王春宇，陳大偉，沈瑩，賀強(qiáng)，侯吉光，呂志正

1.吉林大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春130021；2.沈陽醫(yī)學(xué)院附屬中心醫(yī)院，遼寧 沈陽 110003；3.吉林大學(xué)第二醫(yī)院，吉林 長(zhǎng)春 130041

PET中心相關(guān)工作場(chǎng)所輻射防護(hù)屏蔽研究

王春宇1，陳大偉1，沈瑩2，賀強(qiáng)1，侯吉光3，呂志正1

1.吉林大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春130021；2.沈陽醫(yī)學(xué)院附屬中心醫(yī)院，遼寧 沈陽 110003；3.吉林大學(xué)第二醫(yī)院，吉林 長(zhǎng)春 130041

目的探討PET中心相關(guān)工作場(chǎng)所防護(hù)屏蔽的計(jì)算方法。方法以GB18871-2002等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，采用AAPM TG108經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算某醫(yī)院PET/CT機(jī)房、PET/MRI機(jī)房和PET注射后等候室的屏蔽厚度，采用輻射源的屏蔽計(jì)算方法計(jì)算注射室的屏蔽厚度，將計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)厚度進(jìn)行比較。結(jié)果該院核醫(yī)學(xué)科PET/CT機(jī)房、PET/MRI機(jī)房、PET注射室（通風(fēng)柜除外）和PET注射后等候室的房間屏蔽厚度范圍分別為8～21 mmPb當(dāng)量、8～21 mmPb當(dāng)量、7～29 mmPb當(dāng)量、4～24 mmPb當(dāng)量。結(jié)論4個(gè)房間防護(hù)屏蔽的計(jì)算厚度與設(shè)計(jì)厚度均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，說明AAPM TG108經(jīng)驗(yàn)公式可應(yīng)用于PET中心相關(guān)工作場(chǎng)所防護(hù)屏蔽的計(jì)算。

核醫(yī)學(xué)；輻射防護(hù)；AAPM TG108經(jīng)驗(yàn)公式；PET/CT；PET/MRI

PET/CT 將 CT 和 PET 整合在一起，通過 CT 掃描和PET掃描，可以同時(shí)獲得CT 解剖圖像和 PET 功能代謝圖像，可使醫(yī)生在了解生物代謝信息的同時(shí)獲得精準(zhǔn)的解剖定位，從而對(duì)疾病做出全面、準(zhǔn)確的判斷，對(duì)腫瘤的早期診斷、精確分期、治療 計(jì)劃的制定等均有重要意 義[1]。PET/MRI將 PET 探測(cè)器內(nèi)置于 3T 磁共振內(nèi)部，使 PET 和全身 MRI整合于一體，從而真正意義上實(shí)現(xiàn) MRI和 PET 數(shù)據(jù)的同步采集，可提供分子、形態(tài)與功能信息，有利于疾病的早期診斷以及治療方案的精確制定[2]。

PET/CT 與 PET/MRI 的共同點(diǎn)在于 PET 的顯像原理相同， 病人在注射藥物、注射后等候和掃描過程中的情況相同，不同的是 PET/MRI設(shè)備本身并不產(chǎn)生 X 射線，只需考慮病人注射放射性藥物時(shí)產(chǎn)生的放射性即可。PET/CT 和PET/MRI在現(xiàn)代影像設(shè)備中雖處于領(lǐng)先地位，但是其工作時(shí)產(chǎn)生的放射性危害卻不可忽視。PET 中心相關(guān)工作場(chǎng)所的輻射防護(hù)不僅關(guān)系到周圍的環(huán)境安全，也關(guān)乎工作人員和公眾的身體健康[3]。筆者以某三甲醫(yī)院新建核醫(yī)學(xué)科的 PET/ CT、PET/MRI等為例，對(duì)該院的 PET 中心相關(guān)工作場(chǎng)所的輻射防護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并簡(jiǎn)要說明其防護(hù)屏蔽的計(jì)算方法。

該院核醫(yī)學(xué)科設(shè)置有一臺(tái) PET/CT 和一臺(tái) PET/MRI；工作場(chǎng)所主要包括 PET/CT 機(jī)房、PET/MRI機(jī)房、注射室（包括分裝室）、注射后等候室等。

1 材料和方法

1.1 材料及控制目標(biāo)

