医用回旋加速器运行时对周围环境的辐射影响

孙建华 熊斌

摘要：介绍一下医用回旋加速器的使用的原因，并通过对医用回旋加速器运行时的辐射的总结和分析，探讨医用回旋加速器运行时对周围环境的影响，了解医用回旋加速器运行时的原理和过程，从而判断它运行时的辐射是否能在安全范围之内，保证周围环境及使用人员的安全。

关键词：医用回旋加速器;环境;辐射;安全;人员

随着社会逐渐发展进步，医用科学技术也不断在革新，PET/CT是一种放射性示踪剂成像技术，将发射正电子的放射性同位素标记在示踪化合物上，再注射到研究对象体内，这些示踪化合物就可以用于活体示踪生理和生化过程，以达到研究人体病理和生化过程的目的。利用了当今的图像融合的技术，并综合了PET功能、分子代谢影响与CT精细解剖影像的优势，结合了正电子放射性核素标记的多种分子探针的应用，对各种肿瘤分级和恶心肿瘤早期进行检测和诊断，对精神变性性疾病、癫痫和心脑血管疾病进行诊断和评估。由于它在医疗方面有着极为重要的作用，对于一些重大疾病有独特的价值，因此在国内的使用需求也在快速增加。目前，许多有价值的放射性同位素示 踪剂已经开发并广泛应用于基础和临床研究，这些示踪剂主要使用11C、13N、15O、18F等正电子核素进行标记，由于它们的半衰期很短，必须由医用回旋加速器适时生产，并在较短的时间内标记合成出示踪剂。回旋加速器是放射性同位素生产系统中最大和最复杂的部分。而医用回旋加速器在使用过程中，一定能量的质子将被产生出来并轰击靶材料，从而产生出大量的中子和光子辐射，这些辐射同时会照射到使用人员和环境的身上。

一、医用回旋加速器概述

（一）医用回旋加速器的原理

气体进入离子源后被电离形成等离子体，RF射频系统将等离子体中的阴离子提取出来进入加速器真空腔加速。为了使离子作回旋运动，需要施加一个恒定的轴向磁场，磁场方向与两极间的中平面相垂直。磁场系统提供了理想的磁场使束流做近似螺旋的圆周运动。加速器真空腔内有两个中空的D形盒，D形盒与射频系统的输出端相连，高频电场施加在中空D形盒的间隙内，D形盒成为以一定频率变化极性的电极。真空腔内抽成高真空，以减少高速运动粒子的阻力。从离子源中出来的阴离子进入D形盒时受高频电场作用获得加速，进入D形盒后，电场作用消失，束流在磁场洛仑磁力的作用下做近似圆周运动;束流从D形盒另一端出来时再次受到高频电场作用获得加速。

（二）回旋加速器的辐射来源

回旋加速器主要组成部分：靶系统、冷却系统、真空系统、射频系统、磁场系统、离子源系统、束流提取系统等。靶系统就是医用回旋加速器在生产正电子核素时所需要的反应装置，是以靶室、真空绝缘膜和准直器三部分组成;冷却系统顾名思义，就是将医用回旋加速器产生的热量通过去离子水带走并且起到为机器降温的作用;真空系统同样也很重要，它保持着24小时不停歇的工作，降低加速器内部产生的辐射，同时起到对高频电场的一个绝缘保护作用;射频系统可以说是回旋加速器中最为关键的一个步骤，它为加速器提供了高频振荡电压，它可以检测电路，在加速器温度变化产生高压漂移时进行调整;磁场系统时是为加速提供了一定磁场强度的环境;离子源系统是产生加速的带电离子;束流提取系统也比较复杂，它将加速中最大能量的负离子变成正离子并引出装置，将束流引入靶系统中。医用回旋加速器在电磁场的作用下利用带电粒子加速，会产生大量的放射性元素，而它的放射源主要时包括放射性废物、在慢化吸收过程中中子所产生的高能射线、中子活化物和瞬时辐射源[1]，这些放射源的放射性极强，上述多个系统在运行时都有者极强的放射性，需要确保上述多个系统的性能保持稳定，防止极强的放射源对于医用回旋加速器在使用过程中的环境和人员造成不好的影响。

