放射性藥物動物實驗過程中工作現場的輻射劑量水平監測

許文黎,李建華,劉曉明,張偉,劉歡,秦秀軍,李建國

(中國輻射防護研究院GLP中心，山西 太原，030006)

放射性藥物是指含有放射性核素，能直接用于人體進行臨床診斷、治療和科學研究的放射性核素及其標記化合物或生物制劑。在放射性藥物研發的過程中，同位素藥代示蹤、放射性藥物藥效研究和放射性藥物臨床前安全性評價等領域均需要進行動物實驗。

為了評估放射性藥物在動物實驗過程中對工作人員、實驗動物、周圍環境的影響，2021年4月至2021年6月期間，采用γ劑量率監測儀測量放射性藥物在制備與分析、分裝與給藥、飼養籠旁以及動物觀察、飼養、解剖、動物數據采集等工作現場的輻射劑量水平，以期為優化輻射防護提供參考。

1 資料與方法

1.1 放射性藥物和實驗動物

高锝[99mTc]酸鈉，北京原子高科股份有限公司，為液態，高锝[99mTc]酸鈉溶液標記的放射性藥物根據實驗要求放射劑量當日制作。99mTc原子序數為43，毒性分組為低毒組，半衰期為6.02 h，γ射線能量約0.140 MeV；99mTc發生同質異能躍遷得到子體99Tc。99Tc為β輻射體，β射線平均能量較低，β粒子在空氣中射程約110 cm，鋁中射程約0.05 cm。

實驗動物種類為SD大鼠、ICR小鼠、Beagle犬。

1.2 監測設備

FJ-1200環境級Xγ輻射測量儀，能量響應范圍為40 keV～3 MeV，測量范圍為0.01～200 μSv/h。每年對監測設備進行校準，證書編號：校字第[2020]-D106。

1.3 個人劑量監測

所有工作人員在進行放射性藥物操作過程中均在胸前佩戴RGD-3B熱釋光劑量計，依據《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》和《職業性外照射個人監測規范》的要求，對2021年4月至6月期間工作人員的熱釋光劑量計使用HW-V熱釋光精密退火爐進行檢測，檢測報告編號：GRJL-GY-2021-1527。

1.4 監測方法

實驗開始前，根據實驗方案設計的給藥劑量和實驗具體操作流程，確定工作過程中可能具有放射性危害的地點；在正式實驗過程中，選取工作人員在工作時到達的可能具有放射性危害的地點進行監測，監測地點包括試驗人員操作位、試驗流程中的關鍵風險控制點等(如放射性藥物在制備與分析、分裝、給藥、動物觀察、飼養、解剖、數據采集等操作)，使用FJ-1200環境級Xγ輻射測量儀測量過程中工作場所的γ劑量率。

2 測量結果

2.1 放射性藥物制備與分析過程中的輻射劑量

放射性藥物制備操作崗位的輻射劑量率監測點主要選擇工作人員胸口位置，操作人員在操作過程中穿戴有鉛防護服。放射性藥物制備過程中不同操作流程的γ輻射劑量率監測結果列于表1。

表1 放射性藥物制備過程中不同操作流程的γ輻射劑量率監測結果(μSv/h)

在放射性藥物制備與分析的過程中，不同操作流程的操作活度大小不同，淋洗≥標記>混勻>稀釋>點樣>掃描，相應的輻射劑量率水平隨著操作活度的下降而降低。不同操作流程，其操作時間也不盡相同，混勻≥稀釋>掃描>標記>點樣>淋洗。

圖1 放射性動物實驗的基本流程

2.2 放射性藥物分裝與給藥過程中的輻射劑量

放射性藥物在給藥過程中的γ輻射劑量率監測結果列于表2。不同種屬的實驗動物由于體重不同，給予放射性藥物的活度也不相同，根據設計的給藥劑量一般為SD大鼠>ICR小鼠；分裝與給藥操作過程中直接接觸的操作活度也不相同，一般為分裝>給藥。

表2 放射性藥物在給藥過程中的γ輻射劑量率監測結果(μSv/h)

2.3 給藥后不同操作崗位的輻射劑量

放射性藥物在單次給藥后不同時間點不同操作時的γ輻射劑量率監測結果列于表3。放射性藥物注射到動物體內，其自身便成為一個放射源，在隨后的動物觀察、飼養、解剖、數據采集等操作過程中會對工作人員產生一定的輻射影響。輻射劑量隨著核素本身的物理半衰期的變化而變化，隨著時間的延長，活度逐漸降低，其產生的輻射劑量也逐漸降低。因此在給藥后72 h時，輻射劑量水平基本接近于本底水平。

表3 放射性藥物在單次給藥后不同時間點不同操作時的γ輻射劑量率監測結果(μSv/h)

2.4 給藥后飼養籠外的輻射劑量

放射性藥物在單次給藥后飼養籠旁的γ輻射劑量率監測結果列于表4。攝入放射性藥物的實驗動物，在其體內藥物代謝、排泄的過程中，會對周圍的其它實驗動物帶來一定的輻射照射，對飼養籠旁的輻射劑量進行監測，評估對周圍動物的影響。

表4 放射性藥物在單次給藥后飼養籠旁的γ輻射劑量率監測結果(μSv/h)

2.5 工作人員的個人劑量

工作人員的熱釋光劑量計檢測結果根據工作崗位進行分類，列于表5。由表5可見，工作人員的個人劑量最低值為0.05 mSv，最高值為0.29 mSv，低于本周期調查水平5 mSv。其中，根據操作放射性活度、輻射防護設施和操作距離的不同，不同工作崗位的個人劑量結果略有不同，放射性藥物制備>分裝>給藥/數據采集/飼養>放射性藥物分析。

