2. 中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所 辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室, 北京 100088;
3. 宜昌市疾病预防控制中心, 宜昌 443005;
4. 中国医学科学院放射医学研究所, 天津 300192
2. Key Laboratory of Radiological Protection and Nuclear Emergency, China CDC, National Institute for Radiological Protection, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100088, China;
3. Yichang Center for Disease Control and Prevention, Yichang 443005, China;
4. Institute of Radiation Medicine Chinese Academy of Medical Sciences, Tianjin 300192, China
放射性核素131I是治疗甲状腺功能亢进(以下简称“甲亢”)、甲状腺癌(以下简称“甲癌”)的常用疗法,131I进入人体后,会富集于甲状腺,利用131I衰变释放出β射线靶向杀死甲状腺异常或肿瘤细胞,达到治疗甲亢与甲癌的目的[1]。近年来,因131I用量大、挥发性强等造成工作场所空气污染,导致核医学科工作人员甲状腺131I内照射水平升高的问题频见报道[2-6]。本研究选择湖北省部分开展131I治疗的医院,采用直接测量法对其131I治疗场所工作人员甲状腺的131I活度进行测量,结合现场调查的医院业务情况、设施配置及工作内容,估算内照射水平,分析影响因素,提出干预措施,为核医学工作人员辐射安全管理与内照射防护提供参考。
资料与方法1.调查对象:选取2021—2023年期间湖北省内开展核医学业务的医院为调查医院,按照碘治疗业务类型的差异,采用整群随机抽样筛选符合条件的医院,并将符合条件医院中参与131I治疗的相关工作人员全部纳入调查。3年期间分别调查医院数为21、21与24家,开展甲癌治疗的调查医院均配备了核素自动分装仪,单纯开展甲亢治疗的医院则均未配备。3年期间分别调查人员数为161、162与160人,岗位类别为保洁岗、护士岗、技师岗与医师岗。所有调查人员均签订了知情同意书,并在测量甲状腺活度前现场填写了个人基本健康状况及接触史问卷,内容包括操作核素种类、频率、操作方式及接触核素时长等信息。
2.仪器设备:本研究使用美国Canberra公司InSpector 1000型便携式γ谱仪进行甲状腺体外直接测量,其探测器类型为IPROS-2型2英寸 × 2英寸NaI晶体,无准直器。使用德国Berthold公司LB124型表面污染仪测量是否存在表面污染,其探测器类型为4.65英寸×5.71英寸ZnS(Ag)闪烁体,配备光电倍增管。以上设备经中国计量科学研究院检定合格。InSpector 1000型便携式γ谱仪的能量和效率刻度使用的颈部甲状腺模体由国际原子能机构(IAEA)提供,编号为LINL-A;刻度使用131I标准源,由中国计量科学研究院提供,其刻度源编号分别为RYI22060701、RYI231201和RYI13241008。
3.谱仪刻度:使用131I标准源进行能量与效率刻度,标记InSpector 1000型便携式γ谱仪道址,能窗完整包含364.5 keV能峰。将模体放置于谱仪探测器前,调整探测器和模体位置,将模体中刻度源的位置对准探测器中心。刻度时,对空白模体和放入刻度源的模体分别进行测量,为了保证标准源定值的不确定度<5%,刻度源全能峰净峰面积计数>10 000,采集时间5 min。以空白模体的测量值作为刻度用本底,模体中加入刻度源的测量值计算效率刻度因子CFs ,根据式(1)计算:
| $ C F_s=\frac{n_N-n_B}{A_0 \mathrm{e}^{-\lambda \Delta t}} $ | (1) |
式中,CFs 为InSpector 1000型便携式γ谱仪的效率刻度因子;nN为测量刻度源获得的能量364.5 keV全能峰净面积计数率,s-1;nB为测量空白模体获得的能量364.5 keV全能峰净面积计数率,s-1;A0 为标准刻度源定值时的放射性活度,Bq;λ 为所测核素的衰变常数,131I核素为0.086 4 s-1;Δt 为刻度源衰变时间,d;e-λΔt为刻度源衰变时间间隔的衰变校正因子。
