核医学通风空调系统设计探讨

核医学通风空调系统设计探讨

杨国斌

中国中元国际工程有限公司 100089

摘要：综合医院核医学科在诊断治疗过程中，会散发出放射性污染气体，本文简单介绍了核医学科室医疗流程，对放射性污染来源进行了分析，对控制区、监督区、非限制区通风及空调系统设计进行了探讨，以尽量保护医护人员免受辐射伤害。

关键词：核医学；回旋加速器；SPECT; 通风空调系统设计

引言

随着现代医学发展，核医学在疾病临床诊断和治疗过程中发挥着越来越大的作用，具不完全统计，全国从事核医学事业相关的医院已达891家，SPECT-CT、PET年检查量超过60万例，从事核医学相关的工作人员接近万人^[1]。在核医学治疗诊断过程中，有条件的医院在科室中设置回旋加速器生产短半衰期同位素，在药物的生产及注射过程中，产生的放射性物质、臭氧、氮氧化物等有害物质，需要有效的通风系统设计来保证医务工作者及患者的安全。

1.核医学医疗流程简介

核医学影像成像原理：不同脏器、组织、病变对不同药物会有选择性的吸收，患者摄入有选择性的放射性同位素或其标记物时，就在特定的组织与邻近组织之间形成放射性浓度差，利用核医学显像装置探测到这种浓度，就得到脏器、组织、病变的影像。影像设备主要包括伽马相机、SPECT（Single Photon Emission Computed Tomography，单光子发射计算机断层成像术，是以γ光子发射核素为探测对象的单光子发射型计算机断层仪）、PECT（Positron Emission Computed Tomography，正电子发射型计算机断层成像术，是以正电子发射核素为探测对象的正电子发射型计算机断层仪）。PET所用放射性核素半衰期都比较短，因此检查时给予较大的剂量同时不增加人体遭受的辐射剂量，这样可以大大提高图像的对比和空间分辨率，可获得比SPECT更清晰的图像，而SPECT的优势则是可以得到三维立体图像。

核医学所用的核素半衰期都较短，如¹⁸F、⁶⁸Ga半衰期只有1~2小时，除非医院附近有可靠的生产企业且运输路线所需时间均能有效保障，否则无法保证显像剂质量，因此需配套设置回旋加速器生产核素，并设置控制室、热室、质控室、质检室等。根据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》，核医学科室应严格区分控制区、监督区、非限制区，对应于传统意义上按活性区分的高活性区、中低活性区、清洁区。控制区一般包括计量、服药、注射、试剂配制、储源、分装、标记、洗涤、放射性制剂储存、废物暂存等房间，监督区一般包括显像室、运动负荷试验、服药后病人候诊、病人卫生间等房间，非限制区一般包括病人一次候诊、医护人员办公、阅片、会诊等区域。如下图所示为某项目核医学回旋加速器布置平面图。

图-核医学回旋加速器布置图

2.放射性污染来源

要对核医学放射性污染进行防治，有必要对放射性污染物来源进行分析，从而有针对性地给出防护设计方案。①回旋加速器工作时，机房内的空气也会产生气体活化，另外高能射线对空气有电离作用，产生臭氧及氮氧化物，热中子俘获或原子核散裂也会产生放射性气体；②患者根据检查项目的不同，采用静脉注射或吸入气溶胶的方式将放射性核素吸入体内，对于显像剂静脉注射的患者，其排泄物及呼吸出的气体均有一定放射性，对于显像剂气溶胶吸入的患者，在气溶胶制备及气溶胶吸入呼出过程中均含有放射性；③机房多联机室内机冷凝水也可能会含有放射性或腐蚀性物质，其冷凝水排放可排至放射性废水地漏，排至室外衰变池^[2]。

