曹 瑛，邱小平，葛 雙

(南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001)

放射性核素在核醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的輻射劑量估算

曹 瑛，邱小平，葛 雙

(南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001)

采用一種估算方法來(lái)研究放射性核素在核醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的輻射劑量水平。選取臨床上常用的幾種診療用放射性核素，分別采用劑量系數(shù)法和點(diǎn)源模型估算內(nèi)照射與外照射劑量。并對(duì)比其他估算方法，分析受照劑量存在差異的原因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單次核醫(yī)學(xué)診斷所致患者的全身待積有效劑量最高可達(dá)1.63 Sv，對(duì)A、B類醫(yī)護(hù)人員造成的單次有效劑量分別為1.48 μSv和1.15 μSv。本研究估算結(jié)果稍大于實(shí)測(cè)有效劑量，小于其他估算結(jié)果。該估算模型可作為核醫(yī)學(xué)放射性核素輻射劑量水平的一種有效估算方法。

放射性核素；診斷；治療；輻射劑量

利用放射性同位素進(jìn)行核醫(yī)學(xué)診斷和治療過(guò)程中不僅會(huì)產(chǎn)生放射性廢物，污染環(huán)境；同時(shí)滯留在患者體內(nèi)的放射性同位素，還會(huì)給患者、醫(yī)務(wù)人員、家屬及公眾帶來(lái)額外的輻射照射，存在一定的輻射危害風(fēng)險(xiǎn)[1]。目前對(duì)該類輻射危害缺少系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系。聯(lián)合國(guó)原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)(UNSCEAR)對(duì)輻射工作人員和公眾成員的受照劑量提出了一種估算方式[2]，但估算方式需要監(jiān)測(cè)γ劑量率，本研究擬通過(guò)純估算模式研究臨床核醫(yī)學(xué)診療對(duì)患者、醫(yī)護(hù)人員及公眾的輻射劑量水平。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

研究對(duì)象主要包括患者、醫(yī)護(hù)人員、家屬及普通公眾。此處，將受檢者和接受治療者均稱患者。評(píng)估患者接受的內(nèi)照射劑量不僅可用于評(píng)價(jià)輻射危害風(fēng)險(xiǎn)，還可用來(lái)評(píng)估某些特定器官或組織的治療效果。醫(yī)護(hù)人員分為A、B兩類，分別指給受檢者注射放射性藥物的工作人員和檢查醫(yī)生?；颊呒覍俜譃椋喝膛阕o(hù)患者的家屬(A)以及普通的其他家屬(B，開(kāi)始接觸到患者是在患者回到家后)。公眾主要指患者檢查后回家路途中所遇到的人群(步行或者乘公交)。

患者從接受檢查開(kāi)始，在醫(yī)院逗留時(shí)間保守估計(jì)為2 h。攝入放射性同位素以后，患者就成為了一個(gè)移動(dòng)的放射源，特別是使用高放射性活度同位素時(shí)，除了自身受到內(nèi)照射，對(duì)醫(yī)護(hù)人員及公眾產(chǎn)生額外的輻射照射。本研究用于診療的放射性核素列于表1。

表1 常用診療核素[3-5]Table 1 The commonly used diagnostic and therapeutic radionuclide

1.2 劑量估算方法

1.2.1 內(nèi)照射劑量估算方法

對(duì)放射性核素?cái)z入量及內(nèi)照射劑量估算時(shí)，采用了劑量系數(shù)方法[6],在t0時(shí)刻攝入而在靶區(qū)T中產(chǎn)生的累積到年齡τ時(shí)的待積劑量當(dāng)量HT(τ) 和待積有效劑量E(τ)計(jì)算公式分別為:

HT(τ)=A0hT(τ)

(1)

E(τ)=A0eT(τ)

(2)

式中，hT(τ) 稱作器官待積當(dāng)量劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，即每單位攝入量的器官待積當(dāng)量劑量的預(yù)定值，單位為Sv/Bq；eT(τ)為待積有效劑量的劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)，即每單位攝入量引起的待積有效劑量預(yù)定值，單位為Sv/Bq；A0為放射性核素的攝入量，Bq。有效劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)列于表2。

