耿建华 陈英茂 陈盛祖 田嘉禾

在PET/CT正电子药物中心，正电子药物从生产到使用经过多个环节:①由回旋加速器生产正电子核素；②经过专用管道将正电子核素传送到化学合成器内；③在化学合成器内将放射性核素标记到特定的化合物上，形成放射性药物；④将放射性药物传送到分装热室；⑤对放射性药物进行质控；⑥质控合格后，在分装热室内，将放射性药物分装成临床需要的活度量；⑦将分装好的药物传送到PET/CT中心注射室，进行PET/CT显像。每个环节均需放射防护，任何一个环节出现防护问题，均会导致工作人员甚至公众受到辐射。本文针对正电子药物从生产到使用每个环节的技术特点，对各个环节的防护进行探讨；并且依据我国现行的有关政策，对放射防护所需的各种评估进行讨论，为医疗机构建立正电子放射性药物生产中心提供参考。

1 防护要求

1.1 回旋加速器机房的防护

根据回旋加速器的机型设计回旋加速器机房的防护，对有、无自屏蔽的加速器有不同的设计方案。对无自屏蔽的加速器设备，通常设计迷路防护，墙及顶的混凝土厚度根据不同机型在2 m左右；而对有自屏蔽的加速器设备无需迷路设计，墙及顶的混凝土厚度根据不同机型在40～80 cm范围。推荐在地下室建设回旋加速器机房，这样便于防护。由于本身重量及防护的要求，回旋加速器不适于安装在二层及以上的建筑中。如果加速器安装在一层，由于设备本身、净化通风及防护等的要求，普通建筑的高度不能满足回旋加速器机房的需求，无论有无自屏蔽，回旋加速器机房的前后左右及上下六面均需防护。回旋加速器机房内的辐射包含中子辐射及γ射线辐射，其中中子辐射约占1/4，γ射线辐射约占3/4。因此防护设计时，不仅要考虑γ射线的防护还要考虑中子射线的防护。

中子射线来源于靶上核反应（18O(p，n)18F）产生中子，其能量及发射角度取决于机型。中子的最大能量为加速器束流粒子的能量。目前用于医疗机构的回旋加速器束流能量在7～30 MeV，从靶部位发射的中子，不同方向其能量及数量不同，因此在中子防护设计时，应考虑加速器的方位，使靶的位置置于易于防护并远离工作人员活动的区域。在设计加速器的门时，根据中子与物质的相互作用设计。中子与物质原子核作用主要有三种[1]：①非弹性碰撞：碰撞前后总动能不相等。碰撞使核处于激发态，放出γ光子，快中子损失能量改变方向。原子序数越大，损失能量越多。②弹性碰撞：碰撞前后总动能相等。核不变，获得动能，称为反冲核；中子损失能量改变方向。原子序数越小，损失能量越多。③核反应：热中子与核发生核反应，吸收中子。因此加速器门防护材料应包含三类材料，第一类材料，原子序数高的重金属，用来防护γ射线及使中子在其中产生非弹性碰撞降低能量，通常使用铅；第二类材料，原子序数小的轻核材料，使中子在其中产生弹性碰撞降低能量，通常采用含氢材料，例如，水、石蜡、聚乙烯，各种材料密度及含氢量[2]如表1所示；第三类材料，热中子吸收物质，用于与热中子发生核反应来吸收中子（该过程也称为热中子俘获），例如：硼、锂、镉材料，各种俘获物质中所含俘获热中子核素的天然丰度及反应截面[2]如表2所示。

表1 常用含氢材料的密度及含氢量

表2 常用俘获物质中所含俘获热中子核素的天然丰度及反应截面

回旋加速器机房中γ射线辐射的来源主要有3个方面：①中子与物质作用产生；②生产的正电子核素发出的正电子，发生正电子淹没产生的511 keVγ射线；③活化产物（感生放射性核素）发射的γ射线，其中包含中子空气活化及加速器部件活化的产物[3-5]。中子空气活化产物主要有11C、13N、15O、41Ar，前三种核素均为正电子核素，发射γ射线的能量为0.511 MeV，半衰期短，分别为20.9 min、9.96 min、2 min，因此对环境辐射剂量贡献最大的为41Ar，半衰期为1.8 h，发出主要γ射线的能量为1.3 MeV。中子及质子对加速器部件活化的产物[3-5]如表3所示, 主要由中子和质子的（n,γ）、（n,p）及（p,n）等反应产生。

