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電離輻射劑量學(xué):研究電離輻射能量在物質(zhì)中的轉(zhuǎn)移和沉積的規(guī)律,特別是轉(zhuǎn)移和沉積的度量(量的定義、測(cè)量、計(jì)算等)的科學(xué)。劑量計(jì)算或測(cè)量?jī)煞N基本途徑:(1)輻射場(chǎng)本身測(cè)量—輻射場(chǎng)粒子數(shù)、輻射的能譜分布、輻射能量沉積本領(lǐng)(2)直接或間接測(cè)量沉積能量當(dāng)前1頁(yè),總共87頁(yè)。第一部分回顧1、輻射的分類(lèi)i.電離輻射:通過(guò)初級(jí)和次級(jí)過(guò)程引起物質(zhì)電離,如α粒子、β粒子、質(zhì)子、中子、X射線和γ射線等。ii.非電離輻射:與物質(zhì)作用不產(chǎn)生電離的輻射,如微波、無(wú)線電波、紅外線等。當(dāng)前2頁(yè),總共87頁(yè)。2、輻射場(chǎng)的描述粒子注量定義:?jiǎn)蜗蜉椛鋱?chǎng):粒子注量,數(shù)值上等于通過(guò)與粒子入射方向垂直的單位面積的粒子數(shù)。θda┴da當(dāng)前3頁(yè),總共87頁(yè)。da┴=dacosθ定義:Φu=dN/da┴為單向輻射場(chǎng)的粒子注量。一般情況:各向輻射場(chǎng)定義:Particlefluence(粒子注量)Φ:Φ=dN/da,m-2Energyfluence(能量注量)Ψ:Ψ=dR/da,j.m-2Pda當(dāng)前4頁(yè),總共87頁(yè)。按能譜分布:能量注量:能量注量與粒子注量的關(guān)系當(dāng)前5頁(yè),總共87頁(yè)。3、相互作用系數(shù)A、帶電粒子(e、、重帶電粒子)總阻止本領(lǐng): 總線阻止本領(lǐng)帶電粒子通過(guò)物質(zhì)時(shí)在單位路程上損失的能量。-dE是dl距離上損失能量的數(shù)學(xué)期望值??偩€阻止本領(lǐng)與帶電粒子的性質(zhì)(電荷、質(zhì)量、能量)和物質(zhì)的性質(zhì)(原子序數(shù)、密度)有關(guān)。去除物質(zhì)密度的影響可得到總質(zhì)量阻止本領(lǐng)公式:當(dāng)前6頁(yè),總共87頁(yè)??傎|(zhì)量阻止本領(lǐng)描述帶電粒子在物質(zhì)中穿過(guò)單位路程時(shí),因各種相互作用而損失的能量。它可分解為各種相互作用阻止本領(lǐng)之和。質(zhì)量輻射阻止本領(lǐng)(由非彈性輻射相互作用導(dǎo)致的初級(jí)帶電粒子的能量損失決定)質(zhì)量碰撞阻止本領(lǐng)(包括電離和激發(fā)對(duì)能量損失的貢獻(xiàn))當(dāng)前7頁(yè),總共87頁(yè)。定限碰撞阻止本領(lǐng)(L?/ρ)(1)δ粒子δ粒子定義:能夠產(chǎn)生分支徑跡的次級(jí)電子(2)L?/ρ定義:L?/ρ=(dE/dl)?/ρdE為帶電粒子在密度為ρ的介質(zhì)中穿行距離為dl時(shí),由傳遞能量小于指定值?的碰撞而損失的能量的數(shù)學(xué)期望值。L?稱(chēng)為傳能線密度LET(Linearenergytransfer)。LET:特定能量的帶電粒子在介質(zhì)中穿行單位長(zhǎng)度路程時(shí),由能量轉(zhuǎn)移小于某一指定值的歷次碰撞所造成的平均能量損失。L∞=Sc,L∞/ρ=(S/ρ)c當(dāng)前8頁(yè),總共87頁(yè)。X、射線與物質(zhì)作用類(lèi)型:光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)電子對(duì)生成5MeVr=1mm柵元0.2×1mm25MeVnr=1mm柵元0.2×1mm2筆形束輻射在水模中的縱向能量沉積當(dāng)前9頁(yè),總共87頁(yè)。中子與物質(zhì)相互作用類(lèi)型:
