中国基于回旋加速器的18F放射性药物生产工人的暴露特征及放射风险评估

《Applied Radiation and Isotopes》：Evaluation of exposure characteristics and radiological risks for cyclotron-based 18F radiopharmaceutical production workers in China

我国回旋加速器生产 workers 年均有效剂量 0.83mSv 低于限值但高于全球均值，最高达 5.29mSv，γ 射线贡献超 75%，中子辐射对 cyclotron 操作者影响显著，需加强防护。

　　

江苏省疾病预防控制中心辐射防护科，中国江苏省南京市210009

摘要

背景

非密封放射性药物的处理存在重大的职业暴露和放射性污染风险。随着需求的快速增长，越来越多的工人长期暴露在各种辐射危害中。然而，关于暴露特征和剂量学的基本知识仍然知之甚少。

方法

本研究重建了2021年至2023年中国311名辐射工作人员的1189个人剂量当量数据，以分析暴露特征。通过对15个代表性设施的现场辐射水平检测，评估了1889个测量点的辐射危害分布和剂量贡献。基于《电离辐射的生物效应-VII》（BEIR-VII）风险模型，考虑了120种暴露情景，以估算随机效应的终生风险。

结果

最大年有效剂量达到5.29 mSv，并且每年呈下降趋势。对于某些职业人员（如生产技术员），应更加关注其辐射暴露情况。监测核素的操作量有助于避免过度暴露。伽马射线是最大的剂量来源，占个人剂量的75%以上，最大剂量率为50 μSv/h。中子的剂量贡献不可忽视，尤其是对于回旋加速器操作员。由年剂量引起的甲状腺癌和白血病的终生风险分别为1.8 × 10^?5和1.03 × 10^?5。辐射风险还随着工作年限的增加和剂量的提高而增加。

结论

有必要加强对某些工作人员（特别是生产技术员和回旋加速器操作员）的辐射防护，并在高风险工作场所（包括热室）进行辐射监测。不应忽视累积剂量造成的辐射风险，尤其是在职业生涯早期。

