放射治疗与核医学放射防护与质量控制检测技术

放射治疗与核医学放射防护与质量控制检测技术 福建省职业病与化学中毒预防控制中心 金益和 （培训教材） 一、电离辐射医学领域的应用 自1895年、1896年伦琴和贝克勒尔相继发现X射线和放射性铀以来,电离辐射 在各行各业的应用中，当数其在医学领域的应用历史最久、普及最广、影响最大。 从应用射线的性质而言,电离辐射在现代医学领域中，已发展为相对独立的X射线 诊断学、核医学和放射肿瘤学三大现代医学学科。这些学科在疾病预防与诊断治 疗中发挥了独特作用，已成为现代医学不可缺少的重要组成部分。随着社会和经 济的发展，我省电离辐射的医学应用也得到了飞速的发展。但是，电离辐射应用 无疑是一把双刃剑，其在造福于人类的同时，也存在着放射性损害的危险。电离 辐射医学应用的安全性与最终诊疗效果取决于卫生行政部门的监督管理,医院自 主的行政与业务管理,放射诊疗医师、物理剂量人员和放射治疗技师的综合素质, 电离辐射设备技术性能等等综合水平。为了保证放射卫生监督与卫生技术服务工 作的质量与水平，所有相关的卫生监督与卫生技术服务工作人员都应对电离辐射 医学应用分类及内容有一个“框架式”的理解。图1.1为电离辐射医学应用的示 意图。 上一章已详细讲解了X 射线诊断学，本章主要介绍放射肿瘤学和临床核医学。 电 离 辐 射 的 医 学 应 用 X 射线诊断学 放射肿瘤学(放疗) 传 统 数字化 诊断 近距放疗远距放疗治疗 射线 X射线 电子束 中子 腔内 管内 间组织 朮中 敷贴重粒子 敷贴 腔内 插植 放射药物 扫描机 像机 SPECT PET X-CT DSA DR CR 透视 摄影 造影 介入放射学 临床核医学 影像医学 磁共振影像学超声影像学 2 图 1.1 电离辐射医学应用的示意图 二、 放射肿瘤学与临床核医学简介 （一） 放射肿瘤学 1、概述 放射肿瘤学（radiation oncology）也称为放射治疗学，是主要研究放射线 单独或结合其他方法治疗肿瘤的临床学科，是放射学和肿瘤学的交叉科学。放射 治疗是恶性肿瘤最重要治疗手段之一，其根本目的是治病救人，最大限度地消灭 肿瘤，同时最大限度地保存正常组织的结构与功能，提高患者的长期生存率和生 活质量。近年来随着分子生物学、计算机、电子技术的进步，放射肿瘤学已进人 快速发展的新阶段。 X 线和镭两种射线源的发现为人类诊治肿瘤奠定了基础。镭被发现后不久， 人们就认识到放射线的生物学效应，1898 年就治愈了第一例患者。由于受当时科 学水平的制约，放射生物学的发展严重滞后于临床，直到 1922 年用 X 线治愈了 晚期喉癌并且没有并发症，才确立了放射治疗的临床地位。20 世纪 50 年代初成 功研制了钴60 治疗机，标志着“千伏时代”的结束和“兆伏时代”的开始，成 倍提高了肿瘤放射治疗的疗效。1955 年斯坦福大学安装了直线加速器，逐渐成为 放疗设备的主流，与钴机相比虽然疗效提高不大，但明显减轻了放疗副作用。20 世纪 70 年代以来，随着电子技术、计算机的发展，模拟机、CT 、MR 、治疗计划 系统相继问世，进一步提高了临床放疗精度。20 世纪 80 年代放射源微型化及电 脑软件发展为后装治疗注入了活力，现已应用于宫颈癌、鼻咽癌、食管癌、肺癌 及软组织肿瘤等，成为外照射的重要补充。在瑞典外科学家 Leksel l968 年发明 刀的基础上，美国学者 Larsson 和意大利学者 Colomb 1985 年发明了 X-刀， 扩大了放疗的临床范围，明显提高了部分病变的疗效。近年来，逆向治疗计划系 统和调强适形治疗能够在三维方向上形成令人满意的放射剂量分布，为人类克服 肿瘤提供了全新的手段，也代表着 2l 世纪放射肿瘤学的发展方向。 我国放疗事业发展迅速，并已形成一定特色。解放前仅有 2 个放疗中心，现 已有 200 余家放疗单位，并能制造钴-60 机、直线加速器、后装机、模拟定位机 等仪器，引进和自己设计生产了 X-刀、-刀等先进设备。附着我省的改革开放， 放射治疗工作得到了突飞猛进的发展。短短的 10 年间，从 80 年代初的只有 2、3 家医院开设放射治疗专业科室，至今已有近 20 家医院设有放射治疗中心或 科室。当然也带来放射卫生监督与放射卫生技术服务的一系列问题。 2、放射肿瘤学组成及工作与研究内容 一般认为，放射肿瘤学由三大专业学科综合而成，即：放射物理学、放射 生物学和临床放射肿瘤学。 （1）放射物理学 3 A治疗计划系统的使用与研究。治疗计划系统是计算机和现代影像技术发 展的结晶，将患者的 CT、MR 图像通过数字化仪输入计算机后，模拟不同方式的 内照射、外照射、多孤旋转照射，在计算机屏幕上精确显示靶区及邻近正常组织、 关键器官受量，选择最佳方案。三维显示功能的开发使图像更为精确、逼真。 B模拟定位及 CT 模拟机性能提高。将 CT、模拟机、TPS 功能集于一身， 使放疗方案的设计、选择、验证更为准确、迅速、方便。 C开展适形调强治疗及立体放射治疗。