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自屏蔽回旋加速器辐射剂量测定

2014-11-19包宝亮何玉林李剑波

中国医疗设备 2014年1期
关键词:正电子加速器屏蔽

包宝亮,何玉林,李剑波

内蒙古医科大学附属医院 核医学科,内蒙古 呼和浩特 010050

随着正电子发射断层扫描(Positron Emission Tomography,PET)技术的不断发展,全国范围内的PET/CT中心逐年递增,越来越多的PET/CT中心配备了医用回旋加速器以及正电子药物自动合成模块,但回旋加速器运行过程中会释放高能γ射线和热中子,这些粒子如果照射到人体,会对人体有不同程度的伤害,所以辐射防护越来越受到人们的关注。PET/CT诊断所用的核素均为短寿命的放射性核素,需要用回旋加速器进行生产。我院于2006年引进GE公司带自屏蔽系统的MINItrace型回旋加速器[1]及Tracerlab-FXN和Tracerlab-FXC两种自动合成模块。回旋加速器室面积7.5 m×4.0 m,高3.5 m,加速器室墙壁为0.5 m厚的高密度混凝土,操作间在加速器室外。我们对加速器室、放化实验室以及靶的拆卸和重装过程中的辐射剂量进行了测定,旨在保障放射工作人员的安全。

1 自屏蔽回旋加速器

1.1 主要结构

回旋加速器由磁场系统、射频系统、真空系统、离子源系统、提取系统、诊断系统、靶系统和冷却系统组成。不同型号回旋加速器结构会有较大差异,主要包括卧式磁体结构与立式磁体结构;能量也会有一定差异,会对核素产量、种类产生较大影响。我们所应用的MINItrace加速器为能量9.6 MeV、带自屏蔽系统、立式磁体结构的小型回旋加速器[2]。

1.2 工作原理

回旋加速器离子源电离氢气产生的带电粒子通过射频系统和磁场系统的作用在D盒内加速,当加速至一定程度,会被引出轰击靶内的18O-H2O,通过18O(p,n)18F核反应生产18F。生产结束后将18F经过专用的防护管道系统传输到氟脱氧葡萄糖(Fluorodeoxyglucose,FDG)药物合成器内,合成器均放置在带有铅屏蔽的合成热室中,工作人员通过控制合成热室外面的工作站控制合成器,经过一系列的化学反应生成FDG。初步生成的FDG要经过纯化柱纯化处理,再通过一个无菌滤膜传输到无菌收集瓶内,然后将盛有FDG的收集瓶放进防护分装罐内备用[3]。

1.3 主要性能

医用回旋加速器是生产放射性核素的主要设备,是一个强辐射源。加速器生产过程中,中子活化气体产生电离尘埃,该活化产物气体是放射性污染的主要来源。MINItrace型回旋加速器自带的全封闭屏蔽系统可屏蔽绝大部分放射性污染。

2 材料和方法

2.1 测量设备

手提便携式辐射测量仪。测试条件:回旋加速器能量为9.6 MeV,束流25 μA,轰击靶物质时间为30 min。

2.2 检测方法

(1)回旋加速器室辐射检测。 回旋加速器可生产18F、11C、13N、15O等放射性核素,我中心回旋加速器能生产18F、11C、13N,但主要生产18F。放射性核素18F的产量受到多种因素的影响,如18O-H2O的丰度、靶的体积、靶电流、氦气对靶的压力、从靶室到合成热室的管路的长度等[4]。

使用校准好的手提便携式的辐射测量仪检测加速器室的辐射剂量。具体检测点:加速器室内不同位置、加速器室防护门外侧、机房屏蔽墙外侧、操作间的操作位置。加速器运行期间,加速器室的门要随时处于关闭状态,避免未经许可的人员进入。此外,还要对加速器室和放化实验室排风系统外部环境进行辐射检测。

(2)靶的拆卸和重装过程中的辐射检测。加速器的长时间运行或其他原因可导致18F产量逐渐减少,这时候就要拆卸靶体,并对靶室进行清洗重装。氟靶的主要放射源是havar箔,质子束流就是通过这个havar箔进入氟靶,与靶里的18O-H2O进行核反应产生18F。由于havar箔需要定期更换,对其放射性固体废物的贮存和处置必须非常仔细,需要在放射性废物屏蔽容器中贮存至少2年。在氟靶的拆卸和重装过程中要实时对其进行辐射检测[5]。