引言

核医学和放射诊断的快速发展使放射性药物成为医学成像和癌症治疗中的重要工具（Chen等人，2020；Chételat等人，2020）。放射性药物由放射性核素和药物载体组成，核素的可靠供应和安全使用是生产的关键部分（Bellavia等人，2022；Patell等人，2023）。近年来，由于回旋加速器配置灵活、运行稳定、同位素纯度高以及设备小型化和自动化的进步，它们已成为许多医用放射性核素的主要来源。例如，目前用于正电子发射断层扫描（PET）的¹⁸F-氟脱氧葡萄糖（¹⁸F-FDG）就是由回旋加速器生产的。由于诊断和治疗需求的增加，对放射性核素的需求正在迅速增长。仅在中国，2023年就进行了140万次PET扫描（中国核医学学会，2024年），预计未来几年放射性药物的需求将每年增长20%。然而，由于粒子能量高、辐射危害多样、屏蔽要求复杂和维护成本高昂，只有少数大型医院配备了回旋加速器。因此，超过70%的医疗机构必须从外部供应商购买放射性药物。据估计，中国目前至少有80台回旋加速器由非医疗机构运营，雇用了数千名工作人员，而且这个数字仍在增长。 在放射性药物的制备和测试过程中，工作人员可能会暴露于慢性低剂量电离辐射中。与慢性低剂量职业辐射相关的随机效应的健康风险已成为研究的重点（Richardson等人，2023；Taeko等人，2023）。然而，由于缺乏确凿的证据，低剂量辐射的健康影响仍存在争议。根据广泛接受的线性无阈值理论，随机效应的概率与辐射剂量成正比。研究表明，辐射暴露可能导致神经症候群、心血管或消化系统异常等症状，甚至增加多种癌症的风险。长期职业暴露可能导致辐射诱导的疾病，如白血病和甲状腺癌（Hauptmann等人，2022；Kamiya等人，2015）。因此，迫切需要全面了解放射性药物生产过程中的辐射暴露情况，以保护职业健康并确保辐射实践的安全。 放射性药物生产中的职业辐射暴露研究不足，主要是由于回旋加速器设施数量有限以及关于个人剂量和工作场所辐射水平的剂量学数据不足。作为参考，医院核医学部门的辐射暴露已经得到了更广泛的研究。根据联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）的报告，全球核医学专业人员的年平均有效剂量预计不超过0.8 mSv，高于其他医学辐射工作人员（UNSCEAR，2022）。一些核医学放射科医生的年有效剂量可达到3.05 mSv（Alkhorayef等人，2020），某些工作场所的环境剂量当量率可达到19.5 μSv/h（Al-Aamria等人，2019）。然而，放射性药物生产工作者的辐射暴露与核医学工作人员不同。放射性药物生产设施通常为多个医疗机构或研究机构提供产品，导致放射性核素处理量较大、生产批次较多，操作过程中长期或近距离暴露的风险增加。此外，许多程序涉及处理原材料或半成品，其中大部分是液体或未密封的放射性物质，这增加了暴露和污染的概率。这些工作场所的辐射场也更为复杂。以¹⁸F-FDG生产为例，存在高穿透力的511 keV γ射线、高伽马射线常数的正电子发射体、高能质子、次级中子以及来自未密封放射性核素扩散的空气污染。这些因素给辐射水平和个人剂量的控制带来了挑战。一些研究表明，此类人员的年平均有效剂量可达到8.47 mSv（Kuo等人，2010）。工作场所的伽马射线和中子剂量率分别接近10 μSv/h和5.27 μSv/h（Biega?a和Jakubowska，2020；Pant和Senthamizhchelvan，2007），空气中的放射性污染水平也更高（Araujo等人，2014）。虽然这些研究主要关注剂量限制和工作场所辐射水平的合规性，但仍有一些关键问题需要解决：暴露工作者的剂量趋势和关键影响因素尚未明确；工作场所辐射危害的分布及其相应的剂量贡献需要澄清；与辐射相关的职业健康风险的定量评估仍然缺乏。 本研究旨在确定基于回旋加速器的¹⁸F放射性药物生产中的职业辐射暴露水平和剂量影响因素，描述工作场所不同辐射危害的分布，评估它们对个人剂量的贡献，并明确与辐射暴露相关的潜在职业健康风险。对2021年至2023年中国311名工作人员的有效剂量进行了回顾性分析，以分析剂量趋势并确定关键影响因素。在15个代表性设施进行了现场辐射测量，以评估辐射危害的分布和剂量贡献。基于BEIR-VII风险评估模型，估算了辐射工作人员典型器官的吸收剂量，并量化了相应的终生癌症风险。

方法

本研究重点关注含有¹⁸F的放射性药物的制备和测试过程中的职业辐射暴露。¹⁸F-FDG是一种最常用的基于回旋加速器生产的放射性药物。典型的¹⁸F-FDG生产过程如图1A所示。首先确定放射性药物生产所需的¹⁸F数量，然后由回旋加速器生产足够的放射性核素。接下来，将核素转移到生产热室中...

工作人员的有效剂量

重建的个人剂量数据的统计结果见表3。工作人员的平均年剂量约为0.83 mSv，中位数为0.46 mSv，显著低于每年20 mSv的监管限制。这一剂量水平高于UNSCEAR估计的全球核医学专业人员的平均水平。某些工作人员的最大年剂量可达到5.29 mSv，虽然未超过辐射工作人员的剂量限制，但高于...

结论

本研究对基于回旋加速器的放射性药物行业中的职业辐射暴露进行了全面评估，分析了有效剂量、工作场所辐射水平及其相关的终生癌症风险。确定了职业辐射暴露水平及其影响因素。2021年至2023年间311名辐射工作人员的个人剂量监测数据显示，平均年有效剂量为0.83 mSv，并呈下降趋势。

CRediT作者贡献声明

Peng Dang：数据整理、形式分析、调查、方法学、初稿撰写。 Ziya Feng：调查、撰写——审阅与编辑。 Xiaoyong Yang：验证、撰写——审阅与编辑。 Xingjiang Cao：调查、撰写——审阅与编辑。 Lanlan Tian：调查、撰写——审阅与编辑。 Xiaodong Shi：软件开发、撰写——审阅与编辑。 Jie Qi：可视化处理、撰写——审阅与编辑。 Ende Zhong：

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了江苏省重点医学学科（项目编号：ZDXK202249）的支持。