王亞?wèn)|,王路生,馬 彥,戴雄新

(中國(guó)輻射防護(hù)研究院,核藥研發(fā)轉(zhuǎn)化與精準(zhǔn)防護(hù)山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,太原 030006)

放射性核素內(nèi)污染是放射工作人員面臨的主要職業(yè)健康危害之一。隨著輻射防護(hù)技術(shù)和管理的不斷進(jìn)步,職業(yè)人員發(fā)生放射性意外攝入的概率越來(lái)越小,但風(fēng)險(xiǎn)始終存在。職業(yè)人員意外攝入大量放射性物質(zhì)事件一旦發(fā)生,危害巨大。由于內(nèi)照射輻射損傷與放射性物質(zhì)在體內(nèi)的停留時(shí)間直接相關(guān),因此,意外攝入大量放射性物質(zhì)后需要盡快將攝入的放射性物質(zhì)排出體外,以盡可能減少其在人體各個(gè)器官中擴(kuò)散與沉積產(chǎn)生的輻射損害及風(fēng)險(xiǎn)。1992年歐洲共同體委員會(huì)和美國(guó)能源部共同發(fā)布的《工作人員意外放射性內(nèi)污染處理指南》(以下簡(jiǎn)稱《指南》)是目前在體內(nèi)污染的醫(yī)學(xué)處理方面論述最詳細(xì)的材料,其明確指出:當(dāng)攝入量介于1～10倍年攝入量限值(Annual Limit of Intake,ALI)時(shí)需要考慮進(jìn)行短期給藥治療;當(dāng)攝入量超過(guò)10倍ALI時(shí)需要考慮延長(zhǎng)治療時(shí)間或長(zhǎng)期治療[1]。

吸入氣載放射性物質(zhì)是造成職業(yè)人員放射性內(nèi)污染的主要途徑之一。排除吸入體內(nèi)的放射性物質(zhì)的醫(yī)學(xué)處理措施包括兩類,即藥物促排[2]和肺部灌洗[3]。對(duì)給予促排藥的時(shí)間,一般認(rèn)為時(shí)間越早效果越好[4-5]。對(duì)進(jìn)行肺部灌洗的時(shí)間,已有研究表明吸入后3 h進(jìn)行灌洗處理對(duì)難轉(zhuǎn)移放射性物質(zhì)的清除效果顯著優(yōu)于8 h、24 h和48 h后處理的效果[3]?！吨改稀分忻鞔_指出醫(yī)療救護(hù)人員和保健物理師需要在放射性物質(zhì)過(guò)量攝入事件發(fā)生后2 h內(nèi)明確放射性污染物的類型和個(gè)人攝入量的可能范圍,以消除被污染人員心理恐懼并確定其需要采取的處理措施(現(xiàn)場(chǎng)或轉(zhuǎn)移至醫(yī)院救治)。由此可見,放射性內(nèi)污染的醫(yī)學(xué)干預(yù)決策及其處理效果均有極高的 “時(shí)效性”特征。因此,制定職業(yè)人員個(gè)人放射性內(nèi)污染監(jiān)測(cè)方案時(shí)需要充分考慮其時(shí)效性,以確保職業(yè)人員意外攝入過(guò)量放射性物質(zhì)后能夠快速識(shí)別并獲得及時(shí)有效的醫(yī)學(xué)處理。

