放射性注射药物的集成防护方法及防护系统的设计

2014-03-24余巧生张葆现葛贤顺王耀彬樊水平米彦军张铁骑

医疗卫生装备 2014年10期

余巧生，张葆现，葛贤顺，王耀彬，樊水平，米彦军，张铁骑

余巧生，张葆现，葛贤顺，王耀彬，樊水平，米彦军，张铁骑

目的：为解决现有放射性药物缺少防护手段的问题，探讨和研制一种放射性注射药物的集成防护方法和防护系统。方法：较低放射性药物的注射器针管通过外周套装带轴向透明铅玻璃条形注射刻度观察窗的钨合金管状防护套对径向发散的射线进行屏蔽，较高放射性药物通过运输注射防护装置在转移运输和注射过程中进行辐射防护，2种放射性药物通过配置在分装防护柜内的防护分装装置分装到注射器。结果：该集成防护方法和防护装置系统紧密结合放射性药物注射的实际操作，能提供良好的射线屏蔽保护。结论：采用此方案研制的放射性注射药物的集成防护方法和防护系统能在放射性药物分装、转移运输、注射过程中为操作人员提供全程的屏蔽防护，使用方便、屏蔽效果好，可以有效减少核医学工作人员的受照辐射剂量和保障其职业健康。

放射性注射药物；集成防护方法；防护系统

0 引言

临床核医学是放射诊疗实践的一个重要领域[1]。核医学科的发展离不开放射性核素的使用[2]。目前，放射性核素注射剂被广泛应用于靶向治疗、核素显像等，包括开放型放射性核素（高能γ射线核素18F、11C、15O、13N）和封闭型放射性核素（68Ge棒源、68Ge校正定标源）[3]。放射性核素即使小剂量暴露，长时间接触也会因蓄积作用而致畸、致癌。各种放射性药品的操作应该在有屏蔽的情况下进行[4]，并降低受照射时间和距离[5]。

临床核医学的防护是日常工作中较难解决的问题[6]，同时伴随着社会发展、医疗保健需求以及军事斗争准备的需要，必须认真加以应对。放射损害的发生受多种复杂因素的影响，如受照剂量、受照面积和部位、受照个体与组织细胞的放射敏感率以及射线的能量等[7]，尤其是放射性药物的操作技师因长时间接触更应该引起注意，其中，分装和注射是受辐射照射最大的环节[8]。目前，临床使用的多数放射性药物防护器材和设备在设计上还有诸多不完善、不合理之处，如结构简易、配套不全、自动化程度不高等，因此，研制临床使用中比较灵巧、适用的防护材料、用品和装置非常重要[9]。

针对放射性注射药物在周转、运输、分装以及使用过程中屏蔽防护的要求和特点，为克服现有技术上的缺陷，本研究提供一种方便实现的放射性注射药物的集成防护方法和防护系统。

1 设计方法

为解决现有放射性药物缺少防护手段的问题，本放射性注射药物的集成防护方法是较低放射性药物的注射器针管通过外周套装带轴向透明铅玻璃条形注射刻度观察窗的钨合金管状防护套对径向发散的射线进行屏蔽；较高放射性药物通过运输注射防护装置在转移运输和注射过程中进行辐射防护，该运输注射防护装置是由可拆连接机构临时连接在一起的钨合金针管套体与钨合金推杆套桶对内套装的注射器进行外周和后端屏蔽，由钨合金针头防护帽对注射器进行前端屏蔽。上述2种放射性药物通过配置在分装防护柜内的防护分装装置分装到注射器，将内置药瓶的钨合金屏蔽分装罐放置在能够任意旋转并能任意角度和方向锁定的旋转架上进行抽吸分装。

通过对放射性药物在注射、转移运输、分装的全流程过程中屏蔽防护所需的注射防护装置、运输注射防护装置、防护分装装置和分装防护柜进行分类和总体的设计，各项分装置具备单独使用功能，使用方便、屏蔽效果好。