表3 加速器部件的感生放射性核素

55Fe 2.74 a X:0.059 59Fe 45 d 1.099，1.292 56Co 77 d 0.511，0.847，1.238，2.599，1.771 57Co 271 d 0.122，0.136 58Co 71 d 0.511，0.811 60Co 5.3 a 1.173，1.332 57Ni 36 h 0.511，1.378，1.919 65Ni 2.5 h 1.482，1.116 60Cu 23.7 min 0.511，1.333，1.792，0.826 61Cu 3.4 h 0.511，0.656,1.185,0.284 62Cu 9.7 min 0.511 64Cu 12.8 h 0.511 66Cu 5.1 min 1.04 65Zn 244 d 0.338，0.777，1.116，0.511 110mAg 252 d 0.658 183Re 70 d 0.046，0.110，0.162，0.209 184Re 38 d 0.111，0.792，0.895，0.903

图1所示为某16 MeV加速器，束流38 μA的质子轰击氧-18水，工作2200 min的Havar箔膜，放置18 d后,其中的感生放射性核素及其γ射线波谱[3]。可见由感生放射性核素发射的γ射线能量由几十keV到两个多MeV, 半衰期由几分钟到数年。因此，即使在加速器停机时，加速器周围也会有相当高的辐射，特别是打开加速器的自屏蔽时，应格外注意防护。在有自屏蔽时，这些活化产物对环境辐射剂量的贡献大大减少。γ射线的防护主要原子序数高的物质，例如铅，混凝土等。

图1 Havar箔膜上的感生放射性核素及其γ射线波谱

1.2 合成室及分装室的防护

合成室及分装室内的辐射源为正电子放射性核素，其外照射为正电子湮灭辐射产生的能量为511 keV的γ射线。防护主要依靠合成热室(放置合成器的铅箱)及分装热室(放置分装装置的铅箱)来达到防护目的，因为放射性药物在合成热室及分装热室中完成合成及分装。根据所选机型及需求的放射性核素的产量来选择合成热室及分装热室的防护。通常合成热室壁的铅当量≥75 mm, 分装热室壁的铅当量≥60 mm。根据合成热室及分装热室外的剂量水平，设计合成室及分装室墙壁的防护。

1.3 药物传送过程中的防护

药物传送过程中的防护是非常重要而又最易被忽视的环节。其中包括了三个传送通道：①加速器机房到合成热室的放射性核素通道，在该传输中，核素的活度很高（大于1 Ci），因此需高铅当量的防护，通常采用地沟传输，上面加盖铅砖防护；②合成热室到分装热室的放射性药物通道，在该传输中，核素的活度也很高，并且，有可能距离较远，还有可能跨越楼层，因此防护应格外引起注意，需高铅当量的防护；③分装热室到PET/CT注射室的通道，在该传输中，核素的活度只是一位患者的注射活度（10 mCi左右），活度较低，但通道距工作人员较近，也需要适当的防护。

1.4 剂量监测报警设施

在回旋加速器机房、合成室、分装室及室外的走廊要装备固定的剂量监测报警设施，能显示实时检测点的剂量率，并可设置报警阈值。在合成室及分装室的出口处，应设置手足剂量检测设备。此外，还应配置可移动的放射性污染仪，工作人员应配备可读式个人剂量报警仪，以防受到高辐射。

1.5 摄像监视设施

为了放射性物品安全，对放射性物品的场所及传输过程中应有摄像监视，因此在加速器机房、合成室、分装室、注射室及其在传输过程应有摄像监视设施。

2 放射防护评价

PET/CT药物中心场地的设计完成后，按照国家有关规定，在场地施工前，要进行“职业病危害因素放射防护评价”及“辐射项目环境影响评价”，同时获得两方面的评价报告后，才能施工。项目竣工并且设备安装完毕，通过两方面的验收后，药物中心场地及加速器等设备才能投入使用。