鼻擦拭分析是檢測(cè)人體放射性吸入最簡(jiǎn)便快捷的方法之一。相比于活體測(cè)量技術(shù)(如肺部計(jì)數(shù)器或全身計(jì)數(shù)器),鼻擦拭分析對(duì)絕大多數(shù)放射性核素普遍適用,尤其適用于難測(cè)α和β放射性核素,如55Fe、63Ni、89/90Sr、147Pm、210Pb、210Po、226/228Ra、238U、228/232Th、237Np、238/239Pu和244Cm等[6-9]。盡管鼻擦拭分析僅能夠?qū)z入量進(jìn)行定性分析,但其檢測(cè)結(jié)果仍是放射性內(nèi)污染事件早期階段進(jìn)行個(gè)人內(nèi)污染精準(zhǔn)識(shí)別及醫(yī)學(xué)干預(yù)決策的主要依據(jù)之一[1,5,10]。20世紀(jì)70年代初開始,鼻擦拭分析被應(yīng)用于Pu、Am等超鈾核素相關(guān)從業(yè)人員的內(nèi)污染日常監(jiān)測(cè),其結(jié)果作為是否進(jìn)一步開展放射性內(nèi)污染調(diào)查的判別依據(jù)[7-8]。現(xiàn)如今,隨著放射性意外吸入事件發(fā)生頻率的降低及放射性場(chǎng)所監(jiān)測(cè)技術(shù)靈敏度的提高,鼻擦拭分析逐漸被各種場(chǎng)所監(jiān)測(cè)設(shè)備取代,主要應(yīng)用于特殊監(jiān)測(cè)(即異常事件實(shí)際或疑似發(fā)生時(shí)啟動(dòng)的監(jiān)測(cè)方案)[7,11-12]。然而,常規(guī)監(jiān)測(cè)中使用的場(chǎng)所空氣監(jiān)測(cè)設(shè)備(包括固定空氣采樣器和個(gè)人呼吸采樣器)對(duì)于放射性內(nèi)污染事件的識(shí)別具有明顯的缺陷。對(duì)于固定空氣采樣器,已有報(bào)道表明其測(cè)量數(shù)據(jù)存在顯著低估(超過(guò)一個(gè)量級(jí))作業(yè)人員呼吸區(qū)域空氣放射性活度濃度的情況[13],這很可能會(huì)導(dǎo)致放射性內(nèi)污染事件發(fā)生而無(wú)警報(bào)識(shí)別。對(duì)于個(gè)人呼吸采樣器,其采集到的放射性氣溶膠量可能遠(yuǎn)超過(guò)作業(yè)人員在防護(hù)條件下(如戴口罩或呼吸面罩等)真實(shí)吸入的放射性氣溶膠量。因此,根據(jù)個(gè)人呼吸采樣器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行放射性內(nèi)污染預(yù)警可能會(huì)造成“過(guò)度響應(yīng)”。另外,場(chǎng)所空氣監(jiān)測(cè)設(shè)備的檢測(cè)數(shù)據(jù)均無(wú)法作為精準(zhǔn)識(shí)別個(gè)人放射性內(nèi)污染的直接證據(jù)。若場(chǎng)所空氣監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)出預(yù)警后再臨時(shí)啟動(dòng)鼻擦拭分析程序,不僅會(huì)降低鼻擦拭分析的“時(shí)效性”,而且很可能會(huì)因?yàn)閷?shí)施采樣和被采樣人員準(zhǔn)備不足而錯(cuò)過(guò)鼻擦拭采樣的最佳時(shí)機(jī)和條件(吸入后30 min內(nèi)且鼻腔無(wú)清洗[5]),進(jìn)而降低鼻擦拭分析的可靠性。綜上所述,場(chǎng)所空氣監(jiān)測(cè)設(shè)備并不能完全替代鼻擦拭分析實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)人放射性內(nèi)污染的快速監(jiān)測(cè)和識(shí)別,而鼻擦拭分析僅作為特殊監(jiān)測(cè)手段進(jìn)行個(gè)人放射性內(nèi)污染監(jiān)測(cè)時(shí)存在“時(shí)效性”和“可靠性”降低的風(fēng)險(xiǎn)。另外,常規(guī)監(jiān)測(cè)方案中尿樣及糞便分析的實(shí)施頻率較低(通常以周或月為周期)且分析過(guò)程(包含采樣、制樣和測(cè)量等)往往>24 h,對(duì)個(gè)人放射性內(nèi)污染事件的識(shí)別有嚴(yán)重的滯后性。

