關(guān)于釔-90樹(shù)脂微球核素治療中的輻射防護(hù)研究

贠彥祺，周艷芝，張彥煬

（1. 甘肅省核與輻射安全中心 蘭州 730020；2. 甘肅省婦幼保健院 蘭州 730050；3. 蘭州大學(xué)第二醫(yī)院 蘭州 730030）

釔-90 核素體內(nèi)放射治療是一種治療肝癌腫瘤的新方法，將釔-90 放射性藥物經(jīng)肝動(dòng)脈以導(dǎo)管輸送至肝臟腫瘤部位，近距離直接給予癌細(xì)胞極高的輻射劑量以達(dá)到消除腫瘤的目的。

根據(jù)中國(guó)國(guó)家藥監(jiān)局（NMPA）官網(wǎng)公示，遠(yuǎn)大醫(yī)藥申報(bào)的釔-90 樹(shù)脂微球（SIR-Spheres）已于2022 年2 月在中國(guó)獲批。此方法具有醫(yī)用價(jià)值，但在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)對(duì)職業(yè)人員、相關(guān)場(chǎng)所產(chǎn)生輻射影響，因此開(kāi)展釔-90 樹(shù)脂微球核素治療過(guò)程中的輻射防護(hù)研究具有重要意義，可為日后醫(yī)療單位開(kāi)展此類(lèi)業(yè)務(wù)的前期設(shè)計(jì)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供參考。

1 釔-90 樹(shù)脂微球介入治療工藝流程

1.1 釔-90 樹(shù)脂微球特性

釔是一種化學(xué)元素，簡(jiǎn)寫(xiě)符號(hào)為Y，原子序數(shù)為39。釔在常溫下呈銀色固體，釔塊在空氣中較為穩(wěn)定，但釔金屬粉末屬于易燃物質(zhì)。釔-90 為釔的一種放射性同位素，發(fā)射純?chǔ)律渚€(xiàn)，最高能量為2.284 MeV，平均能量為0.9348 MeV，半衰期為64.2 h，輻射范圍小，在組織中最大穿透距離為11 mm。治療使用的釔-90為釔-90 樹(shù)脂微球注射液，釔-90 樹(shù)脂微球主要通過(guò)鍶-90 溶液的衰變，以及釔-90 萃取、吸附、固化、清洗、分裝等操作進(jìn)行生產(chǎn)，通過(guò)化學(xué)方法從鍶-90 中提取，將其離子鍵結(jié)合在樹(shù)脂上制成微小顆粒，制得純度為99.99%的釔-90樹(shù)脂微球注射液。

1.2 介入治療流程的產(chǎn)污環(huán)節(jié)

釔-90 微球以DSA 介入的形式開(kāi)展治療，在此過(guò)程中醫(yī)護(hù)人員和周?chē)鷪?chǎng)所會(huì)受到X 射線(xiàn)的照射，一般持續(xù)20 min，注入結(jié)束后需要進(jìn)行拔管，此過(guò)程常見(jiàn)持續(xù)5 min，其間醫(yī)護(hù)人員將受到來(lái)自患者體內(nèi)放射性核素所致韌致輻射的照射。完成釔-90 樹(shù)脂微球注入后，醫(yī)護(hù)人員將再次進(jìn)行透視和拍片工作，主要查看微球注入部位是否達(dá)到預(yù)期，防止微球錯(cuò)位產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)取出放置的注入導(dǎo)管。上述過(guò)程可能會(huì)在醫(yī)護(hù)人員體表、地面、手術(shù)臺(tái)面產(chǎn)生表面污染，對(duì)于表面玷污超過(guò)0.8 Bq/cm2限值的部位進(jìn)行去污，并將相關(guān)非解控物品作為放射性固體廢物收集于10 mm 厚的有機(jī)玻璃收集容器中，放置在2 mm 鉛當(dāng)量的放射性廢物桶內(nèi)，同時(shí)將放射性廢物桶轉(zhuǎn)入放射性廢物間。

2 釔-90 樹(shù)脂微球核素治療過(guò)程中產(chǎn)生的輻射影響

2.1 釔-90 樹(shù)脂微球輻射環(huán)境影響分析

2.1.1 β射線(xiàn)輻射影響分析

根據(jù)《放射衛(wèi)生學(xué)》（章仲侯主編，P171），β射線(xiàn)在空氣中的射程可根據(jù)式（1）近似計(jì)算，不同介質(zhì)中β粒子射程計(jì)算見(jiàn)表1：

表1 不同介質(zhì)中β粒子射程計(jì)算表Table 1 In different media β Particle range calculation table

式中：dmax—射程（cm）；

Emax—β粒子最大能量，根據(jù)《核醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)與安全要求》（HJ 1188-2021）取2.284 MeV；