18F 是 PET/CT 及 PET/MRI 檢查中最常用的核素，18F 半衰期為 109.77 min，衰變方式為正電子衰變，當(dāng)與體內(nèi)的負(fù)電子湮滅時(shí)發(fā)射出方向相反、能量相同的兩條能量為 0.511 MeV 的 γ 射線。13N 半衰期為 9.965 min，11C 的半衰期為20.39 min，二者衰變方式同為正電子衰變。根據(jù)醫(yī)院提供的材料，每天檢查病人的最大量為 ：接受18F 項(xiàng)目檢查的病人每天為 16 人次，每人注射 10 mCi；接受13N 項(xiàng)目檢查的病人每天為 2 人次，每人注射 25 mCi；接受11C 項(xiàng)目檢查的病人每天為 2 人次，每人注射 25 mCi。采用建設(shè)單位委托書給出的劑量管理目標(biāo)值：放射工作人員為年劑量限值（20 mSv）的 1/4，即每年 5 mSv ；公眾為年劑量限值（1 mSv）的 3/10，即每年 0.3 mSv。

1.2 屏蔽厚度計(jì)算方法

PET 中心相關(guān)工作場(chǎng)所的防護(hù)屏蔽設(shè)計(jì)需從輻射最優(yōu)化的角度出發(fā)，進(jìn)行綜合考慮。實(shí)際上使用非密封源的工作場(chǎng)所的輻射來源有很多，如由新建 PET 中心相關(guān)工作場(chǎng)所屏蔽體泄漏的輻射、藥物或核素自身產(chǎn)生的輻射、射線裝置產(chǎn)生的輻射和來自給藥患者產(chǎn)生的輻射等。輻射劑量水平的高低與門診量多少直接相關(guān)。不同場(chǎng)所所占的份額可能各有側(cè)重，患者在注射室、服藥室等場(chǎng)合的居留時(shí)間較短，但也要做相應(yīng)考慮。本研究采用 Madsen MT[4]等總結(jié)的 AAPM TG108 經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)未設(shè)屏蔽時(shí)所考慮的點(diǎn)處的劑量率進(jìn)行評(píng)估，該公式在充分考慮透射源、放射性藥物活度、患者自吸收和湮沒輻射產(chǎn)生的衰減、居留因子以及放射性衰變等諸多因素的影響的基礎(chǔ)上對(duì)輻射防護(hù)進(jìn)行綜合性評(píng)定計(jì)算，計(jì)算結(jié)果更接近于實(shí)際情況。具體計(jì)算方法如下：

（1）注射室采用輻射源屏蔽計(jì)算方法，具體采用減弱倍數(shù)法計(jì)算，公式如下：

式中 ：A 為 γ源活度（GBq），Γ 為有效劑量率常數(shù)（18F 有效劑量率常數(shù)為 143 μSv·m2／ GBq·h，13N 和11C為 148 μSv·m2／ GBq·h），r 為該源到計(jì)算點(diǎn)的距離（m）；T 為居留因子，n 為安全系數(shù)，K 為防護(hù)屏蔽對(duì)射線的減弱倍數(shù) ；·D為劑量率限值（μSv·h-1），·D0為未設(shè)屏蔽體時(shí)在所考慮的點(diǎn)處估算出的劑量率（μSv·h-1）；d ：屏蔽厚度（mm）。根據(jù) K 值和射線能量確定屏蔽厚度。TVL 為屏蔽材料 1/10 值層厚度（cm）。

（2）PET/CT 機(jī)房、PET/MRI機(jī)房和 PET 注射后等候室屏蔽計(jì)算公式[4]如下 ：

攝取時(shí)間內(nèi)劑量減少因子

式中 ：A0：注射活度（MBq）；t：時(shí)間（h）；tU：攝取時(shí)間（h）；tI：成像時(shí)間（h）；D(t)：t時(shí)間內(nèi)總劑量（μSv/h）；D(0)：初始 計(jì) 量 率（μSv/h）；T1/2：半衰期（h）；Nw：每周患者總數(shù) ；d：源到屏蔽體的距離（m）；FU：攝取時(shí)間衰變因子（μSv/h）；T ：居留因子 ；P ：每周劑量限值（職業(yè)人員工作區(qū)的 P=100 μSv/wk 相當(dāng)于 5 mSv/a，公眾區(qū)域 P=6 μSv/wk 相當(dāng)于 0.3 mSv/a）。機(jī)房屏蔽厚度與透射因子關(guān)系，見圖 1～2。

