孫建華 熊斌

摘要：介紹一下醫(yī)用回旋加速器的使用的原因，并通過(guò)對(duì)醫(yī)用回旋加速器運(yùn)行時(shí)的輻射的總結(jié)和分析，探討醫(yī)用回旋加速器運(yùn)行時(shí)對(duì)周圍環(huán)境的影響，了解醫(yī)用回旋加速器運(yùn)行時(shí)的原理和過(guò)程，從而判斷它運(yùn)行時(shí)的輻射是否能在安全范圍之內(nèi)，保證周圍環(huán)境及使用人員的安全。

關(guān)鍵詞：醫(yī)用回旋加速器;環(huán)境;輻射;安全;人員

隨著社會(huì)逐漸發(fā)展進(jìn)步，醫(yī)用科學(xué)技術(shù)也不斷在革新，PET/CT是一種放射性示蹤劑成像技術(shù)，將發(fā)射正電子的放射性同位素標(biāo)記在示蹤化合物上，再注射到研究對(duì)象體內(nèi)，這些示蹤化合物就可以用于活體示蹤生理和生化過(guò)程，以達(dá)到研究人體病理和生化過(guò)程的目的。利用了當(dāng)今的圖像融合的技術(shù)，并綜合了PET功能、分子代謝影響與CT精細(xì)解剖影像的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合了正電子放射性核素標(biāo)記的多種分子探針的應(yīng)用，對(duì)各種腫瘤分級(jí)和惡心腫瘤早期進(jìn)行檢測(cè)和診斷，對(duì)精神變性性疾病、癲癇和心腦血管疾病進(jìn)行診斷和評(píng)估。由于它在醫(yī)療方面有著極為重要的作用，對(duì)于一些重大疾病有獨(dú)特的價(jià)值，因此在國(guó)內(nèi)的使用需求也在快速增加。目前，許多有價(jià)值的放射性同位素示 蹤劑已經(jīng)開(kāi)發(fā)并廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)和臨床研究，這些示蹤劑主要使用11C、13N、15O、18F等正電子核素進(jìn)行標(biāo)記，由于它們的半衰期很短，必須由醫(yī)用回旋加速器適時(shí)生產(chǎn)，并在較短的時(shí)間內(nèi)標(biāo)記合成出示蹤劑。回旋加速器是放射性同位素生產(chǎn)系統(tǒng)中最大和最復(fù)雜的部分。而醫(yī)用回旋加速器在使用過(guò)程中，一定能量的質(zhì)子將被產(chǎn)生出來(lái)并轟擊靶材料，從而產(chǎn)生出大量的中子和光子輻射，這些輻射同時(shí)會(huì)照射到使用人員和環(huán)境的身上。

一、醫(yī)用回旋加速器概述

（一）醫(yī)用回旋加速器的原理

氣體進(jìn)入離子源后被電離形成等離子體，RF射頻系統(tǒng)將等離子體中的陰離子提取出來(lái)進(jìn)入加速器真空腔加速。為了使離子作回旋運(yùn)動(dòng)，需要施加一個(gè)恒定的軸向磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與兩極間的中平面相垂直。磁場(chǎng)系統(tǒng)提供了理想的磁場(chǎng)使束流做近似螺旋的圓周運(yùn)動(dòng)。加速器真空腔內(nèi)有兩個(gè)中空的D形盒，D形盒與射頻系統(tǒng)的輸出端相連，高頻電場(chǎng)施加在中空D形盒的間隙內(nèi)，D形盒成為以一定頻率變化極性的電極。真空腔內(nèi)抽成高真空，以減少高速運(yùn)動(dòng)粒子的阻力。從離子源中出來(lái)的陰離子進(jìn)入D形盒時(shí)受高頻電場(chǎng)作用獲得加速，進(jìn)入D形盒后，電場(chǎng)作用消失，束流在磁場(chǎng)洛侖磁力的作用下做近似圓周運(yùn)動(dòng);束流從D形盒另一端出來(lái)時(shí)再次受到高頻電場(chǎng)作用獲得加速。