2.1 职业病危害评价

按照《放射诊疗管理规定》（卫生部令46号，2006年），新建PET/CT正电子药物中心，按照下列步骤进行职业病危害评价：①在建设施工前，医疗机构请卫生行政部门指定的放射卫生技术机构（例如，疾控中心或有资质的放射卫生技术服务公司）对建设项目进行职业病危害放射防护预评价，获得“职业病危害放射防护预评价报告”。②将职业病危害放射防护预评价报告提交给相应的卫生行政部门，申请进行建设项目卫生审查。③卫生审查通过后，方可施工。④项目竣工后可安装设备，设备安装完毕，请施工前做职业病危害放射防护预评价的放射卫生技术机构对建设项目进行职业病危害控制效果评价，获得“建设项目职业病危害控制效果放射防护评价报告”后，方可使用。⑤如果正电子药物中心和PET/CT场地一起建设，PET/CT安装完毕后，请卫生部指定的放射卫生技术机构对建设项目进行职业病危害控制效果评价，并且对PET/CT设备进行性能检测，获得PET/ CT场地职业病危害控制效果评价报告及PET/CT设备性能检测报告，向卫生行政部门提出PET/CT项目放射诊疗许可申请，获得批准后方可使用。

2.2 环境影响评价

按照《放射性同位素与射线装置安全许可管理办法》（国家环境保护总局令第31号，2006年）及《建设项目环境保护管理条例》（中华人民共和国国务院令第253号，1998年），新建正电子药物中心，按照下列步骤进行环境影响评价：①在新建及改建施工前，医疗机构请具有相应环境影响评价资质的机构编制“建设项目环境影响报告表（辐射项目）”;②将环境影响报告表提交给相应的环境保护行政主管部门审批;③环境保护行政主管部门审批通过后，方可施工。5年未施工，重新审批;④项目竣工后，安装设备，向环境保护行政主管部门申请该建设项目竣工验收;⑤向环境保护行政主管部门申请该项目的辐射安全许可;⑥获得该项目许可后（在辐射安全许可证中增加该项）方可使用。

放射性药品具有放射性，应遵从我国关于放射防护的法规，但是放射性药品也是注入人体内的药品，还必须遵从关于药品的有关法规，因此获得了上述两个评价许可，还不能正式生产患者用正电子放射性药物，需按照相关规定，在药品监督管理部门备案。我国现行的关于正电子放射性药物管理的规定为《医疗机构制备正电子类放射性药品质量管理规范》（国家食品药品监督管理局 中华人民共和国卫生部，国食药监安[2006]4号）。按照该规范，医疗机构填写《医疗机构制备正电子类放射性药品申请表》，经所在地省、自治区、直辖市卫生行政主管部门审核同意后，向省、自治区、直辖市药品监督管理部门提出制备正电子类放射性药品申请并报送有关资料，经审核合格，获得《正电子类放射性药品备案批件》，方可制备患者用正电子放射性药物自用。如果医疗机构拥有三类《放射性药品使用许可证》，则只能制备下列12种正电子类放射性药品自用：氟-18[18F]脱氧葡糖（18F-FDG）；氟-18[18F]氟化钠（18F离子）；氮-13[13N]氨水(13N-NH4+)；氧-15[15O]水（15O-H2O）；碳-11[11C]乙酸盐（11C-Acetate）；碳-11[11C]一氧化碳(11C-CO)；碳-11[11C]蛋氨酸(11C-Methionine)；碳11-[11C]胆碱(11C-Choline)；碳-11[11C]氟马西尼（11C-FMZ）；碳-11[11C]雷氯必利（11C-Raclopride）；碳-11[11C]甲基-N-2β-甲基酯-3β-（4-氟-苯基）托烷(11C-CFT)；碳-11[11C]甲基哌啶螺环酮（11C-NMSP）。如果医疗机构拥有四类《放射性药品使用许可证》，除可生产上述12种药物外，还可以研发新药，向国家食品药品监督管理局提出备案申请，填写《医疗机构研制正电子类放射性新制剂申请表》，报送有关资料，国家食品药品监督管理局组织核医药学有关专家技术审核，同意备案的发给《正电子类放射性药品新制剂备案批件》，方可生产自用。取得GMP认证的医疗机构制备的正电子类放射性药品可以调剂给其他医疗机构使用。

PET/CT正电子药物中心的建设历经设备配置选型、选址、设计、放射防护评价、施工、设备安装、场地验收、放射性药品生产备案等环节，只有按程序进行每个环节，并保证每个环节的质量，才能保证放射性药物生产的顺利进行。

[1]任时仁.生物学中的放射性核技术[M].北京:北京大学出版社,1996:72-74.

[2]丁大钊,叶春堂,赵志祥,等.中子物理学——原理、方法与应用[M].北京:原子能出版社,2005:292-294.

[3]R G O'Donnell,L León Vintró,G J Duffy,et al.Measurement of the residual radioactivity induced in the front of foil of a target assembly in a modern medical cyclotron[J].Applied Radiation and Isotopes,2004,60:539-542.

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