大四課件劑量

1、二、 電離輻射劑量學(xué)基本量及其相關(guān)概念（一）基本量的定義1.照射量和照射量率2.比釋動能和比釋動能率3.吸收劑量和吸收劑量率1.照射量和照射量率（1）、照射量定義：XdQ/dmdQ的值是光子在質(zhì)量dm的空氣中釋放的全部電子完全被空氣阻止時，在空氣中所產(chǎn)生的一種符號的離子總電荷的絕對值。（并不包括dm體積內(nèi)由于軔致輻射而引起的電離電荷）PX或rdm 圖2 X或在空氣中的電離過程。o.（2）、定義說明：1 ，2，3（3）、 SI單位：ckg-1 無專名 照射量曾用單位：倫琴， 符號R 1R =2.5810- 4 ckg-1 （4）、照射量率定義：單位時間內(nèi)的照射量增量。 Xdx/dt單位SI制，

2、ckg-1 s-1 曾用過的單位RS-1照射量測量-原理圖1.17 自由空氣電離室示意圖照射量測量-電荷收集圖1.18 “測量體積”前后邊緣上次級電子的典型徑跡2.比釋動能和比釋動能率定義：k= dEtr /dm dEtr是由不帶電粒子在質(zhì)量為dm的無限小體積內(nèi)釋放出來的所有帶電粒子初始動能之和（即轉(zhuǎn)移能）SI單位：Jkg-1 專名 戈瑞 gray 符號 Gy 過去沿用的專用單位：拉德（rad）或（rd） 1rad = 10-2 Gy .比釋動能率：3、吸收劑量和吸收劑量率（1）、吸收劑量（absorbed dose）D 的定義：電離輻射向無限小體積內(nèi)授與的平均能量除以該體積內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量而得的

3、商。DdE/dm dE是電離輻射授與質(zhì)量為dm的物質(zhì)的平均能量。也可以說，D是電離輻射給予單位質(zhì)量物質(zhì)的平均授與能。注意：1，2，3SI單位：Jkg-1 專名戈瑞（Gy）過去常用單位：拉德（rad） 1 Gy =100 rad （2）、吸收劑量率（absorbed dose rate）D（t）dD/dt 單位： Gy/s 或rad/s（二）、輻射平衡1.含義：輻射平衡指的是輻射場內(nèi)存在的一種狀態(tài)。若由每一種給定類型和特定能量的電離粒子，從輻射場某點一無限小體積帶走的輻射能的期望值與具有同樣能量的同類粒子帶進(jìn)這一體積的輻射能的期望值相等，則稱輻射場這一點存在輻射平衡，也就是說，在輻射平衡狀態(tài)下，

4、進(jìn)入某點無限小體積的輻射能等于離開該體積的輻射能。 2.帶電粒子平衡CPE（charged particle equilibrium） 圖3 帶電粒子平衡示意圖pBAdv 均勻場 均勻介質(zhì) （三）、D、K和X三者之向的關(guān)系1、吸收劑量與比釋動能的關(guān)系： CPE條件下： D=Kc2.吸收劑量和比釋動能隨物質(zhì)深度的變化D或KDKAB3、吸收劑量D與照射量X的關(guān)系： D= （W/e）a X = f X 在空氣中： D（Gy） = 8.7310- 3 X（R）4照射量X與空氣碰撞比釋動能kca的關(guān)系： X = K ca （W/e）a5.照射量x與能量注量的關(guān)系： X = （en/）（e / W） 6.

5、電離室的能量晌應(yīng)： S（E）=（en/）m / （en/）a E三、輻射防護(hù)中使用的量 輻射防護(hù)學(xué)中使用的輻射量很多，與個體相關(guān)的輻射量、與群體相關(guān)的輻射量、描述與周圍輻射水平的指數(shù)量以及個人和環(huán)境監(jiān)測中使用的實用量?，F(xiàn)只介紹用品質(zhì)系數(shù)、權(quán)重因子加權(quán)的吸收劑量，即劑量當(dāng)量、當(dāng)量劑量和待積劑量當(dāng)量和有效劑量。這些均屬于輻射防護(hù)中常用的量（radiation protection quantities）（一） 劑量當(dāng)量H和當(dāng)量劑量HT，R 1.提出：2.劑量當(dāng)量的定義及單位。定義：在組織中所關(guān)心的某一點的劑量當(dāng)量H是吸收劑量D，品質(zhì)因數(shù)Q及其它修正因數(shù)N的乘積 H=DQN 單位：Q與N都是沒有量綱

