2026, Vol. 46
正电子发射计算机体层成像(positron emission tomography and computed tomography, PET/CT)通过静脉注射18F-氟代脱氧葡萄糖(2-[18F]-fluoro-2-deoxy-D-glucose；18F-FDG) 实现功能与解剖成像的融合，广泛用于肿瘤、心血管及神经系统疾病的诊疗[1]。注射过程中需保证给药活度的准确性，并遵循辐射防护原则，以降低医务人员和患者的辐射暴露。传统手动注射方式存在分装活度偏差大、注射器残留活度高及医务人员辐射暴露风险增加等不足[2-3]。降低医务人员辐射暴露已成为核医学领域关注的重点[4]，自动给药系统逐渐应用于临床[5-6]，该系统通过标准化注射流程、减少人为操作因素并降低工作人员与放射性药物的直接接触，有助于提高18F-FDG注射准确性和辐射防护水平。基于此，本研究旨在系统比较传统手动注射与Medrad® Intego自动给药系统在18F-FDG注射过程中的注射精度、辐射暴露及操作区域污染等关键指标，以评估该自动化技术的临床应用价值。
材料与方法1. 研究设计：本研究遵循质量改进(quality improvement，QI)研究的SQUIRE 2.0报告指南[7]。本研究旨在比较Intego自动给药系统在提高注射精度、减少辐射暴露和减少临床环境污染方面的有效性。
2. 设备与试剂：Medrad® Intego PET自动给药系统(德国拜耳公司)；便携式辐射监测仪使用Inspector Alert(美国S.E.公司)，使用G-M计数管，有效直径为45 mm，云母窗密度为1.5~2.0 mg/cm 3，测量范围为0.01~1 000 μSv/h，测量灵敏度为1 000计数·min-1·μSv-1·h-1，测量精度为±15%；注射用18F-FDG显像剂由北京大学肿瘤医院核医学科生产，生产和质量控制均符合《药品生产质量管理规范》的有关规定。活度测量仪器为美国Capintec公司生产的CRC-55tPET型活度计，该设备每两年由北京市计量检测科学研究院鉴定合格。一次性使用防针刺伤型静脉留置针、预充式导管冲洗器0.9% NaCl 5 ml、输液用三通购自碧迪医疗器械有限公司、患者输液管路(patient administration set，PAS)、系统输液管路(source administration set，SAS)购自德国拜耳公司。
3. 数据收集：本研究纳入北京大学肿瘤医院核医学科2024年12月至2025年1月接受PET/CT检查并注射18F-FDG的患者。采集信息包括分装活度与注射活度、注射过程中护士所受辐射剂量、操作区域表面周围剂量当量率。依据自动给药系统的可用性将患者随机分配至手动注射与自动给药。
4. 注射方法：注射护士操作时，穿戴一次性手套、口罩、防护服等防护物品，在50 mmPb等效铅当量的铅玻璃防护窗后进行操作，采用一次性使用防针刺伤型静脉留置针穿刺，穿刺针末连接三通，三通一端连接5 ml预充导管冲洗器用于检查回血，确认留置针在血管内。所有患者注射用18F-FDG分装目标活度按4.07 MBq/kg体质量计算。手动注射与自动给药对比注射精度中所用到的计算公式一致，定义如下：注射活度为实际注射入体内的活度；分装活度比值为满针活度与目标活度数值的比值；注射活度比值为注射活度与目标活度数值的比值；分装活度偏差率和注射活度偏差率计算公式如下：
| $ \text{分装活度偏差率}=\left|\frac{\text{满针活度}- \text{目标活度}}{\text{目标活度}}\right| \times 100 \% $ | (1) |
| $ \text{注射活度偏差率}=\left|\frac{\text{注射活度}- \text{目标活度}}{\text{目标活度}}\right| \times 100 \% $ | (2) |
根据美国输液护士学会(Infusion Nurses Society，INS)《输液治疗实践标准》(2024版)标准44中关于外渗管理的规范性建议[8]，本研究将注射过程中出现的药物渗出定义为注射失败，且渗出发生时未能完成完整药物注射，可能影响注射活度测量和统计分析，不纳入统计数据分析中。
