医用回旋加速器及正电子药物合成系统的安全与防护.doc

医用回旋加速器及正电子药物合成系统的安全与防护鬟囊蠢粪蠢骥鹱爹羲舞.t.凌_-蠢07?夸i论坛墨皿口亚皿医用回旋加速器及正电子药物合成系统的安全与防护陈泽龙(南京军区福州总医院福州市350025)中图分类号:TH774文献标识码:C文章编号:1003-8868(2005)06-004203正电子发射型计算机断层扫描机(PositronEnissionTomography,PET)是核医学领域最先进的医疗设备,它是根据某些放射性核素在衰变过程中产生的正电子湮灭辐射和符合探测原理构成的计算机断层装置,目前临床上PET成像所用到的放射性核素主要有C,N,50,F等,它们是由医用回旋加速器适时生产并通过正电子药物合成系统合成标记的示踪化合物.由于医用回旋加速器及正电子药物合成系统能同时产生高温,高电压,强电流,强磁场和高能射线等,因而在安全防护方面的措施应考虑周密.为提高PETCT检查诊断质量,保障工作人员及公众的健康安全,本文就医用回旋加速器及正电子药物合成系统的安全与防护措施,结合我院PETCT中心制药组临床工作实际做一探讨,以供相关行业工作人员借鉴.1医用回旋加速器及正电子药物合成系统回旋加速器是生产放射性核素的专用设备,PETCT诊断所用到的核素均为短寿命放射性核素,需要由回旋加速器适时生产.我院于2003年年底引进美国GE公司带自屏蔽PETtrace回旋加速器及TracedabFXFDG合成器,TracedabFXC合成器,N合成模块,50合成模块,完全具备独立生产PETCT用放射性核素的能力.PETtrace回旋加速器主要包括以下10个系统:真空系统,磁场系统,离子源系统,射频系统,氦冷却系统,靶系统,水冷却系统,束流诊断系统,萃取系统,自屏蔽系统.其原理为H一或者D一在高真空的腔体中,在电磁场作用下加速,轰击靶材料,通过核反应产生放射性核素.H一或者D一加速的高真空环境由两级真空泵支持;高压射频提供粒子加速所需的能量,强磁场改变粒子运动方向,使H一或者D一作近似圆周运动.自屏蔽系统较好地屏蔽了核反应过程中产生的中子及51lkeV高能光子.从我国目前已有的近30台医用回旋加速器的使用情况来看,国内主要使用F,C及N,50由于运行成本太高,F的生产过程相对复杂,国内基本没有使用.在F,C及N这3种核素中尤以8F使用最为广泛【11.表1是F,C及N这3种核素生产所需原料及其发生的核反应.表1生产的主要核素靶材料核反应产物半衰期(min)H28o8o(p,n)下109.7NO0.5%)悄(p,a)CC20H26o6o(p,a)3N3N10从发生的核反应看,在束流轰击靶材料过程中,构成核辐射的主要产物为F(C及N)和伴随产生的中子,中子活化产物及中子慢化过程中产生的光子口.加速器生产结束后,其气态或者液态产品都是从主屏蔽内部用气体推送方式,通过小的传输管道再穿过套在地沟中铅块覆盖的管道内传送到化学合成装置.化学合成装置放置在热室(HotCel1)里,热室相当于一个自屏蔽体,主要由铅块垒成;整个合成过程由计算机自动控制.以F一一FDG(F-labelleddeoxyglucose)生产为例,合成前在合成器中加入合成前体,F一经特殊管道传到合成器后,启动计算机合成程序即可进入自动合成过程,该过程约耗时40min,无须人工干预.合成结束后,采用气体推送方式将rFDG传送到一个无菌真空瓶中.无菌真空瓶放置在一个密闭的铅罐中,铅罐侧面预留一小管道供接收及抽取F一一FDG用.BF一一FDG完全传送到无菌真空瓶后,工作人员将铅罐拎到一个特制的分装台上.