醫用回旋加速器運行時對周圍環境的輻射影響

孫建華 熊斌

摘要：介紹一下醫用回旋加速器的使用的原因，并通過對醫用回旋加速器運行時的輻射的總結和分析，探討醫用回旋加速器運行時對周圍環境的影響，了解醫用回旋加速器運行時的原理和過程，從而判斷它運行時的輻射是否能在安全范圍之內，保證周圍環境及使用人員的安全。

關鍵詞：醫用回旋加速器;環境;輻射;安全;人員

隨著社會逐漸發展進步，醫用科學技術也不斷在革新，PET/CT是一種放射性示蹤劑成像技術，將發射正電子的放射性同位素標記在示蹤化合物上，再注射到研究對象體內，這些示蹤化合物就可以用于活體示蹤生理和生化過程，以達到研究人體病理和生化過程的目的。利用了當今的圖像融合的技術，并綜合了PET功能、分子代謝影響與CT精細解剖影像的優勢，結合了正電子放射性核素標記的多種分子探針的應用，對各種腫瘤分級和惡心腫瘤早期進行檢測和診斷，對精神變性性疾病、癲癇和心腦血管疾病進行診斷和評估。由于它在醫療方面有著極為重要的作用，對于一些重大疾病有獨特的價值，因此在國內的使用需求也在快速增加。目前，許多有價值的放射性同位素示 蹤劑已經開發并廣泛應用于基礎和臨床研究，這些示蹤劑主要使用11C、13N、15O、18F等正電子核素進行標記，由于它們的半衰期很短，必須由醫用回旋加速器適時生產，并在較短的時間內標記合成出示蹤劑?；匦铀倨魇欠派湫酝凰厣a系統中最大和最復雜的部分。而醫用回旋加速器在使用過程中，一定能量的質子將被產生出來并轟擊靶材料，從而產生出大量的中子和光子輻射，這些輻射同時會照射到使用人員和環境的身上。

一、醫用回旋加速器概述

（一）醫用回旋加速器的原理

氣體進入離子源后被電離形成等離子體，RF射頻系統將等離子體中的陰離子提取出來進入加速器真空腔加速。為了使離子作回旋運動，需要施加一個恒定的軸向磁場，磁場方向與兩極間的中平面相垂直。磁場系統提供了理想的磁場使束流做近似螺旋的圓周運動。加速器真空腔內有兩個中空的D形盒，D形盒與射頻系統的輸出端相連，高頻電場施加在中空D形盒的間隙內，D形盒成為以一定頻率變化極性的電極。真空腔內抽成高真空，以減少高速運動粒子的阻力。從離子源中出來的陰離子進入D形盒時受高頻電場作用獲得加速，進入D形盒后，電場作用消失，束流在磁場洛侖磁力的作用下做近似圓周運動;束流從D形盒另一端出來時再次受到高頻電場作用獲得加速。

（二）回旋加速器的輻射來源

回旋加速器主要組成部分：靶系統、冷卻系統、真空系統、射頻系統、磁場系統、離子源系統、束流提取系統等。靶系統就是醫用回旋加速器在生產正電子核素時所需要的反應裝置，是以靶室、真空絕緣膜和準直器三部分組成;冷卻系統顧名思義，就是將醫用回旋加速器產生的熱量通過去離子水帶走并且起到為機器降溫的作用;真空系統同樣也很重要，它保持著24小時不停歇的工作，降低加速器內部產生的輻射，同時起到對高頻電場的一個絕緣保護作用;射頻系統可以說是回旋加速器中最為關鍵的一個步驟，它為加速器提供了高頻振蕩電壓，它可以檢測電路，在加速器溫度變化產生高壓漂移時進行調整;磁場系統時是為加速提供了一定磁場強度的環境;離子源系統是產生加速的帶電離子;束流提取系統也比較復雜，它將加速中最大能量的負離子變成正離子并引出裝置，將束流引入靶系統中。醫用回旋加速器在電磁場的作用下利用帶電粒子加速，會產生大量的放射性元素，而它的放射源主要時包括放射性廢物、在慢化吸收過程中中子所產生的高能射線、中子活化物和瞬時輻射源[1]，這些放射源的放射性極強，上述多個系統在運行時都有者極強的放射性，需要確保上述多個系統的性能保持穩定，防止極強的放射源對于醫用回旋加速器在使用過程中的環境和人員造成不好的影響。