3.通风防护设计

辐射防护的总体原则是从源头做好放射性污染的封堵，防止污染物扩散及做好放射性废物的处理，从而减少或隔断放射源的辐射。放射性区域围护结构防护设计需要根据使用的同位素放射性活度进行计算，可采用实体砖+铅板或混凝土的防护方式。控制区是危险性最大的区域，同位素分装、药物标记一般设置通风柜，同位素分装、药物标记操作在通风柜内进行，通风柜工作中应有足够风速（一般风速不小于1m/s）^[3]，通风柜排风应通过风管引至屋面高空排放，通风柜设置活性炭或其他专用过滤装置，排风机设置在风管系统末端，使整个管路维持负压，风机排风口应采用圆锥形风帽，圆锥形风帽喉部风速达10m/s，气流冲至空中扩散，避免采用伞形风帽污染物聚集在屋面附近，不利于放射性污染物扩散。重点提出，回旋加速器生产短半衰期核素后，通过专用管道传输至热室进行药物分装或合成，主要包括分装热室、合成热室、固体靶热室，工作人员可以通过观察窗观察，原则上采用远距离操作工具操作，设有手套孔进行简单操作，由于药物需要进行体内静脉注射，药物制备流程和实施需要满足国家食品和药品监督管理局GMP要求，分装热室达到空气洁净度5级净化要求，合成热室达到空气洁净度7级净化要求，同时热室外排风保持热室维持负压50~100Pa。

病人注射放射性核素后，应严格控制活动范围，对于注射后候诊、病人走廊、卫生间等病人能达到的区域应设置良好通风换气，控制区、监督区的排风应根据放射性活性不同设置独立的机械排风系统，此两区的排风均应通过竖井引至屋面高空排放，排气口设置活性炭过滤或者其他专用过滤装置，确保排出空气的放射性污染物浓度不超过国家有关规范标准限值，并避开人员密集场所及门窗洞口。整个核医学科气流组织设计中应维持清洁空气由非限制区到监督区到控制区的气流流向。

4.空调系统设计

回旋加速器在工作时磁体线圈产热量较大，靶体、离子引出源等部件也需要放热，因此配备有水冷系统，水冷系统一般由两级冷水构成，二级水冷系统由设备厂家配套提供，由用户提供一级水冷系统，为一级水冷系统提供冷源的风冷冷水机组应选用分体式，不可以将水冷机组放在设备间内，否则散热量很难处理，影响回旋加速器设备的使用。 对比了几个品牌的回旋加速器厂家对机房环境参数的要求，不同厂家对环境要求差别较大，设备发热量也有较大差别，以某品牌为例，对机房环境温度要求18~25℃，相对湿度30%~60%，加速器室散热量1.85KW,设备间3.05KW，控制室0.3KW，最大工作功率119kVA，加速器室维持负压15~20Pa，机房及设备不允许结露^[4]。一般可选用多联机系统为扫描间供冷，设置两台多联机室内机，互为备用，空调新风换气次数6次/h,排风设置在房间下部，排出比空气密度大的放射性污染气体。

5.结语

本文对核医学的工艺流程、放射性防护的通风及空调设计进行了简单探讨，为防止放射性废气的污染扩散，保障医务工作者及患者的人身安全，在放射性防护中应根据污染来源的不同针对性采取不同的防护设计方案，控制区、监督区的排风应高空排放并设置过滤装置，作为设计人员，应及时了解最新的医疗技术及医疗设备发展动态，及时进行反思，配合满足医疗设备的安装环境要求，以求既达到环保要求，又使得建造成本最优化。

参考文献：

[1]中华医学会核医学分会．2016年全国核医学现状普查结果简报[J]．中华核医学与分子影像杂志，2016，36(5)：479-480．

[2] 王松涛，李欣，赵艳波．医院放射科空调系统及防辐射设计[J]制冷与空调，201 5，45(19)：35．37．

[3]罗晓渭．碘一131分装防护通风橱的设计研究[J]．科技咨询导报，2007，09(a)：136—138．

[4]黄中．医院通风空调设计指南[M] ．北京：中国建筑工业出版社，2019：153-164．