二、回旋加速器的辐射影响范围

（一）对环境的影响

医用回旋加速器使用过程中放射性核素生产过程中产生中子、γ 射线和 β 射线表面污染，还有含放射性核素的气态、液态和固态流出物，此外还会产生少量的臭氧。回旋加速器在运行时会产生贯穿辐射，有中子和 γ 射线;加速器机房中的空气受中子照射后会生成放射性活化气体，主要核素有11C、13N、15O、18F;在放射性药物的制备过程中会产生含有放射性的气体、液体廢物和固体废物;加速器产生的电离与空气中氧相互作用会产生臭氧。在处理不好的时候都会污染到周围环境。同时在运行操作过程中，辐射将会造成操作人员人体表面污染、设备表层和作业场所的极大污染。

（二）对人员的影响

医用回旋加速器的工作人员是重点关注对象，我们必须保证专业人员的安全性，辐射对于使用人员的影响大多来自于靶前操作，因为操作人员需要定期地去进行滤膜冲洗和换靶，在更换过滤膜时，残留的辐射可能会让更换过滤膜的工作人员受到感生放射性的影响。

三、解决医用回旋加速器辐射的方法

（一）加强对放射性辐射的屏蔽系统

我们要保证良好的真空系统，将放射性辐射控制在有限的范围内，减少由于质子碰撞而产生的次级辐射，从而减少其对大气和环境造成的危害。其次，屏蔽系统十分重要，在医用回旋加速器运行时保证最后放射出来的辐射达到国家要求的标准，可以通过内层和外层的屏蔽， 确保四周的屏蔽体顶部、防护门和传递窗的质量，让质子在轰击时产生的中子、γ 射线和 β 射线减少，从而确保环境和人员的安全。

（二）确保良好的通风环境

在气体污染方面，医用回旋加速器的主要污染物包括了二氧化碳和臭氧，在分解和处理大气污染物这方面，我们需要利用专门的排风装置，并且将通风装置的出口设置在屏蔽装置的远处，达到两个系统相互不影响的目的。由于目前在医用回旋加速器室内机房的通风每小时超过4次，且排出量比较少，因此对周围大气的影响并没有很大[2]。

（三）降低操作时放射性辐射剂量

工作人员在管理时最容易被残留的辐射所影响，第一，我们需要保证每个工作人员的专业性，整个操作流程必须遵守规定的步骤和方法来进行，并且要对于专业人员进行有效的监管，专业的工作人员才能确保降低医用回旋加速器运行所产生的辐射。第二，要保持放射性辐射剂量的检测，使其全身有效剂量保持在国家规定标准20m Sv/a以内[3]，确保工作人员的生命健康，将放射性剂量调至国家标准的四分之一。第三，在处理过滤膜等设备的同时要注意处理时间，加速器在维修和护理时尽量缩短时间，但前期使用后的放置时间可以适当延长，因为许多的感生放射性核素的半衰期都比较短，听过延长未使用的时间，可以减少残留的辐射，降低工作人员在清理设备时所受到的辐射影响。

四、总结

医用回旋加速器的运用对于国内医疗有着很重大的意义，它对于各种疾病的判断可以让许多患者在黄金时期得到诊断和治疗，根据2010年的全国调查，国内对于医用回旋加速器的需求年增长达两位数，可见其的必要性。但是由于加速器的使用会产生大量的辐射，我们必须解决辐射给周围环境和人员所带来的不良影响，更加深入地研究如何保证医用回旋加速器产生的辐射不会威胁到周围环境和工作人员的安全健康。因此，要保证各个系统的稳定工作，提高管理人员的专业素养，减少过滤膜的时间，尽量将操作距离延长[4]，并且注意医用回旋加速器使用场景的维护，定期去检查所有的屏蔽系统、通风系统等重要降低辐射的设备，保持严格的监管，防止该工作区域有吸烟等危险行为的出现，做到有效防护，才能让医用回旋加速器在有安全保障的同时进行医疗检测。

参考文献

[1]张虎军，张超群，杨晴，向艳，郭正奎，孙伟张，周克.医用回旋加速器辐射防护[J].医疗卫生装备，2007（05）：71-72.

[2]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（02）：199-201.

[3]任庆余，杨星，张延华，张林，贾峰涛.医用回旋加速器辐射剂量检测与评价[J].医疗卫生装备，2014，35（04）：84-85+93.

[4]楚彩芳，赵艳芳，张钦富，程晓军，田崇彬，戴富友.某医用回旋加速器的放射防护检测与评价[J].中国辐射卫生，2016，25（02）：194-197.