彈性散射(Elastic-scattering):總動(dòng)能守恒。非彈性散射(In-elasticscattering):總能量、動(dòng)量守恒,動(dòng)能不守恒。去彈性散射(Non-elasticscattering):(n.p)(n.)等。俘獲(Capture):(n.γ)。散射(Spallation)以上均屬與原子核的相互作用。當(dāng)前10頁(yè),總共87頁(yè)。B、不帶電粒子(X、、中子)質(zhì)量減弱系數(shù)(/):描述物質(zhì)中入射不帶電粒子數(shù)目的減小,不涉及具體物理過(guò)程。質(zhì)量能量轉(zhuǎn)移系數(shù)(tr/):描述不帶電粒子穿過(guò)物質(zhì)時(shí),其能量轉(zhuǎn)移給帶電粒子數(shù)值。只涉及帶電粒子獲得的能量,而不涉及這些能量是否被物質(zhì)吸收。質(zhì)量能量吸收系數(shù)(en/):描述不帶電粒子穿過(guò)物質(zhì)時(shí),不帶電粒子被物質(zhì)吸收的能量。當(dāng)次級(jí)帶電粒子動(dòng)能較小、物質(zhì)原子序數(shù)較低時(shí),軔致輻射弱,g值接近于零,此時(shí)en/值近似tr/值。數(shù)值上:質(zhì)量減弱系數(shù)(/)>質(zhì)量能量轉(zhuǎn)移系數(shù)(tr/)>質(zhì)量能量吸收系數(shù)(en/)當(dāng)前11頁(yè),總共87頁(yè)。4、輻射劑量學(xué)中使用的量A、比釋動(dòng)能(K)同轉(zhuǎn)移能(tr)相聯(lián)系,不帶電粒子在質(zhì)量dm的物質(zhì)中釋放出的全部帶電粒子的初始動(dòng)能總和的平均值。單位Gy。針對(duì)不帶電粒子,對(duì)受照物質(zhì)整體,而不對(duì)受照物質(zhì)的某點(diǎn)而言。實(shí)用時(shí)可先查比釋動(dòng)能因子表(國(guó)際上給出比釋動(dòng)能因子的推薦值),進(jìn)而求得比釋動(dòng)能。
當(dāng)前12頁(yè),總共87頁(yè)。比釋動(dòng)能率(Kermarate)(1)定義單位:JKg-1s-1或Gys-1或rads-1對(duì)單能不帶電粒子的輻射,有:當(dāng)前13頁(yè),總共87頁(yè)??諝獗柔寗?dòng)能率常數(shù)Γδ(AirKerma-rateconstant)
單位活度的指定放射性核素點(diǎn)源在空氣中1m處釋放的光子產(chǎn)生的比釋能動(dòng)率。對(duì)于點(diǎn)源,活度為A,各粒子產(chǎn)額為ni,能量為hυi,則定義則有當(dāng)前14頁(yè),總共87頁(yè)。不同介質(zhì)中的比釋動(dòng)能(1)含義(2)關(guān)系
rWVVrVK(V中r點(diǎn))K(V中r點(diǎn))當(dāng)前15頁(yè),總共87頁(yè)。B、照射量(X)
X或射線在單位質(zhì)量的空氣中,釋放出來(lái)的全部電子完全被空氣阻止時(shí),在空氣中產(chǎn)生一種符號(hào)的離子的總電荷的絕對(duì)值。單位C/kg。針對(duì)X或射線、空氣??諝庵懈鼽c(diǎn)的照射量不同??諝庵心滁c(diǎn)的照射量X與同一點(diǎn)處的能量注量的關(guān)系:若粒子為單能的,則照射量與粒子注量有如下關(guān)系:當(dāng)前16頁(yè),總共87頁(yè)。X和值得說(shuō)明的問(wèn)題含義:自由空間或不同于空氣的材料內(nèi)某一點(diǎn)的照射量或照射量率的概念可以用空氣碰撞比釋功能Kc,a來(lái)取代照射量原因:a.由電離電荷量到能量的換算(乘以(w/e)a因子)很不方便b.Exposure的含義容易混c只適用于X、γ射線;d只對(duì)空氣;e測(cè)量時(shí)必須滿足電子平衡;f不能作為劑量的單位,歷史誤會(huì)。當(dāng)前17頁(yè),總共87頁(yè)。C比轉(zhuǎn)換能(C)比轉(zhuǎn)換能(cema)dEc(T,r)是T時(shí)間內(nèi),輻射場(chǎng)r點(diǎn),在質(zhì)量為dm的物質(zhì)中,因電離、激發(fā)過(guò)程,重帶電粒子(c)自身(包括其釋出的δ粒子)損失的能量。根據(jù)圖3-1和圖3-2,比轉(zhuǎn)換能[C(T,r)]為:ηc,δ(T,r)——T時(shí)間內(nèi)相關(guān)位置上,單位質(zhì)量物質(zhì)中,由重帶電粒子(c)釋放出的所有δ粒子的初始動(dòng)能的總和。
