1、1電離輻射劑量與防護(hù)康 璽系館315 Tel: 8281887E-mail:2第第1.31.3節(jié)節(jié) 劑量學(xué)基本概念劑量學(xué)基本概念 引言引言1.劑量學(xué)的研究對(duì)象：研究輻射能量在物質(zhì)中的轉(zhuǎn)移過(guò)程、能量沉積的分布以及它的測(cè)量和計(jì)算的方法。2.劑量防護(hù)學(xué)中（三類物理量）輻射量（Radiation quantities）Radiometric quantities（輻射計(jì)量學(xué)量）：描述輻射場(chǎng)自身固有特性。Dosimetric quantities（劑量學(xué)量）：描述輻射能量在物質(zhì)中的轉(zhuǎn)移和沉積（K、X、D）。Radiation protection quantities（輻射防護(hù)量）：用品質(zhì)因數(shù)加權(quán)的吸收

2、劑量。3nIonization radiation field（電離輻射場(chǎng)）：電離輻射居留的空間。1、粒子數(shù)和輻射能nParticle number（粒子數(shù)）N：發(fā)射、轉(zhuǎn)移或接受的粒子數(shù)目， 單位是1。nRadiant energy（輻射能）R：發(fā)射、轉(zhuǎn)移或接受的輻射粒子的能量（不包括靜止能），單位是J。前節(jié)回顧4 2、通量、注量和注量率（1）Flux（通量）：表征輻射場(chǎng)中粒子或能量在時(shí)間上的頻繁程度。 Particle flux（粒子通量） ，s-1 Energy flux（能量通量） ，j.s-1 dtdNNN/:dR/dtRR：dada（2）Fluence（注量）：表征輻射場(chǎng)的空間疏密程

3、度。特例：?jiǎn)蜗蜉椛鋱?chǎng)5 3.角分布和輻射度Angular distribution（角分布）：描述粒子入射方向的分布。2/ddd N dad 22/sinrddrdiinrA246Energy radiance（能量輻射度）r： 3/rddd Rdadtd 單位：w. m-2.sr -142000sinrdrdd Radiance（輻射度）：注量率的角分布Particle radiance（粒子輻射度）p： 3/dddNdadtd P=74 輻射度譜分布.( )( , )/E jjprdp E rdE.0( . )( )EJE jP Erpr dE.0( )( . )( )jjE jp rpr

4、pr dE4.( )( , , )/E jjprd N t ErdtdEdda pE,J(r)能揭示輻射場(chǎng)的最詳盡的內(nèi)涵，是完整的描述輻射場(chǎng)的一個(gè)輻射學(xué)量。85、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。能量。 dE是是dl距離上損失能量的數(shù)學(xué)期望值。距離上損失能量的數(shù)學(xué)期望值?？偩€阻止本領(lǐng)與總線阻止本領(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)性質(zhì)（原子序數(shù)、密度）有關(guān)。

5、去除物質(zhì)密度的影響可得到總質(zhì)量阻止本領(lǐng)公式：量阻止本領(lǐng)公式：dldEs dldEs1/J m-1Jm2kg-19總質(zhì)量阻止本領(lǐng)總質(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?；プ饔枚鴵p失的能量。它可分解為各種相互作用阻止本領(lǐng)之和。1( /)/ccSdEdl1( /)/rrSdEdl/( /)( /)crSSS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）能量損失決定） 質(zhì)量碰撞阻止本領(lǐng)（質(zhì)量碰撞阻止本領(lǐng)

6、（包括電離和激發(fā)對(duì)能量損失的貢獻(xiàn)）包括電離和激發(fā)對(duì)能量損失的貢獻(xiàn)）10B、不帶電粒子（X 、中子）n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。單位：m2kg-1n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。單位：m2kg-1n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。單位：m2kg-1n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。n數(shù)值上：質(zhì)量減弱系數(shù)（/）質(zhì)量能量轉(zhuǎn)移系數(shù)（

7、tr/）質(zhì)量能量吸收系數(shù)（en/）)1)(/(/gtrenNEdEdltrtr1/11本節(jié)主要內(nèi)容比釋動(dòng)能比釋動(dòng)能K(Kerma) 照射量照射量X (Exposure) 吸收劑量吸收劑量D(Absorbed Dose)輻射平衡輻射平衡(Radiation Balance) 12一、比釋動(dòng)能比釋動(dòng)能K(KermaK(Kerma) )1.1 描述對(duì)象：描述對(duì)象： 不帶電粒子在物質(zhì)中傳遞能量過(guò)程： 第一階段：由不帶電粒子 次級(jí)帶電粒子（PE、CE、PP等） 第二階段：次級(jí)帶電粒子 作用介質(zhì)（碰撞） 兩個(gè)階段的能量轉(zhuǎn)移發(fā)生在介質(zhì)中的不同地點(diǎn) 研究不帶電粒子在介質(zhì)中的能量轉(zhuǎn)移，有必要對(duì)二個(gè)階段（過(guò)程）分