圖1 鉛寬束透射因子與鉛厚度關(guān)系圖

圖2 混凝土寬束透射因子與混凝土厚度關(guān)系圖

2 結(jié)果

該院核醫(yī)學(xué)科應(yīng)用的放射性藥物有18F、13N、11C 3 種，計(jì)算時(shí)四周屏蔽墻和防護(hù)門外參考點(diǎn)位置在墻外 0.3 m 處，屋頂參考點(diǎn)位置在屋頂?shù)孛嫔戏?0.5 m 處，人體等中心高度假定為 1.2 m，地上層高 4.5 m（圖 3）。由于人體的自吸收和候診期間核素的衰變，實(shí)際上每個(gè)人的治療和診斷劑量都低于計(jì)算的活度，計(jì)算中還增加了兩倍的安全系數(shù)，即以較大的工作負(fù)荷和較小的劑量約束值進(jìn)行計(jì)算，所以計(jì)算結(jié)果是偏保守的，最大程度上保證了職業(yè)人員和公眾的安全。計(jì)算過程中計(jì)算厚度采用 AAPM TG108 經(jīng)驗(yàn)公式。

2.1 PET/CT機(jī)房屏蔽厚度

PET/CT 機(jī) 房 面 積 約 49.36 m2（9.14 m×5.40 m）， 樓高 4.5 m，防護(hù)設(shè)計(jì)按每個(gè)18F 檢查病人每次最大注射量為10 mCi計(jì)算，攝取時(shí)間為 1 h，平均顯像時(shí)間為 30 min，每周檢查 100 個(gè)病人。我國(guó) GBZ/T 180-2006《醫(yī)用 X 射線CT機(jī)房的輻射屏蔽規(guī)范》規(guī)定，較大工作量的機(jī)房屏蔽厚度為 2.5 mmPb 當(dāng)量或 20 cm 混凝土（密度 2.35 t/m3）。因此本研究根據(jù)核素使用量來計(jì)算屏蔽厚度，具體計(jì)算結(jié)果見表1。

圖3 用于地板、頂棚、墻屏蔽計(jì)算距離

2.2 PET/MRI機(jī)房屏蔽厚度

PET/MRI機(jī)房面積約 51.94 m2（9.8 m×5.3 m） ，樓高 4.5 m，防護(hù)設(shè)計(jì)與 PET/CT 機(jī)房相同。核磁設(shè)備本身并不產(chǎn)生 X射線，只需考慮病人注射放射性藥物產(chǎn)生的放射性即可。PET/MRI在使用時(shí)還應(yīng)進(jìn)行磁屏蔽設(shè)計(jì)計(jì)算，不屬于本次計(jì)算范疇。具體計(jì)算結(jié)果見表2。

2.3 PET注射室（含分裝室）屏蔽厚度

給藥注射室面積約 6.45 m2（2.93 m×2.2 m），棚高 4.5 m，分裝室因有操作放射性藥物的步驟，因此設(shè)置有通風(fēng)櫥。由于18F、13N 和11C 所用活度不同，通風(fēng)櫥操作量按每天最大工作量 9.62×108Bq 計(jì)算。防護(hù)設(shè)計(jì)按每個(gè)18F 檢查病人每次最大注射量為 10 mCi計(jì)算。因?yàn)樵撛汉酸t(yī)學(xué)科的分裝室與注射室在一起，所以在注射后等候室與注射室連接處設(shè)置一個(gè)注射區(qū)，用 8 mm 鉛屏風(fēng)隔離。具體計(jì)算結(jié)果見表3。

2.4 PET注射后等侯室屏蔽厚度

PET 注射后等侯室面積約 42.40 m2（7.85 m×5.40 m），高4.5 m，休息室內(nèi)設(shè)置 3 張床，按每人注射活度為 3.7×108Bq計(jì)算，其中各床之間有 8 mm 鉛屏風(fēng)間隔，以免引起交叉照射。具體計(jì)算結(jié)果見表4。

表1 PET/CT機(jī)房屏蔽厚度計(jì)算結(jié)果

表2 PET/MRI機(jī)房屏蔽厚度計(jì)算結(jié)果

表3 PET注射室（含分裝室）屏蔽厚度計(jì)算結(jié)果

表4 PET注射后等侯室屏蔽厚度計(jì)算結(jié)果

3 討論

該院核醫(yī)學(xué)科 PET/CT 機(jī)房、PET/MRI機(jī)房和注射后等候室的輻射防護(hù)屏蔽計(jì)算采用 AAPM TG108 經(jīng)驗(yàn)公式 ；由于在注射室內(nèi)，藥物未注射入病人體內(nèi)，所以注射室的計(jì)算采用點(diǎn)源的計(jì)算方法。

