放射衛(wèi)生學重點緒論核醫(yī)學與放射防護的基礎知識

RadiologicalHealth（Radioprotection）

放射衛(wèi)生學（輻射防護）TheSchoolofPublicHealth,SoutheastUniversityTang,Meng東南大學公共衛(wèi)生學院唐萌InternationalConferenceonthePROTECTIONOFTHEENVIRONMENTFROMTHEEFFECTSOFIONIZINGRADIATIONStockholm,Sweden6-10October2003OrganizedbytheIAEAInco-operationwithUNSCEAR,theECandtheIURHostedbytheGovernmentofSwedenthroughtheSwedishRadiationProtectionAuthorityInternationalConferenceontheInternationalAtomicEnergyAgencyOrganizedbytheIAEAInco-operationwithUNSCEAR,theECandtheIURHostedbytheGovernmentofAustriathroughtheAustrianRadiationProtectionAuthorityVienna,Austria6-7May2004緒論核醫(yī)學與放射防護的基礎知識核醫(yī)學的發(fā)展史（1）1934年EnricoFermi發(fā)明核反應堆，生產第一個碘的放射性同位素。1936年JohnLawrence首先用32P治療白血病，這是人工放射性同位素治療疾病的開始。1937年Herz首先在兔進行碘[128I]半衰期（半衰期T1/225分）的甲狀腺試驗，以后被131I（8.4天）替代。1942年JosephHamilton首先應用131I測定甲狀腺功能和治療甲狀腺功能亢進癥

1943年至1946年用131I治療甲狀腺癌轉移核醫(yī)學發(fā)展史（2）1946年7月14日，美國宣布放射性同位素可以進行臨床應用，開創(chuàng)了核醫(yī)學的新紀元1951年BenedictCassen發(fā)明線性掃描機1958年HalO.Anger發(fā)明Anger照相機1959年SolomonA.Berson和RosalynS.Yalow發(fā)明放射免疫分析等對影像核醫(yī)學和體外測定的發(fā)展都起到了很大的推動作用50年代，鉬[99Mo]-锝[99mTc](99Mo-99mTc)發(fā)生器的出現70年代單光子斷層儀的應用和80年代后期正電子斷層儀進入臨床應用，使影像核醫(yī)學在臨床醫(yī)學中的地位有了顯著提高

原子核一、核的組成二、原子核的能級分子和原子的概念分子：分子是保持物質化學性質的最小粒子。原子：原子是化學變化中的最小粒子。原子與分子的主要區(qū)別在于分子在化學反應里可“分”，原子在化學反應里不可“分”。原子的內部結構原子的內部結構

原子核（質子+中子）原子（帶正電）（不帶電）核外電子（帶負電）關于原子要注意的幾個問題（1）原子核所帶電量和核外電子的電量相等，但電性相反，因此整個原子不顯電性。故核電荷數＝質子數＝核外電子數。（2）電子的質量很小，只相當于質子或中子質量的1/1836，所以原子的質量主要集中在原子核上，故相對原子質量≈質子數＋中子數。一、核的組成

原子核(atomicnucleus)：由兩種質量幾乎相等的基本粒子－質子(Ｐ)和中子(Ｎ)組成,質子和中子統(tǒng)稱為核子。原子核的結構及相互關系

二、原子核的能級

一般情況下 最低能量狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）放射性核素衰變高能量狀態(tài)（激發(fā)態(tài)）或高能粒子轟擊 第一節(jié)核物理基本知識

一、元素、核素、同位素和同質異能素二、放射性核素與核衰變三、放射性衰變規(guī)律四、電離輻射與物質的相互作用（一）元素(Element)

元素：凡質子數相同的原子稱為一種元素，它們的原子序數相同，因此具有相同的化學特性，是組成不同物質的基本單位。但其原子核中的中子數可以不同，因而物理特性可有某些差異。目前，人們已發(fā)現的元素有109種，其中原子序數為61，95~109為人造元素。（二）核素(Nuclide)核素：不僅質子數相同，而且中子數也相同，因而質量數相同，并處于同一能量狀態(tài)的原子，稱為一種核素。每種元素可以包括若干種核素，目前已知的核素有2300多種,分別屬于100多種元素。核數的表示方法如下：

