放射性药物动物实验过程中工作现场的辐射剂量水平监测

许文黎,李建华,刘晓明,张伟,刘欢,秦秀军,李建国

(中国辐射防护研究院GLP中心，山西 太原，030006)

放射性药物是指含有放射性核素，能直接用于人体进行临床诊断、治疗和科学研究的放射性核素及其标记化合物或生物制剂。在放射性药物研发的过程中，同位素药代示踪、放射性药物药效研究和放射性药物临床前安全性评价等领域均需要进行动物实验。

为了评估放射性药物在动物实验过程中对工作人员、实验动物、周围环境的影响，2021年4月至2021年6月期间，采用γ剂量率监测仪测量放射性药物在制备与分析、分装与给药、饲养笼旁以及动物观察、饲养、解剖、动物数据采集等工作现场的辐射剂量水平，以期为优化辐射防护提供参考。

1 资料与方法

1.1 放射性药物和实验动物

高锝[99mTc]酸钠，北京原子高科股份有限公司，为液态，高锝[99mTc]酸钠溶液标记的放射性药物根据实验要求放射剂量当日制作。99mTc原子序数为43，毒性分组为低毒组，半衰期为6.02 h，γ射线能量约0.140 MeV；99mTc发生同质异能跃迁得到子体99Tc。99Tc为β辐射体，β射线平均能量较低，β粒子在空气中射程约110 cm，铝中射程约0.05 cm。

实验动物种类为SD大鼠、ICR小鼠、Beagle犬。

1.2 监测设备

FJ-1200环境级Xγ辐射测量仪，能量响应范围为40 keV～3 MeV，测量范围为0.01～200 μSv/h。每年对监测设备进行校准，证书编号：校字第[2020]-D106。

1.3 个人剂量监测

所有工作人员在进行放射性药物操作过程中均在胸前佩戴RGD-3B热释光剂量计，依据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》和《职业性外照射个人监测规范》的要求，对2021年4月至6月期间工作人员的热释光剂量计使用HW-V热释光精密退火炉进行检测，检测报告编号：GRJL-GY-2021-1527。

1.4 监测方法

实验开始前，根据实验方案设计的给药剂量和实验具体操作流程，确定工作过程中可能具有放射性危害的地点；在正式实验过程中，选取工作人员在工作时到达的可能具有放射性危害的地点进行监测，监测地点包括试验人员操作位、试验流程中的关键风险控制点等(如放射性药物在制备与分析、分装、给药、动物观察、饲养、解剖、数据采集等操作)，使用FJ-1200环境级Xγ辐射测量仪测量过程中工作场所的γ剂量率。

2 测量结果

2.1 放射性药物制备与分析过程中的辐射剂量

放射性药物制备操作岗位的辐射剂量率监测点主要选择工作人员胸口位置，操作人员在操作过程中穿戴有铅防护服。放射性药物制备过程中不同操作流程的γ辐射剂量率监测结果列于表1。

表1 放射性药物制备过程中不同操作流程的γ辐射剂量率监测结果(μSv/h)

在放射性药物制备与分析的过程中，不同操作流程的操作活度大小不同，淋洗≥标记>混匀>稀释>点样>扫描，相应的辐射剂量率水平随着操作活度的下降而降低。不同操作流程，其操作时间也不尽相同，混匀≥稀释>扫描>标记>点样>淋洗。

图1 放射性动物实验的基本流程

2.2 放射性药物分装与给药过程中的辐射剂量

放射性药物在给药过程中的γ辐射剂量率监测结果列于表2。不同种属的实验动物由于体重不同，给予放射性药物的活度也不相同，根据设计的给药剂量一般为SD大鼠>ICR小鼠；分装与给药操作过程中直接接触的操作活度也不相同，一般为分装>给药。

表2 放射性药物在给药过程中的γ辐射剂量率监测结果(μSv/h)

2.3 给药后不同操作岗位的辐射剂量

放射性药物在单次给药后不同时间点不同操作时的γ辐射剂量率监测结果列于表3。放射性药物注射到动物体内，其自身便成为一个放射源，在随后的动物观察、饲养、解剖、数据采集等操作过程中会对工作人员产生一定的辐射影响。辐射剂量随着核素本身的物理半衰期的变化而变化，随着时间的延长，活度逐渐降低，其产生的辐射剂量也逐渐降低。因此在给药后72 h时，辐射剂量水平基本接近于本底水平。

表3 放射性药物在单次给药后不同时间点不同操作时的γ辐射剂量率监测结果(μSv/h)

2.4 给药后饲养笼外的辐射剂量

放射性药物在单次给药后饲养笼旁的γ辐射剂量率监测结果列于表4。摄入放射性药物的实验动物，在其体内药物代谢、排泄的过程中，会对周围的其它实验动物带来一定的辐射照射，对饲养笼旁的辐射剂量进行监测，评估对周围动物的影响。

表4 放射性药物在单次给药后饲养笼旁的γ辐射剂量率监测结果(μSv/h)

2.5 工作人员的个人剂量

工作人员的热释光剂量计检测结果根据工作岗位进行分类，列于表5。由表5可见，工作人员的个人剂量最低值为0.05 mSv，最高值为0.29 mSv，低于本周期调查水平5 mSv。其中，根据操作放射性活度、辐射防护设施和操作距离的不同，不同工作岗位的个人剂量结果略有不同，放射性药物制备>分装>给药/数据采集/饲养>放射性药物分析。