經(jīng)計(jì)算，PET/CT 機(jī)房屏蔽厚度 ：防護(hù)門窗為 8～9 mm鉛當(dāng)量，墻體為 8～21 mm 鉛當(dāng)量， 相當(dāng)于 90～260 mm 混凝土 ；PET/MRI機(jī)房屏蔽厚度 ：防護(hù)門窗為 8～9 mm 鉛當(dāng)量，墻體為 8～21 mm 鉛當(dāng)量，相當(dāng)于 90～260 mm 混凝土 ；注射后等候室屏蔽厚度 ：防護(hù)門為 6～10 mm 鉛當(dāng)量，墻體為 4～24 mm 鉛當(dāng)量， 相當(dāng)于 50～290 mm 混凝土 ； 注射室（除通風(fēng)柜外）屏蔽厚度防護(hù)門為 7～9 mm 鉛當(dāng)量，墻體為9～29 mm 鉛當(dāng)量，相當(dāng)于 110～350 mm 混凝土。

PET 中心相關(guān)工作場(chǎng)所屏蔽輻射設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁復(fù)并且對(duì)安全性有特殊要求的工作[5-8]。目 前國(guó)內(nèi)多采用點(diǎn)源的計(jì)算方法進(jìn)行屏蔽輻射設(shè)計(jì)，本研究以 AAPM TG108 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 PET/CT 機(jī)房、PET/MRI機(jī)房和 PET 注射后等候室的屏蔽厚度，經(jīng)核實(shí)以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可知，該院 PET 中心相關(guān)工作場(chǎng)所的屏蔽輻射設(shè)計(jì)是可行的[9-11]。計(jì)算過程中，該公式充分考慮了源距離、屏蔽材料、人體吸收的湮沒輻射、放射性衰變等諸多因素的影響，計(jì)算結(jié)果表明，AAPM TG108 經(jīng)驗(yàn)公式作為一種近年來新出現(xiàn)的計(jì)算方法，可以酌情應(yīng)用于 PET 中心相關(guān)工作場(chǎng)所的屏蔽輻射設(shè)計(jì)。

[1] 孫濤,韓善清,汪家旺．PET/CT成像原理、優(yōu)勢(shì)及臨床應(yīng)用[J]．中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué),2010,27(1):1581-1587．

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[4] Madsen MT,Anderson JA,Halama JR,et al．AAPM Task Group 108:PET and PET/CT shielding requirements[J]．Med Phys,2006,33(1):4-15．

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[9] GBZ179-2006,醫(yī)療照射防護(hù)基本要求[S]．

[10] GBZ128-2002,職業(yè)性外照射個(gè)人監(jiān)測(cè)規(guī)范[S]．

[11] GBZ120-2006,臨床核醫(yī)學(xué)放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)[S]．

Research on Radiation Protective Shielding for Relevant Workplaces of PET Center

WANG Chun-yu1, CHEN Da-wei1, SHEN Ying2, HE Qiang1, HOU Ji-guang3, LV Zhi-zheng1
1.School of Public Health, Jilin University, Changchun Jilin 130021, China; 2.Central Hospital Affiliated to Shenyang Medical College, Shenyang Liaoning 110003, China; 3.The Secend Hospital of Jilin University , Changchun Jilin 130041, China

ObjectiveTo explore the calculation method of protective shielding for relevant workplaces of PET center.MethodsAccording to national standards such as GB18871-2002, AAPM TG108 experiencebased formula was used to calculate the shielding thicknesses which can meet the requirements of protective shielding of PET/CT room, PET/MRI room and waiting room after PET injection and the shielding calculation method of radiation source was used to calculate the shielding thickness of PET injection room. Then the calculation results of shielding thicknesses were compared with the design results of shielding thicknesses.ResultsThe ranges of shielding thicknesses of PET/CT room, PET/MRI room, PET injection room (the fume hood is excepted) and waiting room after PET injection are 8～21 mmPb equivalents, 8～21 mmPb equivalents, 7～29 mmPb equivalents and 4～24 mmPb equivalents, respectively.ConclusionThe design results of shielding thicknesses and the calculation results of shielding thicknesses can meet the requirements of national standards, which indicates that AAPM TG108 experience-based formula can be used in the calculation of protective shielding for relevant workplaces of PET center.

nuclear medicine; radiation protection; AAPM TG108 experience-based formula; PET/CT; PET/MRI

TH774

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.12.009

1674-1633(2014)12-0031-05

2014-07-28

賀強(qiáng)，副教授。

作者郵箱：15500080339@163．com