6、的，所以H 的SI單位和D 的相同為 J kg-1，給予其專名 希沃特（sievert）Sv。專用單位：雷姆（rem） 1rem0.01Sv3.劑量當(dāng)量率及其單位。劑量當(dāng)量率 是單位時間內(nèi)的劑量當(dāng)量的增量。定義為：HdH/dt dH是dt 時間間隔內(nèi)劑量當(dāng)量的增量。 單位：J kg-1 s-1 也可用希沃特代替。Sv s-1 4.有關(guān)品質(zhì)因數(shù)Q的討論 品質(zhì)因數(shù)Q是用來計算吸收劑量的微觀分布對危害的影響的量，它所關(guān)心的一點上的水碰撞阻止本領(lǐng)L的函數(shù)。輻射類型1990 年推薦值2007年推薦值光子(X、射線)11電子和介子11質(zhì)子和帶電介子5(沒有介子)2粒子、裂變碎片、重離子2020中子依中子能

7、量分5 個區(qū)間,分別為:5、1020、10、5能量En 的連續(xù)函數(shù)2010-12-01輻射權(quán)重因子吉 林 大 學(xué) 公 共 衛(wèi) 生 學(xué) 院2010-10-2821中子輻射權(quán)重的函數(shù)5.當(dāng)量劑量HT，R（equivalent dose） 定義：HTRWR DTR 式中：HTR為R類輻射在組織或器官T中的平均當(dāng)量劑量。DTR為R類輻射在組織或器官T中的平均吸收劑量。W R為R類輻射的輻射計權(quán)因子。單位：同劑量當(dāng)量單位相同。表2 輻射權(quán)重因子W R 類型 能量范圍 W R 光子 所有能量 1 電子和介子 所有能量 1 中子 能量 10kev 5 10100kev 10 100kev2Mev 20 22

8、0 Mev 10 20 Mev 5 質(zhì)子（反沖質(zhì)子除外） 能量2 Mev 5 粒子，裂變碎片，重核 20 當(dāng)量劑量和劑量當(dāng)量區(qū)別：劑量當(dāng)量是以組織或器官中一個點的吸收劑量乘以該點處的輻射品質(zhì)因數(shù)Q，而當(dāng)量劑量是以器官或組織的平均吸收劑量乘以輻射計權(quán)因子WR，而WR是以入射到身體的輻射種類和能量（對外照射）或從輻射源放射的粒子的種類和能量？（內(nèi)照射）來選取的。 計算劑量當(dāng)量的輻射品質(zhì)因素Q是按照輻射的傳能線密度（LET）而定；計算當(dāng)量劑量的輻射權(quán)重因子WR則是依據(jù)輻射在低劑量率時誘發(fā)隨機(jī)效應(yīng)的相對生物效應(yīng)（RBE）值選取的。當(dāng)然在大多數(shù)情況下，兩者數(shù)值相差無幾的。 例如 ：肺受 射線照射的吸收劑

9、量為 ： D肺，=1mGy=1mJ/kg，以 射線輻射權(quán)重因子修正后的肺劑量為 ： H肺=w D肺，=201mJ/kg=20mJ/kg原來，肺的 射線劑量1mJ/kg，經(jīng)輻射權(quán)重因子修正后變成了20mJ/kg，也就是，以輻射權(quán)重因子w 計權(quán)修正后，已不再是射線的吸收劑量，其含意是：為與1mJ/kg射線吸收劑量，對肺組織造成的影響程度大致相仿，X、 射線的吸收劑量，需要20mGy 。正是這個緣故，為與吸收劑量相區(qū)別，特別，對當(dāng)量劑量HT的SI導(dǎo)出單位“J/kg” ，賦于另一個專門名稱：希沃特（sievert）,國際代號：Sv（希） 。 當(dāng)量劑量HT的實質(zhì)就是：為與特定輻射對器官T造成的輻射影響程

10、度相仿，低LET輻射需要的吸收劑量。放射防護(hù)評價中，當(dāng)量劑量HT的意義在于：對于特定器官 T ，無論對它造成照射的是何種輻射,只要當(dāng)量劑量HT值相同，該器官蒙受隨機(jī)性效應(yīng)的影響程度大致相仿。 （二） 有效劑量當(dāng)量HE和有效劑量E1、HE提出的定義 2、有效劑量當(dāng)量的定義和組織權(quán)重因子 HE=WTHT 表3 器官和組織的危險度及權(quán)重因子 組織和器官 效 應(yīng) 危險度（10-4Sv-1） 權(quán)重因子WT 性 腺 嚴(yán)重的遺傳疾病 40 0.25 乳 腺 因癌致死 25 0.15 紅骨髓 因白血病致死 20 0.12 肺 因癌致死 20 0.12 甲狀腺 因癌致死 5 0.03 骨表面 因癌致死 5 0.