4.测量方法:现场测量与谱仪刻度时的几何位置相同。选择低辐射本底区域如办公室或会议室等作为测量场所。每个场所测量前,首先使用InSpector 1000型便携式γ谱仪测量2 min,以确认测量场所无医用放射性核素干扰,并使用表面污染测量仪对每个调查人员进行全身表面污染检测,若身上存在污染,须去污处理至全身无污染后,方可测量。监测前用干净塑料薄膜包裹仪器探头,塑料薄膜每次测量均需更换,防止仪器探头被污染。体外直接测量法分别测量调查人员大腿与甲状腺部位,一般以大腿内侧测量值作为测量用本底,目的是扣除甲状腺测量时血液中131I对探测器响应的贡献。探头紧贴大腿内侧与甲状腺皮肤表面,各测量2 min,测量完成后,保存结果并记录测量时间。由于工作人员在操作131I时容易造成腰部附近的污染较高,因此若大腿测量值(峰)接近或高于甲状腺部位,则改为测量上臂部背侧。
5.内照射剂量估算方法:参考《职业性内照射个人监测规范》(GBZ 129-2016)[7]与国际放射防护委员会(ICRP)放射性核素的职业性摄入(OIR)系列出版物[8-9]中相关生物动力学模型、剂量系数与公式,根据InSpector 1000型便携式γ谱仪测量的131I甲状腺全能峰净面积计数率估算甲状腺活度与待积有效剂量。根据式(2)计算甲状腺测量活度:
| $ A=\frac{\left(n-n_b\right)}{C F_s} $ | (2) |
式中,A为放射性核素131I的活度,Bq;n为甲状腺部位的364.5 keV全能峰净面积计数率,s-1;nb为本底(测量大腿内侧或上臂背侧),s-1;CFs 为InSpector 1000型便携式γ谱仪的效率刻度因子。
若Aj值≤0或者扣除本底后的结果为负,则以低于仪器探测限DL表示,DL值根据式(3)计算。
| $ D L=\frac{2.706+4.653 \sqrt{N_{\mathrm{b}}}}{C F_s \cdot t} $ | (3) |
式中,DL为InSpector 1000型便携式γ谱仪的探测限,Bq;Nb为测量场所的本底,s-1;t为本底测量时间,s。
本研究在国家放射卫生监测项目里,碘治疗工作人员的内照射测量尚在筛查阶段,每年测量1次。综合考虑项目监测情景,假定本项目监测周期为1个月,测量对象的核素操作量和频率不变。由于核医学机构131I核素操作频率和轮岗制度不尽相同,可利用接触史调查中的相关信息,粗略估算工作人员的有效剂量。本项目采用ICRP OIR的剂量估算方法[8-9],即根据甲状腺直接测量活度值Aj,用式(4)计算待积有效剂量。式(4)的z(T/2) 值可根据接触史中的最近1次接触核素时间确定监测周期中间时间点,查询软件(ICRP放射性核素职业摄入数据查询软件5.27.9.21版)中的剂量函数值。
| $ E(50)=A_j \times z(T / 2) $ | (4) |
式中,E(50) 为131I摄入后50年的待积有效剂量,Sv;Aj为甲状腺直接测量活度值;z(T/2) 为监测周期中间时间点( T/2)的单位含量的剂量函数值,见ICRP放射性核素职业摄入数据查询软件5.27.9.21版(OIR Data Viewer, Version5.27.9.21),Sv/Bq;T为监测周期,d。
6.统计学处理:测量数据使用SPSS 26.0进行处理,131I年用量、年患者数量、甲状腺131I活度和待积有效剂量等不符合正态分布,采用中位数进行统计描述,不同年份、不同岗位间的检出率采用χ2检验(R×C列联表χ2检验理论频数超过20%格子的理论频数<5,使用似然比);甲状腺活度及待积有效剂量采用多组独立样本比较的秩和检验;调查医院、调查人员重复检出的影响因素采用相关性分析。P<0.05为差异有统计学意义。
结果1.调查医院与调查人员的检出情况:表 1分别列出了3年间调查医院开展甲亢、甲癌治疗业务、131I年使用量情况,不同年度的InSpector 1000型便携式γ谱仪探测限以及调查医院与调查人员检出情况。经χ2检验,2021—2023年的调查医院检出数和调查人员检出数的差异无统计学意义(P>0.05)。
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表 1 2021—2023年期间调查医院情况及检出情况 Table 1 Data on surveyed hospitals with detection rate during 2021-2023 |
2. 不同年份与不同岗位类别检出率情况:2021—2023年间,保洁岗、护士岗、技师岗与医师岗检出数及检出率的比较结果列于表 2。岗位间检出率比较结果显示,2021年(χ2=11.07,P=0.011)、2022年(χ2=13.94,P=0.003)的岗位间检出率不尽相同,其中,2022年医师岗与护士岗(χ2=10.62,P=0.001)、2021年医师岗与保洁岗(χ2=7.89,P=0.005)、2022年护士岗与技师岗(χ2=9.75,P=0.002)的检出率差异有统计学意义;而2023年各岗位间检出率差异无统计学意义(P>0.05)。3年汇总后不同岗位间检出率差异有统计学意义(χ2=26.20,P<0.001);各岗位间两两比较,自由度υ为6,P值经Bonferroni校正法调整为0.008 3,提示医师岗与保洁岗(χ2=17.15,P<0.001)、护士岗与技师岗(χ2=8.46,P=0.004)、技师岗与保洁岗(χ2=19.99,P<0.001) 之间检出率差异有统计学意义,医师岗与护士岗、医师岗与技师岗、护士岗与保洁岗之间检出率差异则无统计学意义(P>0.05)。各岗位类别在不同年份的检出率差异无统计学意义(P>0.05)。
