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自从1895年伦琴发现X射线后, 射线被广泛应用于医学领域, 包括X线诊断技术、X线放射治疗、应用放射性核素释放的各种射线的核医学诊疗技术等。在这些射线技术广泛应用的同时, 也带来了无数的生物不良反应, 认识到这种因果关系后, 与医学放射暴露危害相关的防护研究也受到了广泛关注。本文对核医学诊疗过程中核医学从业人员可能受到的放射职业暴露进行了综述, 并且对防护手段也做了针对性的介绍。
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中华医学会核医学分会于2010年3月至8月进行了全国核医学现状普查[7], 截至2010年7月31日, 我国大陆地区共有核医学相关科室875个, 共有6838人从事核医学工作, 各种SPECT仪器555台, PET-CT仪器133台, 回旋加速器72台。2009年, 行SPECT检查者117.88万例, 行PET检查者15.48万例, 治疗甲亢患者17.18万人次、甲状腺癌患者1.43万人次、皮肤病患者15.59万人次、骨转移癌患者1.15万人次, 摄碘率检测者33.79万人次, 行肾图检查者5.38万人次, 放射免疫检测1313.83万个标本, 非放免检测3011.15万个标本。
从1982年起, 日本同位素协会每隔5年对全日本的核医学状况进行一次普查, 最近一次是2007年进行的[8], 他们对1309家登记在册使用放射性核素的单位发出了问卷, 其中, 1219家使用核素进行体内检查, 49家进行体外检测, 212家行PET, 最终回收到1207张答卷。统计结果显示, 1119家各类机构中安装了1569台SPECT, 每年进行大约141万人次的检查; 放射免疫分析年约1310万人次; 放射性核素治疗并没有在日本广泛开展, 年均治疗甲亢患者仅2373人次、甲状腺癌患者仅4146人次; PET检查在日本广泛开展, 保守估计, 2007年检查人次为40万。
从1950年起, 美国公共卫生服务机构以及食品与药品管理局进行了多次全美国范围的医学放射性诊疗状况的调查[9], 重在评估医学中使用的放射性诊疗方法对于公众以及专业从业人员带来的辐射安全问题(表 1、表 2)。联合国在2000年公布的统计数据中, 天然本底辐射情况下, 世界范围内人均辐射剂量为2.8 mSv[10]。两个表格中的数据提醒核医学从业人员, 在工作量逐年增加的情况下, 科学地进行辐射防护是非常必要的。
1973年 1982年 2005年 骨扫描 12.5 181.1 345.0 心脏 3.3 95.0 980.0 肺 41.7 119.1 74.0 甲状腺 46.0 67.7 - 肾脏 12.2 23.6 47.0 胃肠道 53.5 160.3 121.0 脑 151.0 81.2 - 感染 - - 38.0 肿瘤 1.4 12.1 34.0 其他 29.4 - - 总计 351.0 740.0 1720.0 注:表中,"-"为未作详细统计。 表 1 不同年份美国进行的核医学诊疗人次(万)
检查项目 年平均剂量(铅屏蔽) 年平均剂量(无铅屏蔽) 全身骨扫描 1.50 3.56 甲状腺 0.94 1.63 肾脏 0.33 0.53 99Tcm-MIBI心脏 0.86 2.02 201Tl心脏 0.20 0.29 表 2 不同检查项目下核医学从业人员的受照剂量(mSv)
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辐射防护的目的是防止有害的确定性效应, 限制随机性效应的发生率, 使之达到可以接受的水平, 也就是使一切具有正当理由的照射保持在可以合理做到的最低水平。辐射防护的两大原则是实践的正当化(即确定放射诊疗是应该进行的)以及放射防护的最优化(即在确定放射诊疗是可行的前提下受照辐射剂量尽可能低)。核医学辐射有两个特点: ①对患者主要是内照射, 即放射性核素进入人体内产生的照射, 对医务人员主要是外照射, 即放射性核素从人体外发射的射线对人体产生的照射;
核医学从业人员要做好内、外照射的防护, 实际工作中, 内照射防护的要点就是采取一切切实可行的方法防止放射性核素进入人体内; 经典的外照射防护三原则是时间防护、距离防护和屏蔽防护[11]。
时间防护: 暴露在放射环境中的时间越长, 受照剂量就越大。剂量和剂量率是两个不同的概念, 剂量指的是一段时间内接受到的总的电离辐射的量; 剂量率指的是个人在特定的环境下一定的时间内受到的电离辐射的量。这个概念必须牢记并且贯彻在核医学从业人员的实际工作中, 应经常使用表面污染仪监测环境, 使用剂量率仪测定各种环境实际工作状态下的剂量率, 避免在高剂量率的环境中长时间的工作, 即使是在低剂量率的环境中也必须避免任何私人活动的进行。时间防护是简单易行的减少放射暴露的方法。
