核素治疗患者出院辐射监测系统研究范文

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《安徽科技杂志》2016年第6期

摘要：

甲状腺癌是近20多年发病率增长最快的实体恶性肿瘤，绝大多数(≥80%)的甲状腺癌可以通过彻底的外科手术切除结合放射性131I治疗达到非常良好的治疗效果。本研究提供一种可靠、有效的人体辐射测量系统，对病人携带的放射性活度进行相对定量的测定，以做出客观的评估，对提高环境安全有着十分重要的意义。

关键词：

分化型甲状腺癌；放射性同位素131I治疗；盖革-米勒G-M；计数管

甲状腺癌是近20多年发病率增长最快的实体恶性肿瘤，年均增长6.2%，是占女性恶性肿瘤第5位的常见肿瘤。甲状腺癌有分化型甲状腺癌(包括乳头状癌、滤泡状癌、乳头滤泡混合癌)、髓样癌、鳞癌和未分化癌等[1，2]。分化型甲状腺癌约占甲状腺癌总数的80%，目前多采用“外科手术+131I+甲状腺激素抑制”方案进行综合治疗，可以降低复发，提高患者的生存率。经过这种综合治疗，分化型甲状腺癌总体10年存活率可高达85%。即使有身体其他部位的转移，分化型甲状腺癌的10年生存率也可达25%～40%[3]。131I的物理半衰期为8.02天，采用131I进行甲状腺癌术后治疗的病人，给药量在100～200mCi左右，有资料称≥30mCi就需要隔离[4]。由于没有检测手段，国内普遍采取隔离1周的方法。现通过提供一种可靠、有效的人体辐射测量系统，对病人携带的放射性活度进行相对定量的测定，做出客观的评估，对提高环境安全有着十分重要的意义。该系统设备已进行临床试验，取得了满意的结果。

一、主要研究内容

首先，本研究需要寻找一种适合的探测器来检测放射性同位素的强度。其次，要确定不同的转换模型以适应临床需求。第三，由于患者甲状腺癌术后进行大剂量放射性同位素131I治疗，探测其体内核素水平需要有效屏蔽隔离，以保证操作人员的安全。

二、解决方案

1.放射性核素探测传感器及防护屏的选择

目前，核医学领域最为常用的放射性核素探测传感器主要有3种。一是碘化钠(铊)NaI(Tl)晶体+半导体传感器，即雪崩二极管(如德国进口SiPM芯片)。这是目前世界上最领先的核探测传感器技术，具有探测效率高、灵敏度高、体积小、工作电压低(30DCV)、可靠性高、能量分辨率高等优点，但是价格很高。二是碘化钠(铊)NaI(Tl)晶体+光电倍增管(如国产GDB44)。该技术具有探测效率高、灵敏度高、可靠性高、能量分辨率高等优点，但也存在体积较大、工作电压高(500～2000DCV)、价格偏高等问题。三是盖革-米勒G-M计数管。这是一种最为经典的放射性核素探测传感器，是H.盖革和P.米勒在1928年发明的。该传感器的特点是可靠性高、造价低廉、使用方便、探测范围广泛，至今仍然普遍地应用于核物理学、医学、粒子物理学及工业领域，其缺点是能量分辨率低、探测效率不高。对以上3种传感器进行实际选型，最终确定了GJ4402型G-M计数管作为探测器的方案。同时，根据临床试验，设计了探测器的铅防护屏及铅准直器。

2.探测方案

确定通过放射性核素探测器得到的是计数，需要转换为临床需要的计量单位。探测要求：患者距设备1m进行测量，注意保持测量位置的一致性以及避免其他患者对测量的干扰。方案1：activity=counti×dosecount0。其中，activity是测量的活度，单位为mCi；count0是服药后测量的计数；counti是服药后第i天测量的计数，i≥1；dose为病人口服的131I剂量，单位为mCi。当测量的活度≤30mCi时，患者即达到出院标准[4]。此方案经临床试验，临床病例65例，已得到验证，符合设计要求。方案2：以测量的有效剂量率作为患者出院的标准，使用美国进口表面沾污仪InspectorAlertIA-V2作为有效剂量率探测标准，经过最小二乘法得到拟合标准曲线。此方案经临床试验，临床病例300余例，已得到验证，符合设计要求。

3.软件选择

采用USR-TCP232-M4网络模块作为设备与上位计算机连接手段，选用了海康威视3Q10(带有移动云台)与海康威视3410网络摄像头，具有网络对话功能，实现远距离控制操作测量，有效地保证了操作人员与患者的隔离。本软件具有数据库功能，能够实时抓拍病人影像，可以与病人进行音视频交流，同时还具有出具检测报告单等功能。

三、研究成果与展望

本研究主要涉及以下核心技术点：γ射线探测器筛选；准直器测量范围及屏蔽设计；患者图像资料采集；环境本底活度测量和扣除功能；临床患者数据库操作；患者有效剂量率测量功能；出具相关报告功能。系统使用G-M计数管对高剂量核素治疗患者进行有效剂量率检测，使用铅准直器对环境本底进行屏蔽，通过网络通讯方式进行远距离检测操控，技术方案可靠。对高剂量核素治疗患者进行当量剂量测定，有效保证患者出院后辐射剂量符合相关规定，确保了核素辐射环境安全。采用远程控制技术，为系统操作者提供了有效的辐射防护。可见，该系统在使用131I治疗甲状腺癌的医院有很好的应用前景。目前，硬件方面，完成了Ⅰ型和Ⅱ型试验样机，根据临床修改意见，正在进行Ⅲ型(产品定型)设计制作。同时，正在制定相关标准，为下一步产品面向市场打下基础。软件方面，完成了前4版验证设计，1.5版的定型版将上述两种方案模型融合在一起，以适合不同用户的需求。本研究通过型式检验形成产品，能够满足医院临床需求，填补了此类应用的国内空白，具有良好的市场前景。同时，还带动了研发投入，并与有关公司、高校、医院建立了产学研合作关系，形成了产学研合作团队，提升了研发能力。

参考文献：

[1]吴在德,吴肇汉.外科学[M].北京:人民卫生出版社,2005:313.

[2]张永学.核医学[M].北京:人民卫生出版社,2005:360.

[3]裴著果.影像核医学[M].北京:人民卫生出版社,2001:360-366.

[4]中华医学会.临床技术操作规范.核医学分册[M].北京:人民军医出版社,2004:180-181.

作者:刘泳霖 张建华 章勇跃 许倩 程薇薇 单位:安徽光电技术研究所