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表 2 2021—2023年不同岗位的检出数(n)及检出率(%) Table 2 The surveyed staff (n) with detection rate (%) from 2021 to 2023 for different positions |
3.甲状腺131I活度与待积有效剂量结果:3年期间检出的调查人员估算其甲状腺131I活度与待积有效剂量,经秩和检验,调查人员的甲状腺活度与待积有效剂量不同年份间的差异有统计学意义(Z=52.31、40.28,P<0.001,表 3)。不同岗位检出的调查人员的甲状腺活度与待积有效剂量不同岗位间的差异无统计学意义(P>0.05,表 4)。
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表 3 2021—2023年检出的调查人员甲状腺净活度(Bq)与待积有效剂量(mSv) Table 3 131I activity in thoyroid (Bq) of and committed effective dose (mSv) to surveyed staff from 2021 to 2023 |
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表 4 不同岗位检出的调查人员甲状腺净活度(Bq)与待积有效剂量(mSv) Table 4 131I activity in thyroid (Bq) of and committed effective dose (mSv) to surveyed staff for different positions |
4.调查医院与调查人员重复检出情况及相关影响因素:不同年份中,调查医院的被检出次数、检出家数、检出人次,以及被检出的调查人员数和岗位类别汇总后,可知检出的调查医院共计19家,累计35次;检出的调查人员共计82人,累计97人次;汇总数据见表 5。共有3家医院每次均被检出,其中2家是累计人员检出率最高的医院,人员检出率分别为75.61%和64.71%。
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表 5 重复检出的医院和人员情况 Table 5 Data on surveyed hospitals and staff with detection rate for three consecutive years |
本项目内照射检出率的影响因素初步考虑医院业务类型与工作量、活性区通风效果、个人防护意识及个体防护用品等有关。根据现场调查问卷的结果,筛选出可能影响本次调查人员检出率的因素,如3年131I累计治疗人数、业务类型(仅甲亢与甲癌)、调查医院检出次数、131I累计用量及3年调查医院的总检出率等,经过相关性分析,结果显示,以上影响因素均存在相关性(r=0.566~0.820,P<0.05)。
讨论核素治疗被认为是一种相对安全的治疗方法,但同时也存在放射性污染和辐射损伤等风险,如何有效控制和减少放射性同位素对人群的危害也是当前核素治疗的重要问题[10]。131I治疗应用最为广泛,《2024年全国核医学现状普查结果简报》[11]调查结果,我国2023年全国开展核素治疗的医疗机构801所,较2019年(770所)增加了4.0%,其中开展131I治疗的机构为718所,占89.6%,利用131I治疗甲状腺疾患位居前列,总占比34.9%。由于非密封源131I的应用场景和物理特性,可造成病区环境污染和医护人员内照射等问题,虽然《职业性内照射个人监测规范 》( GBZ 129-2016)[7]明确要求:对接受内照射个人监测的人员,应根据具体情况确定常规监测的周期,空气中存在131I的工作场所,至少每个月用体外测量方法监测甲状腺一次;目前国际相关报告或指南中关于内照射监测周期要求一般不超过15 d[8-9, 12-13]。但我国对于131I治疗场所工作人员内照射监测关注度仍不高,职业内照射监测工作尚未大范围开展[14]。
