医学]放射卫生学重点 第四章 辐射源的外照射防护.pptVIP

第四章 辐射源的外照射防 护 *1 n第一节 密封源的种类及其泄漏检验 n第二节 密封源在医疗照射中的应用 n第三节 医疗照射中应用的辐照装置 n第四节 医疗照射源外照射的防护措施 n第五节 医疗放射源易发事故及其预防对策 n第六节 航天飞行时的辐射防护 第四章 辐射源的外照射 防护 Date2 几个概念 n电离辐射：能够通过初级过程引起电离事件的带电粒子或不带电粒子，简称辐 射。 n电离事件：粒子与物质相互作用产生离子对或离子群的过程。 n电离辐射源：通过发射辐射或释放放射性物质引起辐射照射的一切物质或实体 ，称为电离辐射源，简称源。 n外照射：体外辐射源对人体的照射。 Date3 辐射源的分类 Date4 第一节 密封源的种类及其泄漏 检验 n密封源的种类 n辐射源 n辐射源 n低能光子源 n辐射源 n中子源 Date5 辐射源 n主要作为以下离子发生器的源 n烟雾探测器 n静电消除器 n放射性避雷器 n作为能谱分析的参考源 n作为放射性活度测量时刻读探测器的标准源 Date6 辐射源 n主要用作放射性活度的测量 n能量响应刻度探测器探测时的参考源和工作源 n用作测量薄层物质厚度的核子计源和色层分析仪的离子发生器的源 Date7 低能光子源 n主要作为X射线荧光分析用源 n薄层物质厚度计的核子用源 n密度计的核子用源 n刻度射线探测器用的标准源 Date8 辐射源 n主要作为核子计源 n照相源 n间质治疗源 n腔内治疗源 Date9 中子源 n石油地质勘探、辐射育种、活化分析、湿度测量及科研的不同领域 n中子探测器的刻度用源 Date10 第二节 密封源在医疗照射中的应 用 n一、近距离治疗用的密封源（自学） n二、远距离治疗用的密封源 n 60Co源 n 137Cs Date11 60Co源 n 59Co源 60Co源 (在核反应堆吸收热中子后 ) n 60Co的半衰期为 5.26年，核衰变释放 粒子和 射线。 n粒子以0.3mm铝片和0.1mm的银 片可以完全吸收它。 Date12 60Co源 n 60Co还释放出两条平均能量为 1.25MeV 的 射线。 n 60Co源多呈球型，盛放在直径为 10 20mm、高为20 25mm的双层不锈钢密封包 壳内，贮存在由重金属材料作屏蔽的贮源器内。 Date13 137Cs源 n 137Cs源是从乏燃料中提取的一种核裂变产物。其半衰期为 30.0年，核衰变时释放出能量为 0.51MeV和 1.2MeV的 两条射线。 Date14 第三节 医疗照射中应用的辐照 装置 n一、医用放射诊断装置 n二、医用放射治疗装置 n三、临床放射职业人员的年受照射 剂量分布 Date15 一、医用放射诊断装置 n（一）X射线诊断机 n（二）医用放射源诊断装置的技术进步 Date16 （一）X射线诊断机 n1.X射线的产生机制 n2.X射线机的基本结构及其重要参数 n3.对 X射线机的辐射安全防护要求 Date17 1.X射线的产生机制 n在下述两种情况下会产生X射线： n 带电粒子被原子核库仑场偏转时，其矢量的加速度或速度矢量方向改变从而产生 的能量辐射，称为轫致辐射，即X射线辐射；带电粒子是电子时更是如此。 n 靶物质原子内壳层轨道电子被电离，外壳层轨道电子进入内壳层轨道来填补空位 ，其能量差以确定的能量释放出来的X射线，称为特征X射线。 Date18 2.X射线机的基本结构 及其重要参数 nX射线机的基本结构 nX射线机是由X射线管、高压发生器、控制系统和辅助设备组成的。 n作为X射线机“心脏”的 X射线管都是高真空热阴极式X射线管。 Date19 DG3310B C形臂X射线机 Date20 DG5015 遥控透视X射线机 Date21 X射线管 nX射线管按其用途不同分为 n诊断 n治疗管； n按诊断管靶面构成材料不同分为 n钨靶管 n钼靶管。 