Naše první zkušenosti s dozimetrií oční čočky na oddělení nukleární medicíny Oblastní nemocnice Příbram, a. s.

Overview

Cíl: Sledování radiační zátěže oční čočky v souladu s požadavky zákona č. 263/2016 Sb. a vyhlášky 422/2016 Sb.

Metoda: Pro monitorování radiační zátěže oční čočky byl použit kalibrovaný filmový dozimetr od společnosti NUVIA Dosimetry, s. r. o. Monitorování probíhalo u farmaceutických asistentů celý kalendářní rok 2018. Dozimetry byly odesílány k vyhodnocení jednou měsíčně. Naměřené hodnoty osobního dávkového ekvivalent Hp(3), jež slouží k monitorování ekvivalentní dávky oční čočky, byly porovnány s osobním dávkovým ekvivalentem Hp(10) pro celotělovou ekvivalentní dávku. Existence vzájemné závislosti byla ověřena výpočtem Pearsonova korelačního koeficientu.

Výsledky: Roční hodnota Hp(3) se u farmaceutického asistenta FA1 rovná 1,83 mSv a u FA2 1,34 mSv. Roční hodnota Hp(10) se u FA1 rovná 2,43 mSv a 1,80 mSv pro FA2. Poměr Hp(3)/Hp(10) je v průměru 0,71. Pearsonův korelační koeficient vychází pro hodnoty osobních dávkových ekvivalentů Hp(3) a Hp(10) u FA1 ρHp(3), Hp(10) FA1 = 0,41 (p ≈ 0,18) a u FA2 ρHp(3), Hp(10) FA2 = 0,70 (p ≈ 0,01).

Závěr: Výsledky naznačují, že při současném provozu na oddělení nukleární medicíny v Příbrami se nepředpokládá překročení monitorovacích úrovní ani dávkových limitů pro radiační pracovníky kategorie A podle zákona 263/2016 Sb. a vyhlášky 422/2016 Sb. Vzhledem k malému počtu měření a sledovaných zaměstnanců nelze statisticky prokázat korelaci Hp(3) a Hp(10).

Klíčová slova:

radiační ochrana – oční čočka – dozimetrie

Úvod

V souvislosti s platností nové Atomové legislativy vyplývá držiteli povolení povinnost informovat Státní úřad pro jadernou bezpečnost (SÚJB) o překročení zákonem stanovených monitorovacích úrovní. Konkrétně §33, odst. 8 vyhl. 422/2016 Sb., o radiační ochraně a zabezpečení radionuklidového zdroje, stanovuje držiteli povolení v souvislosti s monitorováním radiační dávky na oční čočku následující:

“(8) Držitel povolení musí oznamovat Úřadu neprodleně

a)…ekvivalentní dávky na oční čočku ze zevního ozáření převyšující 10 mSv…dosaženou za monitorovací období nebo jednorázově, s vyhodnocením příčin takové situace      a přijatými závěry,

b)…ekvivalentní dávky na oční čočku ze zevního ozáření převyšující 15 mSv…které byly dosaženy sečtením v jednotlivých monitorovacích obdobích, a to též v průběhu roku,       s vyhodnocením příčin takové situace a přijatými závěry…”. ¹

Dále, s platností nové legislativy došlo k implementaci doporučení ICRP 103 a ICRP 118 Mezinárodní komise pro radiační ochranu (ICRP), která snížila limit pro ekvivalentní dávku v oční čočce z původních 150 mSv/rok na 100 mSv za 5 po sobě jdoucích kalendářních let, přičemž v jednotlivém kalendářním roce nesmí přesáhnout ekvivalentní dávku 50 mSv. Z výše uvedeného vyplývá, že radiační dávka na oční čočku nesmí v průměru za rok překročit hodnotu 20 mSv.

Tato malá studie byla inspirována již uskutečněnými pracemi a jejím hlavním cílem je sledování radiační dávky oční čočky v souladu s požadavky zákona č. 263/2016 Sb. a vyhlášky č. 422/2016 Sb. ^1,2 Vedlejším cílem je, mimo jiné, odůvodnění požadovaného monitorování v podmínkách našeho oddělení. Ke spolupráci byla oslovena společnost NUVIA Dosimetry, s. r. o., jež nabízí služby osobní dozimetrie a poskytla technické informace o použitých dozimetrech, metodiku vyhodnocení dozimetrů a ilustrační obrázek.