距离防护: 距离放射源越远, 受到的辐射剂量就越小, 剂量大小与距离的平方成反比。在工作中可以使用剂量率仪来巡查我们的工作场所, 监测离开高活性区域不同的距离下实际的剂量率有多高, 是否处于安全的位置。
屏蔽防护: 屏蔽防护的方法很大程度上决定于到底是针对哪一种电离辐射, 是α、β、γ、正电子、X射线, 还是其中的组合, 针对不同的电离辐射采取不同的防护方法。α射线一般是不需要屏蔽的, 它的穿透能力非常弱, 一张面巾纸或者皮肤都无法穿透, 我们仅仅关心是否存在放射性核素进入体内; 但是, 它的传能线密度很高, 可导致大量的细胞损伤。放射性核素进入体内的途径有3个: 吸收、摄入和吸入, 因此, 核医学科的高活性工作场所内是禁止饮食、吸烟或化妆的。进行放射性操作时, 必须佩戴手套、防护服以及其他个人防护用品, 一旦皮肤发生放射性物质沾染, 用洗手液等温和去污剂清洗后, 再用大量水冲洗, 严重的情况下, 24 h佩戴手套, 通过出汗的方式将放射性物质带出皮肤外后再清洗。对β射线的防护我们要注意两点, 其一, β射线的穿透能力比α射线要强, 行进的路径是“之”字状扭曲的, 需要更加厚实的材料来防护; 其二, 如果用高原子序数的材料(如铅等)来防护β射线, 要同时考虑韧致辐射的发生, 可以采用树脂玻璃、玻璃和塑料等来防护。比如, 实际工作中核医学科经常使用的131I, 其衰变过程中同时释放出β和γ射线, 防护这种核素可以采用一种贴有塑料贴面的铅材料, 可同时防护β射线和γ射线。γ射线的防护需要高原子序数的材料, 其厚度取决于射线的能量以及这种材料的半值层, 即将射线能量衰减一半的材料的厚度, 一般10个半值层厚度的材料足够了。核医学常用的放射性核素、主要的γ射线能量以及防护材料铅的半值层见表 3。
核素 主要能量(keV) 铅的半值层(cm) 99Tcm 140 ~0.02 131I 364 ~0.30 133Xe 81 ~0.03 111In 245 ~0.10 137Cs 662 ~0.65 201Tl 70 ~0.03 125I 35.5 ~0.01 表 3 核医学常用放射性核素及防护材料铅的半值层
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PET的临床应用价值已经得到了广泛认可, 包括肿瘤诊断随访、脑功能研究以及心脏代谢显像等, PET-CT的装机量和临床检查病例数也因此逐年迅速增加。然而这种趋势带来了一个严肃的问题: PET-CT检查中CT的X射线与正电子衰变是不是给患者带来了双重的辐射暴露?Huang等[14]研究了全身PET-CT的辐射剂量和带来的潜在致癌危险, 他们采用Alderson-Rando模型和热释光剂量计来测量CT带来的辐射剂量, 实验中模拟了CT的3种不同CT的采集条件, 各种条件参数以及最终的有效剂量结果见表 4; PET的辐射剂量根据医学内照射剂量的程序进行理论计算得到, 假设注射18F-FDG的剂量为370 MBq, 采集5个床位, 每个床位2.75 min, 整个检查大约需要20 min, 理论计算得到单独PET的有效剂量为6.23 mSv; 将PET的有效剂量与CT的有效剂量相加得到PET-CT的总有效剂量。结果, 在3种CT采集条件下, PETCT的总有效剂量男性分别为13.65 mSv、24.80 mSv和32.18 mSv, 女性分别为13.45 mSv、24.79 mSv和31.91 mSv, 其中CT的贡献为54%~81%;采用终生归因危险来进行辐射致癌的评估, 结果表明, 对于20岁的女性, 癌症发生率的终生归因危险值为0.231%~0.514%, 对于20岁的男性, 该值为0.163%~0.323%;随着年龄增长, 辐射暴露导致发生癌症的危险度下降。结论: PET-CT检查伴随带来辐射剂量和癌症的风险, 因此该项检查必须是临床需要的, 并且应采取适当的措施来降低辐射剂量。
方案 管电压(kv) 旋转时间(s) 层厚(mm) 螺距 管电流(mA) 男性有效剂量(mSv) 女性有效剂量(mSv) A 120 0.5 0.625 0.984 100~300 7.42 7.22 B 120 0.5 0.625 0.984 200 18.57 18.56 C 140 0.5 0.625 0.984 150~350 25.95 25.95 表 4 PET-CT中CT的不同采集条件对患者模型有效剂量的变化
核医学从业人员的职业暴露与放射防护