ηc,D(T,r)——單位質(zhì)量物質(zhì)中,帶電粒子產(chǎn)生電離、激發(fā)時(shí),為克服結(jié)合能而被“就地”吸收的那部分能量。當(dāng)前18頁(yè),總共87頁(yè)。比轉(zhuǎn)換能(C)與重帶電粒子注量(Φ)的關(guān)系特定時(shí)間內(nèi),受照射物質(zhì)V中的r點(diǎn)處,重帶電粒子的譜分布為ΦE,重帶電粒子總注量Φ(V中r點(diǎn)處),則同一點(diǎn)處物質(zhì)V中的比轉(zhuǎn)換能[C(V中的r點(diǎn))]V為:是以r點(diǎn)處重帶電粒子注量譜分布的權(quán)平均,物質(zhì)V對(duì)重帶電粒子的質(zhì)量碰撞阻止本領(lǐng)的平均值:當(dāng)前19頁(yè),總共87頁(yè)。受約束的比轉(zhuǎn)換能(CΔ)單位質(zhì)量物質(zhì)內(nèi)電子在電離、激發(fā)過(guò)程中損失的能量分成三部分:(1)為克服電子結(jié)合能,因而被“就地”吸收的ηδ,D;(2)動(dòng)能不大于特定Δ(eV)值的δ粒子動(dòng)能的總和ηδ,δ,這部分能量?jī)H能在與Δ值相應(yīng)的電子射程范圍內(nèi)局部轉(zhuǎn)移;(3)動(dòng)能大于特定Δ值的δ粒子動(dòng)能的總和ηδ,δ>Δ,這部分δ粒子視同原來(lái)的電子一樣,可能參與又一次的能量遞減。比轉(zhuǎn)換能(C)包括以上三部分,若僅包括(1)和(2),即扣除(3)釋出的動(dòng)能大于特定Δ值的δ粒子動(dòng)能,其為受約束的比轉(zhuǎn)換能CΔ。當(dāng)前20頁(yè),總共87頁(yè)。D、吸收劑量(D) 同授與能()相聯(lián)系,單位質(zhì)量受照物質(zhì)中所吸收的平均輻射能量。單位Gy。適用于任何類(lèi)型的輻射和受照物質(zhì),與一個(gè)無(wú)限小體積相聯(lián)系的輻射量。受照物質(zhì)中每一點(diǎn)都有特定的吸收劑量數(shù)值。當(dāng)前21頁(yè),總共87頁(yè)。E輻射平衡E、完全輻射平衡(Completeradiationsequilibrium,CRE)定義輻射平衡dVRinRout條件:介質(zhì)和源的均勻分布當(dāng)前22頁(yè),總共87頁(yè)。電離輻射場(chǎng)不帶電粒子輻射場(chǎng)帶電粒子輻射場(chǎng)(帶電粒子平衡)次級(jí)帶電粒子輻射場(chǎng)次級(jí)δ粒子輻射場(chǎng)(δ電子平衡)初始動(dòng)能大于Δ的δ粒子輻射場(chǎng)初始動(dòng)能不大于Δ的δ粒子輻射場(chǎng)(初始動(dòng)能不大于特定值Δ的部分δ粒子平衡)當(dāng)前23頁(yè),總共87頁(yè)。帶電粒子平衡帶電粒子平衡
不帶電粒子在某一體積元的物質(zhì)中,轉(zhuǎn)移給帶電粒子的平均能量,等于該體積元物質(zhì)所吸收的平均能量。發(fā)生在物質(zhì)層的厚度大于次級(jí)帶電粒子在其中的最大射程深度處。5MeVr=1mm柵元0.2×1mm2當(dāng)前24頁(yè),總共87頁(yè)。比釋動(dòng)能與吸收劑量在物質(zhì)中的變化:當(dāng)前25頁(yè),總共87頁(yè)。帶電粒子平衡的條件:(1)離介質(zhì)邊界有一定距離,dRmax;(2)均勻照射條件;(3)介質(zhì)均勻條件:介質(zhì)對(duì)次級(jí)帶電粒子的阻止本領(lǐng),對(duì)初級(jí)輻射的質(zhì)能吸收系數(shù)不變。帶電粒子平衡不成立:(1)輻射源附近;(2)兩種物質(zhì)的界面;(3)高能輻射。當(dāng)前26頁(yè),總共87頁(yè)。帶電粒子平衡條件下,空氣中照射量(X)和同一點(diǎn)處空氣吸收劑量(Da)的關(guān)系為:吸收劑量與物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)成正比,即故空氣中同一點(diǎn)處物質(zhì)的吸收劑量Dm為:照射量換算到某物質(zhì)吸收劑量的換算因子,可查表得到。當(dāng)前27頁(yè),總共87頁(yè)。帶電粒子準(zhǔn)平衡受照物質(zhì)中,入射輻射總有衰減。如物質(zhì)受到均勻照射,暫且忽略散射光子影響,則隨物質(zhì)深度增加,其比釋動(dòng)能(K)、碰撞比釋動(dòng)能(Kc)和吸收劑量(D)變化如圖3-10所示。當(dāng)前28頁(yè),總共87頁(yè)。吸收劑量、比釋動(dòng)能和照射量的區(qū)別當(dāng)前29頁(yè),總共87頁(yè)。且電子平衡時(shí)當(dāng)前30頁(yè),總共87頁(yè)。吸收劑量與比釋動(dòng)能的關(guān)系帶電粒子平衡下D=K(1-g)g是次級(jí)電子在慢化過(guò)程中,能量損失于軔致輻射的能量份額。對(duì)低能X或射線,可忽略軔致輻射能量損失,此時(shí)D=K當(dāng)前31頁(yè),總共87頁(yè)。本部分概念一、名詞解釋
