醫(yī)用192Ir后裝源的研制

崔洪起，高 巖

(原子高科股份有限公司，北京 102413)

放射治療是治療腫瘤主要手段之一，20世紀(jì)80年代后期，反應(yīng)堆生產(chǎn)出高強(qiáng)度微型銥-192源，加之經(jīng)由最初的機(jī)械和電機(jī)階段逐漸向電腦控制發(fā)展，使后裝治療進(jìn)入了新階段，一些幾乎停滯的放療方法，如組織間照射得以發(fā)展，手術(shù)中及手術(shù)后的后裝治療也成為可能[1]，國(guó)內(nèi)近距離放療逐漸被后裝技術(shù)取代。銥-192源應(yīng)用于放療后裝機(jī)，這使后裝機(jī)對(duì)腫瘤的治療范圍從傳統(tǒng)的婦科擴(kuò)大到食道、胃、鼻咽、肺、氣管、直腸、前列腺及膀胱等腔內(nèi)[2]，還可以插植到甲狀腺、乳腺、肝、腎、胰等臟器，特別對(duì)手術(shù)禁區(qū)的腫瘤治療有獨(dú)到之處。其中已經(jīng)廣泛應(yīng)用于子宮頸癌、膽道腫瘤等疾病的治療[3-5]，并取得了較為顯著的效果。高活度微型銥-192放射源具有體積小、活度高等優(yōu)點(diǎn)，適于腔內(nèi)后裝治療。此外其半價(jià)層僅2.4 mm鉛，防護(hù)簡(jiǎn)單，節(jié)省資金。同時(shí)由于其半衰期短(74 d)，廢源容易處理，且密封放射源不會(huì)有氣、液放射性流出物的釋放，只要在應(yīng)用中嚴(yán)格按照輻射防護(hù)要求進(jìn)行，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成放射性影響。銥-192的能量對(duì)人體比較適合，其γ射線平均能量?jī)H為380 keV，此外銥-192有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，即銥-192的γ能量范圍使其在水中的指數(shù)衰減恰好被散射建成所補(bǔ)償，這使得在臨床關(guān)注的距離源5 cm的范圍內(nèi)，任意點(diǎn)的劑量率與距離平方的乘積近似不變[6-8]。綜合以上優(yōu)勢(shì)，使得現(xiàn)代腔內(nèi)后裝治療機(jī)均采用銥-192源[9]。原子高科從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始，已經(jīng)與國(guó)內(nèi)十余家后裝機(jī)生產(chǎn)單位合作，持續(xù)為200多家醫(yī)院提供了放射源[10]，滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的儀器需要，并出口三個(gè)國(guó)家，目前是唯一一家有能力為銥-192后裝機(jī)供源的國(guó)內(nèi)企業(yè)。國(guó)外應(yīng)用較多的主要是瓦里安公司后裝治療機(jī)(Gamma MedplusiX)，原料采用富集靶制備，能使源外形尺寸更小。未來(lái)采用富集靶材，可依托現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑和儀器

硫酸、無(wú)水乙醇：AR，北京化學(xué)試劑公司；AB204-S電子天平：德國(guó)；拋光機(jī)：自制；CRC-12活度計(jì)、YC315TX氬弧焊機(jī)：唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器有限公司；游標(biāo)卡尺(0～200 mm)：廣陸數(shù)字測(cè)控股份有限公司；千分尺(0～25mm)：上海申韓量具有限公司。

1.2 后裝源的制備

銥-192后裝源由源芯、源殼和源辮三部分組成，如圖1所示。源芯為高純度的銥絲制備，源殼和源辮采用不銹鋼(06Cr19Ni10)材料。

圖1 銥-192后裝源結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.1制靶 由于醫(yī)用銥-192后裝源是將放射源導(dǎo)入體內(nèi)腫瘤內(nèi)部，因此距離放射源相同位置處的劑量率以及射線能量的均勻性尤為重要；此外堆照時(shí)，銥材料的中子自屏蔽效應(yīng)較為明顯，Neubauer在文中提到對(duì)于φ2 mm×2 mm的銥圓柱，其中子屏蔽效應(yīng)約為75%，故本研究減小靶材料的體積來(lái)減小自屏蔽效應(yīng)。綜合考慮線下選用純度大于99.9%且直徑為0.7 mm的銥絲作為靶材料，并將其制成輻照靶。使用俄羅斯SM高通量反應(yīng)堆進(jìn)行照射，每次照射時(shí)間約為12 d，為使得照射后的銥源中的194Ir核素衰變完全，需適當(dāng)時(shí)間的存放。其中192Ir主要通過(guò)191Ir受中子輻射獲得，制備192Ir核素的核反應(yīng)式為：191Ir(n,γ)→192Ir。