2 结构与原理

2.1 放射性核素注射防护装置

如图1、2所示，较低放射性药物的注射器针管通过外周套装带轴向透明铅玻璃条形注射刻度观察窗的钨合金管状防护套对径向发散的射线进行屏蔽。钨合金管状防护套套装注射器针管时，还通过兰盘卡扣机构对注射器针管后端的兰盘进行临时固定。钨合金管状防护套的一侧制有设置轴向透明铅玻璃条形注射刻度观察窗和兰盘卡扣机构的、能够提高观察窗屏蔽强度的轴向长条凸台。为方便配装兰盘卡扣机构，轴向透明铅玻璃条形注射刻度观察窗配装在轴向长条凸台的前部和中部，凸台后部通过凹槽铰接钨合金质或者不锈钢质跷跷板式卡柄。跷跷板式卡柄位于铰接轴内侧的内端向下配装用于支持扣紧注射器针管基部兰盘的支撑弹簧，外端下面制有用于扣住注射器针管基部兰盘、防止兰盘脱出的槽口。向下按压卡板内端，使卡板外端向上抬起，即可使注射器针管基部兰盘释放，灵活取放注射器；松开卡板内端，槽口就能牢牢卡住注射器针管基部兰盘。卡板内端下面制有用于配装支撑弹簧上端的上盲孔，凹槽底部也制有与之对应的用于配装支撑弹簧下端的下盲孔。上、下盲孔能够约束支撑弹簧，使之在正常使用状态下不会脱出，可增强可靠性。跷跷板式卡柄设置成方便按压操作的内端上翘的弯刀形，且上翘的内端上端面制有用于增大手持摩擦力的密布凸纹。钨合金管状防护套位于注射器针管基部兰盘一端的后端口制有喇叭口形斜槽，防护套前端部除轴向长条凸台以外的部分为锥形，方便手扶端部。本研制已获国家实用新型专利，专利号为ZL 201320236213.5。

2.2 防护标记放射性药物运输注射器

图1 放射性核素注射防护装置的剖视结构示意图

图2 放射性核素注射防护装置套装注射器后的侧视结构示意图

如图3～6所示，较高放射性药物选配另外一种运输注射防护装置在转移运输和注射过程中进行辐射防护。该运输注射防护装置是由可拆连接机构临时连接在一起的钨合金针管套体与钨合金推杆套桶对内套装的注射器进行外周和后端屏蔽，由钨合金针头防护帽对注射器进行前端屏蔽，还通过钨合金针管套体外周再套装钨合金外套管对注射器针管内的放射性药物进行强化屏蔽。钨合金外套管通过配装下支架和横向配置的U形上手柄来方便操作和手持，钨合金针头防护帽和钨合金针管套体通过下支架或者钨合金外套管上配装的夹持固定机构进行临时固定。推杆套桶通过制有带中心孔的桶底，在桶底内侧配装有用于推动注射器推杆的推塞，推塞通过向后连接伸出桶底中心孔外的推柄，推柄外端通过铰接一个能够锁定和推拉推塞的活动手柄来实现推杆操作和锁定运输。针管套体基部通过制有用于容纳注射器针管基部兰盘和套装注射器推杆套桶前端的环形凹台来提高钨合金针管套体与钨合金推杆套桶之间的连接强度。活动手柄是长条形推板，一端通过推盘方便推拉，另一端通过制有沿长条形推板走向延伸的长条形铰接槽，能够使长条形推板沿该铰接槽滑动和翻转。注射器推杆套桶前部外周通过制有一个用于抵住针管套体后端面的凸环来增大接合面和限位。针管套体与推杆套桶之间配装的连接机构采用方便拆装操作的连接方式，即在注射器推杆套桶外周固装一个铰接座，针管套体基部制有环形凸台，铰接座上铰接内端配有支撑弹簧的跷跷板式卡柄，卡柄伸出铰接座部分的外端下面制有用于扣住环形凸台的槽口；支架通过2个前后并列的前圆环和后圆环套固钨合金外套管。针头防护帽的夹持或者固定机构是在前圆环一侧配装一个前卡座，前卡座铰接一个弹簧支撑的前卡头，其前部用于抵住针头防护帽，后部为与前部相对翻转的手柄；防护套的夹持或者固定机构是在后圆环配装一个有弹簧支撑的后卡座，其后部铰接有用于抵住注射器防护套后部的后卡头。侧面配装前、后卡座与顶部配装相比，重心低、稳定性好。前圆环和后圆环向上配装一个制成平卧U形的上手柄，便于手持和取放。支架制有一个平放的工字形底座，底座向上并列制有2个分别连接前圆环和后圆环的支撑腿。工字形底座稳定性好、质量轻，2个支撑腿分别支撑2个圆环，结构简单，方便制造和使用。注射器的针管端配装有用于连接软管针注射和生理盐水冲洗的三通。本研制已获国家实用新型专利，专利号为ZL 201320236167.9。

