顏和平 廈門(mén)大學(xué)附屬第一醫(yī)院閩南PET中心 （福建 廈門(mén) 361003）

內(nèi)容提要： 目的：通過(guò)對(duì)MINItrace回旋加速器室主要場(chǎng)所的放射防護(hù)進(jìn)行探討。方法：依據(jù)MINItrace回旋加速器的工作原理及相關(guān)放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果：設(shè)計(jì)了MINItrace回旋加速器室相應(yīng)的放射防護(hù)方案。結(jié)論：各種帶屏蔽的回旋加速器主要場(chǎng)所的屏蔽放射防護(hù)設(shè)計(jì)均符合要求。

近年來(lái)，隨著醫(yī)療水平的不斷發(fā)展，PET/CT得到越來(lái)越多的臨床應(yīng)用[1]。而分子顯像PET/CT所需的示蹤劑半衰期都比較短，因此，醫(yī)用回旋加速器在醫(yī)院也越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。而醫(yī)用回旋加速器在轟擊生產(chǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的放射性輻射（中子輻射和光子輻射），所以需要做好相應(yīng)的放射防護(hù)工作。本文主要針對(duì)帶有自屏蔽系統(tǒng)的MINItrac回旋加速器室在建設(shè)中的放射防護(hù)進(jìn)行分析和探討，以期能以最優(yōu)化的方式保障工作人員及公共的健康防護(hù)。

1.回旋加速器的基本情況及主要參數(shù)

MINItrac回旋加速器是屬于帶有自屏蔽系統(tǒng)的緊湊型醫(yī)用回旋加速器，生產(chǎn)廠家是通用電氣醫(yī)療集團(tuán)，其最大質(zhì)子能量為9.8MeV。引出質(zhì)子束流強(qiáng)度最大50μA，18F最大產(chǎn)能2Ci。

2.回旋加速器的原理和防護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 醫(yī)用回旋加速器的主要基本原理

回旋加速器的基本原理是帶電粒子在磁場(chǎng)中作圓周運(yùn)動(dòng)，采用交變電極的方法，使粒子在較低電壓下通過(guò)多次加速獲得很高的動(dòng)能。其工作原理示意圖見(jiàn)圖1[2-4]。

待加速的帶電粒子是由離子源S產(chǎn)生，產(chǎn)生的各種帶電粒子將向著帶異種電荷的D型電極盒（如A）運(yùn)動(dòng)。達(dá)到能量的粒子將被束流提取裝置提取引出進(jìn)入靶室照射靶物質(zhì)w，生產(chǎn)出以適當(dāng)化學(xué)形式存在的正電子核素18F，13N，15O，11C，其生產(chǎn)核反應(yīng)見(jiàn)表1[5]。

從核反應(yīng)看，回旋加速器在轟擊生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的中子及高能γ射線，加速器室內(nèi)的活化氣體是其放射性污染的主要來(lái)源。

2.2 回旋加速器室放射防護(hù)設(shè)計(jì)

圖1. 回旋加速器工作原理示意圖

2.2.1 回旋加速器室房屋墻體屏蔽設(shè)計(jì)。MINItrace回旋加速器帶有自屏蔽系統(tǒng)，它的屏蔽外殼由混合有氫和硼的高強(qiáng)度混凝土組成，它可以將核素轟擊過(guò)程中產(chǎn)生的中子及γ射線輻射限制在一個(gè)可控制的范圍。因此MINItrace回旋加速器室的屏蔽厚度相對(duì)其他的沒(méi)有自屏蔽的大型回旋加速器要簡(jiǎn)單。根據(jù)通用電器醫(yī)療集團(tuán)提供的回旋加速器以靶為中心的自屏蔽體外某些參考點(diǎn)處中子和γ射線的能量及當(dāng)量劑量率，可以計(jì)算MINItrace回旋加速器室屏蔽墻、門(mén)和屋頂?shù)暮穸?。設(shè)在參考點(diǎn)r0處的中子和γ射線當(dāng)量劑量率分別為Hn、Hg（μSvPh），屏蔽材料的厚度為x，則在R處中子和γ射線當(dāng)量劑量率的綜合HR可按公式1計(jì)算[6-11]。