ρ—介質(zhì)密度，g/cm3。

由表1 可知，β射線(xiàn)在各介質(zhì)中的射程均比較小，基本小于屏蔽體的厚度，因此β射線(xiàn)對(duì)周?chē)椛洵h(huán)境影響很小。

2.1.2 軔致輻射（X 射線(xiàn)）影響分析

（1）非屏蔽狀態(tài)下軔致輻射劑量率預(yù)測(cè)

在介入手術(shù)注入釔-90 的過(guò)程中，釔-90注入前有有機(jī)玻璃吸收β粒子，注入過(guò)程中有空氣吸收β粒子，注入人體后有人體組織吸收β粒子，根據(jù)《輻射防護(hù)導(dǎo)論》（P133），軔致輻射劑量當(dāng)量率可由式（2）計(jì)算：

式中：D—屏蔽層中β粒子產(chǎn)生的軔致輻射在r（m）處空氣中的吸收劑量率，Gy/h；

A—放射源活度，取患者最大注入活度2.5×109Bq；

Ze—吸收β粒子介質(zhì)（或靶核）的有效原子序數(shù)，由《輻射防護(hù)導(dǎo)論》表4.4 查得；

μen/ρ—平均能量為Eb（考慮軔致輻射平均能量=β粒子平均能量）的軔致輻射在介質(zhì)中質(zhì)量能量吸收系數(shù)，m2.kg-1，由《輻射防護(hù)導(dǎo)論》查得；

Eb—β粒子的平均能量，根據(jù)《核醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)與安全要求》（HJ 1188-2021）取0.934 MeV。

經(jīng)計(jì)算，釔-90 微球在注入人體前、中、后非屏蔽狀態(tài)下的過(guò)程中，周?chē)諝馕談┝柯视?jì)算參數(shù)和計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

（2）近臺(tái)操作醫(yī)生操作位輻射劑量率預(yù)測(cè)

釔-90 微球注入過(guò)程中醫(yī)生與輻射源距離按0.5 m 考慮，且穿著有0.5 mm 鉛服，軔致輻射經(jīng)屏蔽體衰減后，屏蔽體外劑量當(dāng)量率由式（3）（根據(jù)什值層定義推導(dǎo)）計(jì)算：

式中：H—屏蔽層中β粒子產(chǎn)生的軔致輻射在關(guān)注點(diǎn)劑量當(dāng)量率，μSv/h；

Q—軔致輻射的品質(zhì)因子，β粒子為1；

d—屏蔽層厚度，cm；

TVL—屏蔽層在β粒子平均能量（即軔致輻射能量）下的什值層厚度，cm，由《輻射防護(hù)導(dǎo)論》查得；

r—關(guān)注點(diǎn)距離輻射源的距離，m。

由表3 得出，醫(yī)生操作位置軔致輻射劑量當(dāng)量為1.47～8.22 μSv/h。

表3 0.5 m 處軔致輻射屏蔽后劑量當(dāng)量率計(jì)算參數(shù)及結(jié)果表Table 3 Calculation parameters and results of dose equivalent rate after bremsstrahlung shielding at 0.5 m

2.2 DSA 血管造影釔-90 注入過(guò)程輻射環(huán)境影響分析

2.2.1 DSA 血管造影過(guò)程中的輻射環(huán)境影響分析

（1）運(yùn)行工況

醫(yī)院均是利用已有的DSA 血管造影裝置開(kāi)展釔-90 樹(shù)脂微球核素治療，因此可以通過(guò)正常運(yùn)行情況下開(kāi)展現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，研究DSA 運(yùn)行期間產(chǎn)生的輻射環(huán)境影響，本文選取甘肅省某醫(yī)院DSA 正常運(yùn)行情況下開(kāi)展的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)時(shí)DSA 運(yùn)行工況見(jiàn)表4。

表4 監(jiān)測(cè)時(shí)DSA 運(yùn)行工況表Table 4 DSA operation condition table during monitoring

表5 DSA 曝光狀態(tài)X-γ 輻射劑量率監(jiān)測(cè)結(jié)果Table 5 DSA Exposure Status X-γ Radiation dose rate monitoring results

（2）監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，DSA 在正常運(yùn)行狀態(tài)下，機(jī)房周?chē)帘误w外X-γ 輻射劑量率為6.1×10-8～7.0×10-8Gy/h，即0.07～0.08 μSv/h（根據(jù)《環(huán)境γ 輻射劑量率測(cè)量技術(shù)規(guī)范》，校準(zhǔn)源為137Cs，換算系數(shù)為1.2 Sv/Gy），滿(mǎn)足《放射診斷放射防護(hù)要求》（GB Z130-2020）中對(duì)具有透視功能的X 射線(xiàn)設(shè)備在透視條件下檢測(cè)時(shí)，周?chē)鷦┝慨?dāng)量率不大于2.5 μSv/h 的限值要求。