Metoda

K dozimetrii oční čočky používáme filmový dozimetr od společnosti NUVIA Dosimetry, s. r. o. kalibrovaný pro účely dozimetrie oční čočky. (Obr. 1, Tab. 1)

Filmový dozimetr kalibrovaný pro osobní dávkový ekvivalent H_p(3) byl v lednu 2018 přidělen farmaceutickým asistentům (FA), u kterých se předpokládá vyšší radiační zátěž oční čočky, než u ostatního personálu. Dozimetry byly průběžně vyhodnocovány jednou měsíčně. Monitorování probíhalo celkem 12 měsíců tj. leden – prosinec 2018.

Ke zjištění vzájemných závislostí mezi veličinami H_p(3), H_p(10) a zpracovanou aktivitou byl použit Pearsonův statistický test korelace. Pearsonův korelační koeficient pro H_p(3) a H_p(10) byl vypočten dle následujícího vzorce:

                                       ρHp3,Hp10=COV(Hp3,Hp10)σHp(3)σHp(10),

kde ρ_Hp(3),Hp(10) je Pearsonův korelační koeficient, COV (H_p(3), H_p(10)) je kovariance osobních dávkových ekvivalentů a σ_Hp(3), resp. σ_Hp(10) je rozptyl H_p(3), resp. H_p(10). Pearsonův korelační koeficient má obor hodnot H(ρH_p(3), H_p(10)) = <-1; 1>. Hodnoty blížící se 1 interpretujeme jako vztah přímé úměry, hodnoty k -1 pak vztah nepřímé úměry. Vychází-li koeficient blízko 0, veličiny spolu nekorelují. Obdobně byl vypočten Pearsonův korelační koeficient pro vztah vydané aktivity radiofarmak a H_p(3) resp. H_p(10).

Hodnota Pearsonova korelačního koeficientu byla vypočtena pomocí funkce CORREL(), která je součástí Microsoft Excel.

K ověření statistické významnosti bylo vypočteno testové kritérium t_exp pro t-test dle:

texp= ρ1-ρ2n-2

kde ρ je Pearsonův korelační koeficient a n je počet měření. K určení pravděpodobnosti Studenotva t-rozdělení (tzv. p-hodnotě) byla využita excelovská funkce TDIST(). Hladina významnosti α byla vybrána α = 0,05.

Metoda stanovení ekvivalentní dávky na oční čočku H_oč a osobního dávkového ekvivalentu H_p(3)³

Osobní filmový dozimetr pro oční čočku NUVIA Dosimetry je určen pro stanovení ekvivalentní dávky na oční čočku radiačních pracovníků, kteří provádějí činnosti v polích záření gama, rentgenového (RTG) nebo beta, případně elektronového záření nebo jejich směsí.

Metoda filmové dozimetrie je založena na stanovení střední energie Ē fotonového, případně elektronového záření, kterou byl dozimetrický film ozářen, a následném výpočtu konverzních faktorů pro stanovení osobního dávkového ekvivalentu H_p(3) a ekvivalentní dávky H_oč.

Ke stanovení střední energie Ē se používá filtrační analýza, která vychází z poměru zdánlivých dávkových ekvivalentů H_app (apparent dose equivalent) za jednotlivými filtry. Zdánlivé dávkové ekvivalenty H_app jsou stanoveny ze změřených optických hustot D_opt za těmito filtry a z kalibračních křivek.

Konverzní faktor F_hp3(f) pro stanovení osobního dávkového ekvivalentu H_p(3) pro fotonové záření se zjišťuje experimentálně ozářením souboru dozimetrů na ISO válcovém fantomu 20 x 20 cm³ v Českém metrologickém institutu (ČMI) (rozsah energií 20 keV – 1250 keV). Analogicky se zjišťují konverzní faktory F_hp3(b) pro stanovení osobních dávkových ekvivalentů H_p(3) pro elektronové (beta) záření ⁹⁰Sr –⁹⁰Y. Stanovení konverzních faktorů pro vyšší energie fotonů nebo pro jiné zdroje beta záření je realizováno ve spolupráci se zahraniční akreditovanou laboratoří.