(1) 手动注射方式：注射护士与药师双人核对注射药物种类与患者体质量，由药师将目标注射活度分装至2 ml注射器，并置于手持防护罐中交由注射护士注射。护士将注射器连接至三通末端并完成注射，随后以5 ml生理盐水冲洗管路，拔除留置针后指导患者按压穿刺点10 min。注射器交回药师测定空针残留活度。手动注射流程依次包括剂量准备、药物传递、管路连接、手动注射、拔除管路及残余活度测量等步骤。
(2) 自动给药方式：核对注射药物类型、患者体重，预冲PAS排出空气后连接提前预留的留置针接三通一端，操作自动给药系统自动分装并注射18F-FDG，注射系统自动推注盐水进行管路冲洗，冲洗完毕将留置针拔出，嘱患者按压穿刺点10 min。测量并记录外管及留置针残留活度。自动给药流程主要包括管路连接、系统自动给药、拔除管路及残余活度测量。
5. 辐射剂量及操作区域周围剂量当量率监测: 本研究所用辐射监测设备为Inspector Alert便携式辐射监测仪，测得值为近似空气吸收剂量率，可用于估算周围剂量当量率。在每次注射操作前，对操作区域进行环境监测，测量本底周围剂量当量率，并确认无其他放射源干扰。
(1) 操作人员辐射剂量监测：手动注射过程中，将辐射监测仪分别放置于距注射器针头约10 cm处以及操作人员胸前位置，以模拟护士注射过程中手臂与躯干所处位置，记录注射过程中的周围剂量当量率峰值。该测量布置参考了国际原子能机构(IAEA)《一般安全导则》第GSG-7号第7.6条与第7.21条关于肢端剂量监测的推荐意见[9]。自动给药过程中，操作人员位于距自动给药系统约3 m的防辐射墙体后，通过外接计算机操作系统完成给药，注射过程中其所处位置周围剂量当量率接近本底水平，因此仅在拔除管路时测量手臂与躯干位置的周围剂量当量率峰值，测量方法与手动注射一致。
(2) 操作区域表面周围剂量当量率监测：在每次注射操作结束后，对操作区域内注射台、手套及地面进行表面周围剂量当量率监测，将探测器探头与被测表面保持约1 cm距离，探头在表面上方保持约10 s记录剂量峰值，以评估操作区域的放射性污染趋势。该测量方法参考《核医学放射防护要求》(GBZ 120-2020)[10]。污染的判断参考联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)给出的全球平均本底辐射剂量率约为0.2 μSv/h以下[11]，本研究中将测量值超过本底2倍(即≥0.4 μSv/h)作为污染判定阈值。
6. 伦理考虑：本研究中涉及的程序(手动及自动18F-FDG注射)均为常规临床操作的一部分，因此无需额外的伦理审批，因为未对参与者施加额外干预或风险，且所有数据在分析前均进行了匿名化处理。
7. 统计学处理：采用SPSS 27.0软件进行数据分析。两组间比较采用Mann-Whitney U检验，计数资料以百分比(%)表示，采用χ2检验及Fisher确切概率法分析数据。采用Spearman分析满针活度与注射精度及操作区域表面周围剂量当量率之间的相关性，以相关系数值(r)、95%置信区间(95% CI)为结果表示。P＜0.05为差异具有统计学意义。
结果1. 基本情况：本研究共纳入504例患者，其中手动注射组249例，自动给药组255例。两组患者性别构成相近(男/女分别为145/104与137/118)，平均年龄分别为(59.68±13.16)和(59.04±11.95)岁，平均身高分别为(166.90±7.82)和(166.31±8.33)cm，平均体重分别为(66.95±11.72)和(67.38±11.81)kg，组间比较差异均无统计学意义(P>0.05)。
2.分装与注射精度：手动注射和自动给药系统分装与注射精度相比，分装活度偏差率平均为10.29%和0.83%，最大偏差35.51%和5.81%；空针活度平均为6.59和0.01 MBq，最大为55.5和0.03 MBq；注射活度偏差率平均为8.01%和0.83%，最大偏差：23.89%和5.82%；手动注射结束时冲管液量为5 ml，自动给药冲管量为38 ml。手动注射组未出现失败案例，自动给药组1例注射失败。各组间参数差异均具有统计学意义(Z=-19.44 ~ -3.16，P＜0.05，表 1)。
|
表 1 手动与自动给药精度的比较 Table 1 Comparison of dispensing and injection accuracy between the manual injection and automated delivery groups |