Date22 固定阳极X射线管 Date23 管电流、管电压、高压电 源 n管电流：供阴极灯丝的电流 n管电压：施加于X射线管两极的电压 n高压电源：一般有单相电源和三相电源两种 Date24 国产X射线机 n国产X射线机的容量有10mA、 30mA、 50mA、 100mA、 200mA、 400mA、 500mA、 1000mA等。 Date25 F52-8C 程控500mA遥控 医用诊断x射线机 Date26 美国新型X光机 Date27 X射线机的重要参数 n 总过滤 n 管电流 n 峰值电压 n 半值厚度（HVT） Date28 总过滤 nX射线管产生的X射线中有两种成分 n轫致辐射（为主要成分） n特征X射线 Date29 管电流 nX射线产生的量（光子数）取决于管电流。 n曝光时间与X射线的照射量成正比 Date30 峰值电压 n产生的X射线品质取决于管电压。 Date31 半值厚度（HVT） n使用HVT时应当注意能谱分布特征和所需要的精确度。 Date32 3.对X射线机的辐射安全 防护要求 n（ 1）对X射线诊断机的辐射安全防护要求 n（ 2）对X射线治疗机的辐射安全防护要求 Date33 （1）对X射线诊断机的 辐射安全防护要求 n评价X射线管头组装体泄漏辐射时，在没有其他规定的条件下，只要离 焦点1m处不大于100cm2 面积上或在距屏 蔽罩5cm处的10cm2面积上测量泄漏辐射的平均值 就可以了。 n距焦点1m处测到的泄漏辐射空气吸收剂量率不应大于 1mGy h-1。 Date34 （2）对X射线治疗机的 辐射安全防护要求 n使用管电流大于50kV的 X射线治疗机，应当安装有 效的联锁装置，避免人员在X射线机工作时间进入治疗室。 n对于管电压低于50kV的治疗机，在距屏蔽罩 5cm处人和地方的空气吸收剂量率不应大于 1mGy h-1； Date35 （2）对X射线治疗机的 辐射安全防护要求 n对于管电压为50 100 kV的治疗机，距焦点 1m处的空气吸收剂量不应大于1mGy h-1 ； n对于管电压为150 500 kV的治疗机，在距其 屏蔽和附属设备表面5cm处的10cm2面积上的空气吸 收剂量率不应大于300 Gy h-1，距焦点 1m处的100cm2面积上空气吸收剂量率不应大于 10mGy h-1。 Date36 （二）医用放射源诊断装 置的技术进步 n1.X射线诊断装置的技术进步 n2.医用放射性核素诊断装置的技术进步 Date37 1. X射线诊断装置的技术 进步 n计算机断层摄影技术 1972年，英国科学家 G H Hounsfied发明了被称为 “Computed Tomography”的计算机断层摄影 技术（简称X射线CT），并为此获得了 1979年度的诺贝尔医学奖。 n数字减影血管造影术（DSA） Date38 2.医用放射性核素诊断装 置的技术进步 n核医学诊断疾病所用的放射性核素有以下四个来源 n通过回旋加速器生产 n通过核反应堆中子辐照生产 n由核裂变产物中提取 n借助同位素发生器生产 Date39 2.医用放射性核素诊断装 置的技术进步 n单光子发射型计算机断层扫描仪，（single photo emission computed tomography， SPECT ） 显像需要一个环形探头阵列扫描系统。 n断层扫描技术是正电子发射型计算机断层扫描技术 (positron emission tomography， PET)是基于同 时探测正电子湮没产生的511keV的光子对，常用的 是有生物学意义的短半衰期放射性核素15O、 11C、 18F、 13N。 Date40 二、医用放射治疗装置 n（一）远距离 60Co治疗机 n（二）电子直线加速器 Date41 （一）远距离60Co治疗机 n1.60Co治疗机的基本构成 n2.对 60Co治疗机的辐射安全防护要求 n3.对 60Co治疗室的安全防护要求 Date42 1. 