图3 运输注射器的立体结构示意图

图4 运输注射器中注射器防护套的剖视结构示意图

图5 运输注射器中注射器防护套加装注射器配装横向圆管后在锁定状态下的剖视结构示意图

图6 运输注射器中注射器防护套加装注射器后在锁定状态下的侧视结构示意图

2.3 同位素药物防护分装装置

如图7～11所示，较低放射性药物和较高放射性药物通过配置在分装防护柜内的防护分装装置分装到注射器。分装是将内置药瓶的钨合金屏蔽分装罐放置在能够任意旋转并能任意角度和方向锁定的旋转架上进行抽吸分装。防护分装装置的旋转架铰接在2根并列立柱上实现竖向360°旋转，立柱固定在一个通过压力轴承配装在大底盘上的小底座上实现水平360°旋转。旋转架配有屏蔽分装罐的锁定机构实现旋转架与屏蔽分装罐的临时固定，旋转架与立柱之间配装旋转定位机构实现竖向任意角度的锁定，大底盘配装有小底座的手动锁销实现水平任意方向的锁定。旋转架包括一个与2根立柱上端铰接的用于套装屏蔽分装罐的圈座以及圈座向后固连的用于抵住屏蔽分装罐底部的后架。旋转定位机构是2根立柱上端分别固装一个定位齿轮，后架上配装定位把手，定位把手操作用于锁定定位齿轮的定位销。屏蔽分装罐锁定机构是屏蔽分装罐基部外周制有一对销孔，后架上配装有与销孔配用的一对手动锁销。后架包括2个前端与圈座固连的边板，2个边板之间固连用于抵住屏蔽分装罐底的内横杠和固连末端的末横杠。定位把手是边板在内横杠与末横杠之间通过纵向滑配槽配装滑配架，滑配架通过横杆配装与定位齿轮配用的定位销，定位把手、横杆和定位销至少一个配有回位弹簧。手动锁销是边板上的横向通孔固装有横向套管，横向套管内套装配有回位弹簧的锁销，锁销外端铰接一个操作手柄。防护分装装置中的屏蔽分装罐是内有药瓶仓的圆柱形钨合金罐体的罐口通过卡扣或者丝扣配装用于封压药瓶的喇叭口钨合金封嘴，药瓶的瓶口从钨合金封嘴向外露出，封嘴喇叭口配有在分装前和分装后屏蔽瓶口的钨合金封帽。钨合金罐体或者钨合金封嘴铰接有提手。钨合金罐体、封嘴及封帽外周都制有方便手持的竖向凹槽或者凸棱。钨合金封帽是帽体制有与封嘴喇叭口相配合的锥形头。封帽与封嘴之间通过卡扣或者丝扣配装。操作手柄是一端与锁销外端铰接的条板，条板铰接端的前端边与铰接轴的距离远，一侧边到铰接轴的距离近，且2个边之间的过度角边呈弧形。条板旋转到与锁销垂直时即可使锁销伸出，进入锁定状态；条板旋转到与锁销成一条直线时可使锁销退回，解除锁定状态。滑配架由一对与边板纵向滑配槽滑配的侧轨和两侧轨之间固连的2个并列横撑组成，横撑中间再固装横杆。本研制已获国家实用新型专利，专利号为ZL 201320236215.4。

2.4 放射性核素分装防护柜

如图12～14所示，分装防护柜由依次固连具有射线屏蔽性能的上箱区、中箱区和下箱区组成，并且配有带过滤系统的排风负压装置。下箱区配有一对合页门，内设用于升降钨合金屏蔽分装罐的电控升降台。中箱区底装有操作平台，操作平台上制有专供钨合金屏蔽分装罐升降台升降的升降缺口，配置有与钨合金屏蔽分装罐配用的旋转架。中箱区前面中部配置有铅玻璃观察窗，前面两侧各制有一个配有屏蔽门的操作手孔。上箱区底板下面配置有用于照射中箱区的照明灯和紫外线灯。分装防护柜中的排风负压装置是操作平台配置有带过滤器的底板式吸风口，上箱区内配装有引风机。引风机的进风口通过进风管联通底板式吸风口，引风机的送风口通过送风管联通上箱区顶部配置的活性炭过滤器，送风管经活性炭过滤器联通自上箱区顶引出的排风管。电控升降平台由竖向螺杆驱动和支撑，配有用于限制电控升降平台旋转的竖向滑配轴。排风管配有防反流风阀，上下箱区一侧壁或者两侧壁制有进风的横条形百叶窗，上箱区底板制有联通上下箱区的通风孔。升降台由步进电动机驱动并配有行程开关。操作平台和升降台都是能够屏蔽下箱区内向上辐射射线的屏蔽平台和屏蔽升降台，有利于保护伸入中箱体内的操作者的双臂。升降平台铅当量为50 mmPb，平台上装有行程开关，只需安装220 V电源即可工作。升降高度可精确到毫米，有效解决了放射性药物的传送。分装防护柜内配置有监控摄像头，柜体外配置有控制所有电器的总电控制器和实时显示箱内操作情景的显示器。升降台启动高度为250～300 mm，工作平台高1 100 mm，铅玻璃观察窗宽240 mm、高520 mm。工作平台的高度设计为1 100 mm，内部空间为高反光5面镜不锈钢结构，可使操作时技师颈椎无负担。上箱区配有一对合页门，在操作平台左下部配置有活度计井，上箱区底板下面为镜面天花板。长圆形操作手孔的直径为140 mm，高为520 mm，两孔间距为346 mm。如此设计，操作时便捷舒适。本研制已获国家实用新型专利，专利号为ZL 201320236193.1。

