放射性藥物動(dòng)物實(shí)驗(yàn)過程中工作現(xiàn)場(chǎng)的輻射劑量水平監(jiān)測(cè)

許文黎,李建華,劉曉明,張偉,劉歡,秦秀軍,李建國

(中國輻射防護(hù)研究院GLP中心，山西 太原，030006)

放射性藥物是指含有放射性核素，能直接用于人體進(jìn)行臨床診斷、治療和科學(xué)研究的放射性核素及其標(biāo)記化合物或生物制劑。在放射性藥物研發(fā)的過程中，同位素藥代示蹤、放射性藥物藥效研究和放射性藥物臨床前安全性評(píng)價(jià)等領(lǐng)域均需要進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。

為了評(píng)估放射性藥物在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)工作人員、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、周圍環(huán)境的影響，2021年4月至2021年6月期間，采用γ劑量率監(jiān)測(cè)儀測(cè)量放射性藥物在制備與分析、分裝與給藥、飼養(yǎng)籠旁以及動(dòng)物觀察、飼養(yǎng)、解剖、動(dòng)物數(shù)據(jù)采集等工作現(xiàn)場(chǎng)的輻射劑量水平，以期為優(yōu)化輻射防護(hù)提供參考。

1 資料與方法

1.1 放射性藥物和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

高锝[99mTc]酸鈉，北京原子高科股份有限公司，為液態(tài)，高锝[99mTc]酸鈉溶液標(biāo)記的放射性藥物根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求放射劑量當(dāng)日制作。99mTc原子序數(shù)為43，毒性分組為低毒組，半衰期為6.02 h，γ射線能量約0.140 MeV；99mTc發(fā)生同質(zhì)異能躍遷得到子體99Tc。99Tc為β輻射體，β射線平均能量較低，β粒子在空氣中射程約110 cm，鋁中射程約0.05 cm。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類為SD大鼠、ICR小鼠、Beagle犬。

1.2 監(jiān)測(cè)設(shè)備

FJ-1200環(huán)境級(jí)Xγ輻射測(cè)量儀，能量響應(yīng)范圍為40 keV～3 MeV，測(cè)量范圍為0.01～200 μSv/h。每年對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，證書編號(hào)：校字第[2020]-D106。

1.3 個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)

所有工作人員在進(jìn)行放射性藥物操作過程中均在胸前佩戴RGD-3B熱釋光劑量計(jì)，依據(jù)《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》和《職業(yè)性外照射個(gè)人監(jiān)測(cè)規(guī)范》的要求，對(duì)2021年4月至6月期間工作人員的熱釋光劑量計(jì)使用HW-V熱釋光精密退火爐進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)報(bào)告編號(hào)：GRJL-GY-2021-1527。

1.4 監(jiān)測(cè)方法

實(shí)驗(yàn)開始前，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的給藥劑量和實(shí)驗(yàn)具體操作流程，確定工作過程中可能具有放射性危害的地點(diǎn)；在正式實(shí)驗(yàn)過程中，選取工作人員在工作時(shí)到達(dá)的可能具有放射性危害的地點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)地點(diǎn)包括試驗(yàn)人員操作位、試驗(yàn)流程中的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)控制點(diǎn)等(如放射性藥物在制備與分析、分裝、給藥、動(dòng)物觀察、飼養(yǎng)、解剖、數(shù)據(jù)采集等操作)，使用FJ-1200環(huán)境級(jí)Xγ輻射測(cè)量儀測(cè)量過程中工作場(chǎng)所的γ劑量率。

2 測(cè)量結(jié)果

2.1 放射性藥物制備與分析過程中的輻射劑量

放射性藥物制備操作崗位的輻射劑量率監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要選擇工作人員胸口位置，操作人員在操作過程中穿戴有鉛防護(hù)服。放射性藥物制備過程中不同操作流程的γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表1。

表1 放射性藥物制備過程中不同操作流程的γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)結(jié)果(μSv/h)

在放射性藥物制備與分析的過程中，不同操作流程的操作活度大小不同，淋洗≥標(biāo)記>混勻>稀釋>點(diǎn)樣>掃描，相應(yīng)的輻射劑量率水平隨著操作活度的下降而降低。不同操作流程，其操作時(shí)間也不盡相同，混勻≥稀釋>掃描>標(biāo)記>點(diǎn)樣>淋洗。

圖1 放射性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的基本流程

2.2 放射性藥物分裝與給藥過程中的輻射劑量

放射性藥物在給藥過程中的γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表2。不同種屬的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物由于體重不同，給予放射性藥物的活度也不相同，根據(jù)設(shè)計(jì)的給藥劑量一般為SD大鼠>ICR小鼠；分裝與給藥操作過程中直接接觸的操作活度也不相同，一般為分裝>給藥。