Protože dozimetrické filmy FOMA jsou cca 30 krát citlivější na RTG záření o energii cca 47 keV než na gama záření ¹³⁷Cs, rozděluje se výpočet veličiny H_p(3) do dvou modulů podle typu záření:

A) pro gama záření (Ē_f > 85 keV), případně pro beta záření – do výpočtu střední energie gama záření Ē_f vstupují změřené optické hustoty za prázdným polem D_opt(0) a za Cu filtrem D_opt(Cu) a z nich vypočtené zdánlivé dávkové ekvivalenty H_app(0) a H_app(Cu), do výpočtu střední energie beta záření vstupuje ještě změřená optická hustota za Al filtrem D_opt(Al) a z ní vypočtený zdánlivý dávkový ekvivalent H_app(Al). Veličina H_p(3) se potom vypočte podle vztahu:

• pro gama záření

H_p(3)_g = F_hp3(f) * H_app(Cu)

• pro beta záření

H_p(3)_b = F_hp3(b) * (H_app(0) - H_app(Cu))

• pro směs gama a beta záření

H_p(3) = H_p(3)_g + H_p(3)_b

B) pro RTG záření (Ē_f ≤ 85 keV) – do výpočtu střední energie gama záření Ē_f vstupují změřené optické hustoty za prázdným polem D_opt(0) a za Al filtrem D_opt(Al), případně (v závislosti na energii RTG záření) i za Cu filtrem D_opt(Cu), a z nich vypočtené zdánlivé dávkové ekvivalenty H_app(0) a H_app(Al), případně H_app(Cu). Veličina H_p(3) se potom vypočte podle vztahu:

H_p(3)_rtg = F_hp3(f) * H_app(0)

Pro radiační pracovníky nukleární medicíny je veličina H_p(3) počítána podle modulu A).

Vzhledem k tomu, že pro fotonové záření je poměr H_oč / H_p(3) v celém rozsahu energií 20 keV až 1250 keV menší než 1, je možné aproximovat veličinu ekvivalentní dávka na oční čočku H_oč veličinou H_p(3), tedy veličina H_oč  je číselně rovna veličině H_p(3)

H_oč = 1 * H_p(3)

Výsledky

Výsledné hodnoty za monitorovací období leden – prosinec 2018 jsou zobrazeny v tab. č. 2.

Výsledky monitorování v jednotlivých měsících vykazují nízkou směrodatnou odchylku. Z tabulky č. 2 je patrné, že hodnota H_p(3) se v průměru držela na 2/3 hodnoty H_p(10). U FA1 přesáhl poměr H_p(3)/H_p(10) hodnotu 1,0 celkem ve třech monitorovacích obdobích, u FA2 pouze v jednom období.

Pearsonův korelační koeficient pro hodnoty osobních dávkových ekvivalentů H_p(3) a H_p(10) vychází pro FA1 ρ_{Hp(3), Hp(10) FA1} = 0,41 (p ≈ 0,18) a pro FA2 ρ_{Hp(3), Hp(10) FA2} = 0,70 (p ≈ 0,01).

Hodnoty korelačních koeficientů pro vydanou aktivitu a H_p(3) resp. H_p(10) vycházejí pro FA1 ρ_{Hp(3), A FA1} = 0,38 (p ≈ 0,22) a ρ_{Hp(10), A FA1} = 0,37 (p ≈ 0,23); pro FA2 pak ρ_{Hp(3), A FA1} = -0,27 (p ≈ 0,40) a ρ_{Hp(10), A FA1} = 0,03 (p ≈ 0,93).

Tab. č. 3 a č. 4 zobrazuje množství vydaných radiofarmak podle užitého radionuklidu v MBq.

Souhrnné grafické znázornění dat z tabulek č. 2–4 ilustrují grafy č. 1 a č. 2.

Diskuze

Držitel povolení resp. dohlížející osoba je, mimo jiné, povinna ze zákona průběžně optimalizovat monitorovací úrovně a posuzovat míru optimalizace radiační ochrany. Z Atomového práva tedy vyplývá povinnost sledovat radiační zátěž oční čočky. Oprávněnost požadavku monitorování radiační dávky oční čočky dále podporuje např. americká studie autorů Bernier et al. mezi radiačními pracovníky. Autoři statistickým zpracováním dotazníkového šetření dospěli k závěru, že radiační pracovníci, kteří za svůj život vykonali alespoň jedno nukleárně medicínské vyšetření, mají v průměru o 8 % vyšší šanci k indukované radiační kataraktě, než ti, kteří jej nikdy nevykonali. ⁴

Z personálu na oddělení nukleární medicíny v Příbrami byli jako reprezentativní vzorek vybráni farmaceutičtí asistenti, kteří při přípravě radiofarmak přijdou do styku s nejvyššími aktivitami radionuklidů. Tato volba je podpořena výzkumem Wrzesien et al., kteří monitorováním zjistili, že nejohroženější skupinou zaměstnanců jsou právě pracovníci připravující radiofarmaka, především s radionuklidem ^99mTc. ⁵