11、03 其余組織 因癌致死 50 0.30 165* 1.003.有效劑量E（effective dose） E= WTHT 表4 新組織權(quán)重因子WT WT 0.01 0.05 0.12 0.2組織或 骨表面 膀胱、乳腺 紅骨髓 性腺器官 皮膚 肝、食管 結(jié)腸 甲狀腺、其余組織 肺、胃總計權(quán)重 0.02 0.30 0.48 0.20 組織或器官 1990 年推薦值 2007年推薦值 紅骨髓、結(jié)腸、肺、胃 0.12 0.12 乳腺 0.05 0.12 其余組織0. 05 (只規(guī)定10個組織進(jìn)行計算) 0. 12 (分男女各 取13 個組織) * 性腺 0.20 0.08 膀胱、食道、肝、甲狀腺 0

12、.05 0.04 骨表面、腦、唾液腺、皮膚 0.01(沒有規(guī)定腦和唾液腺) 0. 01組織權(quán)重因子WT吉 林 大 學(xué) 公 共 衛(wèi) 生 學(xué) 院放射防護(hù)評價中，有效劑量E的意義在于：放射防護(hù)關(guān)注的低劑量率、小劑量范圍內(nèi)，無論哪種照射情況（外照射、內(nèi)照射、全身照射抑或局部照射），只要有效劑量值相等，人體蒙受的隨機(jī)性健康危害，程度大致相仿。包括有效劑量在內(nèi)，放射防護(hù)量，都無法直接測量，只能根據(jù)外照射的輻射場量、內(nèi)照射的放射性核素攝入量進(jìn)行計算，或者通過其它可以測量的那些量來加以估計。 為規(guī)范有效劑量計算，ICRP規(guī)定了劑量計算的參考人數(shù)學(xué)模型，提出了具體計算有效劑量的程序和公式。有效劑量，主要，也是最

13、基本的用途是，論證照射情況是否遵循放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。輻射事故情況下，如果出現(xiàn)組織反應(yīng)，絕不能依據(jù)有效劑量，評估效應(yīng)程度、計劃必要行動。此時，必須估計：組織反應(yīng)所在的那些器官、組織的吸收劑量；如果該吸收劑量是由高LET輻射引起的，則要用與組織反應(yīng)對應(yīng)的相對生物效應(yīng)（RBE）對劑量計權(quán)，即計算：RBED 。這里，RBE不僅依賴輻射的類型和能量，而且與照射當(dāng)時劑量的分布有關(guān)。 （三） 待積劑量當(dāng)量H50待積劑量當(dāng)量H50.T和待積當(dāng)量劑量HT待積劑量當(dāng)量（committed dose equivaltent），過去譯為約定劑量當(dāng)量，是指個人單次攝入放射性物質(zhì)在此后50年內(nèi)將要產(chǎn)生的累積劑量當(dāng)量，它可以用

14、來描述內(nèi)照射吸收劑量率在時間上的分布隨著放射性核素的種類、形式、攝入方式以及它所結(jié)合的組織而變化的情況，是一個從內(nèi)照射危害角度考慮的量。2.待積劑量當(dāng)量定義： H 50.T00+50 H（t）dt3.待積有效劑量當(dāng)量 H 50，E =WT H 50，E1.待積吸收劑量定義： D 0.T00+T D（t）dt二、集體量和人均量 輻射實踐系指，使人類受照水平、受照可能性或受照人數(shù)額外增加的社會活動；例如：核武器制造、原子能發(fā)電、放射性同位素的生產(chǎn)和應(yīng)用，等等。放射防護(hù)的任務(wù)，不僅在于保護(hù)個人，還要減少、優(yōu)化輻射實踐涉及的職業(yè)人員、公眾成員受到的照射；力求從社會、經(jīng)濟(jì)角度言，使：放射防護(hù)的收益，與為

15、之付出的代價恰如其分，正好相抵，成為最佳組合，即所謂：“防護(hù)的最優(yōu)化”。為評估特定輻射實踐對受照群體造成的影響，便于放射防護(hù)的代價-利益分析，作為放射防護(hù)最優(yōu)化的工具，放射防護(hù)領(lǐng)域引用了“集體量”。輻射實踐防護(hù)最優(yōu)化集體量對于同一輻射實踐，由于所處地理位置不同、生活習(xí)慣差異，受照群體中，不同個體未必都會受到相同水平的照射。例如，特定t時間內(nèi)，受照群體中，有效劑量介于E至E+dE的個體人數(shù)是dN/dE，則相關(guān)時間內(nèi)群體的集體有效劑量SE(E1，E2，t)定義為：其中，E1，E2是集體劑量累加的劑量范圍。需注意，計算中，劑量累加的下限E1，不得低于10Sv/a。 t時間內(nèi)，有效劑量處于劑量段的人數(shù)