針對(duì)職業(yè)人員意外吸入過(guò)量放射性物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)及相應(yīng)的快速監(jiān)測(cè)需求,本文介紹鼻擦拭分析的應(yīng)用原理和技術(shù)現(xiàn)狀,探討其應(yīng)用于放射性職業(yè)人員內(nèi)污染常規(guī)監(jiān)測(cè)的價(jià)值和意義。

1 鼻擦拭分析與放射性內(nèi)污染

除少數(shù)放射性氣體或蒸汽外(如131I2、3H2O、14CO2等),空氣中載帶的絕大多數(shù)放射性物質(zhì)主要以氣溶膠形態(tài)存在。作為呼吸通道的起始部分,鼻腔是阻止放射性氣溶膠進(jìn)入人體的第一道防線。針對(duì)氣載放射性物質(zhì)的攝入,國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)專門建立了人體呼吸道模型(HRTM),并給出放射性氣溶膠在鼻腔及其它氣道的沉積情況[13]。按照HRTM,人體呼吸道被分為胸外(ET,包括鼻、口、咽、喉)和胸內(nèi)(TH,包括支氣管、細(xì)支氣管、肺泡間質(zhì))兩類氣道。其中,前鼻腔(即鼻孔)被劃分為單獨(dú)部位(記作ET1),而后鼻腔與咽、喉一起被劃分為另一部位(記作ET2);支氣管、細(xì)支氣管、肺泡間質(zhì)部位分別被記作BB、bb、AI?；贖RTM,ICRP給出了不同粒徑氣溶膠顆粒(0.6 nm～100 μm)在人體呼吸道各個(gè)部位的沉積比例(見表1)。從表1可以看出,不同粒徑氣溶膠顆粒在鼻孔(ET1)中均有沉積,其沉積量占呼吸道總沉積量(Total,ET1、ET2、BB、bb、AI五部位沉積量之和)的9%～65%。因此,通過(guò)檢測(cè)鼻孔內(nèi)放射性物質(zhì)含量可以有效判別是否有放射性物質(zhì)吸入事件發(fā)生。盡管不同粒徑的氣溶膠顆粒在呼吸道各個(gè)部位的沉積量存在顯著差異,但ET1沉積量與呼吸道總沉積量的比例均在同一數(shù)量級(jí)(最大值與最小值之比小于10),理論上,根據(jù)鼻孔內(nèi)放射性氣溶膠沉積量可以對(duì)吸入體內(nèi)的放射性物質(zhì)總量進(jìn)行量級(jí)估算。

表1 不同粒徑氣溶膠微粒在呼吸道的沉積比例[13](參考工作人員呼吸速率1.2 m3/h)

鼻擦拭分析通過(guò)檢測(cè)鼻孔內(nèi)擦拭物的放射性含量獲取鼻孔內(nèi)放射性氣溶膠的沉積信息,進(jìn)而對(duì)個(gè)人放射性內(nèi)污染進(jìn)行判斷和評(píng)價(jià)。沉積在鼻孔內(nèi)的氣溶膠顆?？梢酝ㄟ^(guò)擤鼻涕、擦洗鼻孔等人為方式被清除,也可以通過(guò)粘液-纖毛清除生理過(guò)程而轉(zhuǎn)移到ET2[13]。由于個(gè)人清洗行為及生理清除過(guò)程對(duì)鼻孔內(nèi)沉積物保留量的影響難以量化校正[14-15],鼻擦拭分析需要盡可能避免或減小這些清除過(guò)程對(duì)樣品代表性的干擾。美國(guó)國(guó)家輻射防護(hù)與測(cè)量委員會(huì)(NCRP )161號(hào)報(bào)告指出,對(duì)確認(rèn)或懷疑吸入放射性物質(zhì)的人員進(jìn)行鼻擦拭分析時(shí),需要在污染事件發(fā)生后盡可能快地(最好在30 min內(nèi))進(jìn)行樣品采集,且采樣須在淋浴和其它清洗步驟前實(shí)施。另外,與放射性表面污染擦拭分析一樣,鼻擦拭分析的擦拭采樣效率也有較高的不確定度。NCRP 161號(hào)報(bào)告推薦采用鼻擦拭樣品(兩個(gè)鼻孔)放射性活度占總吸入量的5%(保守值)進(jìn)行總攝入量計(jì)算。