8、別考慮 比釋動(dòng)能是描述不帶電粒子在物質(zhì)中轉(zhuǎn)移能量的第一階段的一個(gè)物理量13PP22trEEhvmchvQ 電子對(duì)生成過(guò)程中反應(yīng)能為Q=-2mc2，mc2為正負(fù)電子的靜止質(zhì)量能。 1.2、Energy transferred （轉(zhuǎn)移能）（轉(zhuǎn)移能）tr (1)定義 在指定體積V內(nèi)由不帶電粒子釋放出來(lái)的所有帶電的電離離子初始動(dòng)能之和，用tr表示，單位是J。141.2、Energy transferred （轉(zhuǎn)移能）（轉(zhuǎn)移能）tr (1)定義 在指定體積V內(nèi)由不帶電粒子釋放出來(lái)的所有帶電的電離離子初始動(dòng)能之和，用tr表示，單位是J。22trEEhvmchvQ 電子對(duì)生成過(guò)程中反應(yīng)能為Q=-2mc2，m

9、c2為正負(fù)電子的靜止質(zhì)量能。 PP+EA電子對(duì)中的正電子發(fā)生了湮沒(méi)，該情況下對(duì)出射光子的記錄是否需要統(tǒng)計(jì)光子對(duì)h1、h2？結(jié)論：不需要統(tǒng)計(jì)出射光結(jié)論：不需要統(tǒng)計(jì)出射光子對(duì)能量，原因光子對(duì)能子對(duì)能量，原因光子對(duì)能量來(lái)源于正電子，正電子量來(lái)源于正電子，正電子能量屬于轉(zhuǎn)移能。能量屬于轉(zhuǎn)移能。15(3) tr通用表示方法綜上分析:在指定體積中的轉(zhuǎn)移能tr可表示為 ,nrtru inu outEEQ 式中：式中：Eu,in是進(jìn)入體積V的所有不帶電粒子的能量,但不包括帶電粒子的靜止能量。 E nu,out是從體積V逸出的不帶電粒子的能量,但不包括不帶電粒子的靜止質(zhì)量能和次級(jí)帶電粒子動(dòng)能輻射損失逸出的部分。

10、 Q是入射的不帶電粒子在體積V內(nèi)引起的任何核和基本粒子的轉(zhuǎn)變中,所有相關(guān)的核和基本粒子靜止質(zhì)量能改變(質(zhì)量減少時(shí)為正,增加時(shí)為負(fù))的總和。 161.3、比釋動(dòng)能、比釋動(dòng)能K (1) 定義 其中, 是由不帶電粒子在質(zhì)量為的無(wú)限小體積內(nèi)釋放出來(lái)的所有帶電粒子的初始動(dòng)能之和(即轉(zhuǎn)移能)的期望值. 單位:戈瑞(gray)，簡(jiǎn)寫(xiě)Gy，1Gy=1JKg-1; 拉德(rad),1rad=10-2Gy。trKddmtrd17 (2) 討論 擴(kuò)展定義：比釋動(dòng)能K是感興趣點(diǎn)P處單位質(zhì)量介質(zhì)中轉(zhuǎn)移給帶電粒子的能量（動(dòng)能）的期望值，其中包括軔致輻射損失的能量，但不包括由一個(gè)帶電粒子轉(zhuǎn)移給另一個(gè)帶電粒子的能量。 擴(kuò)展定

11、義中帶電粒子的能量不僅包括不帶電粒子轉(zhuǎn)移給帶電粒子的初始動(dòng)能，還包括介質(zhì)內(nèi)分布的電離輻射源通過(guò)自發(fā)核轉(zhuǎn)變過(guò)程釋放的帶電粒子的初始動(dòng)能。 tr是一個(gè)隨機(jī)量（Stochastic quantity），但K是一個(gè)非隨機(jī)量（Nonstochastic quantity）。 隨機(jī)量：時(shí)空變化不連續(xù)，服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，觀測(cè)值不能預(yù)測(cè)，某一值出現(xiàn)的幾率可以由分布函數(shù)確定。181.4 比釋動(dòng)能與注量的關(guān)系（比釋動(dòng)能與注量的關(guān)系（The relationship of Kerma and Fluence）(1) 對(duì)單能單向的不帶電粒子輻射場(chǎng)()trtrEddadl dmdadl(/)(/)trEtrEKE 在體積元

