大四课件剂量

1、二、 电离辐射剂量学基本量及其相关概念（一）基本量的定义1.照射量和照射量率2.比释动能和比释动能率3.吸收剂量和吸收剂量率1.照射量和照射量率（1）、照射量定义：XdQ/dmdQ的值是光子在质量dm的空气中释放的全部电子完全被空气阻止时，在空气中所产生的一种符号的离子总电荷的绝对值。（并不包括dm体积内由于轫致辐射而引起的电离电荷）PX或rdm 图2 X或在空气中的电离过程。o.（2）、定义说明：1 ，2，3（3）、 SI单位：ckg-1 无专名 照射量曾用单位：伦琴， 符号R 1R =2.5810- 4 ckg-1 （4）、照射量率定义：单位时间内的照射量增量。 Xdx/dt单位SI制，

2、ckg-1 s-1 曾用过的单位RS-1照射量测量-原理图1.17 自由空气电离室示意图照射量测量-电荷收集图1.18 “测量体积”前后边缘上次级电子的典型径迹2.比释动能和比释动能率定义：k= dEtr /dm dEtr是由不带电粒子在质量为dm的无限小体积内释放出来的所有带电粒子初始动能之和（即转移能）SI单位：Jkg-1 专名 戈瑞 gray 符号 Gy 过去沿用的专用单位：拉德（rad）或（rd） 1rad = 10-2 Gy .比释动能率：3、吸收剂量和吸收剂量率（1）、吸收剂量（absorbed dose）D 的定义：电离辐射向无限小体积内授与的平均能量除以该体积内物质的质量而得的

3、商。DdE/dm dE是电离辐射授与质量为dm的物质的平均能量。也可以说，D是电离辐射给予单位质量物质的平均授与能。注意：1，2，3SI单位：Jkg-1 专名戈瑞（Gy）过去常用单位：拉德（rad） 1 Gy =100 rad （2）、吸收剂量率（absorbed dose rate）D（t）dD/dt 单位： Gy/s 或rad/s（二）、辐射平衡1.含义：辐射平衡指的是辐射场内存在的一种状态。若由每一种给定类型和特定能量的电离粒子，从辐射场某点一无限小体积带走的辐射能的期望值与具有同样能量的同类粒子带进这一体积的辐射能的期望值相等，则称辐射场这一点存在辐射平衡，也就是说，在辐射平衡状态下，

4、进入某点无限小体积的辐射能等于离开该体积的辐射能。 2.带电粒子平衡CPE（charged particle equilibrium） 图3 带电粒子平衡示意图pBAdv 均匀场 均匀介质 （三）、D、K和X三者之向的关系1、吸收剂量与比释动能的关系： CPE条件下： D=Kc2.吸收剂量和比释动能随物质深度的变化D或KDKAB3、吸收剂量D与照射量X的关系： D= （W/e）a X = f X 在空气中： D（Gy） = 8.7310- 3 X（R）4照射量X与空气碰撞比释动能kca的关系： X = K ca （W/e）a5.照射量x与能量注量的关系： X = （en/）（e / W） 6.

5、电离室的能量晌应： S（E）=（en/）m / （en/）a E三、辐射防护中使用的量 辐射防护学中使用的辐射量很多，与个体相关的辐射量、与群体相关的辐射量、描述与周围辐射水平的指数量以及个人和环境监测中使用的实用量。现只介绍用品质系数、权重因子加权的吸收剂量，即剂量当量、当量剂量和待积剂量当量和有效剂量。这些均属于辐射防护中常用的量（radiation protection quantities）（一） 剂量当量H和当量剂量HT，R 1.提出：2.剂量当量的定义及单位。定义：在组织中所关心的某一点的剂量当量H是吸收剂量D，品质因数Q及其它修正因数N的乘积 H=DQN 单位：Q与N都是没有量纲

