医用192Ir后装源的研制

崔洪起，高 岩

(原子高科股份有限公司，北京 102413)

放射治疗是治疗肿瘤主要手段之一，20世纪80年代后期，反应堆生产出高强度微型铱-192源，加之经由最初的机械和电机阶段逐渐向电脑控制发展，使后装治疗进入了新阶段，一些几乎停滞的放疗方法，如组织间照射得以发展，手术中及手术后的后装治疗也成为可能[1]，国内近距离放疗逐渐被后装技术取代。铱-192源应用于放疗后装机，这使后装机对肿瘤的治疗范围从传统的妇科扩大到食道、胃、鼻咽、肺、气管、直肠、前列腺及膀胱等腔内[2]，还可以插植到甲状腺、乳腺、肝、肾、胰等脏器，特别对手术禁区的肿瘤治疗有独到之处。其中已经广泛应用于子宫颈癌、胆道肿瘤等疾病的治疗[3-5]，并取得了较为显著的效果。高活度微型铱-192放射源具有体积小、活度高等优点，适于腔内后装治疗。此外其半价层仅2.4 mm铅，防护简单，节省资金。同时由于其半衰期短(74 d)，废源容易处理，且密封放射源不会有气、液放射性流出物的释放，只要在应用中严格按照辐射防护要求进行，不会对环境造成放射性影响。铱-192的能量对人体比较适合，其γ射线平均能量仅为380 keV，此外铱-192有独特的优势，即铱-192的γ能量范围使其在水中的指数衰减恰好被散射建成所补偿，这使得在临床关注的距离源5 cm的范围内，任意点的剂量率与距离平方的乘积近似不变[6-8]。综合以上优势，使得现代腔内后装治疗机均采用铱-192源[9]。原子高科从20世纪90年代初开始，已经与国内十余家后装机生产单位合作，持续为200多家医院提供了放射源[10]，满足国内市场的仪器需要，并出口三个国家，目前是唯一一家有能力为铱-192后装机供源的国内企业。国外应用较多的主要是瓦里安公司后装治疗机(Gamma MedplusiX)，原料采用富集靶制备，能使源外形尺寸更小。未来采用富集靶材，可依托现有技术进行改进，达到国外先进水平。

1 实验部分

1.1 主要试剂和仪器

硫酸、无水乙醇：AR，北京化学试剂公司；AB204-S电子天平：德国；抛光机：自制；CRC-12活度计、YC315TX氩弧焊机：唐山松下产业机器有限公司；游标卡尺(0～200 mm)：广陆数字测控股份有限公司；千分尺(0～25mm)：上海申韩量具有限公司。

1.2 后装源的制备

铱-192后装源由源芯、源壳和源辫三部分组成，如图1所示。源芯为高纯度的铱丝制备，源壳和源辫采用不锈钢(06Cr19Ni10)材料。

图1 铱-192后装源结构示意图

1.2.1制靶 由于医用铱-192后装源是将放射源导入体内肿瘤内部，因此距离放射源相同位置处的剂量率以及射线能量的均匀性尤为重要；此外堆照时，铱材料的中子自屏蔽效应较为明显，Neubauer在文中提到对于φ2 mm×2 mm的铱圆柱，其中子屏蔽效应约为75%，故本研究减小靶材料的体积来减小自屏蔽效应。综合考虑线下选用纯度大于99.9%且直径为0.7 mm的铱丝作为靶材料，并将其制成辐照靶。使用俄罗斯SM高通量反应堆进行照射，每次照射时间约为12 d，为使得照射后的铱源中的194Ir核素衰变完全，需适当时间的存放。其中192Ir主要通过191Ir受中子辐射获得，制备192Ir核素的核反应式为：191Ir(n,γ)→192Ir。

1.2.2装前测量 在铱源进行适当的衰变后，其内部含有的少量194Ir不会对测量及使用有影响后，再对其进行测量使用。为确保每个铱-192后装源其活度约为10 Ci，将在铅室内使用活度计对每粒铱源料进行预测量，并进行记录。

1.2.3源辫制备 将不锈钢源壳焊于不锈钢丝绳上，根据不同后装机的要求通过尾头点焊制成1 500、1 600、1 700、2 000 mm等长度的铱-192后装源辫。后装源辫用电化学抛光，清水清洗后烘干备用。

1.2.4铱-192后装源的组装及焊接密封 在铅室内借助机械手将不锈钢源壳放入固定的底座中，使用机械手将源芯装入带源辫的源壳中用氩弧焊密封制备成铱-192后装源。

1.3 后装源质量检验[11-12]

1.3.1外形尺寸检验 用经计量部门检定过的千分尺和游标卡尺分别测量后装源的外径和长度。

1.3.2活度检验 用经计量部门刻度的标准源校准活度计，在相同条件下测量后装源的活度。

1.3.3泄漏检验 用超声波清洗器在水溶液中清洗源的外表面，用γ计数器测量水溶液的放射性活度。若小于200 Bq，视为该放射源泄漏检验合格。

1.3.4表面污染检验 用酒精棉球以中等力度擦拭整个源的外表面，用γ计数器测量棉球上的放射性活度。若表面污染小于200 Bq，视为该放射源表面污染检验合格。

2 结果与讨论

2.1 外观检验

由焊接端点的成像照片可见，后装源焊点圆滑、无毛刺成半圆状。表1为后装源的外形尺寸，各部分尺寸在误差允许范围内。

2.2 活度检验

采用上述方法制备了5枚活度为10 Ci，5枚活度为7 Ci的铱-192后装源放入活度计中测量，测量结果列于表2。由表2可以看出，对于活度为10 Ci源活度最大正偏差为3.9%，最大负偏差为0.9%；对于活度为7 Ci源活度最大正偏差为3.2%，负偏差为0.4%。由此可见研制的铱-192后装源活度偏差在±5%以内，完全满足使用需要，达到了国外同类产品的水平。

表1 后装源外形尺寸

表2 后装源的活度测量结果

2.3 泄漏和表面污染检验

选取8枚活度为10 Ci(3.7×1011Bq)的铱-192后装源进行泄漏和表面污染检验，表3为泄漏和表面污染检验结果，由表3的实验数据可见，泄漏检验的活度最大值为39 Bq，表面污染最大值为19 Bq。结果都远低于行业标准和国家标准的200 Bq，以此，该工艺制备的铱-192后装源密封性良好，泄漏和表面污染符合国家标准。

表3 泄漏和表面污染检验结果

3 结论

本文对铱-192后装源制备进行研究。并对制备的源进行外观、活度、表面污染等方面的研究，结果表明：采用上述工艺制备的铱-192后装源焊点成半圆状，且拥有良好的密封性，无泄漏和表面污染。此外铱-192后装源活度的平行性好，检测结果的最大偏差在±5%以内。目前已应用于北京科霖众医学技术研究所型号为KL-HDR-C、山东新华医疗器械股份有限公司型号为XHDR18与XHDR30、江苏海明医疗器械股份有限公司型号为HM-HDR等型号的后装机上，在全国200多家大医院使用，完全可以替代国外产品。