60Co治疗机的基本构成 n机头 n机架 n平衡锤 n准直器 n治疗床 n控制台 n其他附属设备 Date43 2.对 60Co治疗机的辐射安 全 防护要求 n1、 60Co治疗机负载活度不应当小于 37TBq(1000Ci)； n2、距离1m处空气吸收剂量率实测值与标称值之间的相对偏差应当小于 10； n3、照射野内有用射线束空气吸收剂量率的不对称性应当小于5； n4、计时器的计时偏差不应当大于1； n5、治疗机同心位置的距离偏差不应当大于4mm； n6、中心轴指示器中心位置的距离偏差不应当大于2mm； n7、修整后的半影宽度应当小于10mm； Date44 2.对 60Co治疗机的辐射安 全 防护要求 n8、灯光野边界线与照射野边界线之间的距离不应当大于3mm； n9、源皮距指示器位置偏差不应当大于3mm，源皮距不应当小于 60mm； n10、距离治疗机头的表面5cm处任何一点的空气吸收剂量率不应 当大于200 Gy h-1；距离机头表面1m处任何一 点的空气吸收剂量率的平均值不应当大于10 Gy h-1， 最大剂量率不应当大于50 Gy h-1； Date45 2.对 60Co治疗机的辐射安 全 防护要求 n11、对于负载活度小于185TBq的 60Co治疗机，距 离治疗机头1m的泄漏辐射空气吸收剂量率不能大于距有用射束1m处空 气吸收剂量率的0.1；对于负载活度大于185TBq的 60Co治疗机，上述距离处机头泄漏辐射空气吸收剂量率不应当大于同等距离 处有用射束空气吸收剂量率的0.05； n12、 60Co治疗机准直器对有用射束的透射率不应当大于2； Date46 2.对60Co治疗机的辐射安 全 防护要求 n13、治疗机平衡锤对有用射束的透射率不应当大于0.01；平 衡锤是旋转治疗机上的一个部件，当治疗机旋转时它起平衡机头重力作用，还有屏蔽射 线的作用； n14、因60Co机贮源器泄漏而致治疗机机头受污染时，污染水平应当 小于307Bq Cm-2; n15、 60Co源在治疗机内的气动传输和回源系统应当保证给其以足够的 气体压力，以确保贮源器在一个工作日内的100次传输源过程中不会发生卡 源或中途驻源事件； Date47 2.对60Co治疗机的辐射安 全 防护要求 n16、应当确保 60Co治疗机头和准直器在任何需要的位置上都能 锁紧，还应当配备避免治疗机头压迫患者躯体的防护设施； n17、当电源失去或因其他以外事件而中断治疗时，应当通过手动设 施迫使 60Co回到贮源器中； n18、需配置测量有用射束剂量的辐射剂量探测系统，这个系统应当 与源位控制系统联锁； n19、 60Co机供应商必须在随机所附的说明书中给出百分深度 剂量分布图解资料。 Date48 3.对 60Co治疗室的安全防 护要求 n1、治疗室在选址时应考虑到能确保环境的辐射安全； n2、治疗室与控制室应分开设置，治疗室的面积不应小于30m2,室内高 度不应低于3.5m； n3、治疗室屏蔽墙厚度应满足屏蔽防护要求，不能忽视对屋顶的屏蔽防护； n4、进出治疗室的通道应设计成迷宫式，出门口的上方配置灯光和音响警示信号，出 入口处的门应与源位控制开关联锁； Date49 3.对60Co治疗室的安全防 护要求 n5、治疗室不宜设窗。当治疗室室址远离非放射性工作场所30m以上时，可以 考虑在单独建造的单层治疗室的屋顶设窗，但窗的面积不宜大于1m2。尽管如 此，也不能忽视射线进入室外空气中的散射辐射，应当通过实际测量确定散射辐射最大 剂量率距治疗室的距离和方位； n6、在治疗室内应当配置便于与患者联系的对讲机和电视监护系统，电视摄像器的置 放位置要科学的选择，因摄像器受辐射照射时间长了会改变颜色，影响影像质量； Date50 3.对60Co治疗室的安全防 护要求 n7、治疗室的观察窗应当以合适的铅玻璃等透明材料屏蔽，其屏蔽效果应 当与同侧的屏蔽墙等效； n8、控制台上的显示器应当和治疗机头上的源位显示器同步显示源是在工 作状态还是处在贮源器内； n9、治疗室应当有良好的通风换气条件，每小时的通风换气次数为3 4次。 