X是元素符號,Z表示質子數目（即原子序數）,A表示核子數。 上右圖某些核素左上角質量數之后加m，表示該核素處于激發(fā)態(tài)，如99mTc（三）同位素(Isotope)

同位素：凡屬于同一種元素的不同核素，它們在元素周期表中處于相同的位置，質子數相同而中子數不同，稱為元素的同位素。（四）同沸質異能素(Is東ome戴r)同質異賤能素：變核內中漢子數和尖質子數匠都相同重但核所類處能態(tài)吃不同的旬核素互耽為同質球異能素倦。同質異能而武器---溪-第三代、第四代武廈器----“伽瑪彈”元素、峽核素、府同位素逢和同質晨異能素幅的異同客點二、放迎射性核柔素與核級衰變（一）穩(wěn)定性核追素和放射性已核素（二）核衰變公式和衰變圖三、放稼射性衰阿變規(guī)律（一）幾卸個概念（二）放包射性活度聾單位和與矮質量的關柳系衰變常數(λ)放射性貿核素在竊單位時屢間內衰待變的原捕子核數對與當時托存有的引原子核族總數成猾正比,每一種箱放射核蛙素都有滅自己固填定的單謠位時間瞧內衰變蜓百分數,這個百分摸數叫做衰靠變常數(λ),是放射性眼核素的重于要物理特應征參數。放射性活周度（I）單位時間宿內原子核毛衰變的數毀量。物理半衰顧期（T1/2）放射性活戲度隨時間拴按指數規(guī)仁律減少，窄其減少至執(zhí)一半所需棗要的時間副稱作物理逢半衰期。生物半排環(huán)期（Tb）指生物體浩內的放射炎性核素經松由各種途籍徑（生物構代謝）從粱體內排出望一半所需某要的時間佛。有效半竹減期（Te）：指生物乳體內的梳放射性約核素由陽于從體巡壽內排出府（生物宜代謝）嘩和物理菠衰變（永放射性多衰變）嘉兩個因買素作用,減少至斜原有放櫻射性活訂度的一彈半所需刻要的時慨間。放射性活效度放射性瘦活度(簡稱活喬度)過去慣洞稱放射襲性強度征?，F用落國際制引單位的禍專門名岸稱是貝塊可（Bq），定義辨為每秒一培次衰變。為了更絨好地表建示各種傻物質中巖的放射察性核素暗含量,通常還采估用比活性橡及放射性享濃度這二凈個參數。比活性：指單位景質量物質胡的放射性在活度,單位是Ｂq/g。放射性濃前度：為單位體猶積溶液內物所含的放曬射性活度,單位是Ｂ星ｑ/ｍl，亦有用憑單位摩爾山物質的放回射性活度它來描述比蟻活性的,單位是Ｂ成ｑ/mo百l。貝可與書居里之熔間的關郵系四、電或離輻射梅與物質打的相互鉛作用（一）因帶電粒弦子與物垂質的相她互作用（二）X、γ光子與物耕質的相互察作用（三）煤中子與榨物質的仍相互作稀用（一）這帶電粒余子與物您質的相獸互作用1．電離作雹用2．激發(fā)作某用3．散射作努用4．韌致輻棟射5．湮沒策輻射6．吸收灘作用7、帶電罰粒子的書射程電離作違用是指射雪線使物際質中的局原子失悔去軌道族電子而告形成正臺負離子命對,它是某望些放射流性探測術器測量竹射線的惕物理基蚊礎,又是射線撇引起物理銅、化學變榨化及生物掉學效應的適主要機制孫。激發(fā)作用指射線夫使某些航原子的危軌道電旦子從低但能級躍殿遷至高骨能級。嚼當該電倍子退激扎時,能量以光業(yè)子或熱能勸形式釋出戰(zhàn)。激發(fā)作磚用也是轉一些放圣射性探周測器工猜作的物佳理基礎,是射線含引起物端理、化丟學變化麗和生物糠學效應抓的機制著之一。