核素治療患者出院輻射監(jiān)測系統(tǒng)研究范文

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《安徽科技雜志》2016年第6期

摘要：

甲狀腺癌是近20多年發(fā)病率增長最快的實體惡性腫瘤，絕大多數(shù)(≥80%)的甲狀腺癌可以通過徹底的外科手術(shù)切除結(jié)合放射性131I治療達到非常良好的治療效果。本研究提供一種可靠、有效的人體輻射測量系統(tǒng)，對病人攜帶的放射性活度進行相對定量的測定，以做出客觀的評估，對提高環(huán)境安全有著十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：

分化型甲狀腺癌；放射性同位素131I治療；蓋革-米勒G-M；計數(shù)管

甲狀腺癌是近20多年發(fā)病率增長最快的實體惡性腫瘤，年均增長6.2%，是占女性惡性腫瘤第5位的常見腫瘤。甲狀腺癌有分化型甲狀腺癌(包括乳頭狀癌、濾泡狀癌、乳頭濾泡混合癌)、髓樣癌、鱗癌和未分化癌等[1，2]。分化型甲狀腺癌約占甲狀腺癌總數(shù)的80%，目前多采用“外科手術(shù)+131I+甲狀腺激素抑制”方案進行綜合治療，可以降低復(fù)發(fā)，提高患者的生存率。經(jīng)過這種綜合治療，分化型甲狀腺癌總體10年存活率可高達85%。即使有身體其他部位的轉(zhuǎn)移，分化型甲狀腺癌的10年生存率也可達25%～40%[3]。131I的物理半衰期為8.02天，采用131I進行甲狀腺癌術(shù)后治療的病人，給藥量在100～200mCi左右，有資料稱≥30mCi就需要隔離[4]。由于沒有檢測手段，國內(nèi)普遍采取隔離1周的方法?，F(xiàn)通過提供一種可靠、有效的人體輻射測量系統(tǒng)，對病人攜帶的放射性活度進行相對定量的測定，做出客觀的評估，對提高環(huán)境安全有著十分重要的意義。該系統(tǒng)設(shè)備已進行臨床試驗，取得了滿意的結(jié)果。

一、主要研究內(nèi)容

首先，本研究需要尋找一種適合的探測器來檢測放射性同位素的強度。其次，要確定不同的轉(zhuǎn)換模型以適應(yīng)臨床需求。第三，由于患者甲狀腺癌術(shù)后進行大劑量放射性同位素131I治療，探測其體內(nèi)核素水平需要有效屏蔽隔離，以保證操作人員的安全。

二、解決方案

1.放射性核素探測傳感器及防護屏的選擇

目前，核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最為常用的放射性核素探測傳感器主要有3種。一是碘化鈉(鉈)NaI(Tl)晶體+半導(dǎo)體傳感器，即雪崩二極管(如德國進口SiPM芯片)。這是目前世界上最領(lǐng)先的核探測傳感器技術(shù)，具有探測效率高、靈敏度高、體積小、工作電壓低(30DCV)、可靠性高、能量分辨率高等優(yōu)點，但是價格很高。二是碘化鈉(鉈)NaI(Tl)晶體+光電倍增管(如國產(chǎn)GDB44)。該技術(shù)具有探測效率高、靈敏度高、可靠性高、能量分辨率高等優(yōu)點，但也存在體積較大、工作電壓高(500～2000DCV)、價格偏高等問題。三是蓋革-米勒G-M計數(shù)管。這是一種最為經(jīng)典的放射性核素探測傳感器，是H.蓋革和P.米勒在1928年發(fā)明的。該傳感器的特點是可靠性高、造價低廉、使用方便、探測范圍廣泛，至今仍然普遍地應(yīng)用于核物理學(xué)、醫(yī)學(xué)、粒子物理學(xué)及工業(yè)領(lǐng)域，其缺點是能量分辨率低、探測效率不高。對以上3種傳感器進行實際選型，最終確定了GJ4402型G-M計數(shù)管作為探測器的方案。同時，根據(jù)臨床試驗，設(shè)計了探測器的鉛防護屏及鉛準直器。