電離輻射粒子注量粒子注量率比釋動(dòng)能吸收劑量照射量傳能線密度當(dāng)前32頁(yè),總共87頁(yè)。二、填空題完整描述輻射場(chǎng)性質(zhì)的5個(gè)要素是()、()、()、()和()。三、選擇題帶電粒子在物質(zhì)中以下列哪種形式沉積能量。(a)a、電離和激發(fā)b、光電效應(yīng)c、康普頓散射d、彈性散射四、簡(jiǎn)答題什么叫帶電粒子平衡?當(dāng)前33頁(yè),總共87頁(yè)。五、計(jì)算題1、設(shè)在3min內(nèi)測(cè)得能量為14.5MeV的中子注量為1.5×1011m-2。求在這一點(diǎn)處的能量注量和能量注量率。當(dāng)前34頁(yè),總共87頁(yè)。2、一個(gè)137Csγ點(diǎn)源活度為3.7×107Bq,能量為662keV的產(chǎn)額為100%。求在離點(diǎn)源10m處γ光子的注量和能量注量率,以及在這些位置持續(xù)10min照射的γ光子注量和能量注量。當(dāng)前35頁(yè),總共87頁(yè)。第四、五章回顧一、劑量與效應(yīng)的關(guān)系隨機(jī)性效應(yīng)(Stochasticeffect)隨機(jī)性效應(yīng)特征“線性無(wú)閾”?!盁o(wú)閾”指任何微小的劑量都可能誘發(fā)隨機(jī)性效應(yīng)?!熬€性”指隨機(jī)性效應(yīng)發(fā)生幾率與所受劑量成線性關(guān)系,但其后果的嚴(yán)重程度不一定與所受劑量有關(guān)系。劑量有害效應(yīng)的發(fā)生率當(dāng)前36頁(yè),總共87頁(yè)。確定性效應(yīng)有閾值。超過(guò)閾值,效應(yīng)肯定會(huì)發(fā)生,且其嚴(yán)重程度與所受劑量大小有關(guān),劑量越大,效應(yīng)越明顯。
ICRP在其建議書(shū)草案(征求意見(jiàn)稿,2006)中將確定性效應(yīng)也稱(chēng)為組織反應(yīng)。劑量有害效應(yīng)的嚴(yán)重程度閾值當(dāng)前37頁(yè),總共87頁(yè)。輻射防護(hù)中使用的量一、與個(gè)體相關(guān)的輻射量1、當(dāng)量劑量(H):與輻射生物效應(yīng)相聯(lián)系,用同一尺度描述不同類(lèi)型和能量的輻射對(duì)人體造成的生物效應(yīng)的嚴(yán)重程度或發(fā)生幾率的大小。WR輻射權(quán)重因子——與輻射種類(lèi)和能量有關(guān);DT,R按組織或器官T平均計(jì)算的來(lái)自輻射R的吸收劑量;HT單位Sv。當(dāng)前38頁(yè),總共87頁(yè)。WR值大致與輻射品質(zhì)因子Q值一致。所謂輻射品質(zhì),是指電離輻射授予物質(zhì)能量在微觀空間分布上的特征,傳能線密度LΔ是描述加射品質(zhì)的方法之一。當(dāng)前39頁(yè),總共87頁(yè)。2、有效劑量(E):與人體各器官對(duì)輻射的敏感度相聯(lián)系。描述輻射照射人體,給受到照射的有關(guān)器官和組織帶來(lái)的總的危險(xiǎn)。在非均勻照射下隨機(jī)效應(yīng)發(fā)生率與均勻照射下發(fā)生率相同時(shí)所對(duì)應(yīng)的全身均勻照射的當(dāng)量劑量。有效劑量單位Sv。WT——組織權(quán)重因子,在全身均勻受照射下各器官對(duì)總危害的相對(duì)貢獻(xiàn)。當(dāng)前40頁(yè),總共87頁(yè)。組織權(quán)重因子(WT)——器官或組織受照射所產(chǎn)生的危害與全身均勻受照射時(shí)所產(chǎn)生的總危害的比值。即反映了在全身均勻受照射下各器官對(duì)總危害的相對(duì)貢獻(xiàn)。組織權(quán)重因子當(dāng)前41頁(yè),總共87頁(yè)。