盡管氣溶膠鼻腔沉積、鼻腔沉積物清除、鼻腔擦拭采樣等過(guò)程的影響會(huì)導(dǎo)致鼻擦拭分析無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)放射性吸入量(即無(wú)法用于劑量計(jì)算),但其檢測(cè)結(jié)果對(duì)放射性內(nèi)污染仍有重要的指示性意義。日本國(guó)家原子能機(jī)構(gòu)核燃料循環(huán)工程實(shí)驗(yàn)室(JAEA-NFCEL)調(diào)查發(fā)現(xiàn),Pu放射性內(nèi)污染真實(shí)事件中受污染人員的鼻擦拭樣品與早期排泄物樣品的放射性活度比普遍<10[7],證實(shí)了鼻擦拭分析結(jié)果能夠用于應(yīng)急狀況下放射性吸入量量級(jí)估算并作為螯合治療實(shí)際行動(dòng)水平的判別依據(jù)。美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LANL)分析了其針對(duì)錒系核素氣溶膠內(nèi)污染的鼻擦拭分析歷史數(shù)據(jù),表明鼻擦拭樣品的放射性活度(>1.25 Bq)與內(nèi)污染事件的發(fā)生(待積有效劑量>1 mSv)有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性[10],證實(shí)了鼻擦拭分析結(jié)果作為決策是否進(jìn)行進(jìn)一步生物樣品分析及內(nèi)污染調(diào)查依據(jù)的可行性。

2 鼻擦拭分析技術(shù)及研究現(xiàn)狀

目前,鼻擦拭分析方法按照測(cè)量方式可以分為兩類:固體探測(cè)器法和液閃法。

2.1 固體探測(cè)器法

日本JAEA-NFCEL使用直徑為40 mm的空氣采樣濾膜包裹棉簽頭后進(jìn)行鼻腔擦拭采樣,之后將濾膜取下,利用ZnS(Ag)閃爍體探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量(2π角度)[7]。成都理工大學(xué)采用常規(guī)棉簽進(jìn)行鼻腔采樣,之后將棉簽懸空固定在密閉腔體,在真空條件下使用單個(gè)金硅面壘(PIPS)探測(cè)器對(duì)旋轉(zhuǎn)的棉簽頭進(jìn)行測(cè)量(2π角度)[16]。軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院使用黏性鼻拭子(醫(yī)用膠帶包裹海綿擦拭頭)進(jìn)行鼻腔采樣,之后將兩個(gè)鼻拭子(對(duì)應(yīng)兩個(gè)鼻孔)懸空固定在對(duì)立放置的兩個(gè)PIPS探測(cè)器之間進(jìn)行測(cè)量(接近4π角度)[17]。盡管固體探測(cè)器法在測(cè)量?jī)x器結(jié)構(gòu)方面不斷優(yōu)化進(jìn)步,但該類方法對(duì)鼻擦拭樣品中α放射性的探測(cè)效率始終<50%,且分析過(guò)程存在擦拭物脫落、交叉污染、擦拭材料干擾測(cè)量等問(wèn)題,分析結(jié)果的準(zhǔn)確性較低。