在分装台上,工作人员根据每个病人所需的放射性药物活度用注射器手工抽取相应的剂量,之后将注射器放置在铅盒中,再将铅盒拎到一个专用的小电梯中送到注射室.2医用回旋加速器及正电子药物合成系统存在的危险因素对于从事医用正电子药物生产的工作人员而言,在熟练上述医用回旋加速器的操作,熟悉医用正电子药物合成程序及分装程序的同时,充分认识到其存在的危险,从而更好地开展工作,保障自身安全是十分重要的.2.1高能射线危险因素PETCT中心是开放型放射性工作场所,根据所用放射性核素最大等效日操作量,属甲级开放型放射性工作场所(>1.85x10Bq)3,放射性核素发生B衰变释放出正电子,正电子与负电子发生湮灭辐射放出2个5l1keV高能光子具有很强的穿透能力和电离能力.医用回旋加速器是生产放射性核素的主要设备,是一个强辐射源,在加速器生产过程中中子活化气体产生电离尘埃,该活化产物气体是放射性污染的主要来源1.由回旋加速器生产出的F一通过一个特别通道传送进入化学合成系统合成F一一FDG,在此过程中,主要照射途径为光子穿过热室屏蔽门对工作人员造成的外照射.合成产物8FLFDG经压缩气体推送进入无菌真空瓶,无菌真空瓶放置在铅罐中,工作人员需将铅罐拎到通风防护橱内分装.在此过程中,放射性药物与工作人员近距离接触,中间只有约35mmPb铅罐屏蔽.将铅罐从热室拎到通风防护橱约需5s,此过程是工作人员接受辐射的重要途径.通风防护橱配有可移动式L形铅玻璃防护屏,铅玻璃厚100mm.工作人员站在铅玻璃一侧抽取药物,在此过程中,工作人员的头,胸,腹,手等部位将接受不同程度的辐射,其中手部所受的辐射剂量最大51.回旋加速器的靶长期接受束流轰击后生成一些未知的长半衰期核素,使得靶在不进行核素生产时也具有强放射性.加速器运行一段时间后需要定期维护,包括靶体的清洗及一些配件的更换,洗靶及更换靶体附近的配件是工作人员接受辐射的又一途径.2.2高电压危险因素医疗卫生装备?2005年第26卷第6期/1,)Chjn日seMedicaIEquipmentJoumal?2OO5Vol26No.6-tI厶一论坛墨匝墨亚圆墨医用回旋加速器的射频系统和离子源系统在启动以后能够产生几千伏的高电压,在这些电路周围工作时要格外小心,防止被高压电击伤.射频系统(RadioFrequencyPowerSupply,RFPG)提供三相交流电及8000V的高压直流电;射频系统可产生功率高达15000W的射频信号,如果射频柜电缆连接不够紧密或者射频系统启动时射频柜的盖板没有盖好就有可能造成高频辐射泄漏.离子源系统(IonSourceSystem)提供3O00V的高电压用以电离气体生成待加速离子,离子源系统启动后工作人员最好不要待在加速器房间里.真空系统(VacuumSystem)中的真空控制单元(VacuumControlSystem,VCU)有高达250V交流电压,在对VCU进行任何维修保养前需将电源断开.2.3强电流危险因素回旋加速器磁体系统(MagnetSystem)启动以后磁体线圈电流高达441A,工作人员在对磁体电源供给系统进行带电检修维护时需格外小心.2.4高温危险因素回旋加速器真空系统一般情况下24h运行,渗滤泵和循环泵表面温度分别可达到250C和1o0,切勿用手触摸.2.5其它危险因素回旋加速器磁体系统在束流萃取半径内可产生平均场强1.8T的磁场,带有生理性植入物如心脏起搏器的人员严禁进入加速器房间.回旋加速器真空系统高真空阀关闭时伴有迅速猛烈的机械运动,因此,在关闭真空系统之前要确认高真空阀附近没有工作人员在操作;自屏蔽系统屏蔽门开启或关闭时压缩空气充满气垫将屏蔽门抬起,屏蔽门停止开启或关闭时压缩空气排出,屏蔽门落回地面,此时操作人员要注意站立位置离屏蔽门不可太近,以防屏蔽门压到脚面.