6、的，所以H 的SI单位和D 的相同为 J kg-1，给予其专名 希沃特（sievert）Sv。专用单位：雷姆（rem） 1rem0.01Sv3.剂量当量率及其单位。剂量当量率 是单位时间内的剂量当量的增量。定义为：HdH/dt dH是dt 时间间隔内剂量当量的增量。 单位：J kg-1 s-1 也可用希沃特代替。Sv s-1 4.有关品质因数Q的讨论 品质因数Q是用来计算吸收剂量的微观分布对危害的影响的量，它所关心的一点上的水碰撞阻止本领L的函数。辐射类型1990 年推荐值2007年推荐值光子(X、射线)11电子和介子11质子和带电介子5(没有介子)2粒子、裂变碎片、重离子2020中子依中子能

7、量分5 个区间,分别为:5、1020、10、5能量En 的连续函数2010-12-01辐射权重因子吉 林 大 学 公 共 卫 生 学 院2010-10-2821中子辐射权重的函数5.当量剂量HT，R（equivalent dose） 定义：HTRWR DTR 式中：HTR为R类辐射在组织或器官T中的平均当量剂量。DTR为R类辐射在组织或器官T中的平均吸收剂量。W R为R类辐射的辐射计权因子。单位：同剂量当量单位相同。表2 辐射权重因子W R 类型 能量范围 W R 光子 所有能量 1 电子和介子 所有能量 1 中子 能量 10kev 5 10100kev 10 100kev2Mev 20 22

8、0 Mev 10 20 Mev 5 质子（反冲质子除外） 能量2 Mev 5 粒子，裂变碎片，重核 20 当量剂量和剂量当量区别：剂量当量是以组织或器官中一个点的吸收剂量乘以该点处的辐射品质因数Q，而当量剂量是以器官或组织的平均吸收剂量乘以辐射计权因子WR，而WR是以入射到身体的辐射种类和能量（对外照射）或从辐射源放射的粒子的种类和能量？（内照射）来选取的。 计算剂量当量的辐射品质因素Q是按照辐射的传能线密度（LET）而定；计算当量剂量的辐射权重因子WR则是依据辐射在低剂量率时诱发随机效应的相对生物效应（RBE）值选取的。当然在大多数情况下，两者数值相差无几的。 例如 ：肺受 射线照射的吸收剂

9、量为 ： D肺，=1mGy=1mJ/kg，以 射线辐射权重因子修正后的肺剂量为 ： H肺=w D肺，=201mJ/kg=20mJ/kg原来，肺的 射线剂量1mJ/kg，经辐射权重因子修正后变成了20mJ/kg，也就是，以辐射权重因子w 计权修正后，已不再是射线的吸收剂量，其含意是：为与1mJ/kg射线吸收剂量，对肺组织造成的影响程度大致相仿，X、 射线的吸收剂量，需要20mGy 。正是这个缘故，为与吸收剂量相区别，特别，对当量剂量HT的SI导出单位“J/kg” ，赋于另一个专门名称：希沃特（sievert）,国际代号：Sv（希） 。 当量剂量HT的实质就是：为与特定辐射对器官T造成的辐射影响程

10、度相仿，低LET辐射需要的吸收剂量。放射防护评价中，当量剂量HT的意义在于：对于特定器官 T ，无论对它造成照射的是何种辐射,只要当量剂量HT值相同，该器官蒙受随机性效应的影响程度大致相仿。 （二） 有效剂量当量HE和有效剂量E1、HE提出的定义 2、有效剂量当量的定义和组织权重因子 HE=WTHT 表3 器官和组织的危险度及权重因子 组织和器官 效 应 危险度（10-4Sv-1） 权重因子WT 性 腺 严重的遗传疾病 40 0.25 乳 腺 因癌致死 25 0.15 红骨髓 因白血病致死 20 0.12 肺 因癌致死 20 0.12 甲状腺 因癌致死 5 0.03 骨表面 因癌致死 5 0.