Date51 （二）电子直线加速器 n1、电子直线加速器的工作原理 n2、电子直线加速器的主要系统及其功能 n3、电子直线加速器运行中产生的辐射 n4、对电子直线加速器的辐射安全防护要求 n5、对治疗室的安全防护要求 n6、对安全操作的基本要求 n7、对辐射剂量和参数检验的要求 Date52 （二）电子直线加速器 n电子直线加速器的种类 n按被加速粒子的能量不同，可分为高能粒子加速器（GeV级）、 中能粒子加速器（2000Mev以上）和低能粒子加 速器（50GeV以下）； n按被加速粒子加速轨道的不同，可分为直线加速器和回旋加速器。 Date53 （二）电子直线加速器 n临床放射治疗用的电子直线加速器或电子感应加速器，属于低能 粒子加速器。 n电子直线加速器属直线加速器，电子感应加速器属回旋加速器。 Date54 1、电子直线加速器的工 作原理 n粒子加速器的种类虽然很多，但是大多数粒子加速器的基本原 理是通过电磁场使带电粒子获得高能量。 Date55 2、电子直线加速器的主 要系统及其功能 n1、注入系统：包括电子枪、预聚焦线圈和导向线圈等。 n2、微波传输系统：包括磁控管、传输及测量微波的各种波导元件 、输入和输出耦合器、吸收负载等。 n3、加速系统：由加速管和聚焦线圈等部件组成。 Date56 2、电子直线加速器的主 要系统及其功能 n4、真空系统：有钛泵、真空闸门、真空管道和预抽真空机组成 。 n5、脉冲调制器：它能产生具有一定波形要求和一定频率要求的脉 冲高电压，这种脉冲高电压作为脉冲电源供磁控管和电子枪用。 Date57 2、电子直线加速器的主 要系统及其功能 n6、恒温冷却系统：系统的功能是带走加速器、聚焦线圈、磁控管、偏 转磁铁、微波吸收负载和产生X射线靶等部件在运行时产生的热能，并 对磁控管、加速管和稳频系统得谐振腔等部件施以恒温控制。 n7、引出系统：包括偏转磁铁和照射头。 Date58 2、电子直线加速器的主 要系统及其功能 n8、电源和控制系统：包括交流电源和直流电源、频率自动控制 、剂量率自动控制、 均整自动控制、联锁装置和故障警示系统 等，以确保安全运行和治疗安全。 n9、其他设备：诸如转动机架、治疗床、手动开关和监护电视及 对讲监护设施等。 Date59 3、电子直线加速器运行 中产生的辐射 n初级辐射 n次级辐射 n感生放射性核素释放的、 射线 n微波辐射 n其他有害因素（O3）的安全考虑 Date60 4、对电子直线加速器的 辐射安全防护要求 n（ 1）加速器的辐射安全设计、电气安全、机械安全和 测试检验等都应当符合GB9706.5的基本要求 。 n（ 2）防止对患者超剂量照射的防护要求 n（ 3）对有用射束内杂散辐射的限制 Date61 5、对治疗室的安全防护 要求 n 确保周围环境的辐射安全。 n 墙壁和天棚按主屏蔽要求设计，其余墙壁按散射辐射屏蔽要求设 计。 n 贯穿屏蔽墙体的导线管道不能影响该屏蔽墙体的总体屏蔽效能。 Date62 5、对治疗室的安全防护 要求 n 电子标称能量大于10MeV的加速器时，治疗室 的屏蔽设计中必须考虑对中子辐射的屏蔽问题。 n 治疗室应当有足够的使用面积；出入治疗室的通道应当是迷宫 式； n 治疗室外防护门的上方配制辐射危险灯光警示信号； Date63 6、对安全操作的基本要 求 n应当配制便携式辐射剂量率探测仪、水箱等剂量测量备件、扫 描仪和模拟定位机等设备。 n合格的放射治疗医生、物理师和操作人员 n应当制定出书面的安全操作规范 Date64 6、对安全操作的基本要 求 n在治疗中，操作人员不可以擅自离开岗位，要密切观察患者的 反应 n在治疗中，不能允许患者的陪护人与患者一起接受治疗性照射 n在治疗中，出现意外情况时立即终止照射，把患者移到照射野 以外，并估算出患者是否受到了超过预选剂量值的照射。 