式中TVLn和TVLγ為屏蔽材料對(duì)中子和γ射線的1P10值減弱層厚度。根據(jù)公式可以計(jì)算回旋加速器機(jī)房各屏蔽墻（門(mén)）厚度，如表2所示。

表1. 幾種常用正電子核素的特性及其生產(chǎn)的核反應(yīng)

表2. 加速器機(jī)房各屏蔽墻(門(mén)) 的厚度

2.2.2 回旋加速器室內(nèi)設(shè)計(jì)

因MINItrace回旋加速器轟擊產(chǎn)生的核素具有高放射性（高能γ射線），因此核素傳輸管道應(yīng)設(shè)計(jì)地溝，同時(shí)必須用鉛磚覆蓋，同時(shí)核素傳輸距離應(yīng)盡可能的短，盡量靠近核素合成模塊。

回旋加速器在轟擊生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的放射性氣體，因此加速器室必須有適當(dāng)流量的排風(fēng)通風(fēng)裝置，排風(fēng)應(yīng)符合當(dāng)?shù)卣?guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

MINItrace回旋加速器在運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)過(guò)高能粒子的轟擊，有些部件需要經(jīng)常更換，其中就包括更換一些帶有較強(qiáng)放射性的部件，包括更換靶膜，碳膜，過(guò)濾膜。因此我們?cè)诰o靠MINItrace回旋加速器邊上做了一個(gè)不銹鋼的工作臺(tái)，并在工作臺(tái)上做了一個(gè)鉛屏風(fēng)，同時(shí)在邊上做了一個(gè)鉛堡壘。工作臺(tái)離回旋加速器近就能減少操作時(shí)間，接觸時(shí)間減少?gòu)亩档筒僮鬟^(guò)程中對(duì)放射輻射對(duì)工作人員的傷害。

而更換下來(lái)的靶膜，碳膜，過(guò)濾膜，更換的加速器內(nèi)部二級(jí)冷卻循環(huán)水，由于經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間高能粒子的轟擊，它們都帶有了含長(zhǎng)半衰期的物質(zhì)。這些廢物廢液都不能隨意丟棄。靶膜碳膜過(guò)濾膜這些固體放射性應(yīng)該放入鉛屏蔽容器或鉛堡壘中進(jìn)行衰變，達(dá)到安全值后再處理掉。而廢水等廢液應(yīng)設(shè)計(jì)衰減池，等達(dá)到安全值后才能排入下水道。

為了工作人員安全，回旋加速器的附屬設(shè)備，包括空壓機(jī)，一級(jí)水冷系統(tǒng)等盡量安排在另一個(gè)房間，并緊著回旋加速器。而回旋加速器控制室盡可能遠(yuǎn)離回旋加速器室，這樣在保證設(shè)備需要的同時(shí)又可避免操作人頻繁進(jìn)入回旋加速器室而遭受輻射危險(xiǎn)。

運(yùn)行情況檢測(cè)

在最大束流50μA轟擊情況下，轟擊靶時(shí)間為120min，生成核素18F 2Ci，進(jìn)行檢測(cè)?；匦铀倨魇宜闹芷帘误w外，0.08～0.20μSv/h，而加速器控制室為0.06～0.17μSv/h，回旋加速器室外并未檢測(cè)出中子。從結(jié)果看，回旋加速器機(jī)房和回旋加速器控制室輻射水平與本底接近。

3.結(jié)論和建議

MINItrace回旋加速器室只要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的設(shè)計(jì)和施工，是可以保障周?chē)h(huán)境和工作人員的安全。

最后，為確保放射安全，應(yīng)在MINItrace回旋加速器設(shè)置輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)應(yīng)配備有表面沾污儀，而工作人員應(yīng)配戴個(gè)人劑量檢測(cè)儀。同時(shí)工作人員應(yīng)經(jīng)過(guò)專門(mén)的放射防護(hù)培訓(xùn)，并制定放射防護(hù)泄露應(yīng)急預(yù)案。