二、回旋加速器的輻射影響范圍

（一）對環境的影響

醫用回旋加速器使用過程中放射性核素生產過程中產生中子、γ 射線和 β 射線表面污染，還有含放射性核素的氣態、液態和固態流出物，此外還會產生少量的臭氧?；匦铀倨髟谶\行時會產生貫穿輻射，有中子和 γ 射線;加速器機房中的空氣受中子照射后會生成放射性活化氣體，主要核素有11C、13N、15O、18F;在放射性藥物的制備過程中會產生含有放射性的氣體、液體廢物和固體廢物;加速器產生的電離與空氣中氧相互作用會產生臭氧。在處理不好的時候都會污染到周圍環境。同時在運行操作過程中，輻射將會造成操作人員人體表面污染、設備表層和作業場所的極大污染。

（二）對人員的影響

醫用回旋加速器的工作人員是重點關注對象，我們必須保證專業人員的安全性，輻射對于使用人員的影響大多來自于靶前操作，因為操作人員需要定期地去進行濾膜沖洗和換靶，在更換過濾膜時，殘留的輻射可能會讓更換過濾膜的工作人員受到感生放射性的影響。

三、解決醫用回旋加速器輻射的方法

（一）加強對放射性輻射的屏蔽系統

我們要保證良好的真空系統，將放射性輻射控制在有限的范圍內，減少由于質子碰撞而產生的次級輻射，從而減少其對大氣和環境造成的危害。其次，屏蔽系統十分重要，在醫用回旋加速器運行時保證最后放射出來的輻射達到國家要求的標準，可以通過內層和外層的屏蔽， 確保四周的屏蔽體頂部、防護門和傳遞窗的質量，讓質子在轟擊時產生的中子、γ 射線和 β 射線減少，從而確保環境和人員的安全。

（二）確保良好的通風環境

在氣體污染方面，醫用回旋加速器的主要污染物包括了二氧化碳和臭氧，在分解和處理大氣污染物這方面，我們需要利用專門的排風裝置，并且將通風裝置的出口設置在屏蔽裝置的遠處，達到兩個系統相互不影響的目的。由于目前在醫用回旋加速器室內機房的通風每小時超過4次，且排出量比較少，因此對周圍大氣的影響并沒有很大[2]。

（三）降低操作時放射性輻射劑量

工作人員在管理時最容易被殘留的輻射所影響，第一，我們需要保證每個工作人員的專業性，整個操作流程必須遵守規定的步驟和方法來進行，并且要對于專業人員進行有效的監管，專業的工作人員才能確保降低醫用回旋加速器運行所產生的輻射。第二，要保持放射性輻射劑量的檢測，使其全身有效劑量保持在國家規定標準20m Sv/a以內[3]，確保工作人員的生命健康，將放射性劑量調至國家標準的四分之一。第三，在處理過濾膜等設備的同時要注意處理時間，加速器在維修和護理時盡量縮短時間，但前期使用后的放置時間可以適當延長，因為許多的感生放射性核素的半衰期都比較短，聽過延長未使用的時間，可以減少殘留的輻射，降低工作人員在清理設備時所受到的輻射影響。

四、總結

醫用回旋加速器的運用對于國內醫療有著很重大的意義，它對于各種疾病的判斷可以讓許多患者在黃金時期得到診斷和治療，根據2010年的全國調查，國內對于醫用回旋加速器的需求年增長達兩位數，可見其的必要性。但是由于加速器的使用會產生大量的輻射，我們必須解決輻射給周圍環境和人員所帶來的不良影響，更加深入地研究如何保證醫用回旋加速器產生的輻射不會威脅到周圍環境和工作人員的安全健康。因此，要保證各個系統的穩定工作，提高管理人員的專業素養，減少過濾膜的時間，盡量將操作距離延長[4]，并且注意醫用回旋加速器使用場景的維護，定期去檢查所有的屏蔽系統、通風系統等重要降低輻射的設備，保持嚴格的監管，防止該工作區域有吸煙等危險行為的出現，做到有效防護，才能讓醫用回旋加速器在有安全保障的同時進行醫療檢測。

參考文獻

[1]張虎軍，張超群，楊晴，向艷，郭正奎，孫偉張，周克.醫用回旋加速器輻射防護[J].醫療衛生裝備，2007（05）：71-72.

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[3]任慶余，楊星，張延華，張林，賈峰濤.醫用回旋加速器輻射劑量檢測與評價[J].醫療衛生裝備，2014，35（04）：84-85+93.

[4]楚彩芳，趙艷芳，張欽富，程曉軍，田崇彬，戴富友.某醫用回旋加速器的放射防護檢測與評價[J].中國輻射衛生，2016，25（02）：194-197.