本研究通过连续3年测量,发现碘治疗工作人员131I甲状腺检出率在18.75%~21.12%之间,平均检出率为20.08%,检出率低于李小亮等[15]、Li等[16]、王洁等[17]研究结果,其原因可能是本调查几乎覆盖了省内不同业务类型与工作量的碘治疗机构,不同业务类型与工作量对于省域范围检出率影响较大;同时大部分调查医院使用了核素自动分装仪,而以往研究[3-5]均提示使用自动分装仪可明显降低医护人员甲状腺131I内污染水平。
本次3年调查中,不同岗位间检出率除2023年外差异均有统计学意义,3年汇总后的岗位间检出率显示,保洁与技师、医师,护士与技师岗位间检出率差异均有统计学意义,保洁与护士,护士与医师,技师与医师岗位间检出率差异则无统计学意义。提示保洁与护士是碘治疗场所检出率较高的岗位,现场调查结果也发现几乎所有病房周期性的清洁工作均为保洁人员承担;检出率较高的医院护士参与核素分装、病房内患者护理及被褥清理等工作。这与Li等[16]的研究结果一致,说明以上工作内容是内照射暴露的主要途径。另外,3年重复被检出的工作人员为1名保洁人员,现场也多次发现保洁人员鞋底存在表面污染,这可能与保洁人员均为劳务派遣单位雇佣、年龄较大且文化程度不高、防护意识不强等影响因素有关。因此,应加强保洁人员辐射防护培训,规范工作流程,提高防护意识与“无菌观念”。
3年累计检出率最高的2家医院,分别为75.61%和64.71%,显著高于其他检出医院,且连续3年均被检出。调查发现,2家医院均为131I甲亢甲癌治疗大医院,病床数分别28张和20张;两医院核医学病房分别设置在地下1层和地上1层;现场调查发现,2家医院核医学病区虽均设置有动力排风装置,但通风次数与时长不足,可能存在病区换气不充分。同时发现2家医院调查人员中前台护士虽未参与分装给药、进入病房等直接操作,但仍检出了甲状腺131I,提示2家医院核医学病区清洁区存在131I气溶胶污染。对于仅开展甲亢治疗的5家医院,3年累计测量40人次,仅检出1例,5家医院均未使用自动分装仪,调查显示131I年平均使用量108.53 GBq,远低于甲癌治疗医院年平均使用量为31 055.83 GBq。提示131I使用量大和病区通风效果不佳是可能导致内照射检出率较高的影响因素。
流行病学研究显示,长期受到低剂量辐射可导致肿瘤风险增加,尤其是电离辐射敏感靶器官甲状腺,低剂量辐射接触可引起甲状腺形态学变化、甲状腺功能障碍以及增加实性甲状腺结节的风险[18]。本研究中,不同年份检出的调查人员甲状腺净活度与待积有效剂量的差异均有统计学意义,其中第1年待积有效剂量中位数高于后两年,推测原因可能是内照射首次在省内开展,工作人员对内照射防护意识不强,后两年连续监测,经调查人员现场建议,防护意识有所增强。本项目每年测量1次,估算的待积有效剂量虽存在较大不确定度,但有一定的参考意义。内照射相对于外照射危害更大,特别是131I长期蓄积甲状腺,增加了罹患甲状腺疾病的风险,因此应对碘治疗工作人员的内照射水平持续关注。
关于调查医院与调查人员内照射重复检出的影响因素较多,初步考虑可能与医院业务类型、业务量、病区通风效果、个人防护意识及个体防护用品使用等有关。本项目结合现场调查问卷,筛选出如医院131I治疗业务量、业务类型、131I累计用量、是否使用核素自动分装、病区内通风效果等因素,结果显示,以上因素均能影响医院和调查人员的重复检出。因此,为降低工作人员内照射水平,应尽量使用核素自动分装设备;病区内加强通风,特别是活性室与病房内;患者出院后病房清理与保洁,建议先通风数小时,工作人员佩戴过滤效果较好的如N95型(对空气动力学直径0.3 μm颗粒的过滤效率≥95%,131I气溶胶的F类型空气动力学直径为1和5 μm[7])口罩来加强个人防护。
本研究在湖北省已连续开展3年,其目的是了解全省核医学131I治疗场所医护人员职业内照射现状,探讨工作人员内照射检出率与暴露水平的影响因素,提出干预措施,保障相关工作人员健康权益,也为政府决策部门完善相关内照射防护与技术要求提供基础数据。
综上所述,应持续关注131I治疗工作人员的内照射暴露水平。131I治疗业务量、业务类型、131I用量、是否使用核素自动分装、病区内通风效果等因素均可能影响甲状腺131I检出率。131I治疗病房与活性室应定时并按需通风,相关工作流程佩戴口罩。本研究仍存在不足,如核医学布局、工作流程、工作人员核素操作熟练度与习惯、个人防护意识等也可能是影响检出率的因素;另外,监测频次少,估算待积有效剂量可能存在误差,拟在下一步研究计划中增加以上内容。
利益冲突 全体作者无利益冲突,排名无争议,未因进行该研究而接受任何不正当的职务和财务利益
作者贡献声明 孙刚涛负责协调现场调查、现场采样、数据汇总分析与论文撰写和协调现场调查;王芳负责现场数据采集;张建峰负责论文审阅和修改;冉俐负责数据统计与分析;翟贺争负责论文审核与指导;梅良英负责质量控制和技术指导;周文珊负责方案设计和论文修改
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