散射作用指帶電粒禁子受到物雙質原子核列庫侖電場還作用而發(fā)墨生方向偏查折。散射模作用對測酒量及防護晨都有一定貨影響。?-粒子的質夠量遠小于消粒子，它賞引起物質葵電離和激自發(fā)的同時肌，本身有薪明顯的散悉射。韌致輻射?-粒子在介連質中受到鼠阻滯而急講劇減速時勉能將部分辰能量轉化畜為電磁輻被射,即ｘ射并線。在防護上涂值得注意,即?-粒子的鐘吸收體暗和屏蔽閃物應采錫用低密踐度材料,如有機玻糕璃、鋁等奸。湮沒輻射當β+粒子與技物質作幻玉用,能量耗盡號時和物質元中的自由礦電子(e-)結合,正負電濫荷抵消,兩個電子料的靜止質略量轉化為春兩個方閩樸相反、能塊量各為0.5糞11ＭeV的γ光子而自纖身消失,這叫做湮駱沒輻射或筒光化輻射銅。吸收作控用射線使物謀質的原子拖發(fā)生電離依和激發(fā)的染過程使射光線的能量擺逐漸消耗,當能量全每部耗盡,該射線溫則不再勺存在,稱作被吸石收。帶電粒子盤的射程帶電粒子尾在物質中檔沿著最初坡入射方向訪所能穿行源的最大直害線距離稱洗為帶電粒玻子的射程五。（二）X、γ光子與物鵝質的相互番作用γ光子引蘆起初級樂電離的妻機制主胃要有以誕下三種卻：1．光電褲效應2．康普桂頓效應3．電子監(jiān)對生成登效應光電效應γ光子與爐物質原令子相撞驚時,其能量全蹦部交給原拆子的一個撥軌道電子(主要是抹內層)使之脫離其原子而釋工放出來,此電子炕稱作光客電子,這種現與象稱作米光電效獅應,γ光子在此哀過程中消喚失。康普頓刻效應入射γ光子僅序將一部變分能量頃傳遞給憐核外電震子使之爛釋出而選本身則糕發(fā)生散升射,這種現細象稱作止康普頓孝效應,釋放出聰的電子船稱作康妨普頓電么子,入射γ光子經杰散射后辯稱為康仗普頓散劃射光子閣。電子對嚷生成效感應當γ光子能量>1.污02Ｍｅｖ時,其中1.0肝2ＭｅＶ的毒能量在物拍質原子核徑電場作用唇下轉化為硬一對正負槳電子,是為電子墾對生成。擁余下的能陳量變成電在子對的動絡能。（三）中開子與物質商的相互作沉用中子不帶務電荷,不能直接混引起電離,但中子可煤以與物質兵原子核碰言撞,使原子核約受到反沖事而運動,這種反蟻沖核可葡引起物株質的電為離作用橡（彈性荒散射）烈。中子為也可能摧直接進王入物質劫原子核享而使之攔發(fā)生反扔應（核巾反應）徐。第二節(jié)久電離致輻射量久與單位一、照舍射量和再照射量桌率二、吸收昏劑量及吸狀收劑量率三、劑橋量當量愛和劑量交當量率四、照未射量與螺吸收劑皆量的關捆系（了恨解）五、有效病劑量當量指和集體劑哭量當量照射量（X）1．照射量縱（X）是落表示中蔥等能量派的γ光子或ｘ侮射線在空腐氣中致電觀離能力的姥物理量。2．照射量店率(鵲)單位時英間內的足照射量課稱照射籠量率。照射量和泊照射量率二、吸奴收劑量腳及吸收伐劑量率1．吸收蜓劑量（D）適用艱于各種類凡型的電離欣輻射,它表示悉物質吸揚收射線叉能量的栗電離輻橋射量。2．吸收塌劑量率()單位時間針內的吸收挽劑量稱吸煤收劑量率及。吸收劑量沉及吸收劑殼量率三、劑奶量當量頑和劑量除當量率劑量當泄量（H）是在駝吸收劑量刊的基礎上摸考慮剄生炭物學效應戀的不同而根設置的一厘種電離輻凈射量,它是直匆接反映鄙各種射野線被吸星收后引梳起的生澡物學效貿應強弱衛(wèi)的電離蓋輻射量買。劑量誕當量實西為經過鞋適當修棄正后的劈燕吸收劑蟲量。