16、為：不難看出，集體劑量，其實是，受照群體中，以人數(shù)計權(quán)后，個體劑量的總和。集體劑量的單位是：manSv（人希）。應(yīng)該強調(diào)，給出集體劑量數(shù)值時，必須同時說明：相關(guān)的輻射實踐 、涉及的時間范圍t和該時間范圍內(nèi)群體的人數(shù)N。 因為小人群大劑量 、大人群小劑量，可能對應(yīng)相同的集體劑量值，所以，為有效識別、保護(hù)受到高水平照射的亞群，給出集體量的同時，還宜給出：各個劑量、時間、年齡、地域段甚至每個性別的人均劑量。例如，t時間內(nèi)，有效劑量處于E1E2劑量段的人均有效劑量 為 ： 特定照射條件下，照射的控制，常有一個主的要制約因素，例如：人體受到能量低于20 keV 光子的全身照射時，只要皮膚當(dāng)量劑量低于劑量

17、限值，則有效劑量也將遵從相應(yīng)的限值。若特定照射條件下，皮膚 、眼晶體當(dāng)量劑量占相應(yīng)限值的份額為 f 皮膚 或 眼晶體 ，有效劑占有效劑量限值的份額為 f 有效 。則當(dāng) f皮膚 或 眼晶體 f有效 時, 稱入射輻射為：“弱貫穿輻射”；當(dāng) f皮膚 或 眼晶體 f有效 時，稱入射輻射為：“強貫穿輻射”。強貫穿輻射和弱貫穿輻射強 、弱貫穿輻射的界定，不是絕對的，會因照射條件的變化而改變。能量低于20 keV 的光子、能量低于 2 MeV 的電子或 輻射，通常便視為: 弱貫穿輻射；中子，則總視為: 強貫穿輻射。4、擴(kuò)展場和齊向擴(kuò)展場擴(kuò)展場和齊向擴(kuò)展場是，為定義場所輻射監(jiān)測的實用量，而引入的兩個虛擬輻射場

18、。若某一空間體積V內(nèi)，每一點上的粒子注量的譜、角分布,與所關(guān)注的輻射場r點處的粒子注量的譜、角分布均相同,即：,E (體積V中的每一點)= ,E（r）， 則稱空間體積 內(nèi)存在的輻射場為與上述 點相應(yīng) 的 擴(kuò)展場。若與r點相應(yīng)的擴(kuò)展場內(nèi)，粒子都是朝一個方向運動的，則稱空間體積V內(nèi)存在的輻射場為與r點相應(yīng)的齊向擴(kuò)展場。 5、體模與ICRU球體模是模擬人體對入射輻射散射、吸收特性的一類物體 。ICRU球是：由軟組織等效物質(zhì)構(gòu)成的直徑為30 cm 的一個球體，系模擬人體軀干的一種體模。因為它是由國際輻射單位與測量委員會最先提出的，故放射防護(hù)領(lǐng)域稱之為“ICRU球”。ICRU球軟組織等效物質(zhì)的元素質(zhì)量百

19、分比分別是：氫10.1 、碳11.1 、氮2.6 、氧76.2 。監(jiān)測實用量1周圍劑量當(dāng)量 輻射場r點處的周圍劑量當(dāng)量H*(d)是與r點實際輻射場相應(yīng)的齊向擴(kuò)展場在 ICRU 球 中，對著齊向場方向的半徑上，深度d處的劑量當(dāng)量。周圍劑量當(dāng)量 H*(d)的單位，亦取Sv。通常，周圍劑量當(dāng)量 H*(d) 用于強貫穿輻射的監(jiān)測；關(guān)心的深度 d 取10 mm，此時，周圍劑量當(dāng)量便記作 H*(10) 。儀器測得的周圍劑量當(dāng)量 H*(10) ，?？勺鳛閮x器所在位置上，人體有效劑量的合理估計值。 2定向劑量當(dāng)量 輻射場r點處的定向劑量當(dāng)量H(d,)是與r 點實際輻射場相應(yīng)的擴(kuò)展場在 ICRU 球 中，指定方向的半徑上，深度d處的劑量當(dāng)量。 定向劑量當(dāng)量H(d,)的單位，依然取Sv。顯然，用于測量H(d,)的儀器，應(yīng)具有等方向的方向響應(yīng)，并且應(yīng)該用H(d,)的數(shù)值對儀器讀數(shù)進(jìn)行校正。通常，定向劑量當(dāng)量H(d,)用于弱貫穿輻射的監(jiān)測。如若關(guān)注皮膚的照射，取 0.07 mm ，定向劑量當(dāng)量記作H(0.07,) ；若關(guān)注的是 眼晶體，則取 3 mm ，定向劑量當(dāng)量記作H(3,) 。對于 低能 X 、射線 ， 射線 ，電子束，儀器測得的定