图7 分装装置取下屏蔽帽时的单体结构示意图

图8 分装装置当屏蔽分装罐向下斜放时的主视结构示意图

图9 分装装置取下屏蔽分装罐时的立体结构示意图

图10 分装装置取下屏蔽分装罐时的主视结构示意图

图11 分装装置上部的剖视结构示意图

图12 分装柜右侧视结构示意图

图13 分装柜左侧视结构示意图

图14 分装柜中箱体部分打开操作手孔屏蔽门时的主视结构示意图

3 应用效果

以上设计装置使用简单、方便、省时，放射性注射药物始终处于封闭防护状态。从辐射防护的有效性观察，注射防护装置的有效屏蔽为50 mmPb。经测试使用以上设计的配套防护装置后，在距防护装置正面30 cm处剂量率低于1.5 Sv/h，此距离为注射操作时手部到注射防护装置的距离，躯干在分装防护柜后方，为本底水平，操作过程低于GB 1887—2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中推算出的2.51 μSv/h要求，在职业照射可接受水平范围内。全套研制装置配合使用，能有效降低辐射剂量。

4 讨论

核医学是利用核素和核技术来进行生命科学和基础医学研究并诊断、治疗疾病的一门新兴综合性交叉学科，其检查和治疗的项目也越来越广泛，已渗透到临床各科[10]。在放射性药物制备、封装、注射等操作过程中，工作人员就处在该辐射场中，会受到来自放射性药物的外照射，照射剂量的大小与放射性药物的活度、辐射源距离、停留时间及屏蔽程度有关[11]。如何趋利避害，尽可能避免和减少医用辐射可能产生的潜在危害引起社会各界的普遍关注。PET/CT中心的分装和注射人员是主要的受照人员[8]，应该针对PET/CT中心工作每个环节的技术特点、辐射剂量理论及工作经验积累对其防护进行探讨，制作出适合各项具体操作的防护用具并采用合适的操作方法[12]。操作放射性药物应尽量采取时间、距离和屏蔽措施，以减少无谓的照射[13]。

5 结语

伴随着核医学技术的快速发展和核威胁下军事斗争准备的需要，放射性药物屏蔽防护装置也会不断研发，并会向更加精巧、有效和控制自动化的方向发展。本集成防护方法和系统研制的各项装置针对放射性核素周转运输、分装、注射过程中的环节特点和要求，进行了配套的技术结构设计和研制，经临床使用实践证明，操作简单、便捷有效[14]，能较好地为核医学工作人员提供射线屏蔽保护，实现了放射性药物在使用全过程中尽可能降低对核医学工作人员辐射剂量的研制目的；尤其在机械装置自动化、安全监控等方面的设计为其他放射性核素防护装置的研发提供了有益借鉴，对保障职业健康具有重要的推广意义，具备显著的经济、社会效益和军事应用价值。

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（收稿：2014-04-02 修回：2014-07-19）

Integrated protection of radioactive injecting drug and design of protective system

YU Qiao-sheng1,ZHANG Bao-xian1,GE Xian-shun1,WANG Yao-bin1,FAN Shui-ping1,MI Yan-jun1,ZHANG Tie-qi2
（1.The 2nd Hospital of Beijing Corps Hospital of CAPF,Beijing 100037,China; 2.Beijing MBZY Technology Co,.Ltd.,Beijing 100073,China）

ObjectiveTo develop an integrated protection method and protective system for the radioactive injecting drug.MethodsThe injector tubing with low radiopharmaceutical was prevented from radial ray radiation by an external tunnel protective cover made of tung alloy,which had a injection scale viewing window of transparent lead glass at the axial direction.The radiation protection was realized for the drug with high radioactivity by some protective device during transportation and injection.The two kinds of drugs were distributed into the injector through the loading instrument in the protective cabinet.ResultsThe integrated protective method and device were combined to realize radiation protection during radioactive drug injection.ConclusionThe integrated protective method and device can provide protection against radiation during distribution,transportation and injection,and can reduce the radiation dose of the nuclear medicine staff.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（10）：11-15]

radioactive injection drug;integrated protective method;protective system

R318；R143

1003-8868（2014）10-0011-05

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.10.011