護[J].中國實用藥物,2008,3(35):233-234.

[4]梁秀艷,于麗娟,胡玉民.正電子藥物生產及使用中的防護實踐[J].中國輻射衛生,2006,15(4):438-440.

[5]Pant GS,Senthamizhchelvan S.Initial experience with an 11 MeV self-shielded medical cyclotron on operation and radiation safety[J].J Med Phys,2007,32(3):118-123.

[6]張巍,王倩,夏春冬,等.某微型回旋加速器和PET-CT的輻射防護監測與評價[J].中國醫學裝備,2008,5(12):6-11.

[7]林炬.某醫用電子回旋加速器輻射安全和環境影響的分析與評價[J].中國輻射衛生,2007,16(2):199-201.