有效劑量表示為表示了非均勻照射條件下隨機(jī)效應(yīng)發(fā)生率與均勻照射下發(fā)生率相同時(shí)所對(duì)應(yīng)的全身均勻照射的當(dāng)量劑量。評(píng)價(jià)危險(xiǎn)時(shí),當(dāng)量劑量、有效劑量,只能在遠(yuǎn)低于確定性效應(yīng)閾值的吸收劑量下提供隨機(jī)性效應(yīng)概率的依據(jù)。當(dāng)前42頁(yè),總共87頁(yè)。3、待積當(dāng)量劑量H50,T、待積有效劑量H50,E描述內(nèi)照射情況下,放射性核素進(jìn)入人體內(nèi)對(duì)某一器官或個(gè)人在一段時(shí)間內(nèi)(50y)產(chǎn)生的危害。也可用來(lái)估計(jì)攝入放射性核素后將發(fā)生隨機(jī)性概效應(yīng)的平均幾率。當(dāng)前43頁(yè),總共87頁(yè)。4、用于環(huán)境和個(gè)人監(jiān)測(cè)的ICRU量外照射監(jiān)測(cè)中使用的劑量當(dāng)量在外照射情況下,為了將個(gè)人監(jiān)測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)中得到的結(jié)果,與人體的有效劑量及皮膚當(dāng)量劑量聯(lián)系起來(lái),國(guó)際輻射單位與測(cè)量委員會(huì)(ICRU)定義四個(gè)運(yùn)用量是很有用的,即周?chē)鷦┝慨?dāng)量、定向劑量當(dāng)量、深部個(gè)人劑量當(dāng)量和淺表個(gè)人劑量當(dāng)量。這些量都是基于ICRU球中某點(diǎn)處的劑量當(dāng)量概念而不是以當(dāng)量劑量的概念為依據(jù)[輻射在器官或組織中的當(dāng)量劑量定義為
式中,WR輻射權(quán)重因子,是與輻射品質(zhì)相對(duì)應(yīng)的加權(quán)因子,無(wú)量綱]。
當(dāng)前44頁(yè),總共87頁(yè)。環(huán)境監(jiān)測(cè)周?chē)鷦┝慨?dāng)量H*(d):輻射場(chǎng)中某點(diǎn)處的周?chē)鷦┝慨?dāng)量H*(d)是相應(yīng)的擴(kuò)展齊向場(chǎng)在ICRU球內(nèi)、逆齊向場(chǎng)的半徑上深度d處產(chǎn)生的劑量當(dāng)量。對(duì)于強(qiáng)貫穿輻射,推薦d=10mm。(ambientdoseequivalent)當(dāng)前45頁(yè),總共87頁(yè)。定向劑量當(dāng)量H(d,Ω):(directionaldoseequivalent)輻射場(chǎng)中某點(diǎn)處的周?chē)鷦┝慨?dāng)量H(d,Ω)是相應(yīng)的擴(kuò)展場(chǎng)在ICRU球內(nèi)、沿指定方向Ω的半徑上深度d處產(chǎn)生的劑量當(dāng)量。對(duì)于弱貫穿輻射,推薦d=0.07mm。值取0.07mm,這相當(dāng)于皮膚基底層的深度。
當(dāng)前46頁(yè),總共87頁(yè)。個(gè)人監(jiān)測(cè)深部個(gè)人劑量當(dāng)量和淺表個(gè)人劑量當(dāng)量統(tǒng)稱(chēng)個(gè)人劑量當(dāng)量。這是兩個(gè)用于個(gè)人監(jiān)測(cè)的劑量當(dāng)量。它們是在人體上預(yù)定佩帶劑量計(jì)的部位深度d處定義的。深部個(gè)人劑量當(dāng)量Hp(d):深部個(gè)人劑量當(dāng)量也稱(chēng)作貫穿性個(gè)人劑量當(dāng)量,是人體表面某一指定點(diǎn)下面深度d處的軟組織內(nèi)的劑量當(dāng)量,它適用于強(qiáng)貫穿輻射。推薦的d值為10mm,故Hp(d)寫(xiě)為Hp(10)。(individualdoseequivalent,penetrating)當(dāng)前47頁(yè),總共87頁(yè)。淺表個(gè)人劑量當(dāng)量Hs(d):(individualdoseequivalent,superficial)淺表個(gè)人劑量當(dāng)量,是人體表面某一指定點(diǎn)下面深度d處的軟組織內(nèi)的劑量當(dāng)量,它適用于弱貫穿輻射。推薦的d值為0.07mm,故Hs(d)寫(xiě)為Hs(0.07)。個(gè)人劑量當(dāng)量是在人體組織中定義的,因而既不能直接測(cè)量,也不可能從一種普遍的刻度方法推導(dǎo)出來(lái)。但是,佩帶在身體表面的探測(cè)器覆蓋以適當(dāng)厚度的組織等效材料,可以用于個(gè)人劑量當(dāng)量的測(cè)量。
