PET中心相關工作場所輻射防護屏蔽研究

王春宇，陳大偉，沈瑩，賀強，侯吉光，呂志正

1.吉林大學 公共衛生學院，吉林 長春130021；2.沈陽醫學院附屬中心醫院，遼寧 沈陽 110003；3.吉林大學第二醫院，吉林 長春 130041

PET中心相關工作場所輻射防護屏蔽研究

王春宇1，陳大偉1，沈瑩2，賀強1，侯吉光3，呂志正1

1.吉林大學 公共衛生學院，吉林 長春130021；2.沈陽醫學院附屬中心醫院，遼寧 沈陽 110003；3.吉林大學第二醫院，吉林 長春 130041

目的探討PET中心相關工作場所防護屏蔽的計算方法。方法以GB18871-2002等國家標準為依據，采用AAPM TG108經驗公式計算某醫院PET/CT機房、PET/MRI機房和PET注射后等候室的屏蔽厚度，采用輻射源的屏蔽計算方法計算注射室的屏蔽厚度，將計算結果與設計厚度進行比較。結果該院核醫學科PET/CT機房、PET/MRI機房、PET注射室（通風柜除外）和PET注射后等候室的房間屏蔽厚度范圍分別為8～21 mmPb當量、8～21 mmPb當量、7～29 mmPb當量、4～24 mmPb當量。結論4個房間防護屏蔽的計算厚度與設計厚度均符合相關標準要求，說明AAPM TG108經驗公式可應用于PET中心相關工作場所防護屏蔽的計算。

核醫學；輻射防護；AAPM TG108經驗公式；PET/CT；PET/MRI

PET/CT 將 CT 和 PET 整合在一起，通過 CT 掃描和PET掃描，可以同時獲得CT 解剖圖像和 PET 功能代謝圖像，可使醫生在了解生物代謝信息的同時獲得精準的解剖定位，從而對疾病做出全面、準確的判斷，對腫瘤的早期診斷、精確分期、治療 計劃的制定等均有重要意 義[1]。PET/MRI將 PET 探測器內置于 3T 磁共振內部，使 PET 和全身 MRI整合于一體，從而真正意義上實現 MRI和 PET 數據的同步采集，可提供分子、形態與功能信息，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設備本身并不產生 X 射線，只需考慮病人注射放射性藥物時產生的放射性即可。PET/CT 和PET/MRI在現代影像設備中雖處于領先地位，但是其工作時產生的放射性危害卻不可忽視。PET 中心相關工作場所的輻射防護不僅關系到周圍的環境安全，也關乎工作人員和公眾的身體健康[3]。筆者以某三甲醫院新建核醫學科的 PET/ CT、PET/MRI等為例，對該院的 PET 中心相關工作場所的輻射防護效果進行評價，并簡要說明其防護屏蔽的計算方法。

該院核醫學科設置有一臺 PET/CT 和一臺 PET/MRI；工作場所主要包括 PET/CT 機房、PET/MRI機房、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

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，當與體內的負電子湮滅時發射出方向相反、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。根據醫院提供的材料，每天檢查病人的最大量為 ：接受18F 項目檢查的病人每天為 16 人次，每人注射 10 mCi；接受13N 項目檢查的病人每天為 2 人次，每人注射 25 mCi；接受11C 項目檢查的病人每天為 2 人次，每人注射 25 mCi。采用建設單位委托書給出的劑量管理目標值：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 屏蔽厚度計算方法

PET 中心相關工作場所的防護屏蔽設計需從輻射最優化的角度出發，進行綜合考慮。實際上使用非密封源的工作場所的輻射來源有很多，如由新建 PET 中心相關工作場所屏蔽體泄漏的輻射、藥物或核素自身產生的輻射、射線裝置產生的輻射和來自給藥患者產生的輻射等。輻射劑量水平的高低與門診量多少直接相關。不同場所所占的份額可能各有側重，患者在注射室、服藥室等場合的居留時間較短，但也要做相應考慮。本研究采用 Madsen MT[4]等總結的 AAPM TG108 經驗公式對未設屏蔽時所考慮的點處的劑量率進行評估，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上對輻射防護進行綜合性評定計算，計算結果更接近于實際情況。具體計算方法如下：

（1）注射室采用輻射源屏蔽計算方法，具體采用減弱倍數法計算，公式如下：

式中 ：A 為 γ源活度（GBq），Γ 為有效劑量率常數（18F 有效劑量率常數為 143 μSv·m2／ GBq·h，13N 和11C為 148 μSv·m2／ GBq·h），r 為該源到計算點的距離（m）；T 為居留因子，n 為安全系數，K 為防護屏蔽對射線的減弱倍數 ；·D為劑量率限值（μSv·h-1），·D0為未設屏蔽體時在所考慮的點處估算出的劑量率（μSv·h-1）；d ：屏蔽厚度（mm）。根據 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 機房、PET/MRI機房和 PET 注射后等候室屏蔽計算公式[4]如下 ：

攝取時間內劑量減少因子

式中 ：A0：注射活度（MBq）；t：時間（h）；tU：攝取時間（h）；tI：成像時間（h）；D(t)：t時間內總劑量（μSv/h）；D(0)：初始 計 量 率（μSv/h）；T1/2：半衰期（h）；Nw：每周患者總數 ；d：源到屏蔽體的距離（m）；FU：攝取時間衰變因子（μSv/h）；T ：居留因子 ；P ：每周劑量限值（職業人員工作區的 P=100 μSv/wk 相當于 5 mSv/a，公眾區域 P=6 μSv/wk 相當于 0.3 mSv/a）。機房屏蔽厚度與透射因子關系，見圖 1～2。