12、dadl中：19(2) 對(duì)任意方向分布的單能不帶電粒子 dV是不帶電粒子在小體積元dV內(nèi)的總徑跡長(zhǎng)度。顯然 () () trtrEddVE/() / (/ )(/ )trtrtr EtrtrEKddmddVdVEdVE(3) 對(duì)于各種不帶電粒子構(gòu)成的輻射場(chǎng)，且各種粒子存在譜分布E,j和 E,j,.,.(/ )(/ )cut jcut jE jtr jEE jtr jEEEjjKdEEdE20(4) 比釋動(dòng)能因子k（Kerma factor） (/)trEkE 比釋動(dòng)能K通過(guò)比釋動(dòng)能因子k與不帶電粒子注量或其譜分布聯(lián)系起來(lái)。 (/)(/)trEtrEKE ,.,.(/)(/)cut jcut j

13、E jtr jEE jtr jEEEjjKdEEdE211.5 碰撞比釋動(dòng)能碰撞比釋動(dòng)能Kc若定義： /ctrcKddm/rtrrKddm則： crKKK 根據(jù)我們前面已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識(shí)，不帶電粒子轉(zhuǎn)移給帶電粒子的全部動(dòng)能中，最終損失于電離碰撞的那一部分所占的份額為： ，則 ：/1/entrg,() (1)cut jtr jcE jEEjKg dE 對(duì)單能且只有一種不帶電粒子輻射場(chǎng)，有： (/ ) (1)(/ )ctrEenEKg特別對(duì)中子有： ,c nnKK/entr22 1.6 比釋動(dòng)能率比釋動(dòng)能率(Kerma rate) (1) 定義/KdK dt單位：JKg-1s-1或Gys-1或 rad

14、s-1對(duì)單能不帶電粒子的輻射，有： (/)(/) (/) trEtrEtrEKEE 23(2) 空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)（Air Kerma-rate constant） 單位活度的指定放射性核素點(diǎn)源在空氣中1 m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hi，則 2(/)4iiitrihvAKn hvr1(/)4iiitrihvn hv定義 則有2rAK241.7 不同介質(zhì)中的比釋動(dòng)能不同介質(zhì)中的比釋動(dòng)能 (1) 含義(2) 關(guān)系 (/ )(/ )/trEtriEEEdEdE rWVVrVK(V中r點(diǎn)）K（V中r點(diǎn)）mtritrmiKK)/()/(/25二、二、 照

15、射量照射量 2.1 照射量照射量X (Exposure )(1) 定義（Definition）dQ為光子在質(zhì)量為dm的空氣中釋放的全部電子（包括負(fù)電子和正電子）完全被空氣阻止時(shí)，在空氣中所產(chǎn)生的一種符號(hào)離子總電荷的絕對(duì)值。單位：Ckg-1 1R=2.5810-4 Ckg-1d Qxd mdm26照射量單位（歷史上使用的單位）倫琴：在1倫琴X射線照射下，0.001293克空氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1立方厘米空氣的質(zhì)量）中釋放出來(lái)的次級(jí)電子，在空氣中總共產(chǎn)生電量各為1靜電單位的正離子和負(fù)離子。1R2.5810-4C/kg倫琴：Roentgen unit27(2) 特性（properties） 次級(jí)電子的軔

16、致輻射被吸收而產(chǎn)生的電離電荷，不包括在dQ之內(nèi)； dm之外釋放的次級(jí)電子，在dm之內(nèi)產(chǎn)生的電離電荷，不包括在dQ之內(nèi)； 其中(e/W)a表示照射量是X或射線在空氣中的碰撞比釋動(dòng)能的電離當(dāng)量。 )()()()()(,hdWeWeKdmWedXhahenaaacactrcut28對(duì)于單能光子 ()()()() enenaaaaeexhWW2.2 照射量率照射量率 （Exposure rate）X(1) 定義 X單位：Ckg-1s-1或Rs-1=dX/dt對(duì)單能光子輻射場(chǎng): aaenaaenWehWeX)()()()(292.3 X和和 值得說(shuō)明的問(wèn)題值得說(shuō)明的問(wèn)題含義: 自由空間或不同于空氣的材料