通过不同平面的多弧旋转调强治疗 使剂量分布更接近理想化水平，更有效地消灭肿瘤，保护正常组织，扩大放射治 疗的应用范围，调强适形照射可以进一步提高肿瘤疗效。 D 高线性能量传递射线应用于临床，以提高腮腺肿瘤、软组织肿瘤、脊索 瘤等肿瘤的疗效，国内快中子加速器已应用于临床。 （2）放射生物学 A放射敏感性预测，分子生物学的发展为放射敏感性预测提供了新途径， 在分子水平研究射线与基因表达、信号传递的关系，但目前尚未发现可靠的标志 基因。 B基因治疗，利用转基因方法把能够提高肿瘤放射敏感性的基因转移到肿 瘤细胞内，从而提高肿瘤的放疗疗效，探索新的放射增敏途径。 (3)临床放射肿瘤学 除了吸收放射物理、放射生物学成果外，主要侧重于研究： C 时间、剂量因子，这是一项具有重要临床意义的工作。超分割、后程加 速超分割提高了部分肿瘤的疗效。 D综合治疗，研究放射治疗与手术、化疗、中医中药、生物治疗、热疗相 结合的综合治疗，探索各种常见肿瘤的综合治疗方法，以期进一步提高疗效。 3、放射治疗基本形式 （1） 放射治疗辐射源 放射治疗所用的辐射源主要有三种：放射性同位素所放出的射线；常压 X 射 线治疗机和各类加速器产生的不同能量的 X 射线；各类加速器产生的电子束、中 子束和其他一些重粒子。 （2） 放射治疗的基本形式 放射治疗按放射源与病变的距离可分为远距离治疗和近距离治疗。 A远距离治疗又称外照射。是指放射源位于体外一定距离的照射。它又可 分为：固定源皮距、固定源轴和旋转照射技术。远距离照射的主要特点是受 照靶区内剂量相对均匀。 B近距离治疗又称为内照射。是指放射源位于体内或紧贴的照射。它可 分为：腔内、管内、组织间插入、术中和敷贴治疗五大类。其主要特点是各部 4 位剂量大小与距放射源距离的平方呈反比，故受照靶区内剂量不均匀。 以上两种治疗方式可单独使用，也可互为补充手段。 4、 放射治疗常用设备 （1）X 射线治疗机 基本原理与设备结构与 X 射线诊断机相似 （2）钴60治疗机 A基本原理 利用放射性同 位素 60-钴发射出的 射线治疗肿瘤。 B基本结构 图 2.1 所示为 钴-60 治疗机的基本结构，其由机头 （钴源、遮线器装置、准直器系统） 、 机架、平衡锤、治疗床、控制台等。 C主要质控技术指标：机械及 几何参 数（表 4.1） 、照射野特性（表.2） 、 剂量测量及控制系统。 D临床应用特点 与 X 线治疗机相比 60-钴治疗机的特点是：a. 射线 穿透力强，提高了深部肿瘤疗效；b. 皮肤反应较轻，这主要是因为 60-钴射线的 建成深度位于皮下 5mm 处，皮肤剂量相对少； c. 与物质的作用以康普顿效应 为主，骨吸收类似于软组织吸收，可用于骨后病变治疗；d.旁向散射少，放射反 应轻；e.经济可靠、维修方便；f.缺点是需换源，不治疗时亦有少量放射线。 （3）医用直线加速器 A基本原理 是利用微波电场沿直线加速电子然后发射电子线或X线、治 疗肿瘤的装置。 图 2.1 远距钴60 治疗机外形图 图 2.2 医用直线加速器外形图 图 2.3 医用直线加速器基本原理 5 在真空加速管的一端安置电子源和微波输入装置，另一端安置可移动的靶。 微波束由交变的正负电位峰构成，并以光的速度沿管移动，注入管中的电子被正 电位峰吸引并被负电位峰排斥得以加速，加速后的电子可以直接被引出治疗病变， 也可以先打靶发射 X 线来治疗病变。 B基本结构 主要由加速管、微波功率源、微波功率传输系统、电子枪、 束流系统、真空系统、恒温冷却系统、治疗床、控制系统等构成。 C主要质控技术指标 机械及几何参数（表 4.1） 、照射野特性（表 4.2） 、 剂量测量及控制系统。 D临床应用特点 与60-钴治疗机相比，直线加速器的特点是： A.能发射不 同能量的电子线，便于治疗浅表部位病变，同时有效保护深部组织，用于乳腺术 后胸壁照射不至于损伤肺；B.可根据病变部位选择一定能量的X 线，对于体部病 变也能达到较理想的剂量分布；C.设野方便、照射野均匀性好；D. 便于改装成X- 刀；E. 缺点是维修相对复杂。 （4）模拟定位机 模拟定位机是利用X射线 成像原理，并经影像增强器处 理后可以得到更为清晰的图像， 来模拟各类治疗机治疗时照射 部位、范围，以保证放射治疗 的质量。 （5）近距离后装治疗机 近距离治疗是与远距离治 疗相对而言的，它主要包括腔内、 管内照射、组织间插植、术中置管、术后照射和敷贴照射。近距离照射已有很长 历史，1898 年居里夫人发现镭以后，在 1905 年即进行了第一例镭针插植，20 世 纪 30 年代 Paterson 和 Parker 建立了镭针插植规则以及剂量计算方法，使组织 间照射成为有效的照射手段之一。70 年代以后铱源逐步代替了镭，80 年代现代 近距离治疗技术取代了传统的近距离治疗，安全、准确、可靠、操作方便、便于 防护。现代近距离治疗特点：A.放射源微型化，以达到身体各部位的肿瘤；B.高 活度放射源形成高剂量率治疗，缩短了照射时间又减轻了病人的负担；C.