劑量當量博率()指單位子時間內始的劑量翻當量劑量當春量單位勞國際眨制單位缺是希沃期特(Ｓｖ),舊的專鎮(zhèn)用單位各為雷姆(ｒｅｍ)1Sｖ=ｌＪ·ｋｇ-ｌ=100爆rem劑量當梁量率單丘位為Ｓ排ｖ·ｓ-ｌ或ｒｅ斷ｍ·ｓ-ｌ。五、有武效劑量愿當量有效劑量禮當量（HE）當細所考慮軟的效應婚是隨機課效應時,在全身電受到非保均勻照玻射的情背況下,受到危險斃的各組織輝或器官的公劑量當量使與相應的股權重因子課乘積的總致和為有效糾劑量當量沿。ＩＣＲ拳Ｐ建議,HE全限為50ｍSv·ｙ-ｌ(即5ｒｅｍ·ｙ-ｌ).五、集燒體劑量美當量集體劑量搬當量（S）由于輻賊射的隨機升性效應,僅以一定會的幾率發(fā)尋生在某些哨個體身上,并非受輝到照射澤的每個易人都會夫發(fā)生,因此要評棚價群體所先受到的輻扶射危害以刑采用集體山劑量當量(S)更有實井際意義饒。集體劑量峽當量的單麗位是“men·Sv”或“men·rem”集體劑股量當量井是一個桐廣義量,可用于全暑世界居民,或一個群禿體乃至一脆個個人。第三節(jié)碰輻僅射測量湖儀器基本原臨理：將輻射與它物質的相可互作用的盆各種效應持（輻射量浸）轉化為聰其它可以自觀測的物綱理量。①輻射探陸測器，1、從構成以分：②核電子儀密器分類①放射派性測量押儀：鑒別輻射顆粒子的種宿類（α、β、γ），2、按測量譜目的分測量輻射晃粒子的數勞目或數率換，測量輻射汗粒子能量牧或能譜②劑量司測量儀努：測量照妥射量或濁照射量讓率，測量吸蒙收量或墨吸收量衡率一、輻訊射探測兇器（探疏頭）（一）革蓋革—彌勒（GM）計數管和協(xié)正比計數銜管G-M計數管么與正比棵計數管譽的區(qū)別愉：G-M計數管蠢不能區(qū)日別粒子能毒量區(qū)別正比計究數管遲產生域的電脈茄沖的幅皺度與入線射粒子很能量成達正比（二）閃爍計課數器（閃爍探驕頭）組成：閃爍溪體+光電倍增畝管功能：①計數扛粒子數雙目，②湯依脈沖貍幅度區(qū)險別粒子套能量（三）半向導體探測振器P—N結合型半鄭導體探測緊器P(p序osi票tiv濃ep爺ole米)護N(n評agi傲tiv蓋ep烤ole搬)二、通用廟核電子儀掘器常用的江三種核層電子儀雨器：自動定標攻器；計數率賞儀；脈沖高尸度分析執(zhí)器；通用核平電子儀朱器（一）定標器是一種主起要用于記瞧錄電脈沖府數目的核吐電子儀器組成：徹高壓穩(wěn)刺壓電源剝、脈沖經放大器笛、脈沖紀甄別器咐、計數況器、定停時器（二）計這數率儀是一種雄直接指劑示單位皂時間內反的平均漠脈沖數院的儀器（三）脈沖幅腳度分析崇器是一種妙把不同缸幅度的跳輸入電錯壓脈沖處加以甄帥別分組燃，并按顏不同高漲度范圍竊，分組拜加以記阻錄的儀勁器。γ閃爍計梢數器（γs提cin予til齒lat姜ion傅co哀unt獲er）液體閃爍歉計數器（liqu掌ids禍cint費illa纖tion騎cou猶ntet驗r）放射性活沈度計臟器功選能測定耕儀臟器顯像遞儀器其它三、核醫(yī)萄學專用輻貧射儀器四、防態(tài)護監(jiān)測拖儀器（一）初場所劑叼量監(jiān)測君儀(二)個人劑量檔監(jiān)測儀（三）斃表面污破染監(jiān)測困儀（一）場所劑量笛監(jiān)測儀固定按形式框分蛋電紙離室型田巡測儀便攜1、類型廊閃爍體候型巡測災儀電離室型勢較憑準按探頭浸分 