17、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、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)。X302.4 照射量因子計(jì)算公式：照射量照射量因子因子31例：137Cs源發(fā)射的射線能量為0.662MeV，離源1m處測(cè)得光子的注量率 為1107m-2s-1，求該點(diǎn)的照射量率。解：由且得323.1 授與能授與能（energy imparted） （1）能量沉積事件（energy deposition event

18、） 由某個(gè)電離粒子或某組相關(guān)的電離粒子給指定沉積內(nèi)物質(zhì)授與能量的事件。 （2）.某一能量沉積事件的授與能 1 某個(gè)電離粒子或某一組相關(guān)的電離粒子在指定體積V內(nèi)發(fā)生的所有的相互作用中沉積能之和。定義通用表達(dá)式1E1inoutEEEQ三三 吸收劑量吸收劑量D（Absorbed dose）3312.2151.022neBEEhvMevMevhBe+13Ch e-En16O(n,)13CEe一次能量沉積事件的授與能示意圖Q=-2.215MeV343.1 吸收劑量吸收劑量D （Absorbed dose）.定義 001limlimmvDmVdDdmd電離輻射授與質(zhì)量為dm的物質(zhì)的平均能量,與質(zhì)量dm內(nèi)發(fā)

19、生的核轉(zhuǎn)變和輻射相互作用有關(guān)。 單位為：J.Kg-1(Gy)，也可用 rad35電離輻射不帶電粒子自身提供的吸收劑量可以忽略自身提供的吸收劑量可以忽略（特定體積內(nèi)不帶電粒子引發(fā)的相互作用次數(shù)很少），絕大部分吸收劑量是通過(guò)次級(jí)帶電粒子提供的。帶電粒子粒子在特定區(qū)域沉積能量（吸收吸收劑量劑量）軔致輻射脫離特定區(qū)域退激特征X射線36特定時(shí)間內(nèi)，受照物質(zhì)中任何一點(diǎn)r處的吸收劑量D(r)，最終都是由到達(dá)該點(diǎn)的各類帶電粒子共同造成的，其簡(jiǎn)化表達(dá)式:,.cut jcol jcol jEE jjSKdE D=Kcol,j：發(fā)生相互作用的帶電粒子與原子電子碰撞時(shí)損失的動(dòng)能中變?yōu)槌练e能（即不以粒子、俄歇電子、特征

20、X射線或中和過(guò)程釋放的光子形式輻射出的能量）的份額吸收劑量的計(jì)算37思考題n一個(gè)10MeV射線進(jìn)入體積V中并且遭遇了“電子對(duì)生成”這種類型的相互作用，由于這個(gè)相互作用，射線消失了，并產(chǎn)生能量相等的一個(gè)電子和一個(gè)正電子。在電子逃逸出體積之前，其動(dòng)能的一半消耗于碰撞相互作用中。正電子將在飛行中淹沒(méi)掉，在淹沒(méi)之前，其動(dòng)能的一半消耗于在體積V中所遭遇的碰撞相互作用。由正電子的淹沒(méi)而形成的光子將逃出體極V。求上述事件中：（1）轉(zhuǎn)移能為多大？（2）碰撞轉(zhuǎn)移能為多大？（3）授予能為多大？ 38四 輻射平衡與吸收劑量(1)完全輻射平衡（Complete radiations equilibrium ,CRE）

21、 定義 輻射平衡inoutdRdRdVRinRout39典型例子 （a）PE=常數(shù) (b) 介質(zhì)和源的均勻分布D的表達(dá)式111().dQdSDEdVdV 表示輻射源每次核轉(zhuǎn)變相關(guān)聯(lián)的由靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)變成的輻射能的期望值 1E40(2)帶電粒子平衡（charged particle equilibrium,CPE） 定義： 典型例子： a. PE，C處處相等； b.均勻的帶電粒子發(fā)射體 V內(nèi)存在CPE c.均勻不帶電粒子輻射場(chǎng)照射，不帶電粒子釋放的帶電粒子,0c inc outcdRdRdiv 對(duì)不帶電粒子輻射場(chǎng)，在CPE下, ,cut jeu jce j uEjDKdE41帶電粒子平衡：總能量平衡

22、譜分布平衡每有一個(gè)帶電粒子從所考慮體積出來(lái)，就有一個(gè)相同類型、相同能量的帶電粒子從外面進(jìn)入，要求一一對(duì)應(yīng)。42平衡厚度（Equilibrium thickness，ET）m axE TR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。 43帶電粒子平衡的條件：（1）離介質(zhì)邊界有一定距離，d Rmax；（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。44帶電粒子平衡與準(zhǔn)

