18F-FDG脑部活体监测校准系数的计算与实验评估：多体模优化及剂量评估应用

【编辑推荐】为解决18F-FDG生产及临床使用中工作人员内污染风险监测的校准难题，研究人员通过14种计算体模和4种物理头模，结合MCNPx蒙特卡罗模拟，系统分析了头-探测器距离（HDD）对校准系数（CC）的影响。结果表明，HDD0几何效率最高但个体差异达38%，增大距离可降低误差但牺牲灵敏度。该研究为核医学工作者内照射剂量评估提供了多解剖结构的实用校准框架，发表于《Radiation Physics and Chemistry》。

　　

在核医学领域，2-[¹⁸F]氟-2-脱氧-d-葡萄糖（¹⁸F-FDG）作为PET成像的核心示踪剂，其全球使用量在过去十年激增。然而，这种放射性药物的生产与临床操作也使得工作人员面临潜在的内污染风险。传统的内污染监测方法常依赖单一标准体模的校准系数（Calibration Coefficient, CC），但人体解剖结构的多样性导致个体间CC差异可达38%，严重影响剂量评估精度。如何建立适用于不同体型、年龄的精准CC体系，成为辐射防护领域的迫切需求。

针对这一挑战，来自巴西米纳斯吉拉斯州辐射防护与剂量研究所（IRD/CNEN）的研究团队联合多家机构，在《Radiation Physics and Chemistry》发表了一项创新研究。他们通过计算模拟与物理实验的双重验证，首次系统评估了14种计算体模（包括ICRP参考成人、儿童及婴儿模型）和4种物理头模（如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯3D打印的AM_HP_ABS）在¹⁸F-FDG脑部监测中的CC变异规律，并揭示了头-探测器距离（Head-Detector Distance, HDD）的关键影响。

关键技术方法
研究采用蒙特卡罗N粒子扩展程序（MCNPx）模拟不同HDD（0/10/50/100 cm）下的γ光子传输，计算14种体模的CC；实验使用3"×3" NaI(Tl)闪烁探测器在HDD₀位置测量4种物理头模的CC。体模队列涵盖ICRP 110标准模型、8周婴儿（Baby）及成人志愿者扫描模型（如VW）。

研究结果

CC variation for fourteen phantoms and HDD influence
计算模拟显示：婴儿体模（Baby）在所有HDD下CC最低（HDD₀仅18.6 Bq·CPS^-1），而成人志愿者模型（VW）最高。增大HDD可减少CC极差（HDD₁₀₀时差异降至15%），但探测效率显著下降。ICRP参考体模（RCP-AM/AF）的CC值处于中间区间，验证了其作为标准模型的合理性。

Experimental validation with physical phantoms
物理实验测得HDD₀下CC均值分别为：AM_HP（69.3）、¹⁸F_HP（38.5）、AM_HP_ABS（55.9）、Baby32w（18.6 Bq·CPS^-1）。计算与实验结果的偏差（如AM_HP_ABS差异达19%）揭示了材料元素组成（如ABS塑料的氢/碳比）对CC的显著影响。

CONCLUSIONS
该研究证实：1）HDD₀几何虽效率最高，但需接受38%的个体间CC变异；2）HDD>50 cm后变异改善有限，实际监测应优先选择HDD₀；3）3D打印体模（AM_HP_ABS）可替代传统塑料体模，但需修正材料特性带来的误差。

这项研究的意义在于首次建立了覆盖全年龄段的¹⁸F-FDG脑部监测CC数据库，为核医学工作者内照射剂量评估提供了可量化解剖差异的校准工具。作者Telma Cristina Ferreira Fonseca等强调，未来需进一步开发组织等效材料体模以减少系统误差。研究成果直接支持国际辐射防护委员会（ICRP）优化监测指南，并为巴西MCTI INCT辐射计量医学项目提供了关键技术支撑。