回旋加速器离子源气体采用的是纯度达99.999%的氢气和纯度为99.5%的氘气,氢气和氘气与空气按一定比例混合后可发生爆炸,因此,加速器房间以及放置高纯氢气和氘气的气瓶室必须保持通风并且严禁打明火.3医用回旋加速器及正电子药物合成系统的安全与防护措施在充分认识到医用回旋加速器及正电子药物合成系统存在的各种危险因素之后,我们应着重考虑采取哪些安全与防护措施,以保证工作人员的人身安全.医用回旋加速器及正电子药物合成系统主要涉及放射性核素的生产和使用,其对人体的危害主要是外照射,内照射,还有体表污染.外照射防护的基本措施有3条:时间防护,距离防护,屏蔽防护.时间防护即缩短受照时间.人体在辐射场内接受的当量剂量可以近似地按下式计算:H=h?t式中:H一当量剂量;h一当量剂量率;t一受照时间.可见缩短受照时间是简易而有效的防护措施.从事医用回旋加速器操作及正电子药物合成的工作人员应熟练掌握仪器的使用,维护技能及药物合成,分装程序,在工作开展之前医疗卫生装备?2005年第26卷第6期-_rUChineseMedicalEquipmentJourna1.2005Vo1.26No.6做好周密计划,充分准备,从而缩短工作时间,减少受照剂量.距离防护即增大与辐射源的距离.当量剂量率随距离辐射源的距离增大而降低,点状源时人体受到照射的剂量当量率接近与距离的平方成反比:H丽1AXElrQ式中:H剂量当量率;A源的放射性活度;r_一剂量当量率常数;L距离源的直线距离;k屏蔽减弱倍数;k.伦琴与戈瑞转换系数,kI=0.8761o;Q品质因素;2.58xl0_t_一库仑/千克与伦琴转换系数.就是说距离增加1倍,剂量当量率则减少到原来的._1.由4此可见距离防护的效果十分显着.在操作辐射源时,采用各种远距离操作器械,使操作者与辐射源之间有足够的距离,对于减少工作人员的受照剂量是十分有益的.目前国内正电子药物分装基本上都是手工操作.工作人员所受剂量当量较大,尤其是手指部位与正电子药物近距离接触,建议采用机械手,工作人员操作机械手远距离分装药物,则所受剂量当量将大大减少.屏蔽防护即人与源之间设置防护屏障.放射防护不可能无限制地缩短受照时间和增大与源的距离,采用屏蔽防护是实用而有效的措施.我院PETtrace回旋加速器带有自屏蔽系统,自屏蔽体中既有由铅块垒起的屏障又充满了硼酸溶液,总重量约45t,较好地屏蔽了中子及射线,束流轰击靶材料过程中,根据实测数值,屏蔽体#l5cm处射线剂量当量率约为5.0341.1IxSv/h,屏蔽体外100cm处剂量当量率约为0.8121.41xSv/h,屏蔽体顶部中子剂量当量率1.611.6Sv/h.加速器生产结束后,其产品通过传输管道传送到化学合成系统.传输管道放置在地沟中,其上覆盖铅板,铅板厚度至少在5cm以上.7cm厚铅板,约7.5xl0,oBqSF一在管道传输过程中,距铅板表面Im处测得瞬时剂量率约2Sv/h.放置化学合成装置的热室侧壁由铅块垒成,热室门100mm铅当量,其他三面及上下两面80ram铅当量.为了观察合成时的运行情况,可在热室内装小型摄像头,门外侧装监视器.工作人员在进行药物分装时,注射器与人之间有100mm厚铅玻璃屏蔽,与此同时可在L形铅玻璃两侧再垒一堵铅墙,用以屏蔽散射辐射.在做好外照射防护的同时,从事正电子药物生产的工作人员还要注重个人卫生防护,在加速器室及放射化学实验室里要佩带个人剂量计,严禁在加速器室及放射化学实验室进食,饮水,吸烟或存放食物等,防止内照射及体表污染.