輻射劑量與防護(hù)1.3-rev

1、1,電離輻射劑量與防護(hù),康 璽,系館315 Tel: 8281887 E-mail:,2,第1.3節(jié) 劑量學(xué)基本概念,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)的吸收劑量。

2、,3,Ionization 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 Particle 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。 Radiant 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,（2）Fluence（注量）：表征輻射場(chǎng)的空間疏密程度。 特例：?jiǎn)蜗蜉椛鋱?chǎng),5,3.角分

3、布和輻射度 Angular distribution（角分布）：描述粒子入射方向的分布。,6,Energy radiance（能量輻射度）r：,單位：w. m-2.sr -1,Radiance（輻射度）：注量率的角分布 Particle radiance（粒子輻射度）p：,P=,7,4 輻射度譜分布,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。,8,5、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。 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

4、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：,J m-1,Jm2kg-1,9,總質(zhì)量阻止本領(lǐng)描述帶電粒子在物質(zhì)中穿過單位路程時(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)）,10,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，不涉及具體物理過程。單位：m2kg-1 質(zhì)量能量轉(zhuǎn)移系數(shù)（tr/）：描述不帶電粒子穿過物質(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

5、量是否被物質(zhì)吸收。單位：m2kg-1 質(zhì)量能量吸收系數(shù)（en/）：描述不帶電粒子穿過物質(zhì)時(shí)，不帶電粒子被物質(zhì)吸收的能量。單位：m2kg-1 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/）,11,本節(jié)主要內(nèi)容 比釋動(dòng)能K(Kerma) 照射量X (Exposure) 吸收劑量D(Absorbed Dose) 輻射平衡(Radiation Balance),12,一、比釋動(dòng)能K(Kerma) 1.1 描述對(duì)象： 不帶電粒子在物質(zhì)中傳遞能量過程： 第一階段：由不帶電粒子

6、 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（過程）分別考慮 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,13,PP,電子對(duì)生成過程中反應(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）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。,14,1.2、Energy transferred （轉(zhuǎn)移能）tr,(1)定義 在指定體積V內(nèi)由

7、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。,電子對(duì)生成過程中反應(yīng)能為Q=-2mc2，mc2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，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)出射光子對(duì)能量，原因光子對(duì)能量來(lái)源于正電子，正電子能量屬于轉(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,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

8、分。 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。,16,1.3、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Gy，1Gy=1JKg-1; 拉德(rad),1rad=10-2Gy。,17,(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)展定義中帶電粒子的能量不

9、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自發(fā)核轉(zhuǎn)變過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。,18,1.4 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),在體積元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)

10、度。顯然,(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,20,(4) 比釋動(dòng)能因子k（Kerma factor）,比釋動(dòng)能K通過比釋動(dòng)能因子k與不帶電粒子注量或其譜分布聯(lián)系起來(lái)。,21,1.5 碰撞比釋動(dòng)能Kc,若定義：,則：,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 ：,對(duì)單能且只有一種不帶電粒子輻射場(chǎng)，有：,特別對(duì)中子有：,22,1.6 比釋動(dòng)能率(Kerma rate),(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：,23,(2) 空氣

11、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,定義,則有,24,1.7 不同介質(zhì)中的比釋動(dòng)能,(1) 含義,(2) 關(guān)系,r W,V,V,r V,K(V中r點(diǎn)）,K（V中r點(diǎn)）,25,二、 照射量,2.1 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 C

12、kg-1,26,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 unit,27,(2) 特性（properties） 次級(jí)電子的軔致輻射被吸收而產(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。,28,對(duì)于單能光子,2.2 照射量率 （Exposure rate）,(1)

13、 定義,單位：Ckg-1s-1或Rs-1,=dX/dt,對(duì)單能光子輻射場(chǎng):,29,2.3 X和 值得說明的問題 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、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)。,30,2.4 照射量因子,計(jì)算公式：,照射量因子,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

14、點(diǎn)的照射量率。,解：,由,且,得,32,3.1 授與能（energy imparted） （1）能量沉積事件（energy deposition event） 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,三 吸收劑量D（Absorbed dose）,33,一次能量沉積事件的授與能示意圖,Q=-2.215MeV,34,3.1 吸收劑量D （Absorbed dose）,.定義,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)生的

15、核轉(zhuǎn)變和輻射相互作用有關(guān)。,單位為：J.Kg-1(Gy)，也可用 rad,35,電離輻射,不帶電粒子,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:,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X射線或中和過程釋放的光子形式輻射出的能量）的份額,吸收劑量的計(jì)

