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131I是治疗分化型甲状腺癌（differentiated thyroid carcinoma，DTC）的重要手段，当患者口服一定量的131I（溶液或胶囊）后，残余的甲状腺和转移灶能高度摄取131I，通过131I发射出的β射线，可以有效地清除残余甲状腺组织和杀灭肿瘤细胞。DTC临床上不属于常见病，但随着DTC发病率的逐渐增高[1-4]，近年来对131I治疗该疾病的理念不断更新，国内各地开展此项工作的医院也日益增加。由于131I半衰期较长，服用活度及发出的γ射线能量较高，所以患者服药≥555 MBq（15 mCi）的应住院治疗[5]。目前，甲状腺癌（简称：甲癌）131I治疗病房多为改造而成，受困于布局、面积等条件限制，大多不能满足辐射防护的要求，因此，为保障放射工作人员和公众的安全，本研究以某医院甲癌131I治疗病房的改造为例，关注其屏蔽厚度的计算与评价。
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1周接收患者2次，每次接收4例，日最大实际操作量为2.2×1010 Bq。每人服用量为3.7×109~7.4×109 Bq。
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病房尺寸为6.6 m×3.0 m，原病房墙体均为24 cm砖墙（1.6 g/cm3），设计增加铅当量3 mmPb，防护门窗设计铅当量为5 mmPb。
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该项目使用放射性核素131I，可发出β与γ射线，β射线的能量为606.3 keV，在人体组织中的最大射程约0.3 cm，在空气中也很容易被物质阻挡，不会对公众产生明显的外照射影响。对于外照射的防护，仅考虑γ射线即可。
131I衰变发出γ射线的能量为365 keV，照射量率常数Г为0.22 R·m2·Ci-1·h-1。
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裸源γ空气比释动能率计算公式为K＝0.00873×Г×A/r2，式中，K：γ空气比释动能率（单位：Gy/h）；Г：照射量率常数（单位：R·m2·Ci-1·h-1）；A：核素（点源）活度（单位：Ci）；r：与点源之间的距离（单位：m）。
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依据公式△Pb＝TVTPblgK计算屏蔽厚度，式中，K：减弱倍数，TVTPb：十分之一值厚度。根据《辐射防护手册：第三分册（辐射安全）》[6]中表 2.12数据，线性内插方法得出131I衰变发出的γ射线能量为365 keV，γ射线的普通混凝土（2.2 g/cm3）十分之一值厚度约为190 mm，铅十分之一值厚度约为10 mmPb。
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无屏蔽状态下不同距离、不同活度131I产生的γ空气比释动能率见表 1。屏蔽状态下各诊疗室不同距离、不同活度核素的γ射线空气比释动能率控制为2.5 μGy/h时，各墙体的屏蔽厚度见表 2和表 3。
131I活度
（×109 Bq）距离（m） 0.5 1 2 3 4 5 1.9 384.1 96.0 24.0 10.7 6.0 3.8 3.7 768.2 192.1 48.0 21.3 12.0 7.7 5.6 1 152.4 288.1 72.0 32.0 18.0 11.5 7.4 1 536.4 384.0 96.0 42.8 24.0 15.2 表 1 无屏蔽状态下131I产生的γ空气比释动能率（μGy/h）
Table 1. Air kerma rate for 131I γ-ray without shielding(μGy/h)
131I活度
（×109 Bq）距离（m） 0.5 1 2 3 4 5 1.9 21.9 15.8 9.8 6.3 3.8 1.8 3.7 24.9 18.9 12.8 9.3 6.8 4.9 5.6 26.6 20.6 14.6 11.1 8.6 6.6 7.4 27.9 21.9 15.8 12.3 9.8 7.8 注：按2.5 μGy/h为控制目标值。 表 2 不同距离、不同活度131I时各墙体所需要达到的铅当量厚度（mmPb）
Table 2. The lead equivalent thickness of wall in different distance and activity for 131I(mmPb)
131I活度
（×109 Bq）距离（m） 0.5 1 2 3 4 5 1.9 41.5 30.1 18.7 12.0 7.2 3.5 3.7 47.3 35.8 24.4 17.7 13.0 9.3 5.6 50.6 39.2 27.7 21.0 16.3 12.6 7.4 53.0 41.5 30.1 23.4 18.7 14.9 注：按2.5 μGy/h为控制目标值。 表 3 不同距离、不同活度131I时各墙体所需要达到的厚度（普通混凝土，cm）
Table 3. The concrete thickness of wall in different distance and activity for 131I(cm)
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因为服用放射性药物后的患者处于流动状态，故放射源位置是不固定的，通过计算得出无屏蔽时射线的剂量率，当γ射线空气比释动能率控制为2.5 μGy/h时，进一步计算得出所需的铅和普通混凝土的厚度。综合考虑距离（取1 m）、空间、活度、屏蔽材料、放射性核素治疗流程和人员心理因素等对甲癌131I治疗病房辐射屏蔽的设计方案，推荐如下：131I病房和服药场所墙体采用普通混凝土，厚度应达到40 cm，相当于铅当量25 mmPb；防护门窗设计厚度应达到其所在墙体的防护厚度，按物质密度与射线吸收呈正比的关系式，粗略地换算出原病房24 cm砖墙（1.6 g/cm3）约相当于混凝土（2.2 g/cm3）的厚度为17 cm。如上，院方提供的屏蔽设计方案，不能满足甲癌131I治疗病房的防护要求。有文献报道的辐射防护设计低于上述屏蔽设计方案[7]，主要原因是剂量率目标值、距离和活度等因素的取值不同。