23、平衡n入射輻射在物質(zhì)中沒(méi)有衰減并存在帶電粒子平衡的情況入射輻射在物質(zhì)中有衰減從而出現(xiàn)帶電粒子準(zhǔn)平衡的情況45帶電粒子準(zhǔn)平衡n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。 )1/()()()1)()1 ()()(00線能量衰減系數(shù)次級(jí)不帶電粒子的線衰減系數(shù)入射不帶電粒子的吸收劑量，碰撞比釋動(dòng)能，比釋動(dòng)能，dKdDgdKgeKdKeKdKcdcd46帶電粒子準(zhǔn)平衡（charged particle quasi-equilibrium）n峰值吸收劑量(peak dose，Dm）：

24、受照物質(zhì)中最大的吸收劑量n參考深度(reference depth，dm）：受照物質(zhì)中峰值劑量所在深度n電子積累或劑量建成（build-up of electron or dose)吸收劑量隨受照物質(zhì)深度增加而提升的一種趨勢(shì)，與之對(duì)應(yīng)的物質(zhì)層厚度稱為“電子積累區(qū)”或“劑量建成區(qū)”。隨受照物質(zhì)深度增加，吸收劑量值按比釋動(dòng)能、碰撞比隨受照物質(zhì)深度增加，吸收劑量值按比釋動(dòng)能、碰撞比釋動(dòng)能變化規(guī)律同步改變的一種趨勢(shì)。釋動(dòng)能變化規(guī)律同步改變的一種趨勢(shì)。47比釋動(dòng)能與吸收劑量的關(guān)系：條件： 帶電粒子平衡其中：對(duì)低能帶電粒子，韌致輻射可以忽略時(shí)，則DK一般在10-310-2之間48比釋動(dòng)能和吸收劑量概念的應(yīng)

25、用實(shí)現(xiàn)對(duì)生物組織中吸收劑量的間接測(cè)量目的：射線：中子：注意譜的問(wèn)題，此外還需要進(jìn)行組織厚度的劑量修正49Dm吸收劑量，Gy；fm因子，J/C；X照射量，C/kg.XfXXeWDmaenmenaaenmenm/85.33/吸收劑量與照射量的關(guān)系Dm吸收劑量，Gy；fm因子，Gy/R；X照射量，R.5051526.3 吸收劑量、比釋動(dòng)能和照射量的區(qū)別53且電子平衡時(shí)54第四講 輻射防護(hù)中使用的量劑量學(xué)量描述的內(nèi)容及特點(diǎn)劑量學(xué)量描述的內(nèi)容及特點(diǎn)1、電離輻射與物質(zhì)發(fā)生相互作用、電離輻射與物質(zhì)發(fā)生相互作用能量轉(zhuǎn)移多少，作用的強(qiáng)弱能量轉(zhuǎn)移多少，作用的強(qiáng)弱K,X;作用介質(zhì)接受能量大小作用介質(zhì)接受能量大小D。

26、2、特點(diǎn)、特點(diǎn)沒(méi)有跟生物效應(yīng)相關(guān)聯(lián)沒(méi)有跟生物效應(yīng)相關(guān)聯(lián);沒(méi)有考慮輻射類型和能量對(duì)生物效應(yīng)的影響沒(méi)有考慮輻射類型和能量對(duì)生物效應(yīng)的影響;沒(méi)有考慮受體對(duì)于輻射的相對(duì)敏感性。沒(méi)有考慮受體對(duì)于輻射的相對(duì)敏感性。 55一、 與個(gè)體相關(guān)的輻射量1 當(dāng)量劑量2 有效劑量3 待積當(dāng)量劑量與待積有效劑量二、 與群體相關(guān)的輻射量1 集體當(dāng)量劑量2 集體有效劑量三、 用于環(huán)境和個(gè)人監(jiān)測(cè)的ICRU量輻射防護(hù)學(xué)量輻射防護(hù)學(xué)量56器官劑量n雖然受照物質(zhì)中每一點(diǎn)都有特定的吸收劑量，然而，為了放射防護(hù)目的，作為可以接受的近似方法，常取一段時(shí)間內(nèi)較大組織體積中吸收劑量的平均值。n一個(gè)器官、組織T范圍內(nèi)的平均吸收劑量DT定義為：