计算机 治疗计划设计可提高治疗的质量并能优化治疗方案。 (6)剂量仪、计划系统、水箱 这类仪器是放射治疗科室进行治疗计划的设计、应用质量保证的必备仪器。 （二）核医学 1、概述 图 2.4 模拟定位机基本结构 6 核医学(nuclear medicine)是用放射性核素诊断、治疗疾病和进行医学研究的 医学学科。一级学科属临床医学。在我国将核医学分为实验核医学和临床核医学 两大部分，实际上这两部分内容是不能截然分开的。 核医学是一门新兴学科，是伴随放射性核素的发现和核技术在医学的应用发 展起来的，核医学发展可以追溯到 1895 年，与放射治疗的起源是一致的。但由 于天然放射性核素钋、镭等半衰期较长或质量数较大或射线不适合显像等而不能 用于人体内。直到 1934 年 Joliet 和 Curie 研制成功用人工方法生产放射性核素， 才真正揭开了放射性核素临床应用的序幕。此后 10 年间是核医学发展的初期阶 段并奠定了核医学学科发展方向。 在仪器方面，1949 年发明了第一台闪烁扫描机，揭开了核医学显像诊断的序 幕。HalAngel 在 1950 年研制了井型晶体闪烁计数器，用于体外放射性样品测量， 1957 年研制了碘化钠晶体和针孔准直器的 照相机，可以一次性成像，开创了 核医学显像的新纪元。放射性核素发射式计算机断层显像(emission computed tomography， ECT)与 X CT 几乎是同时问世的。1963 年 Kuhl 和 Edwards 研制了 第一台单光子发射式计算机断层显像(single photon emission computed tomography， SPECT)。断层显像可以克服平面显像对器官、组织重叠造成的小病 灶的掩盖，提高对深部病灶的分辨率和定位准确性。1975 年正电子发射型计算机 断层显像(positron emission tomography，PET)研制成功，PET 显像可以获得高对 比度高清晰的图像。例如在脑显像中，可分辨出尾状核、苍白球和壳核等基底神 经核团，这更有利于对大脑病变进行准确定位。PET 显像还可同时提供脏器和病 变的血流、功能和代谢等方面的信息。例如心脏的 PET 显像可进行心肌血流灌 注显像，心肌葡萄糖、脂肪酸或氨基酸代谢显像和心脏神经受体显像等。 、 在放射性药物的发展方面，1931 年发明了回旋加速器，1946 年核反应堆投 产，使医用放射性核素的供给得到保证。1965 年市售的钼锝放射性核素发生器 问世，可以就地分离出长半衰期放射性核素衰变产生的短半衰期放射性核素，如 99mTc(半衰期 6.02h，能量 141kev)等。使在偏远地区医院也能得到适合核医学显 像。同时标记技术也相继得到发展，在 20 世纪 70 年代初期以药盒形式提供的诊 断或显像剂，几乎全身所有的脏器都能提供合适的放射性药物进行显像或功能测 定。近年来单克隆抗体、癌基因反义寡核苷酸、受体放射性核素显像和放射性核 素治疗的相继开发研究，进入了分子核医学的新的发展时期。近年来发展起来的 图像融合技术和图像融合联机，就是将 PET 与 CT，SPECT 与 CT 两幅不同图像 融合成一张图像。这样利用了 X-CT 图像解剖结构清晰，ECT 图像反映器官的代 谢和功能，两者的融合将有机的把定性和定位作用结合起来，得到更好的诊断效 果，是影像学发展的又一新起点。 7 2、核医学的组成及其工作与研究的内容 临床核医学根据其医学实践内容一般可分为如图所示的框架组成： （1）核医学显像 根据我国医学专业学位点的设置，核医学属于“影像 医学与核医学”学位点。目前影像医学包括 X 线诊断学、超声影像诊断学、磁共 振影像诊断学。这三种显像诊断方法主要是根据人体器官的组织密度或其他物理 特性的差异成像，反映人体器官组织的解剖结构，而核医学显像是显示放射性核 素标记的放射性药物在体内的分布图。放射性药物根据自己的代谢和生物学特性， 能特异地分布于体内特定的器官或病变组织，并参与体内的代谢，标记在放射性 药物分子上的放射性核素由于放出射线能在体外被探测。因而核医学显像主要显 示器官及病变组织代谢、功能，由于放射性药物也能选择性地分布于某一脏器、 组织，因而核医学显像也能反应脏器、组织的解剖结构，但图像不如 CT 清晰。 科学总是不断发展，新的技术将上述反映人体器官组织解剖结构的 X 线穿透性 CT 与主要显示器官及病变组织代谢、功能的核医学显像相结合，创建了 PETCT、SPECTCT 图像融合新技术和图像融合联机，这样有机的结合使影像学 的发展步入了新的里程。 （2）放射性核素器官功能测定 核医学的内容除了显像外，还有器官功 能测定。核医学器官功能测定利用放射性药物在体内能被某一器官特异摄取，并 在某一特定的器官组织中被代谢或通过某一器官排出等特性。在体外测定这些放 射性药物在相应的器官中摄取的速度，存留的时间，排出的速度等，就可反映器 官功能状态。 （3）放射性核素治疗 放射性核素治疗也是核医学的重要组成部分，利 用在机体内能高度选择性地靶向分布在病变组织内的放射性药物，在体内杀伤病 变细胞，达到治疗疾病的目的。治疗用放射性药物一般选用放出射线射程短，对 生物组织的局部损伤作用强的放射性核素进行标记，目前常用的射线是 射线、 俄歇电子，有潜在优势的还有 射线等。放射性核素治疗由于能在体内得到高 放射性核素体外分析 核医学显像 放射性核素器官功能测定 放射性核素治疗 临床核医学 图 2.5 临床核医学的专业结构 8 的靶/非靶比值，对病变组织有强的杀伤作用而全身正常组织受的辐射损伤小， 有较高的实用价值。 （4）放射性核素体外分析法 核医学体外测定方法是利用放射性核素标 记的示踪剂在体外测定从人体内采取的血、尿、组织液等样品内微量生物活性物 质含量的方法。代表性的基本方法是放射免疫分析法(RIA)。RIA 利用放射性核素 示踪技术的高灵敏度，不直接探测待测物，而探测待测物上的标记信号，利用标 记物的放大作用，更提高方法的灵敏性，还结合免疫学反应的高特异性，以抗体 为结合剂。20 世纪 60 年代初 Yalow 和 Berson 创立了前所未有的高灵敏度的 RIA 法，可以准确定量人体内含量极微的激素、酶、神经介质、配体、受体、药物以 及核酸、蛋白质等生物活性物。 2、核医学常用核素或试剂 （1） 放射性药物基本概念 放射性药物是临床核医学发展的重要基石，其中用于放射性核素显像和治疗 的种类繁多，发展也非常迅速。放射性药物是由放射性核素本身(如： 99mTc、 131I 等)及其标记化合物(如： 99mTc-ECD、 131I-MIBG)组成，放射性核素显像和治疗时 利用核射线可被探测及其辐射作用，同时利用被标记化合物的生物学性能决定其 在体内分布而达到靶向作用，能选择性积聚在病变组织。因此，核医学利用放射 性药物在体内特定的定位机制和射线探测的有机结合，从生理、生化水平上显像 观察脏器功能是否改变，或达到有效的治疗目的，具有强大的生命力。 诊断用放射性药物通过一定途径引入体内获得靶器官或组织的影像或功能参 数，亦称为显像剂或示踪剂。治疗用放射性药物利用半衰期较长且发射电离能力 较强的射线(如 射线、俄歇电子、 射线等)的放射性核素或其标记化合物高 度选择性浓集在病变组织而产生电离辐射生物效应，从而抑制或破坏病变组织， 起到治疗作用。放射性药物和一般药物一样必须符合药典，如无菌、无热源、化 学毒性小等要求，还应根据诊治需要而选择发射的核射线种类、能量和半衰期。 （2） 医用放射性核素的来源 临床应用的放射性核素可通过加速器、反应堆、从裂变产物中提取和放射 性核素发生器(generator)淋洗获得。 医学中常用的加速器生产的放射性核素： 11C， 13N、 15O； 18F,123I、 201Tl、 67Ga、 111In 等。反应堆生产的放射性核素： 99Mo、 113Sn、 125I、 131I、 32P、 14C、 3H、 89Sr、 133Xe、 186Re、 153Sm 等。放射性核素 发生器(从长半衰期的母体中分离短半衰期的子体的装置，又称“母牛”)有： 99Mo-99mTc 发生器、 188W 188Re 发生器、 82Sr 82Rb 发生器、 81Rb 81mKr 发生器等。 （3） 放射性药物的质量检测 9 A物理检定 包括性状、放射性核纯度、放射性活度与比活度检定。 B. 化学检定 包括 pH、化学量、化学纯度及放射化学纯度检定。 C. 生物学检定 包括生物学纯度，即：灭菌度、无热原性和生物活性检定； 生物分布和显像；毒性效应及药代动力学研究。 D. 放射性核素纯度的测定 放射性核素纯度指特定放射性核素的活度占总 活度的百分数。常用的测定方法有能谱法、屏蔽法和半衰期法。 E. 放射化学纯度的测定 放射化学纯度是指以特定化学形态存在的放射性 活度占总放射性活度的百分比。临床中最常用的是纸色谱法和薄层色谱法。 3、核医学常用设备 核医学仪器是核医学工作必不可少的条件，它包括核医学诊疗工作中所使 用的各种放射性探测仪器、显像仪器、剂量仪及防护用仪器。下面介绍我省常用 的核医学仪器设备。 （1） 照相机 结构： 照相机是核医学最基本的显像仪器。它由准直器、NaI(Tl)晶体、 光导、光电倍增管矩阵、位置电路、能量电路、显示系统和成像装置等组成。准 直器、晶体和光导、光电倍增管矩阵等构成可单独运动的部分，称为探头，是 照相机的核心。成像装置记录大量的闪烁光点，通过计算机采集和处理，最后 以不同的灰度或色阶显示二维的脏器放射性分布图像。依据放射性浓度的差别即 可对特定脏器及病变定位。 应用： 照相机是大晶体一次成像，可以完成各种脏器的静态显像，又可以 进行快速连续的动态显像。若附有特殊装置，通过探头和床的配合运动， 照相 机亦可以进行全身显像。 质控性能测试指标：空间线性、图像均匀性、空间分辨率、计数率特性、固 有能量分辨率；平面源灵敏度、多能窗一致性。 （2）SPECT 结构：SPECT 结构相当于大视野 照相机，主要由探头、机架、计算机、 光学照相、检查床系统和图 像重建软件等组成。探头系统为一旋转型 照相机，它围绕躯体旋转 360 或 180 采集，从多角度、多方位采集一系列平面投影像。目前探头系，统已发 展到双探头和三探头，且增加了新的功能，其中双或三探头可变角 相机可在 90 、180 以及任意角度进行采 集，大大缩短显像时间，同时提高显像的灵敏 度和空间分辨率，而且拓宽了使用范围。 应用：SPECT 是临床核医学最广泛应用的显像仪器，是我国三级甲等医院核 医学科必须配备的设备。目前已广泛应用于全身各个系统的放射性核素显像。 质控技术指标：断层均匀性、断层空间分辨率、旋转中心漂移、对比度、像 10 素单元绝对大小、散射等。 （3）符合线路 SPECT 结构：近年来用互成 180 无准直器的双探头或三探头 SPECT 对正电子湮灭辐 射产生的两个方向相反的 511kev 光子进行符合探测成像，称之为符合线路 SPECT 或 SPECTPET。它主要由可变角双或三探头 SPECT 系统、符合探测技术和 衰减校正装置构成。其显像原理是利用射线与物质相互作用中的湮灭辐射时产生 的两个相反方向的 光子在 15ns 内分别被两个互相朝向的探头探测，电子学线 路把呈相反方向并在 5-15ns 内发生的两个电脉冲信号送入显像系统，计算机以 此闪烁数据为基础，进行符合探测正电子成像。可以避免不是同一个正电子产生 的随机符合的干扰。这种利用湮灭辐射和两个相对探头做符 合测量对射线进行 限束的技术称之电子准直。与常规 SPECT 探头不同，SPECTPET 成像不需要机械 准直器，大大提高了探测效率。 应用：同时可进行同机解剖结构与功能代谢图像融合，对病灶可做出精确定 位诊断。 质控技术指标：类同 SPECT （4）PET 结构：主要由探测系统（晶体、电子准直、符合线路和飞行时间技术，计算 机数据处理系统） 、图像显示和断层床等组成。探头是 PET 的最重要组成部分， 它由成百上千个相对排列的槽式结构晶体、光电倍增管及电子线路组成模块的 闪烁探测器排列成多层的环形装置组成。PET 显像使用的放射性核素是发射正 电子的核素，引入活体后的发射正电子放射性核素及其标记化合物发射的粒子在 体内经湮灭辐射产生两个方向相反和能量均为 511kev 的 光子同时入射至互成 180 环绕人体的多个探测器而被接收，把这些 光子对按不同的角度分组，就 得到放射性核素分布在各个角度的投影。通过置换成空间位置和能量信号，经计 算机处理就可重建出这些标记化合物在体内的三个断面的断层影像。 一次断层采集可以获得几个甚至几十个断层面图像，高精度地显示活体内代 谢及生化活动，并提供功能代谢影像和各种定量生理参数，有较高的灵敏度，能 用于精确的定量分析。 应用：PET 可进行静态、动态断层显像，并能进行定量分析，是肿瘤、神经 和心血管疾病诊断与临床医学研究应用的重要设备。与 SPECT 比较，PET 具有：A.仪 器本身空间分辨率高；B.采用电子准直的符合计数，灵敏度较 SPECT 提高 1020 倍并改善或提高分辨率，探测效率高；C.常用的发射正电子核素，如碳 11C、 13N； 15O 和 18F，类似氢原子，为人体生命元素，为葡萄糖、脂肪酸和氨基酸 等组成成分，参与机体代谢的重要物质。因此 PET 显像合乎人体生理状况，真正 反映机体生理、生化代谢水平，能准确地显示受检脏器内显像剂浓度提供的代谢 11 影像和各种定量生理参数等优点；D.PET 易进行衰减校正和进行定量分析。因此， PET 是目前医学影像最有特色的显像仪器，在分子影像学中占据重要的地位。正 是由于 PET 的高度灵敏，因此能够对许多疾病做出早期诊断。 质控技术指标：类同 SPECT （5）PET/CT 随着 PET 在肿瘤学应用的广泛和深入，越来越需要将 PET 与 X-CT 结合起来 应用，对于发现病灶的精确定位诊断和定性诊断、制订肿瘤放疗计划和实施适形 调强放疗以及对放化疗后残留病灶的性质鉴别和外科手术前定位具有非常重要的 临床应用价值。近年来，PET 与 CT 合二为一的显像设备问世，称为 PETCT。它 以 PET 特性应用为主，同时将 PET 影像叠加在 CT 图像上，使得 PET 影像更加直 观，解剖定位更加准确。实现了衰减校正与同机图像融合，可同时获得病变部位 的功能代谢状况和精确解剖结构的定位信息，已成功用于临床。 质控技术指标：类同 SPECT 和 CT （6）功能类测定仪 功能测定仪由一个或多个探头、电子线路、计算机和记录显示装置组成。其 对射线的探测原理见上述 闪烁探测器。在功能测定仪中，用一个或多个探测 器置于体表对准受检脏器进行放射性计数测定，探测并获得受检脏器的计数率或 时间活性曲线以及有关功能参数，借以分析和判断脏器的功能和血流量。常用 的有甲状腺功能测定仪、肾图仪、局部脑血流测定仪和心功能仪等。 （7）其他 A液体闪烁计数器 是使用液体闪烁体(闪烁液)接受射线并转换成荧光 光子的放射性测量仪。放射性样品溶解于闪烁液或均匀混入闪烁液内测量。可有 效地测量各种能量的 射线。主要测量 3H、 14C 等发射低能 射线的放射性核 素，常用于 14C-尿素呼气试验。 B活度计 用于测量放射性药物或试剂所含放射性活度的一种专用放射 性计量仪器。它主要由探头、后续电路、显示器及计算机系统组成，其探头为封 闭式井字形电离室，内部充人工作气体(通常为惰性气体)，在圆柱的中央有开口， 以放置样品。采用弱电流测量系统组成的测量装置，用来测量放射源发出的射线 所产生的电离电流。经过一定的电路放大、转换和记录这些信号，加以适当的能 量校正，即可准确显示放射源的放射性活度贝可(Bq)或居里(Ci)数。活度计量正 确与否直接关系到诊疗用药量的准确性，因此放射性活度计是国家规定的核医学 科唯一强制检定的计量工具。 C放射免疫 计数器 用于测量放射免疫分析样品的专用放射性计量仪 器。 D污染、剂量监测仪 主要用于放射防护。表面污染监测仪是用于对工 12 作人员体表、衣物表面和工作场所有无放射性沾染和沾染多少的检测。剂量监测 仪用于测量工作场所的照射剂量和放射性工作人员的吸收剂量。这些仪器按使用 目的配备不同的探测器，可完成对各种射线的计数(率)、照射量(率)、吸收剂量 (率)的测量。有的仪器还配备各种可置换的探头。 三、电离辐射医学应用放射防护 （一）电离辐射防护体系 图3.1所示的是ICRP（国际放射防护委员会）的放射防护体系及电离辐射医 学应用放射防护的对象。从图可解读出如下的内容： 1、辐射防护的目的 防止确定性效应，限制随机效应的发生率，使之得到可 以接受的水平。 2、辐射防护的原则 实践的正当化、放射防护最优化、个人剂量限值 3、放射防护体系涵盖的领域 职业照射、医疗照射和公众照射 4、医疗照射放射防护监测对象 人员（工作人员、受检者或患者）和工作场 所（含周围环境） 。 5、放射防护体系的依据及保证 防护法规标准、防护监测评价、防护技术、 防护培训和干预。 （二） 医疗照射放射防护的监测方法 1、医疗照射放射防护及质量控制监测方法 我国已制定了完整的放射防护卫生标准体系，并在不断地完善过程中。医疗 照射的放射防护卫生标准也组成了相对独立的“系统” 。大多医疗照射的放射防 护与质量控制监测方法都可从此系统中查到依据。技术标准的完善与发展总是无 法跟上科学技术发展的步伐，对新的医疗设备技术的应用不一定有相应的国家标 准进行规范，但在监测的实践中也必须参考经实践检验的并得到同行专家普遍认 可的技术资料。为方便大家在监测工作中查阅，对医疗照射的常用放射卫生技术 标准进行分类列表（表3.1） 。为内容的完整起见，除放射治疗和核医学外，也罗 列了医用诊断X线、个人剂量监测等卫生标准目录。 2、个人剂量限值 基于以人为本的原则，任何放射防护的最终目的是保护工作人员和公众的健 康，使其所受辐射危害不超过社会可接受的程度。因此放射防护监测的最重要的 物理量就是与人的健康直接相关联的受照剂量，并将受照剂量与相关的剂量限值 标准相比较，作出卫生学评价。研究各类可供实际测量和进行辐射危害评价的剂 量单位体系及其限值标准体系，始终伴随着电离辐射应用的历史进程。现在国际 国内均制定了非常完整、严密、可靠的个人剂量限值标准体系，我们在监测与评 价中必须严格遵循这些标准的规定。 根据电离辐射与辐射安全基本标准规定,剂量限值如表 3.2 所示。 13 表3.2所示的是国家标准规定的照射剂量的最高限值而不是最优化限值，其 与潜在照射的控制无关，也与如何干预无关，因此在放射防护监测或评价时，对 公众和放射工作人员的有效剂量要给以约束，约束的具体量值没有明确的规定， IAEA正在考虑作出统一的约束量值的建议。按全国大多数地区的作法，剂量约束 值取年剂量限值的10%30%，即： 公众年有效剂量约束值：0.10.3mSv 放射工作人员年连续 5 年平均年有效剂量约束值： 26mSv 当上述剂量约束值无法达到或必须付出不可接受的代价时，可以适当放宽，直至 年剂量限值。 另外，由于现场工作人员或公众，看到的监测仪表的读数单位是“剂量率” ， 它还必须通过工作负荷及其他各种系数推算出上述标准限值中的年累积剂量。考 虑到工作人员和公众的心理承受能力及其他社会因素，在防护监测或评价时，应 对监测点的吸收剂量率进行适当的控制。但对于剂量率的控制目标值，目前尚较 混乱。不同标准，有不同的要求，有不超过 7.5Gyh 的，也有要求有不超过 2.5Gyh 或者平均值不超过 2.5Gyh 等等。现 IAEA 也在准备提出相应的建 议。但就目前情况而言，我个人意见，只要付出的代价，不是医疗单位业主不可 接受的，剂量率的控制值可从严要求。当为达到剂量率控制值必须业主付出不可 接受代价或考察点的人员滞留因子较小或考察点的环境根本没有必要对剂量率进 行控制时，可以适当放宽,直至按实际工作负荷计算，年累积剂量不高于年剂量 限值。 