表5 各崗位工作人員的個人劑量

3 討論

輻射安全是放射性實驗中的重要組成部分，貫穿放射性實驗的全過程。輻射監測的根本目的在于電離輻射對人體的損傷和危害遵循劑量-效應關系準則的需要[1]。只有對工作現場的輻射劑量水平進行準確的監測與評價，才能對工作人員、實驗動物、周圍環境的影響做出有效的評估。

環境劑量監測結果顯示，不同操作崗位輻射劑量水平不同，主要取決于操作放射性藥物的活度、采取的屏蔽措施、監測設備的響應范圍等因素。在放射性藥物的制備過程中，淋洗操作的活度最大，主要取決于使用的鉬锝發生器的規格，為了減少工作人員的照射，整個制備過程均在手套箱中進行，30 mm Pb的屏蔽防護能夠有效的阻擋99mTc產生的γ射線，對工作人員的軀干和眼晶體均能起到有效的防護作用。根據對職業人員的外照射個人劑量調查結果顯示，針對放射性藥物操作的工作人員，由于手部直接接觸放射性藥物，在無有效屏蔽保護的情況下，需要增加對手部皮膚受照劑量的監測[2]，在實際工作過程中，一般采用淋洗罐等屏蔽體對淋洗液進行屏蔽防護，以減少放射性藥物對工作人員手部皮膚的照射劑量。工作人員個人劑量監測結果顯示，2021年4月至6月期間工作人員的個人劑量最高為0.29 mSv，低于本周期調查建議水平5 mSv，符合《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》中對于工作人員職業照射水平限制20 mSv的要求。

實驗動物攝入的放射性藥物的劑量取決于試驗方案的設計與動物自身的體重。在分裝與給藥的過程中，主要使用鉛罐、鉛注射器屏蔽套、鉛屏風等屏蔽設備對γ射線進行防護，此時的操作活度相比于放射性藥物制備的操作活度較低，但由于動物注射為近距離操作，且采用的屏蔽設備的屏蔽效能低于制備所用的手套箱，所以在分裝、給藥操作過程中，外照射劑量水平較高，200 μSv/h為監測設備的最高檢測限，因此實際劑量水平可能高于監測結果。放射性藥物進入動物體內經歷分布、代謝、排泄的生物過程，隨著時間的推移，逐漸排出體外，體內的放射性藥物量逐漸減少[3]。除給藥后觀察外，其他時間點的觀察均在飼養操作完成后進行，通過對動物排泄物的收集處理，能夠降低動物的外照射劑量水平，降低觀察人員的照射劑量。

實驗動物之間的相互照射所造成的劑量相對于自身注射的藥物對自己造成的照射劑量并不是很高，但這種相互之間的照射劑量屬于沒有必要的額外照射。臨床上對于接受放射性藥物的病人家屬一般不采取陪護措施或穿戴相應的防護裝備來降低其受照劑量。有研究表明，患者在注射20 mCi的99mTc后距患者1.5 m處的空氣吸收劑量率接近本底值[4]，因此在當天給予放射性藥物后將實驗動物進行單籠飼養，使動物之間保持一定的距離，采取在飼養籠外加裝鉛板進行屏蔽和將不同劑量組動物放置于不同區域的措施來進一步降低動物之間的照射劑量。

外照射防護的基本原則為設置屏蔽防護、減少操作時間、增大操作距離。放射性動物實驗過程中除個別數據采集工作可以采用遠距離遙測技術，其余的主要操作均為近距離操作。為減少工作人員的外照射劑量，要求工作人員操作熟練，盡量縮短接觸放射性藥物的時間，并且在工作時嚴格佩戴個人輻射劑量儀器，穿戴鉛防護衣、鉛眼鏡等防護裝備，合理使用鉛防護設備。近年來隨著放射性藥物的發展，醫用放射性核素的種類逐漸增多，在實際工作中應針對不同核素的射線類型采用相匹配的屏蔽防護手段，避免防護不當造成危害。

通過監測結果的分析發現，現有監測設備的監測性能不能滿足大劑量的分裝、給藥操作的監測需要，使得監測結果低于實際水平，導致數據誤差，進而對后續的外照射劑量評估造成影響;工作人員個人劑量水平在0.05～0.29 mSv之間，說明實驗操作過程中的外照射劑量相對可控。為保證今后監測數據的合理可靠，在放射性實驗開始前，應當根據試驗輻射源項、輻射危害特點等因素對實驗過程中可能具有放射性危害的關鍵點進行預評估，并根據評估結果采取合理的輻射防護措施和選用合適監測范圍的輻射監測設備。另外，在進行劑量率水平監測時首先需要確定操作前實驗室的本底水平，扣除其他環境因素對實際操作監測結果的影響；監測結果表明，實驗室的本底劑量率水平為0.05～0.15 μSv/h，根據實驗室建筑材料及其采用的屏蔽材料的不同，實驗室內的本底水平也略有不同。

在放射性動物實驗過程中，工作人員應增強自我輻射防護意識、提高操作熟練程度、縮短操作時間，以減少自身職業照射劑量；輻射監測人員在現場應時刻注意操作劑量率水平的變化，根據實驗操作的時長、復雜程度及劑量率水平的高低等因素合理安排工作人員，實行有效的輪崗作業，控制工作人員的年平均有效劑量不超過5 mSv[5]，確保工作人員的職業照射水平低于國家標準[6]，在工作過程中逐步改進輻射防護設施，降低工作人員和實驗動物之間的輻射水平。