（二）回旋加速器的輻射來(lái)源

回旋加速器主要組成部分：靶系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、磁場(chǎng)系統(tǒng)、離子源系統(tǒng)、束流提取系統(tǒng)等。靶系統(tǒng)就是醫(yī)用回旋加速器在生產(chǎn)正電子核素時(shí)所需要的反應(yīng)裝置，是以靶室、真空絕緣膜和準(zhǔn)直器三部分組成;冷卻系統(tǒng)顧名思義，就是將醫(yī)用回旋加速器產(chǎn)生的熱量通過(guò)去離子水帶走并且起到為機(jī)器降溫的作用;真空系統(tǒng)同樣也很重要，它保持著24小時(shí)不停歇的工作，降低加速器內(nèi)部產(chǎn)生的輻射，同時(shí)起到對(duì)高頻電場(chǎng)的一個(gè)絕緣保護(hù)作用;射頻系統(tǒng)可以說(shuō)是回旋加速器中最為關(guān)鍵的一個(gè)步驟，它為加速器提供了高頻振蕩電壓，它可以檢測(cè)電路，在加速器溫度變化產(chǎn)生高壓漂移時(shí)進(jìn)行調(diào)整;磁場(chǎng)系統(tǒng)時(shí)是為加速提供了一定磁場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)境;離子源系統(tǒng)是產(chǎn)生加速的帶電離子;束流提取系統(tǒng)也比較復(fù)雜，它將加速中最大能量的負(fù)離子變成正離子并引出裝置，將束流引入靶系統(tǒng)中。醫(yī)用回旋加速器在電磁場(chǎng)的作用下利用帶電粒子加速，會(huì)產(chǎn)生大量的放射性元素，而它的放射源主要時(shí)包括放射性廢物、在慢化吸收過(guò)程中中子所產(chǎn)生的高能射線、中子活化物和瞬時(shí)輻射源[1]，這些放射源的放射性極強(qiáng)，上述多個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)都有者極強(qiáng)的放射性，需要確保上述多個(gè)系統(tǒng)的性能保持穩(wěn)定，防止極強(qiáng)的放射源對(duì)于醫(yī)用回旋加速器在使用過(guò)程中的環(huán)境和人員造成不好的影響。

二、回旋加速器的輻射影響范圍

（一）對(duì)環(huán)境的影響

醫(yī)用回旋加速器使用過(guò)程中放射性核素生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生中子、γ 射線和 β 射線表面污染，還有含放射性核素的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)流出物，此外還會(huì)產(chǎn)生少量的臭氧?；匦铀倨髟谶\(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生貫穿輻射，有中子和 γ 射線;加速器機(jī)房中的空氣受中子照射后會(huì)生成放射性活化氣體，主要核素有11C、13N、15O、18F;在放射性藥物的制備過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含有放射性的氣體、液體廢物和固體廢物;加速器產(chǎn)生的電離與空氣中氧相互作用會(huì)產(chǎn)生臭氧。在處理不好的時(shí)候都會(huì)污染到周圍環(huán)境。同時(shí)在運(yùn)行操作過(guò)程中，輻射將會(huì)造成操作人員人體表面污染、設(shè)備表層和作業(yè)場(chǎng)所的極大污染。

（二）對(duì)人員的影響

醫(yī)用回旋加速器的工作人員是重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，我們必須保證專業(yè)人員的安全性，輻射對(duì)于使用人員的影響大多來(lái)自于靶前操作，因?yàn)椴僮魅藛T需要定期地去進(jìn)行濾膜沖洗和換靶，在更換過(guò)濾膜時(shí)，殘留的輻射可能會(huì)讓更換過(guò)濾膜的工作人員受到感生放射性的影響。

三、解決醫(yī)用回旋加速器輻射的方法

（一）加強(qiáng)對(duì)放射性輻射的屏蔽系統(tǒng)