當(dāng)前48頁(yè),總共87頁(yè)。輻射防護(hù)的基本原則輻射防護(hù)的目的
防止有害的確定性效應(yīng),并限制隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率,使它們達(dá)到被認(rèn)為可以接受的不平。輻射實(shí)踐正當(dāng)化
涉及照射的實(shí)踐,除非對(duì)受照個(gè)人或社會(huì)能夠帶來(lái)足以補(bǔ)償其所產(chǎn)生的輻射危害的利益,否則不得采用。當(dāng)前49頁(yè),總共87頁(yè)。防護(hù)與安全的最優(yōu)化
對(duì)一項(xiàng)實(shí)踐中的任一特定輻射源,個(gè)人劑量的大小、受照人數(shù)以及照射發(fā)生的可能性,在考慮了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素之后,應(yīng)當(dāng)全部保持在合理可行的最低程度(ALARAAsLowAsReasonablyAchievable)。為了保證公平性,應(yīng)當(dāng)在這個(gè)過(guò)程中考慮個(gè)人劑量約束或個(gè)人危險(xiǎn)約束。
當(dāng)前50頁(yè),總共87頁(yè)。劑量限制
個(gè)人劑量限值
個(gè)人受到所有有關(guān)實(shí)踐聯(lián)合產(chǎn)生的照射,應(yīng)當(dāng)遵守劑量限值。
當(dāng)前51頁(yè),總共87頁(yè)。劑量限值應(yīng)用職業(yè)人員公眾有效劑量20mSv·a-1
連續(xù)5年內(nèi)平均1mSv·a-150mSv·a-1在任一年年當(dāng)量劑量眼睛150mSv15mSv皮膚500mSv50mSv四肢500mSv輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和各種限值當(dāng)前52頁(yè),總共87頁(yè)。本章試題舉例1、確定性效應(yīng)、隨機(jī)性效應(yīng)2、當(dāng)量劑量、有效劑量3、待積當(dāng)量劑量4、輻射防護(hù)三原則5、周?chē)鷦┝慨?dāng)量、定向劑量當(dāng)量6、淺表個(gè)人劑量當(dāng)量、深部個(gè)人劑量當(dāng)量當(dāng)前53頁(yè),總共87頁(yè)。第六章回顧第一節(jié)外照射防護(hù)的一般方法1.1、外照射防護(hù)的基本原則
盡量減少或避免射線從外部對(duì)人體的照射,使之所受照射不超過(guò)國(guó)家規(guī)定的劑量限值。內(nèi)、外照射的特點(diǎn)照射方式輻射源類(lèi)型危害方式常見(jiàn)致電離粒子照射特點(diǎn)內(nèi)照射外照射多見(jiàn)開(kāi)放源多見(jiàn)封閉源電離、化學(xué)毒性電離、高能、電子、、X、n持續(xù)間斷當(dāng)前54頁(yè),總共87頁(yè)。射線的劑量計(jì)算點(diǎn)源的照射量率計(jì)算點(diǎn)源:輻射場(chǎng)中某點(diǎn)與輻射源的距離,比輻射源本身的幾何尺寸大5倍以上,即可把輻射源看成是點(diǎn)狀的,稱(chēng)其為點(diǎn)狀源,簡(jiǎn)稱(chēng)點(diǎn)源。非點(diǎn)源:輻射場(chǎng)中某點(diǎn)與輻射源的距離,比輻射源本身的幾何尺寸小于5倍,且輻射源有一定的大小和形狀,因而該輻射源不能視為簡(jiǎn)單的點(diǎn)源。當(dāng)前55頁(yè),總共87頁(yè)。點(diǎn)源輻射場(chǎng)任何兩點(diǎn)處空氣比釋動(dòng)能率,存在如下關(guān)系:各向同性點(diǎn)源向所有空間方向發(fā)散出的粒子的類(lèi)型、能量都相同的點(diǎn)源。各向同性點(diǎn)源下當(dāng)前56頁(yè),總共87頁(yè)。1、X射線劑量的計(jì)算:(1)X射線機(jī)的發(fā)射率常數(shù)X:當(dāng)管電流為1mA時(shí),距離靶1m處,由初級(jí)射線束產(chǎn)生的空氣比釋動(dòng)能率,單位:mGy·m2·mA-1·min-1。