16、算,37,思考題,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掉，在淹沒之前，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） 定義 輻射平衡,39,典型例子 （a）PE=常數(shù) (

17、b) 介質(zhì)和源的均勻分布 D的表達(dá)式,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,40,(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,對(duì)不帶電粒子輻射場(chǎng)，在CPE下,41,帶電粒子平衡：,總能量平衡,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）,不帶電粒子在某一體

18、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)平衡,入射輻射在物質(zhì)中沒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,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

19、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。,46,帶電粒子準(zhǔn)平衡（charged particle quasi-equilibrium）,峰值吸收劑量(peak dose，Dm）：受照物質(zhì)中最大的吸收劑量 參考深度(reference depth，dm）：受照物質(zhì)中峰值劑量所在深度 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、碰撞比釋動(dòng)能變化規(guī)律同步

20、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)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：,注意譜的問題，此外還需要進(jìn)行組織厚度的劑量修正,49,Dm吸收劑量，Gy； fm因子，J/C； X照射量，C/kg.,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.,50,51,52,6.3 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) 1、電

21、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K,X; 作用介質(zhì)接受能量大小D。 2、特點(diǎn) 沒有跟生物效應(yīng)相關(guān)聯(lián); 沒有考慮輻射類型和能量對(duì)生物效應(yīng)的影響; 沒有考慮受體對(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,56,器官劑量,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。 一個(gè)器官、組織T范圍內(nèi)的平均吸收劑量DT定義為：

22、,57,一、與個(gè)體相關(guān)的輻射量,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,不同射線通過生物體（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此生物體時(shí)一次或多次擊中靶的幾率較大，而電離密度較小的輻射則中靶的幾率較小，甚至在

23、通過靶時(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,59,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。,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)。,（radiation weighting factor）,ICRP60 1997,61,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

24、康的相對(duì)危害效應(yīng)。,（radiation weighting factor）,ICRP103 2007 輻射權(quán)重因子,62,中子輻射權(quán)重因子與能量計(jì)算公式,63,2. 有效劑量E,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),WT,64,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

25、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 1997,65,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。,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，前列腺，小腸，脾，胸腺，子宮/子宮頸,66,概念理解,當(dāng)量劑量 針對(duì)某個(gè)器官或組織，是平均值； 有效劑量 針對(duì)全身而言，取平均值。 輻射權(quán)重因子 描述了輻射類型、能量的不同對(duì)生物效應(yīng)的影響； 組織

26、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)。,67,有效劑量 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。 針對(duì)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。,68,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)算方法,69,3. 待積當(dāng)量劑量（committed equivalent dose） 與待積有效劑量（committ

27、ed 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：,單位：人希,注意：時(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EC,劑量負(fù)擔(dān)HC，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（

28、HT或E）在無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的積分。,劑量負(fù)擔(dān)某一指定事件，內(nèi)外照射都有，如核爆炸。,72,截尾劑量負(fù)擔(dān) 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)。,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)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

29、ICRU球中某點(diǎn)處的劑量當(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)量劑量定義為,74,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,75,76,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（H（r）與當(dāng)量劑量的差別,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)。 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

30、測(cè)量，僅用于評(píng)價(jià)、比較輻射的健康危害。,77,3.2 擴(kuò)展場(chǎng)和齊向擴(kuò)展場(chǎng),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)。 擴(kuò)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)。,78,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)。,79,ICRU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

31、%、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。,81,3.3. 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

32、，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（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

33、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)域中的注量是單向的。這樣經(jīng)梳理過的輻射場(chǎng)稱作參考點(diǎn)的齊向擴(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)的注量及其能譜分布有關(guān)，而與注量的角分布無(wú)關(guān)，這正是“周圍”一詞的含義。將ICRU球放在輻射場(chǎng)中之后，輻射場(chǎng)的分布將發(fā)生變化。對(duì)于強(qiáng)貫穿輻射，ICRU球的反散射作用對(duì)值有一定的影響。在設(shè)計(jì)測(cè)量?jī)x器時(shí)，要考慮到反散射因素。,84,周圍劑量當(dāng)量對(duì)不同方向和品質(zhì)的流量響應(yīng)具有疊加性，可表征有效劑量。 人體不像ICRU球具有各向?qū)ΨQ性，不同取向擬人模處于射線和中子的單向射束照射時(shí)，有效