我們要保證良好的真空系統(tǒng)，將放射性輻射控制在有限的范圍內(nèi)，減少由于質(zhì)子碰撞而產(chǎn)生的次級(jí)輻射，從而減少其對(duì)大氣和環(huán)境造成的危害。其次，屏蔽系統(tǒng)十分重要，在醫(yī)用回旋加速器運(yùn)行時(shí)保證最后放射出來(lái)的輻射達(dá)到國(guó)家要求的標(biāo)準(zhǔn)，可以通過(guò)內(nèi)層和外層的屏蔽， 確保四周的屏蔽體頂部、防護(hù)門(mén)和傳遞窗的質(zhì)量，讓質(zhì)子在轟擊時(shí)產(chǎn)生的中子、γ 射線和 β 射線減少，從而確保環(huán)境和人員的安全。

（二）確保良好的通風(fēng)環(huán)境

在氣體污染方面，醫(yī)用回旋加速器的主要污染物包括了二氧化碳和臭氧，在分解和處理大氣污染物這方面，我們需要利用專門(mén)的排風(fēng)裝置，并且將通風(fēng)裝置的出口設(shè)置在屏蔽裝置的遠(yuǎn)處，達(dá)到兩個(gè)系統(tǒng)相互不影響的目的。由于目前在醫(yī)用回旋加速器室內(nèi)機(jī)房的通風(fēng)每小時(shí)超過(guò)4次，且排出量比較少，因此對(duì)周圍大氣的影響并沒(méi)有很大[2]。

（三）降低操作時(shí)放射性輻射劑量

工作人員在管理時(shí)最容易被殘留的輻射所影響，第一，我們需要保證每個(gè)工作人員的專業(yè)性，整個(gè)操作流程必須遵守規(guī)定的步驟和方法來(lái)進(jìn)行，并且要對(duì)于專業(yè)人員進(jìn)行有效的監(jiān)管，專業(yè)的工作人員才能確保降低醫(yī)用回旋加速器運(yùn)行所產(chǎn)生的輻射。第二，要保持放射性輻射劑量的檢測(cè)，使其全身有效劑量保持在國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)20m Sv/a以內(nèi)[3]，確保工作人員的生命健康，將放射性劑量調(diào)至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的四分之一。第三，在處理過(guò)濾膜等設(shè)備的同時(shí)要注意處理時(shí)間，加速器在維修和護(hù)理時(shí)盡量縮短時(shí)間，但前期使用后的放置時(shí)間可以適當(dāng)延長(zhǎng)，因?yàn)樵S多的感生放射性核素的半衰期都比較短，聽(tīng)過(guò)延長(zhǎng)未使用的時(shí)間，可以減少殘留的輻射，降低工作人員在清理設(shè)備時(shí)所受到的輻射影響。

四、總結(jié)

醫(yī)用回旋加速器的運(yùn)用對(duì)于國(guó)內(nèi)醫(yī)療有著很重大的意義，它對(duì)于各種疾病的判斷可以讓許多患者在黃金時(shí)期得到診斷和治療，根據(jù)2010年的全國(guó)調(diào)查，國(guó)內(nèi)對(duì)于醫(yī)用回旋加速器的需求年增長(zhǎng)達(dá)兩位數(shù)，可見(jiàn)其的必要性。但是由于加速器的使用會(huì)產(chǎn)生大量的輻射，我們必須解決輻射給周圍環(huán)境和人員所帶來(lái)的不良影響，更加深入地研究如何保證醫(yī)用回旋加速器產(chǎn)生的輻射不會(huì)威脅到周圍環(huán)境和工作人員的安全健康。因此，要保證各個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，提高管理人員的專業(yè)素養(yǎng)，減少過(guò)濾膜的時(shí)間，盡量將操作距離延長(zhǎng)[4]，并且注意醫(yī)用回旋加速器使用場(chǎng)景的維護(hù)，定期去檢查所有的屏蔽系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等重要降低輻射的設(shè)備，保持嚴(yán)格的監(jiān)管，防止該工作區(qū)域有吸煙等危險(xiǎn)行為的出現(xiàn)，做到有效防護(hù)，才能讓醫(yī)用回旋加速器在有安全保障的同時(shí)進(jìn)行醫(yī)療檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)

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