患者服药后即成为移动的放射源，工作场所内的放射工作人员及陪护人员受到的辐射危害主要来自131I释放的γ射线，表现为来自放射性药物的直接照射、泄漏辐射和散射辐射，上述射线随着患者的移动而对周围人员造成照射。患者服药后对环境的影响和对近距离接触者的辐射影响还是比较明显的，所以除了病房的屏蔽满足放射防护要求外，还要加强对服药患者的管理，尽量避免与服药患者的近距离接触。相关文献报道，DTC患者在服用不同剂量的131I治疗后第3天，在≥1 m的距离接触患者是安全的，但近距离的护理还是应该避免的[8]。同时，甲癌131I治疗还具有治疗剂量依赖性和时间依赖性的特点，治疗剂量增大，需要延长相应的临床限制时间，以达到辐射防护的安全要求[9]。
本研究的屏蔽计算均是假定为裸源，没有考虑人体的自吸收和放射性核素半衰期的影响，也没有考虑γ射线最高能量的因素，因此其结果还有待项目控制效果评价时现场测量的验证。
甲状腺癌131I治疗病房的辐射屏蔽计算与评价
Shielding calculation and assessment in 131I therapy for thyroid cancer
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摘要:
目的 研究甲状腺癌131I治疗病房的屏蔽计算方法，为其项目的屏蔽设计与评价提供技术依据。 方法 收集该项目的基础资料，通过理论计算得出不同条件下屏蔽厚度，理论联系实际作出综合评价。 结果 根据屏蔽计算，院方提供的屏蔽设计方案不能满足甲状腺癌131I治疗病房的防护要求。 结论 甲状腺癌131I治疗病房的屏蔽计算，需同时考虑服药活度、距离和射线能量等因素的影响。 Abstract:Objective To study the method of shielding calculation in 131I therapy for thyroid cancer and provide technical support for radiation protection assessment in construction project. Methods Comprehensive evaluation is made after shielding thickness is calculated theoretically by collecting basic information. Results Shielding design provided by the hospital can not meet radiation protection requirements in 131I therapy for thyroid cancer. Conclusion Shielding calculation need to be verified by the results of field measurements. -
Key words:
- Thyroid neoplasms /
- Iodine radioisotopes /
- Radiation protection /
- Shielding calculation
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表 1 无屏蔽状态下131I产生的γ空气比释动能率（μGy/h）
Table 1. Air kerma rate for 131I γ-ray without shielding(μGy/h)
131I活度
（×109 Bq）距离（m） 0.5 1 2 3 4 5 1.9 384.1 96.0 24.0 10.7 6.0 3.8 3.7 768.2 192.1 48.0 21.3 12.0 7.7 5.6 1 152.4 288.1 72.0 32.0 18.0 11.5 7.4 1 536.4 384.0 96.0 42.8 24.0 15.2 
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表 2 不同距离、不同活度131I时各墙体所需要达到的铅当量厚度（mmPb）
Table 2. The lead equivalent thickness of wall in different distance and activity for 131I(mmPb)
131I活度
（×109 Bq）距离（m） 0.5 1 2 3 4 5 1.9 21.9 15.8 9.8 6.3 3.8 1.8 3.7 24.9 18.9 12.8 9.3 6.8 4.9 5.6 26.6 20.6 14.6 11.1 8.6 6.6 7.4 27.9 21.9 15.8 12.3 9.8 7.8 注：按2.5 μGy/h为控制目标值。
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表 3 不同距离、不同活度131I时各墙体所需要达到的厚度（普通混凝土，cm）
Table 3. The concrete thickness of wall in different distance and activity for 131I(cm)
131I活度
（×109 Bq）距离（m） 0.5 1 2 3 4 5 1.9 41.5 30.1 18.7 12.0 7.2 3.5 3.7 47.3 35.8 24.4 17.7 13.0 9.3 5.6 50.6 39.2 27.7 21.0 16.3 12.6 7.4 53.0 41.5 30.1 23.4 18.7 14.9 注：按2.5 μGy/h为控制目标值。
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[1] 吴茜, 张建华, 王荣福.放射性核素在分化型甲状腺癌诊疗中的应用现状和进展[J].肿瘤学杂志, 2014, 20(11): 904-907. doi: 10.11735/j.issn.1671-170X.2014.11.B007
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