回旋加速器存在高电压,强电流,强磁场,高温等危险因素,从事回旋加速器操作维护的工作人员须经厂家正规技术培训,充分了解加速器工作原理及各系统性能后方可上岗.4讨论回旋加速器及正电子药物合成系统主要为PETCT检查提供合适的正电子药物,由于各家医院场地设计不同,采用的设备及器具不同,工作人员所受的辐射剂量也有所不同,如采一一论坛誊零薯尊|囊ll|.0l0一囊lll囊_喝B墨用机械手与否,加速器是否带有自屏蔽,同时各个厂家的PETCT扫描仪对病人要求注射的药物剂量也有所差别口】,这些都将造成各个场地辐射防护方面的不同,采用不同厂家回旋加速器的场地在各个方面的差别将更大.GE公司的PETtrace回旋加速器自屏蔽系统属选择件,根据生产过程中实际测得的数据,加速器室墙壁外表面剂量当量率即为本底(加速器室四面墙壁混凝土厚度35cm,屋顶厚度75cm,屋顶房间另有他用),该自屏蔽系统起到了较好的屏蔽效果,因此,建议购买PETtrace回旋加速器时配备自屏蔽系统.在场地设计方面,回旋加速器室应设计为负压,带自屏蔽回旋加速器的射频柜,磁体电源供给系统,ACS,二级水冷系统如果能够与加速器主磁体分开放置,则工作人员不需要生产时进入加速器室记录射频系统参数,维护检修时也不需要长时间呆在加速器室,这对于工作人员是有益的.热室与通风防护橱如果能够紧挨着放置,则不需要将铅罐拎到通风防护橱,而只需从铅罐内真空瓶引一根管子到分装台,直接抽取药物便可,减少工作人员所受辐射剂量.参考文献l唐剐华.正电子放射性核素的制备及其在药学领域中的应用.中国药物化学杂志,2003,13(1):57622范六一,丁崇海,张茹.某正电子发射扫描仪和回旋加速器系统的放射防护评价.中国辐射卫生,2000,9(1):33343中国计量测试学会电力辐射专业委员会.辐射剂量学常用数据M】.北京:中国计量出版社,19874GB163601996.1临床核医学放射卫生防护标准S】5L.Genzez.E.Vah6.C.A.COrdeiro.eta1.PreliminarySafetyEvaluationofACyclotronFacilityforPositmnEmissionTomogTaphyImaging.EuropeanJournalofNuclearMedicine,1999,26(8):8948996BhaskarMukherjee.OptimisationofTheRadiationShieldingofMedicalCyclotronsUsingAGeneticAlgorithm.SafetyDivision(B55o),AustralianNuclearScienceandTechnologyOrganisation(ANSTo1.PMBl,Menai,NSW22347于水,顾洪坤,吴松恒,等.正电子发射扫描仪和回旋加速器装置环境影响评价.中国辐射卫生,2000,9(1):45(2004一ll2收稿2005一O5一O8修回)高频电刀临床使用的安全措施刘新颖(解放军第306医院北京市100101)中图分类号:rH777文献标识码:C文章编号:10038868(2005)06一OO4401高频电刀自1920年应用于临床,经历了火花塞放电一大功率电子管一大功率晶体管一大功率MOS管四代的更新.与传统采用机械手术刀相比,高频电刀具有切割快,出血少,缩短手术时间,减少患者失血及输血量,降低并发症及手术费用等优点,受到了临床的广泛欢迎.但由于高频电刀是利用高频电流对人体组织进行切割,止血或烧灼的,使用不当势必会造成医疗事故伤害患者.作为医务工作者,我们必须高度重视高频电刀的安全使用问题.(1)高频电刀必须可靠接地,防止电击并减少对外界的高频辐射.(2)高频电刀在手术中出现事故较多的是病人极板处的灼伤,其主要原因是极板处电流密度过大.国际电工委员会和我国的电工学会规定极板处电流密度须小于20mA/cm:.因此确保病人极板与病人皮肤有足够大的接触面积非常重要,极板的放置处应尽可能选择病人肌肉较厚,血管丰富最接近手术的部位(如:大腿,臀部或上臂),避开骨骼突出处,关节及疤痕处,更应远离心脏部位,也不要压在病人身体下面.放置病人极板前还应将病人的皮肤处理干净,必要时要剃去过长的毛发,