27、VVTdVzyxdVzyxzyxDD),(/),(),(57一、 與個(gè)體相關(guān)的輻射量RRTRTDwH,式中：WR輻射權(quán)重因子；DT,R器官、組織的平均劑量SI單位：希沃特，1Sv1J/kg歷史上曾使用過(guò)的單位：雷姆，1rem0.01Sv器官或組織T中的平均吸收劑量DT,R與輻射權(quán)重因子WR的乘積1當(dāng)量劑量HT,R(equivalent dose)58輻射權(quán)重因子WR的值按照輻射在水中的傳能線密度（linear energy transfer, LET）確定n不同射線通過(guò)生物體（例如細(xì)胞時(shí)），由于其LET不同，所產(chǎn)生的電離事件的線性分布亦異。電離密度較大的輻射穿過(guò)此生物體時(shí)一次或多次擊中靶的幾率

28、較大，而電離密度較小的輻射則中靶的幾率較小，甚至在通過(guò)靶時(shí)在靶內(nèi)不發(fā)生電離。1射線；2深部X射線；3軟X射線；4粒子59n在放射生物學(xué)領(lǐng)域，用相對(duì)生物學(xué)效應(yīng)（RBE）表征輻射生物學(xué)效能的差異。特定輻射的RBE是相同照射下，參考輻射（通常是X、射線的）吸收劑量與產(chǎn)生相同效應(yīng)程度的特定輻射所用吸收劑量的比值。效應(yīng)RBEM效應(yīng)RBEM腫瘤誘發(fā)1560染色體畸變4050腫瘤所致壽命縮短1545哺乳動(dòng)物遺傳效應(yīng)1045細(xì)胞轉(zhuǎn)化3570微核660表1 裂變中子相對(duì)于60Co射線的RBEM值60輻射權(quán)重因子 WR：為輻射防護(hù)目的，對(duì)吸收劑量乘以的因數(shù)，用以考慮不同類型的輻射對(duì)健康的相對(duì)危害效應(yīng)。（radia

29、tion weighting factor）ICRP60 199761輻射權(quán)重因子 WR：為輻射防護(hù)目的，對(duì)吸收劑量乘以的因數(shù)，用以考慮不同類型的輻射對(duì)健康的相對(duì)危害效應(yīng)。（radiation weighting factor）輻射種類與能量范圍輻射權(quán)重因子R光子1電子及介子1質(zhì)子及介子2粒子，裂變碎片，重離子20中子連續(xù)函數(shù)ICRP103 2007 輻射權(quán)重因子62MeVeMeVMeVeMeVennnEEER50E 25. 35 . 250E 1 0 .170 . 51E 2 .185 . 2n6)04. 0ln(n6)2ln(n6)ln(222中子輻射權(quán)重中子輻射權(quán)重因子與能量計(jì)因子與能量

30、計(jì)算公式算公式632. 有效劑量ETTTHwE式中： 組織T的權(quán)重因子；HT 器官或組織的當(dāng)量劑量SI單位：希沃特，1Sv1J/kg 歷史上曾使用過(guò)的單位：雷姆，1rem0.01Sv當(dāng)所考慮的效應(yīng)是隨機(jī)效應(yīng)時(shí)，在全身受到不均勻照射的情況下，人體所有組織或器官的加權(quán)后的當(dāng)量劑量之和。(effective dose) WT64組織權(quán)重因子WT ：（tissue weighting factor）為輻射防護(hù)的目的，器官和組織的當(dāng)量劑量所乘的因數(shù)，乘以該因數(shù)是為了考慮不同器官和組織對(duì)發(fā)生輻射隨機(jī)性效應(yīng)的不同敏感性。ICRP60 199765組織權(quán)重因子WT ：（tissue weighting fac

31、tor）為輻射防護(hù)的目的，器官和組織的當(dāng)量劑量所乘的因數(shù)，乘以該因數(shù)是為了考慮不同器官和組織對(duì)發(fā)生輻射隨機(jī)性效應(yīng)的不同敏感性。組織或器官TT骨髓（紅），結(jié)腸，肺，胃，乳腺，其余組織*0.120.72性腺0.080.08膀胱，食道，肝，甲狀腺0.040.16骨表面，腦，唾液，皮膚0.010.04總計(jì)1.0組織權(quán)重因子（ICRP103，2007）*其余組織：腎上腺，外胸區(qū)，膽囊，心臟，腎，淋巴結(jié)，肌肉，口腔黏膜，胰腺，前列其余組織：腎上腺，外胸區(qū)，膽囊，心臟，腎，淋巴結(jié)，肌肉，口腔黏膜，胰腺，前列腺，小腸，脾，胸腺，子宮腺，小腸，脾，胸腺，子宮/子宮頸子宮頸66概念理解n當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量 針對(duì)某個(gè)