3. 辐射剂量及操作区域周围剂量当量率比较：经测定，操作区域本底剂量率平均处于0.03~0.08 μSv/h之间，在测量过程中均未对本底进行扣除。注射过程中，测量手臂位置周围剂量当量率，手动注射组平均峰值为(2 415.94±853.72)μSv/h，自动给药组为(51.09±14.73)μSv/h，差异具有统计学意义(Z=-19.42，P＜0.05)。手动注射与自动给药条件下手臂位置测得的最大值分别为7 180和105 μSv/h，最小值分别为1 210和11 μSv/h。躯干位置经50 mmPb铅玻璃屏蔽后的峰值手动注射组平均峰值为(1.49± 0.70)μSv/h，自动给药组为(0.14±0.05)μSv/h，最大为5.28和0.49 μSv/h，最小为0.41和0.04 μSv/h。组间差异均具有统计学意义(Z=-19.43，P＜0.05)。手动注射接触时长约为30 s，自动给药约为10 s。注射结束后，测量操作区域表面周围剂量当量率，自动给药在注射台和手套表面1 cm处测得的峰值均显著低于手动注射(注射台：Z = -7.38，P＜0.001；手套：Z= -7.39，P＜0.001)。其中，注射台表面的最大值分别为16.11和0.39 μSv/h，手套表面分别为15.04和0.15 μSv/h；地面表面测得的周围剂量当量率均处于本底水平。手动注射过程中注射台与手套表面分别发生放射性污染17次和8次(发生率分别为7% 和3%)，自动给药过程中未观察到操作区域表面污染。操作区域表面周围剂量当量率的数据分布示于图 1。
|
注：红色虚线为表面周围剂量当量率污染界值(0.4 μSv/h) 图 1 操作区域表面周围剂量当量率分布 A. 注射台；B. 手套；C. 地面 Figure 1 Distribution of surface ambient dose equivalent rates in the operating areas A. Injection bench; B. Gloves; C. Floor |
4. 满针活度与注射精度及周围剂量当量率的相关性：为研究满针活度对注射精度与操作区域表面周围剂量当量率的影响，分别计算Spearman相关系数。结果显示，满针活度与注射精度没有表现出强关联性(|r|均＜0.4)，与表面周围剂量当量率亦未显示出强相关性(|r|均＜0.1，表 2)。
|
|
表 2 满针活度与注射精度及表面剂量率的Spearman相关系数及95% CI Table 2 Spearman correlation coefficients and 95% CI between full-syringe activity and injection accuracy/surface dose rates |
讨论
本研究证实，在18F-FDG注射过程中，Medrad® Intego PET自动给药系统在注射剂量准确性、辐射防护及污染控制方面均显著优于传统手动注射方式。
自动给药系统通过标准化分装和注射流程，减少了人为操作误差，其注射活度偏差率符合欧洲核医学协会(EANM)指南要求[12]。该指南建议，自动化注射系统注射剂量偏差应＜3%，本研究中255例自动给药的剂量平均偏差为0.83%，但仍出现了5例偏差>3%的情况(最大5.82%)。
自动给药系统内装有允许载量的最大活度27.75 GBq时，预充SAS管路后，注射护士连接管路时站立处周围剂量当量率峰值为1.91 μSv/h，随着药物的利用，站立处剂量率会逐渐下降，药物在剩余剂量约为允许最大载量一半时(13.875 GBq)，剂量率峰值为0.83 μSv/h，剩余剂量约为允许最大载量1/4时(6 937 MBq)，剂量率峰值为0.31 μSv/h。
参考ICRP第103号出版物《国际放射防护委员会2007年建议书》[13]，躯干的年平均有效剂量不应超过20 mSv，四肢或皮肤的年当量剂量不应超过500 mSv。根据本研究中测量的手动注射时手臂、躯干位置的平均周围剂量当量率峰值以及接触时长按照年注射5 000例估算，注射护士手臂和躯干的年当量剂量分别为100.73、0.06 mSv；自动给药按同样的方法估算，年当量剂量分别为0.71、0.002 mSv。虽然手动注射的年当量剂量低于剂量约束值，但相较于手动注射，自动给药手臂和躯干的年辐射剂量分别下降了99%、97%，符合ICRP建议的ALARA (as low as reasonably achievable，可合理做到的尽可能低)原则。
