Radiation exposure in the environment of patients after application of radiopharmaceuticals

Summary

Aim: After therapeutical application of radionuclides the patient has to be regarded as a radioactive source. The radiation exposure differs from diagnostic nuclear medicine due to the amount of radioactivity and due to β-radiation. Measurements of photon dose rates were carried out and estimates of β-radiation outside the patient using Monte-Carlo methods. Calculations of maximum β-ranges in tissue were also performed. Detailed knowledge of the radiation exposure close to the patient is of major importance with respect to radiation protection of the staff. Method: Photon dose rates for 32 patients were determined after treatment with [¹³¹I]NaI and [¹³¹I]meta-iodobenzylguanidin, [³²P]Na₂HPO₄, [⁹⁰Y]Zevalin and [¹⁵³Sm]EDTMP. Readings were taken immediately after application at eight distances. Results: For therapies with ¹³¹I photon dose rates amount to 2 mSv·h^-1·GBq^-1 close to the patient. Taking the typical activities of 3.7 GBq for thyroid carcinoma and up to 11 GBq for mIBG therapies into account this leads to a considerable radiation exposure of approximately 7.5 mSv/h and 20 mSv/h, respectively. At a distance of 2 m the dose rates fall to 1/100 compared to the vicinity. For ¹⁵³Sm the maximum of 100 μSv·h^-1·GBq^-1 is significantly lower compared to therapies using radioiodine. After application of ³²P or ⁹⁰Y all photon dose rates are lower (>10 μSv·h^-1·GBq^-1) but in both cases high energy β-particles associated with high maximum ranges exceeding 1 cm in tissue have to be considered. Conclusion: The remarkable difference of the dose rates in the vicinity of the radioactive patient compared to readings at 2 m distance underlines the major importance of the distance for radiation protection. After application of nuclides emitting high energy β-particles their contribution outside the patient should be considered. For typical procedures in the patient's vicinty the radiation exposure of the personnel remains below the annual limit of 20 mSv.

Zusammenfassung

Ziel: Nach therapeutischer Anwendung von Radiopharmaka wird der Patient zur Strahlenquelle, die als β/γ-gemischtes Strahlenfeld und aufgrund der Aktivitäten sich von denen der nuklearmedizinischen Diagnostik unterscheidet. Die Arbeit zeigt Messungen der Photonendosisleistungen und den Einfluss der Betastrahlenfelder außerhalb des Patienten aufgrund von Schätzungen der maximalen Reichweite sowie mittels Monte-Carlo-Methoden. Die Daten sind für beruflich exponierte und sonstige Personen von Bedeutung. Methode: Dosisleistungen wurden an 32 Patienten gemessen, denen [¹³¹I]NaI und [¹³¹I]meta-Iodbenzylguanidin, [³²P]Na₂HPO₄, [⁹⁰Y]Zevalin sowie [¹⁵³Sm]EDTMP verabreicht worden waren. Die Messungen erfolgten nach der Applikation in bis zu acht Abständen. Ergebnis: Die aktivitätsbezogenen Photonendosisleistungen bei der Radioiodtherapie liegen unmittelbar nach Applikation im Bereich von 2 mSv·h^-1·GBq^-1 direkt am Patienten: bei Schilddrüsenkarzinomen (typische Aktivität: 3,7 GBq) 7,5 mSv·h^-1 und bei mIBG-Therapien (typische Aktivität: 11 GBq) ca. 20 mSv·h^-1. Die Dosisleistungen liegen im Abstand von 2 m zum Patienten bei weniger als 1/100 der direkt am Patienten gemessenen Werte. Bei ¹⁵³Sm liegen die aktivitätsbezogenen Dosisleistungen am Patienten mit etwa 100 μSv·h^-1·GBq^-1 deutlich niedriger als bei der Radioiodtherapie. Bei Anwendung von ³²P oder ⁹⁰Y sind die Photonendosisleistungen noch geringer (<10 μSv·h^-1·GBq^-1 direkt am Patienten), wobei hier die Betaemissionen gesondert beachtet werden müssen. Schlussfolgerungen: Der Vergleich der am “strahlenden” Patienten gemessenen Dosisleistungen mit denen in 2 m Entfernung unterstreicht die Bedeutung des Abstands für den praktischen Strahlenschutz. Bei Nukliden mit hochenergetischen Betaemissionen kann deren Beitrag außerhalb des Patienten aufgrund unvollständiger Absorption im Patienten nicht vernachlässigt werden. Werden typische Aufenthaltszeiten zugrunde gelegt, kann der Grenzwert für die externe Exposition von 20 mSv im Kalenderjahr sicher eingehalten werden.

Keywords

Radiation protection - radioiodine therapy - dose rate - dosimetry - Monte-Carlo method

Schlüsselwörter

Strahlenschutz - Radioiodtherapie - Dosisleistung - Dosimetrie - Monte-Carlo-Simulation

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