計胞數管型吸輕便、住經濟閃爍體挎型殊靈敏2、功能：診測工作場叔所X、γ射線3、讀數表待示法：mR/h、mrad櫻/h(二)個人劑察量監(jiān)測鑄儀1、電離室召型個人闊劑量監(jiān)春測儀（個人劑輪量筆）直讀小可目測讀召數類型非直讀齡須是專門儀誤器測筆秩上的殘屠留電荷2、膠片傍劑量儀兇（黑度器計）特點：體蘋小、結實杰、價廉、拔記錄可永灰久保存3、熱釋光齒劑量儀特點：礙靈敏度冤高、量侮程范圍指寬、可攀重復使沖用、可脈以多種車形式在追多種條堵件使用適用：個外人、工作黑場所、環(huán)載境4、玻璃劑量制儀優(yōu)點：量糖程寬、性龜能穩(wěn)、重洲復性好、彈可重復使線用缺點：對洽清潔度要聞求高、對蔥環(huán)境濕度栽要求高5、幾種切個人劑括量儀性爽能比較旗（表1-5）（三）表桑面污染監(jiān)著測儀1、功能釋：測工命作場所王的工作頁面、衣拾服、手盲腳等咳表面污套染水平2、類型：熊便攜式、而固定式3、讀數：丹粒子數/分（cpm）4、特點：梁帶有超限答值報警信異號。*63Than套kYo芝u!反應堆最早的掃妻描機最早的伽姻瑪相機最早的閘攝碘試蝴驗鉬[99Mo]賊-锝[99mTc]蓄(99Mo-99mTc)發(fā)生器穩(wěn)定性核郵素穩(wěn)定性欲核素：當核命內中子和質子數嬌保持一定俯比例時,兩種力聲量平衡,若沒有外企來因素(如高能律粒子的慌轟擊)，不會發(fā)羊生核內成崗分或能級做的變化,這種核素兵稱為穩(wěn)定蟲性核素。目前已發(fā)頂現的200跌0多種核凱數中，意只有274種是穩(wěn)定纏性核素，顫屬于81種元素，1700多種屬形于不穩(wěn)老定性核挽素。原子核匯內核子急之間存慕在一種無強大的瓜引力,稱為核力(nu疑cle界ar座for餓ce)。引力葛短程力斥力要長程力原子核能昂否穩(wěn)定，稈取決于以勇上兩種內袖在力量是倆否平衡。不穩(wěn)定性墊核素(放射性烤核素)核內質新子數不初變，中刻子數增犬加或減鉗少都會凍使斥力源大于引閑力，此截時原子滿核乃處臂于不穩(wěn)庭定狀態(tài)惰，需通諒過核內伴結構或徑能級調督整才能隆趨于穩(wěn)舊定，這耕種核素岸稱作不脊穩(wěn)定性倒核素。迎這種核睬內結構稍或能級敘的調整昂稱為核稅衰變。漢核衰變熔的同時,將釋放芹出一種屯或一種刑以上的免射線，遮這種性廊質叫做估放射性靜。因此橡，不穩(wěn)伍定核素查又稱作派放射性耳核素。核衰變公珠式和衰變峽圖1．α衰變2．β-衰變3．β+衰變4．電子俘田獲（EC）5．γ躍遷與套同質異期能躍遷6．自裂耕變三種射線作的比較α孟β以γ帶電匠電子流敗電子蜜流γ光流能譜凝單能柜連續(xù)期能譜輸單銳能射程（槍空氣）3~4c雹m宴10~磁20cm無限大電離能力趣（空氣）1萬~7萬對/cm江60~7千對/cm很小穿透力頌弱綁中鐵大內照射哥危害丘大斑中獸小外照射卡危害勁無洲中翠大α衰變每次衰變愿釋放出一講個α粒子(He軌)，母核渴失去二禿個質子瘡和二個狼中子，藥子核原與子序數戴減少2，質量數語減少4。這一寸過程也鞠釋放出囑衰變能(Q)。β-衰變主要發(fā)劉生于富崇中子核孩素。核田中一個只中子轉腰化為質半子，同扯時放出件一個負危電子(ｅ-；來自核警的負電子