表2 常用診療放射性藥物(核素)的待積有效劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)[6]Table 2 The effective dose conversion factor of medical radioactive drugs (radionuclides )

1.2.2 外照射劑量計(jì)算方法

臨床診療對(duì)醫(yī)護(hù)人員、患者家屬及公眾造成的外照射類型主要包括中子、β射線和γ光子。此次主要采用理論計(jì)算方法對(duì)γ光子造成的外照射劑量進(jìn)行計(jì)算。

將服藥后的患者視為點(diǎn)源，在服藥后t時(shí)刻，公眾人員距離其r處的受照劑量估算如式(3)(不考慮患者組織對(duì)射線的吸收與散射)。該點(diǎn)的照射量率公式為：

(3)

式中，A為攝入活度，Γ表示照射量率常數(shù)(不同的放射性核素，其值不同)[7-8]，r為測(cè)量點(diǎn)到點(diǎn)源的距離。則該點(diǎn)的比釋動(dòng)能率為：

33.85·A0athe-λetΓ/r2

(4)

式中，(w/e)a是光子在空氣中產(chǎn)生單位電離電荷所需要的平均能量，A0為攝入活度，ath為吸收份額(此次研究中該值設(shè)為1)，λe為有效衰變常數(shù)。λe=λp+λb，其中λp表示物理衰變常數(shù)(physical half-life),λb為生物衰變常數(shù)(biological half-life)。對(duì)比釋動(dòng)能率進(jìn)行積分，得比釋動(dòng)能計(jì)算公式(5)，i為接觸次數(shù)，接觸患者時(shí)間從t1～t2：

(e-λet1-e-λet2)/r2

(5)

根據(jù)GBZ/T144—2002 每單位自由空氣比釋動(dòng)能對(duì)應(yīng)的有效劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)η[9](詳見(jiàn)表3)可求出對(duì)應(yīng)點(diǎn)的有效劑量。有研究表明，對(duì)比實(shí)測(cè)劑量，點(diǎn)源模型下18F、99mTc、131I的修正因子分別為0.669、0.560、0.706[1]，對(duì)大量核素進(jìn)行估算時(shí)取修正因子平均值為0.65，則有效劑量公式為：

De=0.65·K·η

(6)

表3 比釋動(dòng)能-有效劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)ηTable 3 The conversion factor of kerma to dose

1.2.3 其他外照射估算方式

聯(lián)合國(guó)原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)(UNSCEAR)2000年報(bào)告附錄A[2]中提出了，X或γ射線外照射人均年有效劑量當(dāng)量估算公式：

H=0.7×10-3·Dr·t

(7)

式中，H為X或γ射線外照射人均年有效劑量當(dāng)量(mSv)；0.7為劑量換算系數(shù)(Sv/Gy)；Dr為X或γ射線空氣吸收劑量率(nGy/h)，可通過(guò)監(jiān)測(cè)得到；t為X或γ射線照射時(shí)間(h)。

1.3 估算條件及放射性藥物用量

對(duì)醫(yī)護(hù)人員、家屬及公眾造成的外照射估算參考表4中的條件，放射性藥物用量列于表5。

2 結(jié)果與分析

結(jié)合計(jì)算公式(3)～(6)，不同用量的放射性藥物對(duì)患者、醫(yī)護(hù)人員、家屬及公眾造成的有效劑量列于表6。

2.1 從受照劑量的角度分析

單次核醫(yī)學(xué)診斷所致患者的全身有效劑量可大可小。如用74 MBq的131I-MIBG進(jìn)行腎上腺髓質(zhì)顯像所致患者的全身待積有效劑量最高可達(dá)1.6 Sv。主要取決于該核素的高有效劑量轉(zhuǎn)換系數(shù),需要指出的是，目前 ICRP報(bào)告給出的有效劑量轉(zhuǎn)換因子值(EDCF)均依據(jù)ICRP參考，與實(shí)際個(gè)體、亞洲人存在差異；也與放射性核素的攝取量、攝入方式有關(guān)，攝取的放射性核素活度越大，對(duì)患者造成的內(nèi)照射劑量大。