14 放射防护体系 实践 的正 当性 防护 的最 优化 个人 剂量 限值 职业照射 医疗照射 公众照射 防护法规标准 防护监测评价 防护技术 防护培训 电离辐射医学应用 放射防护 防护 放射工作人员的健康与安全 受检者与患者的健康与安全 放射工作场所及其周围环境安全 干 预 表3.1 电离辐射医学应用常用卫生标准分类目录表 图 3.1 电 离 辐 射 防 护 体 系 15 注：1、GB：国家标准代号、GBZ：国家职业卫生标准代号、GBZ/T：国家职业卫生推荐性标 准代号、WS：卫生行业强制性标准的代号，WS/T：卫生行业推荐性标准的代号。强制性标准， 必须执行。推荐性标准，国家鼓励自愿采用。 2、 表内所列标准，截止 2007 年 8 月均为依法可有效执行的文件。 表 3.2 剂量限值 应用类别 标准类别 标准编号 标 准 名 称 GB 18871-2002 电离辐射防护与放射源安全基本标准 GBZ 179-2006 医疗照射放射防护基本要求 GBZ 113-2006 核与放射事故干预及医学处理原则 GBZ/T 149-2002 医学放射工作人员的卫生防护培训规范 综合 GBZ/T 181-2006 建设项目职业病危害放射防护评价报告编制规范 GBZ 130-2002 医用 射线诊断卫生防护标准 GBZ 138-2002 医用 射线诊断卫生防护监测规范 GBZ 165-2005 射线计算机断层摄影放射卫生防护标准 GBZ 176-2006 医用诊断 X 射线个人防护材料及用品标准 GBZ 177-2006 便携式 X 射线检查系统放射卫生防护标准 GBZ 186-2007 乳腺 X 射线摄影质量控制检测规范 GBZ 187-2007 计算机 X 射线摄影（CR）质量控制检测规范 GB 16348-1996 线诊断中受检者放射卫生防护标准 GB 16349-1996 育龄妇女和孕妇的 线检查放射卫生防护标准 GB 16350-1996 儿童 线诊断放射卫生防护标准 GB/T 17589-1998 射线计算机断层摄影装置影像质量保证检测规范 GBZ/T 180-2006 医用 X 射线 CT 机房的辐射屏蔽规范 GBZ/T 184-2006 医用诊断 X 射线防护玻璃板标准 WS/T 75-1996 医用 射线诊断的合理应用原则 WS/T 76-1996 医用 射线诊断影像质量保证的一般要求 医用 诊断 X射线 WS/T 189-1999 医用 射线诊断设备影像质量控制检测规范 （85）量局准字第 069 号 关于肿瘤放射治疗剂量学的若干规定 GBZ 126-2002 医用电子加速器卫生防护标准 GBZ 161-2004 医用 射束远距治疗防护与安全标准 GBZ 131-2002 医用 射线治疗卫生防护标准 GBZ 168-2005 X、 射线头部立体定向外科治疗放射卫生防护标准 GBZ 121-2002 后装 源近距离治疗卫生防护标准 GBZ/T 152-2002 远距治疗室设计防护标准 GB 16362-1996 体外射束放射治疗中患者的放射卫生防护标准 放射 治疗 WS 262-2006 后装 源治疗的患者防护与质量控制检测规范 GBZ 120-2006 临床核医学放射卫生防护标准 GBZ 134-2002 放射性核素敷贴治疗卫生防护标准 GB 16361-1996 临床核医学中患者的放射卫生防护标准 GBZ 136-2002 生产和使用放射免疫分析试剂(盒)卫生防护标准 GBZ 114-2006 密封放射源及密封 放射源容器的放射卫生防护标准 GBZ 166-2005 职业性皮肤放射性污染个人监测规范 GBZ 178-2006 低能 射线粒子源植入治疗的放射卫生防护与质量控 制检测规范 临床 核医学 GBZ 133-2002 医用放射性废物管理卫生防护标准 GBZ 128-2002 职业性外照射个人监测规范个人 剂量监测 GBZ 129-2002 职业性内照射个人监测规范 16 放射工作人员 公众关键人群组成员 连续五年平均有效剂量20 mSv 且任何一年的有效剂量50 mSv 年有效剂量 1mSv,但连续五年平均值不超过 1mSv 时某一单一年可为 5mSv 眼晶体的当量剂量150 mSv/a 四肢或皮肤的当量剂量500 mSv/a 眼晶体的当量剂量15 mSv/a 四肢或皮肤的当量剂量50 mSv/a 3、放射防护监测仪器的维护与质量控制 放射防护监测结果的准确与否是放射防护监测质量保证的基本要求。不管多 么昂贵的检测设备，如果选用不恰当，维护不到位，也得不到准确的检测结果， 因此再昂贵也没有什么实用的价值。对检测设备必须做到： （1）根据被监测辐射源的性质选择合适的检测仪器，选贵的，不如选合适 的。如测量 X 射线辐射场的照射量时，不仅要考虑探测器的类型、能响，还要考 虑电离室室臂材料与中心电极的有效原子序数、电离室的体积与形状等因素，以 尽量保证次级电子在电离室内达到“电子平衡” 。 （2） 计量仪器，每年必须有计量部门的校正报告，同时要制定自检自校的 周期，以随时发现问题，保持仪器检测质量的稳定性。 （3） 每一台检测仪器都应建立使用、维修、校正等内容的档案。 四、电离辐射医学应用的质量保证 （一）名词解释 1、质量保证（QA） 为物项和服务的诸多方面与标准的质量保持一致所必需 有的计划和系统所有活动。 2、质量控制（QC） 它是质量保证的一部分，为保持或改进质量的一组有关 计划、调整、执行方面的操作，它覆盖了按设备所有性能特征必需水平的监测、 评价、维护。这些特征有明确的定义并且可测量和可控制。 从上述名词解释可见，以前称之为“放射诊疗设备的应用质量检测”是属于 放射诊疗活动质量控制的组成部分，当然也是质量保证的一部分。现在新出的卫 生标准为避免专业名词使用混乱，已没有“应用质量检测”用语，而直接称为 “质量控制检测” 。 （二）放射治疗的质量控制检测 1、 远距离治疗 （1）机械及几何参数的定期检查与调整 远距治疗机和模拟定位机的特点之一是结构复杂、易出故障，必须对其机 械及几何参数的定期检查与调整。检查与调查项目与周期见表4.1 17 表4.1 治疗机、模拟机的机械和几何性能的要求及检查频数 （2）等中心及指示装置 远距治疗机和模拟定位机的机头或准直器旋转轴代表射线束中心轴，并与治 疗床旋转轴重合，它们与机架旋转轴的交点称为等中心。现代钴60 治疗机、医 用加速器及模拟定位机均做成等中心旋转型。无论是固定源皮距照射还是等中心 给角或旋转照射，等中心的位置和精度的确定是非常重要的，它不仅代表了治疗 机或模拟机的机械运动精度，而且是确定照射野及其特性的出发点。等中心应达 到的标准及检查频率见表 4.1。 （3）照射野特性的检查 A灯光野与照射野的一致性 表 4.2 列出了与照射野特性有关的项目的允许精度和检查频数。灯光野(如 60 钻机) 或其虚光源( 如加速器 )的位置应位于准直器的旋转轴上与放射源相同的位置。 灯光野大小对应于照射野的 50等剂量线的范围，两者符合性应小于2mm。常 用胶片法检查两者的符合性。灯光野应至少每周检测 1 次，并作记录。 允许精度 检查频数 备 注 机架(等中心型) 05 度 每年 检查垂直、水平四个位 置 02 度 每月 机头零度时治疗机头(60-钴机) 05 度 每年 机头零度时 机架等中心 2mm 每年 机头零度时 源距离指示 2mm 每周 对不同源皮距检查 束流中心轴 2mm 每月 十字线符合性 射野大小数字指示 2mm 每月 标准治疗距离处 灯光野指示 2mm 每周 标准治疗距离处 准直器旋转 05 度 每年 治疗床 横向、纵向运动标尺 2mm 每年 旋转中心 2mm 每年 和机械等中心 垂直标尺 2mm 每月 相对等中心高度 垂直下垂(患者坐上时) 5mm 每年 激光定位灯(两侧及天花 板) 2mm 每周 治疗摆位验证系统 与规定的指标符 合 每月 对所控的相关项目进行 检查 摆位辅助装置及固定器 2mm 每月或新患者的固 定器 检查规格是否齐全 射野挡块、补偿器等 每周 18 表 4.2 照射野特性和灯光野符合性 检查内容 允许精度 检查频数 注备 灯光野与射野的符合性 灯光野指示 0 每周 在四个机架角位置上目测 与射野的符合性 2mm 每月 用胶片测量 射线质(能量) 60 钴(137 铯)治疗机 不作检查 加速器 X 射线 2 每月或修理后 J20J10 比值的变化量 加速器电子束 2mm 每月或修理后 治疗深度 R90 的变化量 X 射线治疗机 每半年或更换球管后 对所使用的 kV 和滤过板进行侧量 常规剂量测量（中心轴上参考点处） 60 钴(137 铯)治疗机 2 每月 对所使用的条件 深部 X 线治疗机 2 每周 对每组 kV,mA 和滤过板 加速器 2 每天或至少每周 2 次 对所有能量，检查 cCyMU 关系 加速器剂量监测仪线性 1 每周或修理后 60 钴计时器 0.01 分 每月 加速器 X 射线 野平坦度 3 每月二次或修理后 野对称性 3 每月二次或修理后 60 钴(137 铯)治疗机 野对称性 3 每月 深部 X 线治疗机 野对称性 3 每月或修理后 加速器电子束 野对称性和平坦度 3 每月二次或修理后 每种能量均应检测 楔形因子和补偿器 2 每年 档块托架因子 2 每年或修理后 B照射野平坦度和对称性 照射野均匀性、平坦度和对称性不仅是照射野剂量分布特性的重要指标，也 是衡量和检查 加速器和 60 钴治疗机工作性能的重要指标。准直器的对称性、 靶或 60 钴源的位置、均整器)的位置和完整性、束流偏转等多种因素都会直接影 响照射野的均匀性、对称性和平坦度。检测的频度与条件见表 4.2。 C射线质(能量) 射线质(能量)的高低通常用照射野中心轴上百分深度剂量值的大小来反映。 通过照射野中心轴上两个不同深度处剂量比值的测量，可知射线质的稳定性。电 于 60 钴射线的能量不随时间变化，此项可以不做。 X 射线机的半价层(HVL)应至少每半年或更换新 X 球管后测量