32、器官或組織，是平均值； 有效劑量有效劑量 針對(duì)全身而言，取平均值。描述了輻射類型、能量的不同對(duì)生物效應(yīng)的影響； 組織權(quán)重因子組織權(quán)重因子 則描述了不同器官、組織對(duì)全身總危害的貢獻(xiàn)。67n有效劑量n主要用來(lái)對(duì)防護(hù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化中的預(yù)期劑量進(jìn)行評(píng)價(jià)，衡量是否符合監(jiān)管劑量限值要求。n針對(duì)參考人參考人而非照個(gè)人進(jìn)行評(píng)價(jià)，不推薦用于流行病學(xué)估算，也不應(yīng)用于個(gè)人照射和危險(xiǎn)的詳細(xì)、專門回顧性調(diào)查。68n包括有效劑量在內(nèi)，輻射防護(hù)量都無(wú)法直接測(cè)量，只能通過(guò)其他可以測(cè)量的那些量來(lái)加以估計(jì)，或者根據(jù)外照射的輻射場(chǎng)量、內(nèi)照射的放射性核素?cái)z入量進(jìn)行計(jì)算。有效劑量估算體外測(cè)量輻射防護(hù)實(shí)用量測(cè)量理論計(jì)算經(jīng)驗(yàn)近似公式蒙特卡羅計(jì)

33、算方法693. 待積當(dāng)量劑量（committed equivalent dose）與待積有效劑量（committed effective dose）待積當(dāng)量劑量待積有效劑量成年人50年；兒童70年人體單次攝入放射性物質(zhì)后，某一器官或組織在50年內(nèi)將要受到的累積的劑量當(dāng)量。70二、與群體相關(guān)的輻射量2. 集體有效劑量SK：?jiǎn)挝唬喝讼Ｗ⒁猓簳r(shí)間、人群1. 集體當(dāng)量劑量ST：受照群體每個(gè)成員的劑量當(dāng)量的總和。(collective equivalent dose)(collective effective dose)受照群體每個(gè)成員的有效劑量的總和。單位：人希71劑量負(fù)擔(dān)HC，T或ECn劑量負(fù)擔(dān)HC

34、，T或EC 由于某一指定事件，諸如單位實(shí)踐（例如一年的實(shí)踐）造成的人均劑量率（HT或E）在無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的積分。0,)( dttHHTTC0)( dttEECn劑量負(fù)擔(dān)某一指定事件，內(nèi)外照射都有，如核爆炸。72n截尾劑量負(fù)擔(dān)n在某種實(shí)踐以恒定（攝入）速率無(wú)限期進(jìn)行的情況下，指定人群未來(lái)的最大人均劑量率等于一年實(shí)踐造成的劑量負(fù)擔(dān)。如果該實(shí)踐只在某一事件間隔內(nèi)連續(xù)進(jìn)行，未來(lái)的最大年人均劑量將等于相應(yīng)的截尾劑量負(fù)擔(dān)。0,)( dttHHTTCdttEEC0)(73三、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)

35、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，即周圍劑量當(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)處的球中某點(diǎn)處的劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量而不是以當(dāng)量劑量的概念為依據(jù)輻射在器官或組織中的當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量定義為74輻射品質(zhì)因子輻射品質(zhì)因子（Q）是依據(jù)授予物質(zhì)能量的帶電粒子的相對(duì)生物學(xué)效能（RBE），對(duì)特定位置上軟組織吸收劑量施加修正的一個(gè)權(quán)重。Q值按照輻射在水中的傳能線密度（linear energy transfer, LET）確定。3.1 品質(zhì)因子和劑量當(dāng)量品質(zhì)因子和劑量當(dāng)量75 5MeV 5MeV 電子 5MeV 5MeV

36、 n 76 其中Q(r)是該處輻射品質(zhì)因子，D(r)同一點(diǎn)處軟組織吸收劑量。劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量：)()()(rDrQrH劑量當(dāng)量（劑量當(dāng)量（H（r）與當(dāng)量劑量的差別）與當(dāng)量劑量的差別劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量是與受照軟組織中特定一點(diǎn)r處的吸收劑量相關(guān)聯(lián)，實(shí)際中可測(cè)實(shí)際中可測(cè)。當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量是與器官、組織相關(guān)體積內(nèi)的平均吸收劑量相關(guān)聯(lián)，無(wú)法直接測(cè)量，僅用于評(píng)價(jià)、比較輻射的健康危害無(wú)法直接測(cè)量，僅用于評(píng)價(jià)、比較輻射的健康危害。773.2 擴(kuò)展場(chǎng)和齊向擴(kuò)展場(chǎng)n擴(kuò)展場(chǎng)(expanded field）和齊向擴(kuò)展場(chǎng)(aligned expanded field)是為定義場(chǎng)所輻射監(jiān)測(cè)實(shí)用量而引入的兩個(gè)虛擬輻射場(chǎng)。n擴(kuò)