黄德华等[14]对Intego自动给药系统和UG-05 PET药物分装注射系统(UNIVERSAL GIKEN，日本)进行了临床应用效果对比，研究报道相比UG-05 PET药物分装注射系统，Intego自动给药系统分装时间更短(33.79 s vs. 140.49 s)、更高分装精确度(1.22% vs. 4.62%)及更少空针残余活度(0 MBq vs. 10.36 MBq)。戚勤励等[15]研究报道使用Intego自动给药系统，相比手动注射四肢和躯干的年当量剂量分别减少了99%和95%。Matteucci等[16]研究了Intego自动给药系统的无菌性，结果证实自动给药系统可以保持无菌性。Lecchi等[17]研究报道使用Intego自动给药系统比手动注射四肢辐射剂量降低了94%。Schleipman等[18]记录了37次将药物装卸至Intego自动给药系统时所受到的额外辐射暴露，结果证实装卸药瓶时所产生的辐射暴露相对较少。Shahid等[5]研究综述了全球范围放射性药物注射自动化设备的发展趋势，报道了多个国家和地区的主流设备(如Medrad® Intego、Karl100、Posijet、IRIS、UG-05等)的技术特点、使用场景和实际辐射剂量减少效果。
自动给药系统有效减少了注射护士与放射性药物的直接接触，连接管路时，管路预充液为生理盐水，即使分离针帽时出现液体溢出或滴落，也不含放射性活度。自动给药系统使用的输液管路长度约为150 cm，因此系统预设每次注射结束会推注约38 ml的盐水，实际测量结果显示管路内残留剂量很少，本研究中255例自动给药，最大空针活度也仅为0.03 MBq，即使拔除管路时管路内残留液体溢出，也很少造成较大剂量污染。手动注射时，污染主要发生于注射台(7%)和手套(3%)。与自动给药相比，其污染发生率较高，可能与护士多次直接接触放射性药物有关，如药物分装、管路连接与拔除等操作过程。手动注射通常推注约5 ml的生理盐水冲洗管路，冲洗量不足易导致药物残留增加，而增加盐水的冲洗量会导致注射耗时的增加，这也延长了操作者接受放射性照射的时间，增加了电离辐射暴露风险[19]。快速或不稳定的分离动作，会导致液体滴落而造成放射性污染。其中最严重的放射性污染常发生于注射前连接管路时，分离针头所造成的液体溢出或滴落，原因可能包括：液体的表面张力在针头内壁形成液柱，分离时液柱可能被拉出针头；分离针头时产生的空气压力变化会迫使液体流出；针头内残留的液体在没有外力支撑的情况下，也会因重力而流出。在手动注射过程中，注射护士需严格遵循操作步骤，以最大限度减少药物的直接接触[20]，特别是在注射器与留置针的连接与分离过程中，应保持动作稳定，防止药液外漏造成放射性污染。
为了研究满针活度的大小是否会影响注射精度以及污染发生，本研究进行了Spearman相关性分析，手动注射时满针活度对剩余空针活度未表现出显著的线性关系(r=0.237)，且与注射活度比值也未表现出显著的线性关系(r=0.222)。满针活度对操作区域表面周围剂量当量率均未表现出显著的线性关系，r均＜0.2，且置信区间均跨零。结果证实，满针活度对注射精度、操作区域表面周围剂量当量率的影响有限。
所有患者注射药物前均使用生理盐水检查回血，故注射失败案例极少，仅自动给药出现1例注射失败，这可能是由于注射速度过快(1 ml/s)或注射盐水剂量过多(38 ml)导致。对于患者静脉血管条件较差，注射护士除使用预先准备的预充导管冲洗器用于检查回血外，还可通过调节注射速度及测试注射进行检查。自动给药系统支持两个注射速度的选择：1.0、0.5 ml/s，并可以注射5 ml生理盐水进行测试注射。注射护士可通过外接计算机处理系统屏幕的活度曲线监测给药进度，若活度曲线出现异常，可立即暂停注射。
自动给药系统在18F-FDG注射过程中相比手动注射，能够精确分装和控制注射剂量，减少药物残留和污染。此外，由于自动给药系统的封闭式操作环境，医务人员与放射性药物的直接接触频率大幅降低，从而降低了辐射暴露的风险。本研究的结果表明，自动给药系统在核医学中的应用，特别是在提高操作安全性和减少职业辐射暴露方面，具有一定的潜力和优势。
利益冲突 所有作者声明无利益冲突