表4 外照射估算條件[1]Table 4 The conditions of estimation about external exposure

表5 常用診療放射性藥物(核素)用量統(tǒng)計(jì)[5,10]Table 5 The statistics of radiopharmaceutical activity

對(duì)于同種用量的不同核素，對(duì)患者造成的吸收劑量也不相同。如同樣是111 MBq的18F、99mTc的放射性藥物用于診斷，在點(diǎn)源模型下，對(duì)患者造成的內(nèi)照射劑量分別為2.11 mSv、2.44 mSv，與藥物的化學(xué)形態(tài)、人體對(duì)不同核素的吸收份額、廓清速率以及射線能量有關(guān)。

該估算模式下，對(duì)A、B類醫(yī)護(hù)人員造成的的單次有效劑量分別為1.48 μSv和1.15 μSv(平均值)。據(jù)此，一年接診3 378和4 348患者就有可能超過(guò)核醫(yī)學(xué)科5 mSv的年劑量管理限值，當(dāng)年接診次數(shù)超過(guò)13 512和17 391患者就有可能超過(guò)20 mSv的年劑量限值(此處未考慮治療用核素對(duì)A、B類醫(yī)務(wù)人員有效劑量的貢獻(xiàn)，因?yàn)槭褂酶呋疃群怂氐幕颊弑桓綦x)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，某醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科5年來(lái)主要從事放射性核素治療的醫(yī)生及護(hù)士的受照劑量每月為(1 046±257) μSv，人均受照劑量為(5 848±856) μSv/a[11]。有研究[12]表明，在給病人注射18F為166.5～407 MBq時(shí)A類工作人員的劑量率為頭部33～151 μGy/h、胸部16～252.2 μGy/h、手部101～505 μGy/h,如果接觸時(shí)間同樣為0.5 h,則按照UNSCEAR建議的估算方式(7式)，各部位所受有效劑量分別為11.55～52.85 μSv、5.6～88.27 μSv、35.31～176.54 μSv。本研究估算結(jié)果稍大于實(shí)測(cè)有效劑量，小于(UNSCEAR)建議的估算[2]結(jié)果。原因在于估算條件寬松，實(shí)際醫(yī)護(hù)人員不可能在沒(méi)有任何防護(hù)措施下與每個(gè)患者相隔1 m照射0.5 h；UNSCEAR建議的估算方式假設(shè)接觸時(shí)間內(nèi)各點(diǎn)劑量率保持不變，必將擴(kuò)大計(jì)算結(jié)果。

表6 內(nèi)照射和外照射劑量估算表table6 The estimation table of internal ang external irration dose

單次核醫(yī)學(xué)診斷致非職業(yè)照射的患者家屬、探視者及公眾所受有效劑量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于ICRP推薦的約束值(5 mSv)和劑量限值(1 mSv)[13]。而治療所致除患者外潛在人群的有效劑量有部分超過(guò)劑量限制，所以對(duì)高活度用量的患者應(yīng)進(jìn)行隔離。

2.2 核素用量的角度分析

在核醫(yī)學(xué)診斷中，如骨顯像、腦血流顯像、肺通氣顯像、肺灌注顯像、肝和脾顯像等檢查中最常使用的核素是99mTc、131I、18F，每次典型給藥活度見(jiàn)表7。

部分典型用量超過(guò)了GB 18871—2002[10]標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)核醫(yī)學(xué)診斷用放射性核素給出的活度指導(dǎo)水平，并且同一種放射性核素，在相同化學(xué)形式和同一種檢查項(xiàng)目中的給藥活度變化范圍很大。醫(yī)療照射指導(dǎo)水平代表參考水平中的調(diào)查水平, 遵循實(shí)踐的正當(dāng)性和放射防護(hù)的最優(yōu)化原則[13]。因此，在核醫(yī)學(xué)診斷實(shí)踐中，在追求診斷效果的同時(shí)，避免因給藥過(guò)量造成額外照射[14]。