2.2 液閃法

相比于固體探測(cè)器法,液閃法對(duì)鼻擦拭樣品中α放射性的探測(cè)效率更高(理論上能達(dá)到100%),制樣和測(cè)量過(guò)程的樣品交叉污染風(fēng)險(xiǎn)較低,具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。美國(guó)LANL采用水潤(rùn)濕后的常規(guī)棉簽進(jìn)行鼻腔采樣,之后將棉簽頭取下與閃爍液混合后進(jìn)行液閃測(cè)量[9-10]。然而,常規(guī)棉簽樣品在閃爍液中需要浸潤(rùn)足夠長(zhǎng)的時(shí)間(>3 h)才能獲得較高的探測(cè)效率(>60%)[6]。加拿大原子能有限公司喬克河核實(shí)驗(yàn)室(AECL-CRNL)開發(fā)了基于聚氨酯泡沫拭子的鼻擦拭樣品液閃分析方法,有效縮短了浸潤(rùn)時(shí)間并提高了探測(cè)效率(擦拭頭在閃爍液中浸潤(rùn)1 h后α放射性的探測(cè)效率達(dá)到75%),并且實(shí)現(xiàn)了α/β甄別測(cè)量[6]。中國(guó)輻射防護(hù)研究院開發(fā)了基于可溶性熱塑性聚氨酯材料拭子的鼻擦拭分析方法,實(shí)現(xiàn)了擦拭材料在閃爍液中的快速完全溶解,消除了擦拭材料對(duì)液閃測(cè)量的干擾,使α放射性的探測(cè)效率達(dá)到100%,且具備良好的α/β甄別能力,15 min內(nèi)即可完成樣品分析[18]。液閃法在便捷性、時(shí)效性和準(zhǔn)確性方面均有很好的技術(shù)能力,完全能夠應(yīng)對(duì)針對(duì)放射性內(nèi)污染的快速監(jiān)測(cè)需求。

3 鼻擦拭分析應(yīng)用于常規(guī)監(jiān)測(cè)的價(jià)值

作為職業(yè)人員輻射防護(hù)計(jì)劃的重要組成部分,放射性內(nèi)污染常規(guī)監(jiān)測(cè)不僅要提供正常工況下職業(yè)人員的劑量攝取信息,而且要能夠有效預(yù)警和識(shí)別異常工況下意外照射事件的發(fā)生。對(duì)于放射性毒性較高的放射性物質(zhì)(如Pu和Am),當(dāng)前的常規(guī)監(jiān)測(cè)方案所采用的監(jiān)測(cè)手段(包括固定空氣采樣、個(gè)人呼吸采樣、尿樣及糞便分析)通過(guò)單一或多手段相結(jié)合的途徑均無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)放射性內(nèi)污染事件及人員的百分之百識(shí)別[19]。相比于場(chǎng)所空氣監(jiān)測(cè),鼻擦拭分析對(duì)放射性內(nèi)污染人員的識(shí)別更加精確;相比于尿樣和糞便分析,鼻擦拭分析在“時(shí)效性”方面有顯著優(yōu)勢(shì)。因此,鼻擦拭分析能夠有效彌補(bǔ)當(dāng)前常規(guī)監(jiān)測(cè)手段在快速精確識(shí)別放射性內(nèi)污染人員方面的不足。

如前所述,20世紀(jì)70年代初鼻擦拭分析已被應(yīng)用于放射工作人員的內(nèi)污染日常監(jiān)測(cè)。隨著液閃法鼻擦拭分析技術(shù)在便捷性、時(shí)效性和準(zhǔn)確性方面的進(jìn)步,其作為日常內(nèi)污染監(jiān)測(cè)手段將獲取更加及時(shí)準(zhǔn)確的職業(yè)人員放射性內(nèi)污染數(shù)據(jù)。鼻擦拭分析在日常內(nèi)污染監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)多個(gè)方面的輻射防護(hù)目的和價(jià)值:

1)增強(qiáng)對(duì)職業(yè)人員的精準(zhǔn)防護(hù)能力

對(duì)于意外吸入過(guò)量放射性物質(zhì)的放射工作人員個(gè)體,個(gè)人放射性內(nèi)污染監(jiān)測(cè)的有效性僅存在“0”和“1”的差別。鼻擦拭分析的“日常化”,即每次放射性作業(yè)后進(jìn)行鼻擦拭分析,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)職業(yè)人員放射性內(nèi)污染的精準(zhǔn)快速監(jiān)測(cè),確保職業(yè)人員在意外吸入過(guò)量放射性物質(zhì)后能夠得到及時(shí)的醫(yī)療救治,使放射性內(nèi)污染產(chǎn)生的健康危害降至最低。