11、03 其余组织 因癌致死 50 0.30 165* 1.003.有效剂量E（effective dose） E= WTHT 表4 新组织权重因子WT WT 0.01 0.05 0.12 0.2组织或 骨表面 膀胱、乳腺 红骨髓 性腺器官 皮肤 肝、食管 结肠 甲状腺、其余组织 肺、胃总计权重 0.02 0.30 0.48 0.20 组织或器官 1990 年推荐值 2007年推荐值 红骨髓、结肠、肺、胃 0.12 0.12 乳腺 0.05 0.12 其余组织0. 05 (只规定10个组织进行计算) 0. 12 (分男女各 取13 个组织) * 性腺 0.20 0.08 膀胱、食道、肝、甲状腺 0

12、.05 0.04 骨表面、脑、唾液腺、皮肤 0.01(没有规定脑和唾液腺) 0. 01组织权重因子WT吉 林 大 学 公 共 卫 生 学 院放射防护评价中，有效剂量E的意义在于：放射防护关注的低剂量率、小剂量范围内，无论哪种照射情况（外照射、内照射、全身照射抑或局部照射），只要有效剂量值相等，人体蒙受的随机性健康危害，程度大致相仿。包括有效剂量在内，放射防护量，都无法直接测量，只能根据外照射的辐射场量、内照射的放射性核素摄入量进行计算，或者通过其它可以测量的那些量来加以估计。 为规范有效剂量计算，ICRP规定了剂量计算的参考人数学模型，提出了具体计算有效剂量的程序和公式。有效剂量，主要，也是最

13、基本的用途是，论证照射情况是否遵循放射防护标准。辐射事故情况下，如果出现组织反应，绝不能依据有效剂量，评估效应程度、计划必要行动。此时，必须估计：组织反应所在的那些器官、组织的吸收剂量；如果该吸收剂量是由高LET辐射引起的，则要用与组织反应对应的相对生物效应（RBE）对剂量计权，即计算：RBED 。这里，RBE不仅依赖辐射的类型和能量，而且与照射当时剂量的分布有关。 （三） 待积剂量当量H50待积剂量当量H50.T和待积当量剂量HT待积剂量当量（committed dose equivaltent），过去译为约定剂量当量，是指个人单次摄入放射性物质在此后50年内将要产生的累积剂量当量，它可以用

14、来描述内照射吸收剂量率在时间上的分布随着放射性核素的种类、形式、摄入方式以及它所结合的组织而变化的情况，是一个从内照射危害角度考虑的量。2.待积剂量当量定义： H 50.T00+50 H（t）dt3.待积有效剂量当量 H 50，E =WT H 50，E1.待积吸收剂量定义： D 0.T00+T D（t）dt二、集体量和人均量 辐射实践系指，使人类受照水平、受照可能性或受照人数额外增加的社会活动；例如：核武器制造、原子能发电、放射性同位素的生产和应用，等等。放射防护的任务，不仅在于保护个人，还要减少、优化辐射实践涉及的职业人员、公众成员受到的照射；力求从社会、经济角度言，使：放射防护的收益，与为

15、之付出的代价恰如其分，正好相抵，成为最佳组合，即所谓：“防护的最优化”。为评估特定辐射实践对受照群体造成的影响，便于放射防护的代价-利益分析，作为放射防护最优化的工具，放射防护领域引用了“集体量”。辐射实践防护最优化集体量对于同一辐射实践，由于所处地理位置不同、生活习惯差异，受照群体中，不同个体未必都会受到相同水平的照射。例如，特定t时间内，受照群体中，有效剂量介于E至E+dE的个体人数是dN/dE，则相关时间内群体的集体有效剂量SE(E1，E2，t)定义为：其中，E1，E2是集体剂量累加的剂量范围。需注意，计算中，剂量累加的下限E1，不得低于10Sv/a。 t时间内，有效剂量处于剂量段的人数