圖1 鉛寬束透射因子與鉛厚度關系圖

圖2 混凝土寬束透射因子與混凝土厚度關系圖

2 結果

該院核醫學科應用的放射性藥物有18F、13N、11C 3 種，計算時四周屏蔽墻和防護門外參考點位置在墻外 0.3 m 處，屋頂參考點位置在屋頂地面上方 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，實際上每個人的治療和診斷劑量都低于計算的活度，計算中還增加了兩倍的安全系數，即以較大的工作負荷和較小的劑量約束值進行計算，所以計算結果是偏保守的，最大程度上保證了職業人員和公眾的安全。計算過程中計算厚度采用 AAPM TG108 經驗公式。

2.1 PET/CT機房屏蔽厚度

PET/CT 機 房 面 積 約 49.36 m2（9.14 m×5.40 m）， 樓高 4.5 m，防護設計按每個18F 檢查病人每次最大注射量為10 mCi計算，攝取時間為 1 h，平均顯像時間為 30 min，每周檢查 100 個病人。我國 GBZ/T 180-2006《醫用 X 射線CT機房的輻射屏蔽規范》規定，較大工作量的機房屏蔽厚度為 2.5 mmPb 當量或 20 cm 混凝土（密度 2.35 t/m3）。因此本研究根據核素使用量來計算屏蔽厚度，具體計算結果見表1。

圖3 用于地板、頂棚、墻屏蔽計算距離

2.2 PET/MRI機房屏蔽厚度

PET/MRI機房面積約 51.94 m2（9.8 m×5.3 m） ，樓高 4.5 m，防護設計與 PET/CT 機房相同。核磁設備本身并不產生 X射線，只需考慮病人注射放射性藥物產生的放射性即可。PET/MRI在使用時還應進行磁屏蔽設計計算，不屬于本次計算范疇。具體計算結果見表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，因此設置有通風櫥。由于18F、13N 和11C 所用活度不同，通風櫥操作量按每天最大工作量 9.62×108Bq 計算。防護設計按每個18F 檢查病人每次最大注射量為 10 mCi計算。因為該院核醫學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置一個注射區，用 8 mm 鉛屏風隔離。具體計算結果見表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，休息室內設置 3 張床，按每人注射活度為 3.7×108Bq計算，其中各床之間有 8 mm 鉛屏風間隔，以免引起交叉照射。具體計算結果見表4。

表1 PET/CT機房屏蔽厚度計算結果

表2 PET/MRI機房屏蔽厚度計算結果

表3 PET注射室（含分裝室）屏蔽厚度計算結果

表4 PET注射后等侯室屏蔽厚度計算結果

3 討論

該院核醫學科 PET/CT 機房、PET/MRI機房和注射后等候室的輻射防護屏蔽計算采用 AAPM TG108 經驗公式 ；由于在注射室內，藥物未注射入病人體內，所以注射室的計算采用點源的計算方法。

經計算，PET/CT 機房屏蔽厚度 ：防護門窗為 8～9 mm鉛當量，墻體為 8～21 mm 鉛當量， 相當于 90～260 mm 混凝土 ；PET/MRI機房屏蔽厚度 ：防護門窗為 8～9 mm 鉛當量，墻體為 8～21 mm 鉛當量，相當于 90～260 mm 混凝土 ；注射后等候室屏蔽厚度 ：防護門為 6～10 mm 鉛當量，墻體為 4～24 mm 鉛當量， 相當于 50～290 mm 混凝土 ； 注射室（除通風柜外）屏蔽厚度防護門為 7～9 mm 鉛當量，墻體為9～29 mm 鉛當量，相當于 110～350 mm 混凝土。

PET 中心相關工作場所屏蔽輻射設計是一項繁復并且對安全性有特殊要求的工作[5-8]。目 前國內多采用點源的計算方法進行屏蔽輻射設計，本研究以 AAPM TG108 經驗公式計算 PET/CT 機房、PET/MRI機房和 PET 注射后等候室的屏蔽厚度，經核實以及現場調查可知，該院 PET 中心相關工作場所的屏蔽輻射設計是可行的[9-11]。計算過程中，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，計算結果表明，AAPM TG108 經驗公式作為一種近年來新出現的計算方法，可以酌情應用于 PET 中心相關工作場所的屏蔽輻射設計。

[1] 孫濤,韓善清,汪家旺．PET/CT成像原理、優勢及臨床應用[J]．中國醫學物理學,2010,27(1):1581-1587．

[2] 王強,王榮福．當代最先進分子影像新技術—PET/MRI[J]．中國醫療器械信息,2011,17(4):4-7．

[3] 李長虹,劉德明,朱俊．某醫院核醫學科放射防護水平初探[J]．職業與健康,2009,25(12):1291-1292．

[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．

[5] 魏瀾波,潘潤鐸,陳大偉,等．15 MV醫用電子加速器機房放射防護設計研究[J]．中國醫療設備,2013,28(1):108-110,135．

[6] 潘自強．輻射安全手冊[M]．北京:科學技術出版社,2011．

[7] 李德平,潘自強．放射防護手冊第一分冊-輻射源與屏蔽[M]．北京:原子能出版社,1987．

[8] 姜德智．放射衛生學[M]．蘇州:蘇州大學出版社,2004．

[9] GBZ179-2006,醫療照射防護基本要求[S]．

[10] GBZ128-2002,職業性外照射個人監測規范[S]．

[11] GBZ120-2006,臨床核醫學放射衛生防護標準[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，副教授。

作者郵箱：15500080339@163．com