(2)X射線劑量率的計(jì)算:?jiǎn)挝唬簃Gy·min-1發(fā)射率常數(shù)與X光機(jī)工作管電壓、X射線出口過(guò)濾條件有關(guān)。當(dāng)前57頁(yè),總共87頁(yè)。2、點(diǎn)源的照射量率計(jì)算若γ放射性核素的放射性活度為A(Bq),則距離該源r(m)處的劑量率[Q(r)]可按下式計(jì)算:計(jì)算時(shí),根據(jù)需要,選擇合適的Γ常數(shù),Q(r)可以是空氣比釋動(dòng)能率、周?chē)鷦┝慨?dāng)量率、定向劑量當(dāng)量率、照射量。當(dāng)前58頁(yè),總共87頁(yè)。3、X、γ輻射人體組織吸收劑量計(jì)算計(jì)算方法包括兩大類(lèi)理論計(jì)算經(jīng)驗(yàn)計(jì)算當(dāng)前59頁(yè),總共87頁(yè)。理論計(jì)算受照人體內(nèi)任一深度d處的吸收劑量D(d)可按下式計(jì)算:D0體表劑量;e-μd在深度d處的人體組織的誤減因子B(d)深度d處組織吸收劑量的積累因子(buildupfactor)。積累因子,數(shù)值上等于特定位置包括散射線在內(nèi)的吸收劑量與經(jīng)人體組織誤減的原射線在同一位置上產(chǎn)生的吸收劑量的比值。當(dāng)前60頁(yè),總共87頁(yè)。經(jīng)驗(yàn)分析方法該方法涉及大量數(shù)學(xué)運(yùn)算,實(shí)際中常采用基于實(shí)驗(yàn)測(cè)量的經(jīng)驗(yàn)分析方法。當(dāng)前61頁(yè),總共87頁(yè)。固定射野治療有兩種實(shí)施方法:固定源皮距方法(constantsource-skindistancemethod),簡(jiǎn)稱(chēng)“SSD”,體表的照射野面積及其到輻射源的距離保持不變,但患者體內(nèi)病灶位置上的射野大小,取決于射野在皮下所處的深度。固定源軸距方法(constantsource-axisdistancemethod),簡(jiǎn)稱(chēng)“SAD”,相當(dāng)于“旋轉(zhuǎn)照射”中,射線束固定在某一特定位置,輻射源到患者病灶某一特定點(diǎn)(“旋轉(zhuǎn)中心”)的距離保持不變;此時(shí),源皮距、體表照射野大小、病灶區(qū)域內(nèi)射野所處的深度取決于患者的身圍和輪廓以及射線束的入射方向,然而病灶區(qū)域內(nèi)的照射野面積,則不因這些因素的改變而變化。當(dāng)前62頁(yè),總共87頁(yè)。放射治療中,推算相同照射條件下患者體內(nèi)的吸收劑量,可借助以下量獲得參考點(diǎn)(referencepoint)和參考點(diǎn)劑量百分深度劑量(PDD)組織—空氣比(TAR)當(dāng)前63頁(yè),總共87頁(yè)。參考點(diǎn)固定SSD:在人體內(nèi),沿射線束中心軸參考深度dm處一點(diǎn)。參考點(diǎn)吸收劑量即射線束在體內(nèi)的峰值劑量(Dm)。固定SAD:參考點(diǎn)位于射線束旋轉(zhuǎn)中心。當(dāng)前64頁(yè),總共87頁(yè)。如果射線束光子能量不超過(guò)鈷-60γ光子,參考點(diǎn)劑量是自由空氣中旋轉(zhuǎn)中心所在處“小塊組織的吸收劑量”。而“小塊組織的吸收劑量”是借助同一位置上空氣比釋動(dòng)能的實(shí)測(cè)值或計(jì)算值。為準(zhǔn)確測(cè)量自由空氣中的空氣比釋動(dòng)能,必須滿足次級(jí)電子平衡條件:自由空氣(實(shí)際就是用于測(cè)量的儀器探頭中的空氣)周?chē)仨殗院穸认喈?dāng)于入射光子次級(jí)電子射程的空氣替代物。當(dāng)前65頁(yè),總共87頁(yè)。反散射因子(backscatterfactor,BSF)
體模內(nèi),沿射線束中心軸,參考深度(dm)處的吸收劑量[Dm(Wm)],與體模不在時(shí)同一位置上空氣中小塊組織吸收劑量[Dm,a(Wm)]的比值:
以上,W-是參考深度(dm)處的射野大?。蝗绻?人體(或體模)衷面的射野尺寸是W0,則當(dāng)前66頁(yè),總共87頁(yè)。對(duì)于相同線質(zhì)、相同的射野面積,因射野形狀不同造成的BSF值的差異并不顯著。反散射因子(BSF)主要了決于輻射品質(zhì)(Q)和參考深度處的射野面積(Wm),可記為BSF(Q,Wm)。當(dāng)前67頁(yè),總共87頁(yè)。百分深度劑量(percentagedepthdose,PDD)實(shí)質(zhì)是體模內(nèi)沿射線束中心軸兩個(gè)不同深度上的吸收劑量的比值。影響百分深度劑量的因素有:特定的皮下深度(d)參考深度上射野(Wm)的大小和形狀源皮距(SSD)及輻射的線質(zhì)(Q)PDD(Q,SSD,Wm,d)當(dāng)前68頁(yè),總共87頁(yè)。組織空氣比(tissue-airratio,TAR)
體膜內(nèi),沿射線束中心軸所關(guān)注的深度d處的吸收劑量[Dd(Wd)]與體模不在時(shí)同一位置上空氣中小塊組織吸收劑量[Dd,a(Wd)]的比值:當(dāng)前69頁(yè),總共87頁(yè)。組織-最大比(TMR)
體膜內(nèi)沿射線束中心軸,與源的距離相同,且射野形狀、尺寸也相同,組織厚度為d時(shí)的吸收劑量[Dd(Wd)]與組織厚度等于參考深度dm時(shí)的吸收劑量[Dm(Wd)]的比值:當(dāng)前70頁(yè),總共87頁(yè)。4、發(fā)散射束垂直入射時(shí)人體組織劑量的計(jì)算對(duì)于固定SSD治療,劑量計(jì)算的參考點(diǎn)位于沿射線束中心軸的參考深度處。參考劑量即為峰值劑量[Dm(Wm)]。按百分深度劑量(PDD)定義,沿射線束中心軸任一深度d[射野面積(Wd)]上的組織吸收劑量[Dd(Wd)]為:(6.37)當(dāng)前71頁(yè),總共87頁(yè)。對(duì)旋轉(zhuǎn)照射或固定SAD治療方法,劑量計(jì)算的參考點(diǎn)則在旋轉(zhuǎn)中心。按組織-空氣比(TAR)或組織最大比(TMR)定義,沿射線束中心軸任一深度上的組織吸收劑量[Dd(Wd)]為:(6.38)(6.39)當(dāng)前72頁(yè),總共87頁(yè)。若擬用計(jì)算方法取得公式(6.27)、(6.39)中參考點(diǎn)處的吸收劑量Dm(Wm)或Dm(Wd),則可利用反散射因子(BSF),通過(guò)同一點(diǎn)處自由空氣中的“小塊組織吸收劑量”Dm,a(Wm)或Dm,a(Wd)加以估計(jì):當(dāng)前73頁(yè),總共87頁(yè)。自由空氣中“小塊組織的吸收劑量”Dd,a(Wd)、Dm,a(Wd)或Dm,a(Wm)則可由沿射線束中心軸上同一位置(Wm或Wd)上空氣的比釋動(dòng)能(Ka)推算。例如Dd,a(Wd)為:相關(guān)位置上空氣比釋動(dòng)能則為:當(dāng)前74頁(yè),總共87頁(yè)。要點(diǎn):P109習(xí)題P107例6.5當(dāng)前75頁(yè),總共87頁(yè)。第七章放射性藥物內(nèi)照射劑量估算的基本方法1、隔室(Compartment)
根據(jù)物質(zhì)代謝的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù),能加以區(qū)分、且以特定速率(λb)廓清滯留物質(zhì)的“代謝池”??梢詾橐粋€(gè)器官也可以是器官的一部分。特定速率(λb)又稱(chēng)為生物廓清速率常數(shù)。(7.1)ΔA/A(t)是在t至t+Δt時(shí)間內(nèi)滯留物質(zhì)量減少的份額。當(dāng)前76頁(yè),總共87頁(yè)。如果單次吸收后,攝入物質(zhì)在隔室中的初始滯留量為A(0),則到t時(shí)刻,隔室中的物質(zhì)滯留量[A(t)]為:半廓清時(shí)間或生物半排期平均滯留時(shí)間當(dāng)前77頁(yè),總共87頁(yè)。滯留分?jǐn)?shù)R(t)
單次吸收后,隔室中物質(zhì)的初始滯留量[A(0)]到t時(shí)刻留下的份額。若攝入物質(zhì)是放射性的,相應(yīng)的衰變常數(shù)為λr,半衰期為T(mén)r,則單次吸收后t時(shí)刻,隔室中的物質(zhì)滯留量還需進(jìn)行放射性衰變修正:(7.4)(7.5)有效廓清速率:有效半減期:當(dāng)前78頁(yè),總共87頁(yè)。有效滯留分?jǐn)?shù)單次吸收后,隔室中放射性物質(zhì)的初始放射性活度[A(0)]到t時(shí)刻留下的份額。(7.8)當(dāng)前7
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