37、展場(chǎng)：若某一空間體積V內(nèi)，每一點(diǎn)上的粒子注量的譜、角分布與特定輻射場(chǎng)r點(diǎn)處的粒子注量的譜、角分布均相同，則稱空間體V內(nèi)存在的輻射場(chǎng)與上述r點(diǎn)相應(yīng)的擴(kuò)展場(chǎng)。78n若與r點(diǎn)相應(yīng)的擴(kuò)展場(chǎng)內(nèi)，粒子都是朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的，則稱空間體積V內(nèi)存在的輻射場(chǎng)為與r點(diǎn)相應(yīng)的齊向擴(kuò)展場(chǎng)。79ICRU球：一個(gè)組織等效球形體模，球的直徑為30cm，密度1g/cm3，材料的質(zhì)量成分為氧76.2%、碳11.1%、氫10.1%、氮2.6%。稱ICRU球。所以ICRU球可用來(lái)模擬人體對(duì)輻射量最敏感的軀干部的受照情況，被規(guī)定為確定外部輻射源產(chǎn)生劑量的受體。 80為了環(huán)境和場(chǎng)所監(jiān)測(cè)的目的，引入二個(gè)概念把外部輻射場(chǎng)與有效劑量和皮膚當(dāng)量

38、劑量聯(lián)系起來(lái)。第一個(gè)概念是適用于強(qiáng)貫穿輻射的周圍劑量當(dāng)量；第二個(gè)概念是適用于弱貫穿輻射的定向劑量當(dāng)量。這些用于監(jiān)測(cè)的劑量當(dāng)量均屬于實(shí)用量，它們具有可測(cè)性。 813.3. 環(huán)境監(jiān)測(cè)周圍劑量當(dāng)量 H*(d)：定向劑量當(dāng)量 H(d,)：輻射場(chǎng)中某點(diǎn)處的周圍劑量當(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d10mm。(ambient dose equivalent)(directional dose equivalent)輻射場(chǎng)中某點(diǎn)處的周圍劑量當(dāng)量H(d,)是相應(yīng)的擴(kuò)展場(chǎng)在ICRU球內(nèi)、沿指定方向的半徑上深度d處產(chǎn)生的劑量當(dāng)量。對(duì)于弱貫

39、穿輻射，推薦d0.07mm。值取0.07mm，這相當(dāng)于皮膚基底層的深度。 82實(shí)際的輻射場(chǎng)往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的。如果已知輻射場(chǎng)中某參考點(diǎn)的注量及其能譜和角分布注量及其能譜和角分布（它可能與其周圍的不同），設(shè)想將該點(diǎn)的輻射場(chǎng)參數(shù)擴(kuò)展擴(kuò)展到某一感興趣的區(qū)域或體積中，使該范圍內(nèi)的輻射場(chǎng)，即在其中的整個(gè)有關(guān)體積內(nèi)，注量及其角分布和能注量及其角分布和能量分布處處與參考點(diǎn)的相同量分布處處與參考點(diǎn)的相同。這個(gè)輻射場(chǎng)就稱作相應(yīng)于參考點(diǎn)的擴(kuò)展場(chǎng)參考點(diǎn)的擴(kuò)展場(chǎng)。如果將擴(kuò)展場(chǎng)中輻射粒子的方向加以梳理，使感興趣區(qū)域中的注量是單向注量是單向的。這樣經(jīng)梳理過(guò)的輻射場(chǎng)稱作參考點(diǎn)的齊向擴(kuò)展場(chǎng)齊向擴(kuò)展場(chǎng)。 83在環(huán)境監(jiān)測(cè)中用周圍劑量當(dāng)量就可用它把外部輻射場(chǎng)與處于輻射場(chǎng)中的人體有效劑量聯(lián)系起來(lái)。周圍劑量當(dāng)量與參考點(diǎn)的注量及其能譜分周圍劑量當(dāng)量與參考點(diǎn)的注量及其能譜分布有關(guān)，而與注量的角分布無(wú)關(guān)，這正是布有關(guān)，而與注量的角分布無(wú)關(guān)，這正是“周周圍圍”一詞的含義