表5 各岗位工作人员的个人剂量

3 讨论

辐射安全是放射性实验中的重要组成部分，贯穿放射性实验的全过程。辐射监测的根本目的在于电离辐射对人体的损伤和危害遵循剂量-效应关系准则的需要[1]。只有对工作现场的辐射剂量水平进行准确的监测与评价，才能对工作人员、实验动物、周围环境的影响做出有效的评估。

环境剂量监测结果显示，不同操作岗位辐射剂量水平不同，主要取决于操作放射性药物的活度、采取的屏蔽措施、监测设备的响应范围等因素。在放射性药物的制备过程中，淋洗操作的活度最大，主要取决于使用的钼锝发生器的规格，为了减少工作人员的照射，整个制备过程均在手套箱中进行，30 mm Pb的屏蔽防护能够有效的阻挡99mTc产生的γ射线，对工作人员的躯干和眼晶体均能起到有效的防护作用。根据对职业人员的外照射个人剂量调查结果显示，针对放射性药物操作的工作人员，由于手部直接接触放射性药物，在无有效屏蔽保护的情况下，需要增加对手部皮肤受照剂量的监测[2]，在实际工作过程中，一般采用淋洗罐等屏蔽体对淋洗液进行屏蔽防护，以减少放射性药物对工作人员手部皮肤的照射剂量。工作人员个人剂量监测结果显示，2021年4月至6月期间工作人员的个人剂量最高为0.29 mSv，低于本周期调查建议水平5 mSv，符合《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中对于工作人员职业照射水平限制20 mSv的要求。

实验动物摄入的放射性药物的剂量取决于试验方案的设计与动物自身的体重。在分装与给药的过程中，主要使用铅罐、铅注射器屏蔽套、铅屏风等屏蔽设备对γ射线进行防护，此时的操作活度相比于放射性药物制备的操作活度较低，但由于动物注射为近距离操作，且采用的屏蔽设备的屏蔽效能低于制备所用的手套箱，所以在分装、给药操作过程中，外照射剂量水平较高，200 μSv/h为监测设备的最高检测限，因此实际剂量水平可能高于监测结果。放射性药物进入动物体内经历分布、代谢、排泄的生物过程，随着时间的推移，逐渐排出体外，体内的放射性药物量逐渐减少[3]。除给药后观察外，其他时间点的观察均在饲养操作完成后进行，通过对动物排泄物的收集处理，能够降低动物的外照射剂量水平，降低观察人员的照射剂量。

实验动物之间的相互照射所造成的剂量相对于自身注射的药物对自己造成的照射剂量并不是很高，但这种相互之间的照射剂量属于没有必要的额外照射。临床上对于接受放射性药物的病人家属一般不采取陪护措施或穿戴相应的防护装备来降低其受照剂量。有研究表明，患者在注射20 mCi的99mTc后距患者1.5 m处的空气吸收剂量率接近本底值[4]，因此在当天给予放射性药物后将实验动物进行单笼饲养，使动物之间保持一定的距离，采取在饲养笼外加装铅板进行屏蔽和将不同剂量组动物放置于不同区域的措施来进一步降低动物之间的照射剂量。

外照射防护的基本原则为设置屏蔽防护、减少操作时间、增大操作距离。放射性动物实验过程中除个别数据采集工作可以采用远距离遥测技术，其余的主要操作均为近距离操作。为减少工作人员的外照射剂量，要求工作人员操作熟练，尽量缩短接触放射性药物的时间，并且在工作时严格佩戴个人辐射剂量仪器，穿戴铅防护衣、铅眼镜等防护装备，合理使用铅防护设备。近年来随着放射性药物的发展，医用放射性核素的种类逐渐增多，在实际工作中应针对不同核素的射线类型采用相匹配的屏蔽防护手段，避免防护不当造成危害。

通过监测结果的分析发现，现有监测设备的监测性能不能满足大剂量的分装、给药操作的监测需要，使得监测结果低于实际水平，导致数据误差，进而对后续的外照射剂量评估造成影响;工作人员个人剂量水平在0.05～0.29 mSv之间，说明实验操作过程中的外照射剂量相对可控。为保证今后监测数据的合理可靠，在放射性实验开始前，应当根据试验辐射源项、辐射危害特点等因素对实验过程中可能具有放射性危害的关键点进行预评估，并根据评估结果采取合理的辐射防护措施和选用合适监测范围的辐射监测设备。另外，在进行剂量率水平监测时首先需要确定操作前实验室的本底水平，扣除其他环境因素对实际操作监测结果的影响；监测结果表明，实验室的本底剂量率水平为0.05～0.15 μSv/h，根据实验室建筑材料及其采用的屏蔽材料的不同，实验室内的本底水平也略有不同。

在放射性动物实验过程中，工作人员应增强自我辐射防护意识、提高操作熟练程度、缩短操作时间，以减少自身职业照射剂量；辐射监测人员在现场应时刻注意操作剂量率水平的变化，根据实验操作的时长、复杂程度及剂量率水平的高低等因素合理安排工作人员，实行有效的轮岗作业，控制工作人员的年平均有效剂量不超过5 mSv[5]，确保工作人员的职业照射水平低于国家标准[6]，在工作过程中逐步改进辐射防护设施，降低工作人员和实验动物之间的辐射水平。