Jednotlivé výsledky monitorování se mezi farmaceutickými asistenty i jednotlivými monitorovacími obdobími poměrně liší. Vysokou variabilitu výsledků napříč personálem potvrzuje například Walsch et al. ve své studii zabývající se dozimetrií oční čočky u pracovníků PET centra. ⁶ Příčiny rozdílů mezi jednotlivými farmaceutickými asistenty mohou být následující:

1. absence na pracovišti,
2. různá skladba připravovaných radiofarmak (→ při značení krevních buněk nejsou farmaceutičtí asistenti chráněni stíněním),
3. rozdílná rychlost práce,
4. rozdílná výška postavy (→ zeslabení záření rámem okénka laminárního boxu),
5. důslednost při nošení dozimetru na čele.

Z výše vyjmenovaných příčin lze významně ovlivnit pouze osobní disciplínu spojenou s důsledným nošením dozimetru. Skladba připravovaných radiofarmak závisí především na požadavcích odesílajících lékařů, tj. skladbě vyšetření. Systém práce v laboratoři je nastaven tak, že dochází k pravidelnému střídání farmaceutických asistentů v laboratoři a v administrativním úseku. Může se tedy stát, že jeden z farmaceutických asistentů vydá během svých pracovních směn více aktivity, než ten druhý, opět ve vztahu ke skladbě vydaných radiofarmak.

Závislost množství vydané aktivity a naměřeného dávkového ekvivalentu H_p(3) a H_p(10) není vzhledem k nízkému počtu měření statisticky významná. U FA2 vyšel korelační koeficient dokonce záporný, což naznačuje nepřímou úměru. Chyba pravděpodobně vznikla selháním lidského faktoru a nedůsledným nošením dozimetru. Tato skutečnost byla rozhovorem ověřena. Jedná se o hrubou chybu, díky níž nelze z naměřených hodnot u FA2 vyvozovat žádné přesvědčivé závěry.

Nicméně, z výsledků měření vyplývá, že hodnota osobního dávkového ekvivalentu na oční čočku H_p(3) je v průměru o 29 % nižší než hodnota osobního dávkového ekvivalentu H_p(10) pro monitorování celotělové dávky. Pouze ve dvou sledovaných obdobích hodnota H_p(3) překročila cca o ½ hodnotu H_p(10). Vzhledem k malému počtu měření i velmi malé kohortě zaměstnanců a hrubé chybě měření u FA2 nelze jednoznačně potvrdit nahraditelnost měření H_p(10) za H_p(3) pro rutinní sledování radiační dávky pro oční čočku. Problematika rutinního sledování a odhad radiační zátěže oční čočky pomocí monitorování H_p(10) si jistě zaslouží další výzkum.

O aktuálnosti tématu dozimetrie oční čočky svědčí i několik odborných příspěvků na kongresu EANM 2018 v Düsseldorfu. Příspěvek „Eye lens doses of staff members in two Finnish nuclear medicine units” finských autorů O. Sipilä et al. se zabýval monitorováním radiační zátěž oční čočky ve vztahu k novým doporučením ICRP ohledně dávkových limitů pro radiační pracovníky. ⁷ Měření byla prováděna v Univerzitní nemocnici v Helsinkách a Univerzitní nemocnici v Oulu. Studie se zúčastnilo celkem 16 technických pracovníků. Pracovní náplň jednotlivých zaměstnanců se v průběhu dne lišila a byla zaznamenávána do připravených tiskopisů. Náplní práce zaměstnanců bylo především poskytování ošetřovatelské péče ve spojení s aplikací radiofarmak a obsluhou přístrojové techniky (SPECT, PET). Spektrum užívaných radionuklidů je na obou pracovištích poměrně široké. Úplný výčet radionuklidů je následovný: ¹⁸F, ⁶⁸Ga, ^99mTc, ¹¹¹In, ¹²³I, ¹³¹I, ⁵¹Cr, ⁵⁷Co a ¹³⁷Cs. K monitorování osobního dávkového ekvivalentu H_p(3) byl použit termoluminiscenční (TL) dozimetr připnutý k brýlím nebo k čelence pracovníka. Měření H_p(3) probíhalo vždy souběžně s H_p(10). Studie obsahovala celkem 29 měření z obou pracovišť. Mezi jednotlivými pracovníky byla velká variabilita naměřených výsledků, pravděpodobně v souvislosti s různou pracovní náplní i rychlostí práce. ⁷Z výsledků studie vyplývá, že za předpokladu stejného, resp. podobného provozu v průběhu celého roku, nepřesáhne maximální roční hodnota H_p(3) hodnotu 4 mSv. Průměrná roční dávka H_p(3) se bude pohybovat kolem hodnoty 1,2 mSv. Autoři poukazují na to, že největší radiační zátěž personálu přináší plnění úkolů souvisejících s PET/CT vyšetřeními. Studie prokázala korelaci mezi H_p(3) a H_p(10), kterou je možné využít pro rutinní odhad dávky na oční čočku. ⁷ Výsledky našich měření korelaci neprokázaly z důvodů popsaných výše (málo měření, nedůslednost v nošení dozimetru).