(3)放化实验室辐射检测。放射性核素18F从回旋加速器传输到合成器后,再从合成热室传到产品瓶这个阶段要对放化实验室的辐射进行测量。测量位置在合成热室外面靠近热室表面。

3 结果

3.1 回旋加速器室辐射检测结果

(1)回旋加速器室内加速器周围的辐射检测结果,见表1。

表1 回旋加速器周围的辐射检测剂量 单位:μSv/h

(2)回旋加速器室屏蔽门外环境的辐射检测结果,见表2。

表2 加速器室屏蔽门外检测剂量 单位:μSv/h

3.2 靶的拆卸过程中的辐射检测结果

在生产放射性核素24 h后,打开回旋加速器屏蔽门,氟靶完全暴露的情况下,用辐射剂量仪检测氟靶表面的辐射剂量为400~500 μSv/h,所以拆卸氟靶时要将其转移到具有屏蔽设施的地方把靶膜拆下来,且速度要快,将拆下来的靶膜放到铅罐中进行自然衰减。再将备用的氟靶迅速安装到加速器上去,关好加速器屏蔽门。

3.3 放化实验室辐射检测结果

回旋加速器产生的放射性核素18F传输到合成器后,合成热室内存在大量的放射源,主要为γ射线。放射性核素合成结束后,大部分被传到产品收集瓶内,剩余部分残留在反应管、纯化柱等处。设计合理的热室可以将热室外的辐射降低到本底,一般合成热室都是用60 mm以上的铅砖围成的,合成过程中足以防护内部辐射源。

合成过程中,热室的辐射剂量在0.2~0.5 μSv/h之间。

4 讨论

小型回旋加速器壳体外,射线和中子剂量的实测数据仅为生产厂家给出的剂量等高线数值的1/5~1/10,因此加速器的自屏蔽系统防护效果良好。实验室内合成药物的屏蔽箱具有70 mm厚的铅屏蔽,防护效果良好。分装药物是接收剂量最大的操作,当用分装防护屏屏蔽操作时工作人员手部受照剂量仍较大,建议配置分装机械手。我们在检测时,需要工作人员手提铅罐,小跑式从制药场所到注射室窗口传送放射性药物,好在距离不算太长。但如此做法,工作人员手部受照剂量为25 μSv/h,因此建议院方搬到新大楼之后采取改进措施,改为用带屏蔽的电梯运送。改进后手握处的剂量为0.7 μSv/h,与手提传送相比使剂量低了96%以上。放射工作人员在正常并合理的防护条件下操作,其年累积受照剂量,低于国家标准[6]。制药和诊断场所外环境的辐射剂量很低,对从以上场所通过的公众或相邻场所工作的非放射工作人员不会造成危害。此外,回旋加速器在污染防治及安全措施上的布置要更加严格,需重点考虑规划布局、技术防治、安全管理等因素,尤其要重视和防范可能产生的各种风险,如安全联锁装置失效、加速器工作时人员误入机房等情况的发生[7]。

[1]谭志坚,杨东,蓝文才,等.MINItrace回旋加速器的安装项目要点[J].中国医疗设备,2010,25(5):87-89.

[2]韩春起,张大龙,李亚明.浅谈正电子药物生产与合成系统的基本维护与质控[J].中国临床医学影像杂志,2008,19(4):298-299.

[3]谢吉奎,汪世存,谢强,等.正电子药物生产及使用中的辐射防护[J].中国实用药物,2008,3(35):233-234.

[4]梁秀艳,于丽娟,胡玉民.正电子药物生产及使用中的防护实践[J].中国辐射卫生,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]张巍,王倩,夏春冬,等.某微型回旋加速器和PET-CT的辐射防护监测与评价[J].中国医学装备,2008,5(12):6-11.

[7]林炬.某医用电子回旋加速器辐射安全和环境影响的分析与评价[J].中国辐射卫生,2007,16(2):199-201.

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