2)靈敏監(jiān)測(cè)內(nèi)污染輻射防護(hù)措施的有效性

職業(yè)人員在進(jìn)行放射性作業(yè)前會(huì)采取一系列防護(hù)措施以避免放射性內(nèi)污染,如佩戴口罩、穿氣衣等。然而,由于作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性及職業(yè)人員作業(yè)規(guī)范的差異性,輻射防護(hù)措施的適用性及有效性可能因地或因人而異。鼻擦拭分析結(jié)果能夠直觀反映職業(yè)人員的放射性內(nèi)污染情況,進(jìn)而判斷輻射防護(hù)措施的實(shí)際效用。因此,利用職業(yè)人員的鼻擦拭分析數(shù)據(jù)可以靈敏監(jiān)測(cè)內(nèi)污染輻射防護(hù)措施的有效性,進(jìn)而助力輻射防護(hù)措施的持續(xù)優(yōu)化。

3)保障核應(yīng)急放射性內(nèi)污染快速篩查能力

鼻擦拭分析是核應(yīng)急響應(yīng)時(shí)對(duì)放射性內(nèi)污染人員進(jìn)行快速篩查的主要技術(shù)手段之一。鼻擦拭分析的“日常化”將使核設(shè)施場(chǎng)所始終保持相應(yīng)的核應(yīng)急響應(yīng)技術(shù)能力和人員隊(duì)伍。同時(shí),普通職業(yè)人員對(duì)鼻擦拭分析采樣過(guò)程的熟悉也有助于鼻擦拭分析在核應(yīng)急狀況下進(jìn)行大范圍人員內(nèi)污染篩查時(shí)的高效實(shí)施。

4 結(jié)論與建議

氣溶膠呼吸道沉積模型和實(shí)際的鼻擦拭分析數(shù)據(jù)均表明,鼻擦拭分析能夠有效監(jiān)測(cè)人體的放射性內(nèi)污染狀況?，F(xiàn)有的鼻擦拭分析技術(shù)在便捷性、時(shí)效性和準(zhǔn)確性方面的進(jìn)步使其應(yīng)用于放射工作人員日常放射性內(nèi)污染監(jiān)測(cè)成為可能。鼻擦拭分析應(yīng)用于放射性內(nèi)污染常規(guī)監(jiān)測(cè)不僅可以彌補(bǔ)固定空氣采樣、個(gè)人呼吸采樣、尿樣及糞便分析等技術(shù)在快速精準(zhǔn)識(shí)別放射性內(nèi)污染人員方面的不足,確保職業(yè)人員在意外吸入過(guò)量放射性物質(zhì)后能夠得到及時(shí)的醫(yī)療處理,而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)內(nèi)污染輻射防護(hù)措施有效性的監(jiān)測(cè)和應(yīng)對(duì)核應(yīng)急狀況下的放射性內(nèi)污染人員快速篩查技術(shù)需求。因此,推動(dòng)鼻擦拭分析在放射性內(nèi)污染常規(guī)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,尤其是針對(duì)作業(yè)過(guò)程涉及高放射性毒性的難測(cè)α和β放射性核素的職業(yè)人員,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

相比于美國(guó)、日本等國(guó)家,我國(guó)的鼻擦拭分析應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及數(shù)據(jù)積累極少,缺乏鼻擦拭分析實(shí)際應(yīng)用所需的關(guān)鍵參數(shù)(包括檢測(cè)限、醫(yī)療處理行動(dòng)水平、時(shí)效性和準(zhǔn)確性要求等),目前還難以構(gòu)建具體的鼻擦拭分析管理和技術(shù)方案。因此,建議開展鼻擦拭分析應(yīng)用研究,包括調(diào)查我國(guó)各類核設(shè)施職業(yè)人員鼻擦拭樣品的放射性活度水平,優(yōu)化核設(shè)施場(chǎng)所的鼻擦拭樣品采集、樣品保存、樣品制備及測(cè)量等具體步驟,建立鼻擦拭分析相關(guān)的管理規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。