Odborný příspěvek s názvem „Eye lens dose in Positron Emission Tomography staff” autorů J. M. Martí-Climent et al. se selektivně zabýval osobní dozimetrií pracovníků PET/CT pracoviště. Monitorování trvalo 1 týden a zúčastnilo se ho 5 laboratorních techniků a 4 zdravotní sestry. Každý subjekt byl vybaven 2 TL dozimetry – jedním pro sledování osobního dávkového ekvivalentu oční čočky H_p(3) a druhý pro celotělový dávkový ekvivalent H_p(10) a H_p(0,07). Náplní práce laboratorních techniků byla syntéza radiofarmak pro PET, zkoušky jakosti radiofarmaka a příprava dávky k aplikaci. Zdravotní sestry měly za úkol ošetřovatelskou péči související s vyšetřením, tj. aplikace radiofarmaka a příprava pacienta na vyšetřovně. ⁸

Z výsledků lze usoudit, že roční dávka na oční čočku u laboratorních techniků nebude vyšší než 1,2 mSv, u zdravotních sester se bude pohybovat v rozmezí 2,4–5,6 mSv. ⁸

Porovnáme-li hodnoty laboratorních techniků s našimi farmaceutickými asistenty, jsou hodnoty vyšší o 0,63 mSv pro FA1, resp. 0,16 mSv pro FA2. Všechny uvedené hodnoty jsou však hluboce pod dávkovým limitem pro radiační pracovníky dle doporučení ICRP 103 a ICRP 118.

Konferenční příspěvek „Occupational exposure for eye, thyroid and gonads to medical workers operating in a PET/CT facility“ autorů K. Dalianis et al. se krom radiační zátěže oční čočky zaměřil i na štítnou žlázu a gonády. Monitorování proběhlo u 6 pracovníků v profesním složení: 2 radiologičtí fyzikové, 2 zdravotní sestry a 2 radiologičtí asistenti. Autoři ve své studii neuvádějí odhad roční dávky pro oční čočku. Závěrem však uvádějí, že vzhledem k velmi nízkým hodnotám je překročení ročních limitů nepravděpodobné. ⁹ Součástí této studie nebyli žádní laboratorní pracovníci, se kterými by byly naše výsledky dozimetrie porovnatelné. Nicméně, vezmeme-li v potaz, že pracovníci PET centra obdrželi na MBq dávku 2.10^-6 mSv a tuto hodnotu vztáhneme na aktivity zpracované na našem oddělení, vychází dávka pro FA1 3,55 mSv, pro FA2 pak 3,17 mSv. Výsledky našeho monitorování jsou však o 48 % resp. 58 % nižší.

Závěry studií a odborných publikací zmíněných výše korespondují s našimi vlastními závěry. Monitorování na oddělení nukleární medicíny v Příbrami probíhalo v rámci optimalizace radiační ochrany na malém vzorku personálu. Vzhledem k poměrně vysokým nákladům, které si dozimetrie žádá, jsme byli nuceni vybrat nejrizikovější kohortu personálu. Velikost zkoumaného vzorku personálu a selhání lidského faktoru jsou jednou z největších slabin této studie a nelze tedy naše závěry nikterak zobecňovat. Dozimetrie oční čočky na nukleární medicíně si jistě zaslouží i v České republice větší pozornost a další výzkum. Nicméně, jako pilotní studii v rámci optimalizace radiační ochrany našeho personálu ji v tuto chvíli považujeme za dostačující.

Závěr

Získané hodnoty naznačují, že při současném provozu na oddělení nukleární medicíny Oblastní nemocnice Příbram, a.s. se nepředpokládá překročení monitorovacích úrovní ani limitů na oční čočku pro radiační pracovníky kategorie A.

Rádi bychom poděkovali společnosti NUVIA Dosimetry, s.r.o., zvláště panu Ing. Zdeňku Zelenkovi, za poskytnuté podklady a ochotu spolupracovat.

lukas.fil@onp.cz