作者贡献声明 王自夏负责研究设计与实施及论文撰写与修改；孟祥溪参与研究设计与实施及统计学分析；张桢耀、刘士玮协助注射数据收集与整理；杨志参与研究设计与指导；李囡负责组织实施与论文审阅
| [1] |
Fonti R, Conson M, Del Vecchio S. PET/CT in radiation oncology[J]. Semin Oncol, 2019, 46(3): 202-209. DOI:10.1053/j.seminoncol.2019.07.001 |
| [2] |
Bouchareb Y, Al-Mabsali J, Al-Zeheimi H, et al. Evaluation of institutional whole-body and extremity occupational radiation doses in nuclear medicine[J]. Radiat Prot Dosimetry, 2023, 199(19): 2318-2327. DOI:10.1093/rpd/ncad235 |
| [3] |
Alashban Y, Shubayr N. Occupational dose assessment for nuclear medicine and radiotherapy technologists in Saudi Arabia[J]. Radiat Prot Dosimetry, 2021, 195(1): 50-55. DOI:10.1093/rpd/ncab112 |
| [4] |
Rehani MM, Brady Z. Contemporary issues in radiation protection in medical imaging: introductory editorial[J]. Br J Radiol, 2021, 94(1126): bjr20219004. DOI:10.1259/bjr.20219004 |
| [5] |
Shahid H, Miller L, Kazmi O, et al. Delivery methods of radiopharmaceuticals: Exploring global strategies to minimize occupational radiation exposure[J]. J Nucl Med Technol, 2025, 53(1): 2-6. DOI:10.2967/jnmt.124.268043 |
| [6] |
王向青, 宋俊, 石洪成, 等. IntegoTM PET药品自动给药系统的应用进展[J]. 中国临床医学, 2023, 30(4): 752-755. Wang XQ, Song J, Shi HC, et al. Application progress of IntegoTM PET automated drug delivery system[J]. Chin J Clin Med, 2023, 30(4): 752-755. DOI:10.12025/j.issn.1008-6358.2023.20211729 |
| [7] |
Ogrinc G, Davies L, Goodman D, et al. SQUIRE 2.0 (Standards for quality improvement reporting excellence): Revised publication guidelines from a detailed consensus process[J]. BMJ Qual Saf, 2016, 25(12): 986-992. DOI:10.1136/bmjqs-2015-004411 |
| [8] |
Nickel B, Gorski L, Kleidon T, et al. Infusion therapy standards of practice, 9th Edition[J]. J Infus Nurs, 2024, 47(1S Suppl 1): S1-S285. DOI:10.1097/NAN.0000000000000532 |
| [9] |
International Atomic Energy Agency. Occupational radiation protection[R]. Vienna: IAEA, 2018.