1.2.2裝前測(cè)量 在銥源進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃プ兒螅鋬?nèi)部含有的少量194Ir不會(huì)對(duì)測(cè)量及使用有影響后，再對(duì)其進(jìn)行測(cè)量使用。為確保每個(gè)銥-192后裝源其活度約為10 Ci，將在鉛室內(nèi)使用活度計(jì)對(duì)每粒銥源料進(jìn)行預(yù)測(cè)量，并進(jìn)行記錄。

1.2.3源辮制備 將不銹鋼源殼焊于不銹鋼絲繩上，根據(jù)不同后裝機(jī)的要求通過(guò)尾頭點(diǎn)焊制成1 500、1 600、1 700、2 000 mm等長(zhǎng)度的銥-192后裝源辮。后裝源辮用電化學(xué)拋光，清水清洗后烘干備用。

1.2.4銥-192后裝源的組裝及焊接密封 在鉛室內(nèi)借助機(jī)械手將不銹鋼源殼放入固定的底座中，使用機(jī)械手將源芯裝入帶源辮的源殼中用氬弧焊密封制備成銥-192后裝源。

1.3 后裝源質(zhì)量檢驗(yàn)[11-12]

1.3.1外形尺寸檢驗(yàn) 用經(jīng)計(jì)量部門檢定過(guò)的千分尺和游標(biāo)卡尺分別測(cè)量后裝源的外徑和長(zhǎng)度。

1.3.2活度檢驗(yàn) 用經(jīng)計(jì)量部門刻度的標(biāo)準(zhǔn)源校準(zhǔn)活度計(jì)，在相同條件下測(cè)量后裝源的活度。

1.3.3泄漏檢驗(yàn) 用超聲波清洗器在水溶液中清洗源的外表面，用γ計(jì)數(shù)器測(cè)量水溶液的放射性活度。若小于200 Bq，視為該放射源泄漏檢驗(yàn)合格。

1.3.4表面污染檢驗(yàn) 用酒精棉球以中等力度擦拭整個(gè)源的外表面，用γ計(jì)數(shù)器測(cè)量棉球上的放射性活度。若表面污染小于200 Bq，視為該放射源表面污染檢驗(yàn)合格。

2 結(jié)果與討論

2.1 外觀檢驗(yàn)

由焊接端點(diǎn)的成像照片可見(jiàn)，后裝源焊點(diǎn)圓滑、無(wú)毛刺成半圓狀。表1為后裝源的外形尺寸，各部分尺寸在誤差允許范圍內(nèi)。

2.2 活度檢驗(yàn)

采用上述方法制備了5枚活度為10 Ci，5枚活度為7 Ci的銥-192后裝源放入活度計(jì)中測(cè)量，測(cè)量結(jié)果列于表2。由表2可以看出，對(duì)于活度為10 Ci源活度最大正偏差為3.9%，最大負(fù)偏差為0.9%；對(duì)于活度為7 Ci源活度最大正偏差為3.2%，負(fù)偏差為0.4%。由此可見(jiàn)研制的銥-192后裝源活度偏差在±5%以內(nèi)，完全滿足使用需要，達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平。

表1 后裝源外形尺寸

表2 后裝源的活度測(cè)量結(jié)果

2.3 泄漏和表面污染檢驗(yàn)

選取8枚活度為10 Ci(3.7×1011Bq)的銥-192后裝源進(jìn)行泄漏和表面污染檢驗(yàn)，表3為泄漏和表面污染檢驗(yàn)結(jié)果，由表3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，泄漏檢驗(yàn)的活度最大值為39 Bq，表面污染最大值為19 Bq。結(jié)果都遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的200 Bq，以此，該工藝制備的銥-192后裝源密封性良好，泄漏和表面污染符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

表3 泄漏和表面污染檢驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

本文對(duì)銥-192后裝源制備進(jìn)行研究。并對(duì)制備的源進(jìn)行外觀、活度、表面污染等方面的研究，結(jié)果表明：采用上述工藝制備的銥-192后裝源焊點(diǎn)成半圓狀，且擁有良好的密封性，無(wú)泄漏和表面污染。此外銥-192后裝源活度的平行性好，檢測(cè)結(jié)果的最大偏差在±5%以內(nèi)。目前已應(yīng)用于北京科霖眾醫(yī)學(xué)技術(shù)研究所型號(hào)為KL-HDR-C、山東新華醫(yī)療器械股份有限公司型號(hào)為XHDR18與XHDR30、江蘇海明醫(yī)療器械股份有限公司型號(hào)為HM-HDR等型號(hào)的后裝機(jī)上，在全國(guó)200多家大醫(yī)院使用，完全可以替代國(guó)外產(chǎn)品。