16、为：不难看出，集体剂量，其实是，受照群体中，以人数计权后，个体剂量的总和。集体剂量的单位是：manSv（人希）。应该强调，给出集体剂量数值时，必须同时说明：相关的辐射实践 、涉及的时间范围t和该时间范围内群体的人数N。 因为小人群大剂量 、大人群小剂量，可能对应相同的集体剂量值，所以，为有效识别、保护受到高水平照射的亚群，给出集体量的同时，还宜给出：各个剂量、时间、年龄、地域段甚至每个性别的人均剂量。例如，t时间内，有效剂量处于E1E2剂量段的人均有效剂量 为 ： 特定照射条件下，照射的控制，常有一个主的要制约因素，例如：人体受到能量低于20 keV 光子的全身照射时，只要皮肤当量剂量低于剂量

17、限值，则有效剂量也将遵从相应的限值。若特定照射条件下，皮肤 、眼晶体当量剂量占相应限值的份额为 f 皮肤 或 眼晶体 ，有效剂占有效剂量限值的份额为 f 有效 。则当 f皮肤 或 眼晶体 f有效 时, 称入射辐射为：“弱贯穿辐射”；当 f皮肤 或 眼晶体 f有效 时，称入射辐射为：“强贯穿辐射”。强贯穿辐射和弱贯穿辐射强 、弱贯穿辐射的界定，不是绝对的，会因照射条件的变化而改变。能量低于20 keV 的光子、能量低于 2 MeV 的电子或 辐射，通常便视为: 弱贯穿辐射；中子，则总视为: 强贯穿辐射。4、扩展场和齐向扩展场扩展场和齐向扩展场是，为定义场所辐射监测的实用量，而引入的两个虚拟辐射场

18、。若某一空间体积V内，每一点上的粒子注量的谱、角分布,与所关注的辐射场r点处的粒子注量的谱、角分布均相同,即：,E (体积V中的每一点)= ,E（r）， 则称空间体积 内存在的辐射场为与上述 点相应 的 扩展场。若与r点相应的扩展场内，粒子都是朝一个方向运动的，则称空间体积V内存在的辐射场为与r点相应的齐向扩展场。 5、体模与ICRU球体模是模拟人体对入射辐射散射、吸收特性的一类物体 。ICRU球是：由软组织等效物质构成的直径为30 cm 的一个球体，系模拟人体躯干的一种体模。因为它是由国际辐射单位与测量委员会最先提出的，故放射防护领域称之为“ICRU球”。ICRU球软组织等效物质的元素质量百

19、分比分别是：氢10.1 、碳11.1 、氮2.6 、氧76.2 。监测实用量1周围剂量当量 辐射场r点处的周围剂量当量H*(d)是与r点实际辐射场相应的齐向扩展场在 ICRU 球 中，对着齐向场方向的半径上，深度d处的剂量当量。周围剂量当量 H*(d)的单位，亦取Sv。通常，周围剂量当量 H*(d) 用于强贯穿辐射的监测；关心的深度 d 取10 mm，此时，周围剂量当量便记作 H*(10) 。仪器测得的周围剂量当量 H*(10) ，常可作为仪器所在位置上，人体有效剂量的合理估计值。 2定向剂量当量 辐射场r点处的定向剂量当量H(d,)是与r 点实际辐射场相应的扩展场在 ICRU 球 中，指定方向的半径上，深度d处的剂量当量。 定向剂量当量H(d,)的单位，依然取Sv。显然，用于测量H(d,)的仪器，应具有等方向的方向响应，并且应该用H(d,)的数值对仪器读数进行校正。通常，定向剂量当量H(d,)用于弱贯穿辐射的监测。如若关注皮肤的照射，取 0.07 mm ，定向剂量当量记作H(0.07,) ；若关注的是 眼晶体，则取 3 mm ，定向剂量当量记作H(3,) 。对于 低能 X 、射线 ， 射线 ，电子束，仪器测得的定