|
| [10] |
国家卫生健康委员会. GBZ 120-2020核医学放射防护要求[S]. 北京: 中国标准出版社, 2020. National Health Commission. GBZ 120-2020 Requirements for radiological protection in nuclear medicine[S]. Beijing: Standards Press of China, 2020. |
| [11] |
United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. UNSCEAR 2000 Report. Sources and effects of ionizing radiation[R]. New York: UNSCEAR, 2000.
|
| [12] |
Boellaard R, Delgado-Bolton R, Oyen WJ, et al. FDG PET/CT: EANM procedure guidelines for tumour imaging: version 2.0[J]. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2015, 42(2): 328-354. DOI:10.1007/s00259-014-2961-x |
| [13] |
International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 103. The 2007 recommendations of the international commission on radiological protection[R]. Oxford: Pergamon Press, 2007.
|
| [14] |
黄德华, 杜芬, 崔志鹏, 等. 两种PET药物分装注射系统临床应用效果对比评估[J]. 中国医学装备, 2023, 20(11): 17-21. Huang DH, Du F, Cui ZP, et al. Comparative evaluation of clinical application effects of two PET drug dispensing and injection systems[J]. Chin Med Equip, 2023, 20(11): 17-21. |
| [15] |
戚勤励, 赵凌舟, 郭李磊, 等. PET自动给药系统降低核医学护理辐射剂量和提高注射精度的研究[J]. 中华核医学与分子影像杂志, 2022, 42(9): 547-549. Qi QL, Zhao LZ, Guo LL, et al. Study on the reduction of radiation dose and improvement of injection accuracy in nuclear medicine nursing by PET automated drug delivery system[J]. Chin J Nucl Med Mol Imaging, 2022, 42(9): 547-549. DOI:10.3760/cma.j.cn321828-20211210-00436 |
| [16] |
Matteucci F, Solinas L, Turri V, et al. IntegoTM infusion system: cost effectiveness analysis focusing on dosimetry, sterility and management[J]. Q J Nucl Med Mol Imaging, 2019, 63(2): 183-190. DOI:10.23736/S1824-4785.16.02866-1 |
| [17] |
Lecchi M, Lucignani G, Maioli C, et al. Validation of a new protocol for 18F-FDG infusion using an automatic combined dispenser and injector system[J]. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2012, 39(11): 1720-1729. DOI:10.1007/s00259-012-2174-0 |
| [18] |
Schleipman AR, Gerbaudo VH. Occupational radiation dosimetry assessment using an automated infusion device for positron-emitting radiotracers[J]. J Nucl Med Technol, 2012, 40(4): 244-248. DOI:10.2967/jnmt.112.106070 |
| [19] |
Al-Esaei AM, Khalil MM, El Shazly RM, et al. Assessment of radiation exposure dose for nuclear medicine workers from (18)F-FDG, (99m)Tc MDP, and (99m)Tc[J]. Curr Radiopharm, 2022, 15(4): 320-326. DOI:10.2174/1874471015666220413114927 |
| [20] |
Harrison JD, Balonov M, Bochud F, et al. ICRP publication 147: Use of dose quantities in radiological protection[J]. Ann ICRP, 2021, 50(1): 9-82. DOI:10.1177/0146645320911864 |