2.探測方案

確定通過放射性核素探測器得到的是計數(shù)，需要轉(zhuǎn)換為臨床需要的計量單位。探測要求：患者距設(shè)備1m進行測量，注意保持測量位置的一致性以及避免其他患者對測量的干擾。方案1：activity=counti×dosecount0。其中，activity是測量的活度，單位為mCi；count0是服藥后測量的計數(shù)；counti是服藥后第i天測量的計數(shù)，i≥1；dose為病人口服的131I劑量，單位為mCi。當測量的活度≤30mCi時，患者即達到出院標準[4]。此方案經(jīng)臨床試驗，臨床病例65例，已得到驗證，符合設(shè)計要求。方案2：以測量的有效劑量率作為患者出院的標準，使用美國進口表面沾污儀InspectorAlertIA-V2作為有效劑量率探測標準，經(jīng)過最小二乘法得到擬合標準曲線。此方案經(jīng)臨床試驗，臨床病例300余例，已得到驗證，符合設(shè)計要求。

3.軟件選擇

采用USR-TCP232-M4網(wǎng)絡(luò)模塊作為設(shè)備與上位計算機連接手段，選用了?？低?Q10(帶有移動云臺)與?？低?410網(wǎng)絡(luò)攝像頭，具有網(wǎng)絡(luò)對話功能，實現(xiàn)遠距離控制操作測量，有效地保證了操作人員與患者的隔離。本軟件具有數(shù)據(jù)庫功能，能夠?qū)崟r抓拍病人影像，可以與病人進行音視頻交流，同時還具有出具檢測報告單等功能。

三、研究成果與展望

本研究主要涉及以下核心技術(shù)點：γ射線探測器篩選；準直器測量范圍及屏蔽設(shè)計；患者圖像資料采集；環(huán)境本底活度測量和扣除功能；臨床患者數(shù)據(jù)庫操作；患者有效劑量率測量功能；出具相關(guān)報告功能。系統(tǒng)使用G-M計數(shù)管對高劑量核素治療患者進行有效劑量率檢測，使用鉛準直器對環(huán)境本底進行屏蔽，通過網(wǎng)絡(luò)通訊方式進行遠距離檢測操控，技術(shù)方案可靠。對高劑量核素治療患者進行當量劑量測定，有效保證患者出院后輻射劑量符合相關(guān)規(guī)定，確保了核素輻射環(huán)境安全。采用遠程控制技術(shù)，為系統(tǒng)操作者提供了有效的輻射防護。可見，該系統(tǒng)在使用131I治療甲狀腺癌的醫(yī)院有很好的應(yīng)用前景。目前，硬件方面，完成了Ⅰ型和Ⅱ型試驗樣機，根據(jù)臨床修改意見，正在進行Ⅲ型(產(chǎn)品定型)設(shè)計制作。同時，正在制定相關(guān)標準，為下一步產(chǎn)品面向市場打下基礎(chǔ)。軟件方面，完成了前4版驗證設(shè)計，1.5版的定型版將上述兩種方案模型融合在一起，以適合不同用戶的需求。本研究通過型式檢驗形成產(chǎn)品，能夠滿足醫(yī)院臨床需求，填補了此類應(yīng)用的國內(nèi)空白，具有良好的市場前景。同時，還帶動了研發(fā)投入，并與有關(guān)公司、高校、醫(yī)院建立了產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，形成了產(chǎn)學(xué)研合作團隊，提升了研發(fā)能力。

參考文獻：

[1]吳在德,吳肇漢.外科學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2005:313.

[2]張永學(xué).核醫(yī)學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2005:360.

[3]裴著果.影像核醫(yī)學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2001:360-366.

[4]中華醫(yī)學(xué)會.臨床技術(shù)操作規(guī)范.核醫(yī)學(xué)分冊[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,2004:180-181.

作者:劉泳霖 張建華 章勇躍 許倩 程薇薇 單位:安徽光電技術(shù)研究所