表2 放射性藥物在給藥過程中的γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)結(jié)果(μSv/h)

2.3 給藥后不同操作崗位的輻射劑量

放射性藥物在單次給藥后不同時(shí)間點(diǎn)不同操作時(shí)的γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表3。放射性藥物注射到動(dòng)物體內(nèi)，其自身便成為一個(gè)放射源，在隨后的動(dòng)物觀察、飼養(yǎng)、解剖、數(shù)據(jù)采集等操作過程中會(huì)對(duì)工作人員產(chǎn)生一定的輻射影響。輻射劑量隨著核素本身的物理半衰期的變化而變化，隨著時(shí)間的延長，活度逐漸降低，其產(chǎn)生的輻射劑量也逐漸降低。因此在給藥后72 h時(shí)，輻射劑量水平基本接近于本底水平。

表3 放射性藥物在單次給藥后不同時(shí)間點(diǎn)不同操作時(shí)的γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)結(jié)果(μSv/h)

2.4 給藥后飼養(yǎng)籠外的輻射劑量

放射性藥物在單次給藥后飼養(yǎng)籠旁的γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表4。攝入放射性藥物的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，在其體內(nèi)藥物代謝、排泄的過程中，會(huì)對(duì)周圍的其它實(shí)驗(yàn)動(dòng)物帶來一定的輻射照射，對(duì)飼養(yǎng)籠旁的輻射劑量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，評(píng)估對(duì)周圍動(dòng)物的影響。

表4 放射性藥物在單次給藥后飼養(yǎng)籠旁的γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)結(jié)果(μSv/h)

2.5 工作人員的個(gè)人劑量

工作人員的熱釋光劑量計(jì)檢測(cè)結(jié)果根據(jù)工作崗位進(jìn)行分類，列于表5。由表5可見，工作人員的個(gè)人劑量最低值為0.05 mSv，最高值為0.29 mSv，低于本周期調(diào)查水平5 mSv。其中，根據(jù)操作放射性活度、輻射防護(hù)設(shè)施和操作距離的不同，不同工作崗位的個(gè)人劑量結(jié)果略有不同，放射性藥物制備>分裝>給藥/數(shù)據(jù)采集/飼養(yǎng)>放射性藥物分析。

表5 各崗位工作人員的個(gè)人劑量

3 討論

輻射安全是放射性實(shí)驗(yàn)中的重要組成部分，貫穿放射性實(shí)驗(yàn)的全過程。輻射監(jiān)測(cè)的根本目的在于電離輻射對(duì)人體的損傷和危害遵循劑量-效應(yīng)關(guān)系準(zhǔn)則的需要[1]。只有對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)的輻射劑量水平進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)，才能對(duì)工作人員、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、周圍環(huán)境的影響做出有效的評(píng)估。

環(huán)境劑量監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，不同操作崗位輻射劑量水平不同，主要取決于操作放射性藥物的活度、采取的屏蔽措施、監(jiān)測(cè)設(shè)備的響應(yīng)范圍等因素。在放射性藥物的制備過程中，淋洗操作的活度最大，主要取決于使用的鉬锝發(fā)生器的規(guī)格，為了減少工作人員的照射，整個(gè)制備過程均在手套箱中進(jìn)行，30 mm Pb的屏蔽防護(hù)能夠有效的阻擋99mTc產(chǎn)生的γ射線，對(duì)工作人員的軀干和眼晶體均能起到有效的防護(hù)作用。根據(jù)對(duì)職業(yè)人員的外照射個(gè)人劑量調(diào)查結(jié)果顯示，針對(duì)放射性藥物操作的工作人員，由于手部直接接觸放射性藥物，在無有效屏蔽保護(hù)的情況下，需要增加對(duì)手部皮膚受照劑量的監(jiān)測(cè)[2]，在實(shí)際工作過程中，一般采用淋洗罐等屏蔽體對(duì)淋洗液進(jìn)行屏蔽防護(hù)，以減少放射性藥物對(duì)工作人員手部皮膚的照射劑量。工作人員個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，2021年4月至6月期間工作人員的個(gè)人劑量最高為0.29 mSv，低于本周期調(diào)查建議水平5 mSv，符合《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)于工作人員職業(yè)照射水平限制20 mSv的要求。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物攝入的放射性藥物的劑量取決于試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與動(dòng)物自身的體重。在分裝與給藥的過程中，主要使用鉛罐、鉛注射器屏蔽套、鉛屏風(fēng)等屏蔽設(shè)備對(duì)γ射線進(jìn)行防護(hù)，此時(shí)的操作活度相比于放射性藥物制備的操作活度較低，但由于動(dòng)物注射為近距離操作，且采用的屏蔽設(shè)備的屏蔽效能低于制備所用的手套箱，所以在分裝、給藥操作過程中，外照射劑量水平較高，200 μSv/h為監(jiān)測(cè)設(shè)備的最高檢測(cè)限，因此實(shí)際劑量水平可能高于監(jiān)測(cè)結(jié)果。放射性藥物進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)經(jīng)歷分布、代謝、排泄的生物過程，隨著時(shí)間的推移，逐漸排出體外，體內(nèi)的放射性藥物量逐漸減少[3]。除給藥后觀察外，其他時(shí)間點(diǎn)的觀察均在飼養(yǎng)操作完成后進(jìn)行，通過對(duì)動(dòng)物排泄物的收集處理，能夠降低動(dòng)物的外照射劑量水平，降低觀察人員的照射劑量。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物之間的相互照射所造成的劑量相對(duì)于自身注射的藥物對(duì)自己造成的照射劑量并不是很高，但這種相互之間的照射劑量屬于沒有必要的額外照射。臨床上對(duì)于接受放射性藥物的病人家屬一般不采取陪護(hù)措施或穿戴相應(yīng)的防護(hù)裝備來降低其受照劑量。有研究表明，患者在注射20 mCi的99mTc后距患者1.5 m處的空氣吸收劑量率接近本底值[4]，因此在當(dāng)天給予放射性藥物后將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行單籠飼養(yǎng)，使動(dòng)物之間保持一定的距離，采取在飼養(yǎng)籠外加裝鉛板進(jìn)行屏蔽和將不同劑量組動(dòng)物放置于不同區(qū)域的措施來進(jìn)一步降低動(dòng)物之間的照射劑量。