Occupational exposure and radiation protection of nuclear medicine professional staffs
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摘要: 职业暴露是指由于职业关系而暴露在危险因素中,从而有可能损害健康或危及生命的一种情形。该文介绍了有关职业暴露的基本概念以及核医学从业人员职业暴露的特点,并对国内外近年来迅猛发展的核医学诊疗趋势进行了分析。文章中对核医学外照射防护的三要素即时间、距离和屏蔽防护进行了重点描述,同时对孕妇胎儿、PET-CT检查和低剂量辐射生物效应等近年来在辐射防护领域中的研究热点作了文献回顾。
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关键词:
- 核医学 /
- 职业暴露 /
- 辐射防护 /
- 剂量效应关系, 辐射
Abstract: An occupational exposure occurs during the performance of job duties and may place a worker at risk of infection in terms of health or life.In this review the basic concept of occupational exposure and the characteristics of occupational exposure in nuclear medicine practice were introduced at first.And then introduced the global rapid trends in diagnostic and therapeutic nuclear medicine modalities applied in medical procedure.The external radiation protection in nuclear medicine practice mainly including time, distance and shielding were emphasized.Moreover, a literature retrospective review was undertaken focusing the hot topics in radiation protection fields, like pregnancy, fetal, PET-CT and radiation low-dose biological effects. -
表 1 不同年份美国进行的核医学诊疗人次(万)
1973年 1982年 2005年 骨扫描 12.5 181.1 345.0 心脏 3.3 95.0 980.0 肺 41.7 119.1 74.0 甲状腺 46.0 67.7 - 肾脏 12.2 23.6 47.0 胃肠道 53.5 160.3 121.0 脑 151.0 81.2 - 感染 - - 38.0 肿瘤 1.4 12.1 34.0 其他 29.4 - - 总计 351.0 740.0 1720.0 注:表中,"-"为未作详细统计。 表 2 不同检查项目下核医学从业人员的受照剂量(mSv)
检查项目 年平均剂量(铅屏蔽) 年平均剂量(无铅屏蔽) 全身骨扫描 1.50 3.56 甲状腺 0.94 1.63 肾脏 0.33 0.53 99Tcm-MIBI心脏 0.86 2.02 201Tl心脏 0.20 0.29 表 3 核医学常用放射性核素及防护材料铅的半值层
核素 主要能量(keV) 铅的半值层(cm) 99Tcm 140 ~0.02 131I 364 ~0.30 133Xe 81 ~0.03 111In 245 ~0.10 137Cs 662 ~0.65 201Tl 70 ~0.03 125I 35.5 ~0.01 表 4 PET-CT中CT的不同采集条件对患者模型有效剂量的变化
方案 管电压(kv) 旋转时间(s) 层厚(mm) 螺距 管电流(mA) 男性有效剂量(mSv) 女性有效剂量(mSv) A 120 0.5 0.625 0.984 100~300 7.42 7.22 B 120 0.5 0.625 0.984 200 18.57 18.56 C 140 0.5 0.625 0.984 150~350 25.95 25.95 -
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