對(duì)于治療用核素，用量一般都遠(yuǎn)大于診斷，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)給出相應(yīng)的指導(dǎo)水平，對(duì)計(jì)劃照射的靶體積施以所需要的劑量必須達(dá)到足以有效殺死病變區(qū)域的程度(同時(shí)盡可能降低正常組織的受照劑量)。但是，鑒于實(shí)踐的正當(dāng)性和放射防護(hù)的最優(yōu)化原則[10]，核醫(yī)學(xué)治療中放射性藥物用量必須規(guī)范化[15]。

表7 幾種臨床診斷用放射性藥物單次用量與指導(dǎo)水平[10,16-19]Table 7 Single dosage and guidance level of several radioactive drugs used as diagnosis and treatment

3 小結(jié)

結(jié)合實(shí)際情況，通過(guò)本文的估算方法，可有效估算出核醫(yī)學(xué)科應(yīng)用的放射性核素對(duì)不同人群造成的有效劑量。值得注意的是，在分析有效劑量大小時(shí)，劑量限值不是安全與危險(xiǎn)的界限，而是不可接受的下限[6]。為避免或減少低劑量致使輻射遺傳效應(yīng)的發(fā)生，所有放射性工作必須在指定的區(qū)域環(huán)境中進(jìn)行。同時(shí)，考慮如何減少受照劑量。

對(duì)于患者來(lái)說(shuō)，在接受一定劑量的診療后，應(yīng)盡快離開(kāi)高活性區(qū)[20]，并待在隔離區(qū)內(nèi)，設(shè)置屏蔽，同時(shí)多喝水，減少核素對(duì)膀胱、性腺以及周圍器官的照射，加速放射性核素的排出。

醫(yī)護(hù)人員應(yīng)盡可能地增加與患者的距離，采取屏蔽措施并減少接觸時(shí)間，同時(shí)盡量安排病人分批單獨(dú)進(jìn)入治療區(qū)。堅(jiān)持按月監(jiān)測(cè)受照劑量，對(duì)一定時(shí)間受照量較高者進(jìn)行工作調(diào)整，并采取一系列的防護(hù)措施。對(duì)于患者家屬和拜訪者以及普通公眾來(lái)說(shuō)，接受18F或131I診斷或治療的患者體外輻射水平較高,有必要嚴(yán)格控制相關(guān)人員與患者的接觸時(shí)間，增加與患者的距離或者采取相應(yīng)的屏蔽措施以及減少接觸時(shí)間，降低輻射危害風(fēng)險(xiǎn)。

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Estimation of Radiation Dose with Radionuclides in Nuclear Medicine Application

CAO Ying, QIU Xiao-ping, GE Shuang

(InstituteofNuclearScienceandTechnology,UniversityofSouthChina,Hengyang421001,China)

To study the level of radiation dose on nuclear medicine of radionuclides with estimation method. We chose some diagnostic and therapeutic radionuclide to estimate the dose of internal radiation and external exposure with the estimation model of the dose coefficient method and point source. The results showed that the effective dose that patient suffered in a single diagnostic CNM procedure was up to 1.63 Sv; the single effective dose that A and B medical staffs suffered were 1.48 μSv and 1.15 μSv. The dosage level of some part of Diagnostic radionuclide beyond medical guidance level. The estimation results was slightly larger than the measured effective dose, less than other estimation. Combined with the actual situation, the estimation model can be used as an effective estimation method of the radiation dose level of nuclear medicine radionuclide.

radionuclide; diagnosis; treatment; radiation dose

10.7538/tws.2015.28.03.0171

2014-10-09;

2015-04-27

曹 瑛(1993—)，女，碩士研究生，湖南衡陽(yáng)人，醫(yī)學(xué)物理專業(yè)

邱小平，E-mail: nh6651@163.com

TL72

A

1000-7512(2015)03-0171-07