外照射防護(hù)的基本原則為設(shè)置屏蔽防護(hù)、減少操作時(shí)間、增大操作距離。放射性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)過程中除個(gè)別數(shù)據(jù)采集工作可以采用遠(yuǎn)距離遙測(cè)技術(shù)，其余的主要操作均為近距離操作。為減少工作人員的外照射劑量，要求工作人員操作熟練，盡量縮短接觸放射性藥物的時(shí)間，并且在工作時(shí)嚴(yán)格佩戴個(gè)人輻射劑量儀器，穿戴鉛防護(hù)衣、鉛眼鏡等防護(hù)裝備，合理使用鉛防護(hù)設(shè)備。近年來隨著放射性藥物的發(fā)展，醫(yī)用放射性核素的種類逐漸增多，在實(shí)際工作中應(yīng)針對(duì)不同核素的射線類型采用相匹配的屏蔽防護(hù)手段，避免防護(hù)不當(dāng)造成危害。

通過監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)性能不能滿足大劑量的分裝、給藥操作的監(jiān)測(cè)需要，使得監(jiān)測(cè)結(jié)果低于實(shí)際水平，導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差，進(jìn)而對(duì)后續(xù)的外照射劑量評(píng)估造成影響;工作人員個(gè)人劑量水平在0.05～0.29 mSv之間，說明實(shí)驗(yàn)操作過程中的外照射劑量相對(duì)可控。為保證今后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的合理可靠，在放射性實(shí)驗(yàn)開始前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)試驗(yàn)輻射源項(xiàng)、輻射危害特點(diǎn)等因素對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中可能具有放射性危害的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行預(yù)評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果采取合理的輻射防護(hù)措施和選用合適監(jiān)測(cè)范圍的輻射監(jiān)測(cè)設(shè)備。另外，在進(jìn)行劑量率水平監(jiān)測(cè)時(shí)首先需要確定操作前實(shí)驗(yàn)室的本底水平，扣除其他環(huán)境因素對(duì)實(shí)際操作監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響；監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)室的本底劑量率水平為0.05～0.15 μSv/h，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室建筑材料及其采用的屏蔽材料的不同，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的本底水平也略有不同。

在放射性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)過程中，工作人員應(yīng)增強(qiáng)自我輻射防護(hù)意識(shí)、提高操作熟練程度、縮短操作時(shí)間，以減少自身職業(yè)照射劑量；輻射監(jiān)測(cè)人員在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)時(shí)刻注意操作劑量率水平的變化，根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)長、復(fù)雜程度及劑量率水平的高低等因素合理安排工作人員，實(shí)行有效的輪崗作業(yè)，控制工作人員的年平均有效劑量不超過5 mSv[5]，確保工作人員的職業(yè)照射水平低于國家標(biāo)準(zhǔn)[6]，在工作過程中逐步改進(jìn)輻射防護(hù)設(shè)施，降低工作人員和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物之間的輻射水平。