2.2.2 釔-90 注入過(guò)程DSA 機(jī)房外核素所致的輻射劑量率預(yù)測(cè)

根據(jù)DSA 機(jī)房外屏蔽情況及屏蔽體與輻射源的距離預(yù)測(cè)輻射劑量，各屏蔽體表面0.3 m處劑量當(dāng)量率計(jì)算參數(shù)及結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 DSA 手術(shù)室外（注入過(guò)程）劑量當(dāng)量率計(jì)算參數(shù)及結(jié)果表Table 6 Calculation parameters and results of dose equivalent rate in DSA operating room（injection process）

由表6 可知，DSA 手術(shù)室周?chē)愔螺椛鋭┝慨?dāng)量率為0.02～0.10 μSv/h，滿(mǎn)足《核醫(yī)學(xué)放射防護(hù)要求》（GB Z120-2020）和《核醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)與安全要求》（HJ 1188-2021）控制區(qū)外人員可達(dá)處，距屏蔽體外表面0.3 m 處的周?chē)鷦┝慨?dāng)量率控制目標(biāo)值應(yīng)不大于2.5 μSv/h 的限值要求。

2.2.3 DSA X 射線(xiàn)劑量率實(shí)測(cè)值疊加釔-90 所致輻射劑量率

為保守考慮DSA 手術(shù)室外的劑量率水平，本文采用 X 射線(xiàn)劑量率實(shí)測(cè)值疊加核素所致劑量率進(jìn)行分析，具體見(jiàn)表7。

表7 DSA X 射線(xiàn)劑量率實(shí)測(cè)值疊加釔-90 所致輻射劑量率結(jié)果表Table 7 Table of Radiation Dose Rate Results Caused by the Overlay of Measured Values of DSA X-ray Dose Rate with Yttrium-90

由表7 可知，釔-90 注入過(guò)程中DSA 機(jī)房外的劑量率水平為0.093～0.184 μSv/h，滿(mǎn)足《放射診斷放射防護(hù)要求》（GB Z130-2020）中具有透視功能的X 射線(xiàn)設(shè)備在透視條件下檢測(cè)時(shí)，周?chē)鷦┝慨?dāng)量率不大于2.5 μSv/h 的限值要求，亦滿(mǎn)足《核醫(yī)學(xué)放射防護(hù)要求》（GB Z120-2020）和《核醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)與安全要求》（HJ 1188-2021）控制區(qū)外人員可達(dá)處，距屏蔽體外表面0.3 m 處的周?chē)鷦┝慨?dāng)量率控制目標(biāo)值應(yīng)不大于2.5 μSv/h 的限值要求。

3 年有效劑量估算

以新增病人數(shù)量50 人為例，單臺(tái)釔-90 介入植入手術(shù)隔室拍片最長(zhǎng)時(shí)間為0.5 min，透視最長(zhǎng)時(shí)間為20 min，則年拍片時(shí)間約為0.4 h，年透視時(shí)間約為16.7 h，則新增的出束時(shí)間約為17.1 h。單臺(tái)手術(shù)釔-90 樹(shù)脂微球注入過(guò)程最長(zhǎng)時(shí)間為30 min，年操作時(shí)間為25 h，因此可以得出職業(yè)人員年最大受照劑量為0.547 mSv/a，滿(mǎn)足《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18871-2002）中規(guī)定的劑量約束值要求和管理限值“職業(yè)人員5 mSv”的要求；DSA 機(jī)房周?chē)娔曜畲笫苷談┝繛?.51×10-4mSv/a，滿(mǎn)足《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18871-2002）中規(guī)定的劑量約束值要求和管理限值“職業(yè)人員0.1 mSv”的要求。

4 結(jié)論

本文以釔-90 核素體內(nèi)放射治療方法為例，對(duì)其介入治療的工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)進(jìn)行了梳理，并以此為基礎(chǔ)對(duì)利用DSA 血管造影注入釔-90 產(chǎn)生的輻射環(huán)境影響進(jìn)行分析，對(duì)DSA機(jī)房屏蔽體外的輻射劑量及近臺(tái)操作位的輻射劑量進(jìn)行了估算，開(kāi)展了職業(yè)人員和公眾的年有效劑量估算，以上結(jié)果顯示合理安排醫(yī)生操作時(shí)間并采取相應(yīng)的屏蔽措施后職業(yè)照射和公眾照射的劑量可以滿(mǎn)足《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18871-2002）中規(guī)定的劑量限值要求和管理限值要求。