Date65 7、对辐射剂量和参数检 验 的要求 n对工作场所和周围环境的照射水平每年测量一次；工作人员应当接受照射个人累积 剂量监测。 n对所有安全连锁系统每月检验一次，妥善进行维护。 n对加速器自身固有的照射剂量测量系统每周刻度（标定）一次。 n对均整器，百分刻度剂量的准确度每半年检验一次。 n每次的辐射剂量测量结果和对参数的检验结果都要详细纪录、存档。 Date66 三、临床放射职业人员的 年受照射剂量分布 n我国、英国和法国的临床各类职业照射人员受辐射源外照射的年剂 量分布，见表4.10。 Date67 第四节 医疗照射源外照射的防护 措施 n工作场所的区域划分 n减少医用照射源对人体外照射剂量的三项措施 n屏蔽防护原理 n辐射源外照射剂量率的估算 n屏蔽体厚度的估算 Date68 一 二 控制区 监督区 工作场所的区域划分 *69 控制区 n在安全管理方面应当按GB18871中的规定 ，将工作场所区划为控制区和监督区。 n在控制区进出口处和控制区内相应位置设立醒目的标准辐射危险 警示标志。 Date70 监督区 n可以将未被指定为控制区的区域指定为监督区。 n在考虑到监督区辐射危害的性质和范围之后，必须做到以下三点： n 采取适当方法划定监督区边界； n（ 2）在监督区出入口处适当位置设立辐射危害警示标志； n（ 3）定期审查该区域的工作条件，以确定是否需要采取防护措施和作出安全规 定，或更改监督区边界。 Date71 二、减少医用照射源对人 体外照射剂量的三项措施 n减少人体外照射剂量的技术措施包括 n时间防护 n距离防护 n屏蔽防护。 n这三项技术措施通常被称为外照射防护原则。 Date72 时间防护 n缩短操作时间以减少外照射剂量的防护措施，称为时间防护。 Date73 距离防护 n人员受到的外照射剂量与其离开放射源的距离的平方成反比。依据 这种规律减少外照射剂量率的防护措施，称为距离防护。 Date74 距离防护 nD1/D2=r22/r12 ， D1r12=D2r22，称为“平方反比定 律 ” n例如，离开源Xm处的剂量率如下 n1m处为400Sv h-1 n2m处为100Sv h-1 n10m处为4Sv h-1 n20m处为1Sv h-1 Date75 例：手工操作一个钴60源 （活度为1居里） n人体与源的距离 0.5m 1.5m（ 1m长的柄） n躯干处的照射量率 5.3R/h 0.6R/h n操作10分钟受照剂量当量 8mSv 0.9mSv Date76 屏蔽防护的概念 n在人体与外照射源之间设置的能减弱剂量率的实体屏障，称为 屏障体。利用屏蔽体减少人员受外照射剂量的防护措施，称为 屏蔽防护。 Date77 如何进行屏蔽防护 n 屏蔽材料的选用因辐射类型、辐射能量和源的活度不同而异。 n 对于光子和X射线常用原子序数高的材料作屏蔽体。例如，用贫化铀、铅、铸铁、混凝土或砖，以 及用含合适铅当量的复合材料作屏蔽体； n 在某些情况下还用无离子水作为辐射源的屏蔽体。 n 对于中子，常用含硼的聚乙烯板或石蜡层或水等原子序数底的材料作屏蔽体。 n 对于高能粒子采用铝或有机玻璃板等低原子序数的材料作屏蔽体，可以减少轫致辐射的产额。 Date78 屏蔽防护的类型 n屏蔽类型包括整体屏蔽、 分离屏蔽、 阴影屏蔽和 局部屏蔽。 n整体屏蔽就是完全包围辐射源的屏蔽； n分离屏蔽是一次屏蔽包围最强的辐射源； n阴影屏蔽建立在辐射源于被防护区域之间，它的大小限于屏蔽“所投向”的 “阴影”； n局部屏蔽是为限制工作人员进入的区域所采用的减弱屏蔽。 Date79 屏蔽体的样式 n屏蔽体的样式可分为可移动屏蔽体和 不可移动屏蔽体。 n可移动屏蔽体包括：贮源容器、手套箱、企口铅砖和合适铅当量的橡胶围裙、橡胶 手套、橡胶背心、橡胶围颈、橡胶三角裤，以及合适铅当量的玻璃屏风和玻璃眼镜 等。 n固定屏蔽体包括：屏蔽墙、屏蔽地板、屏蔽天棚、屏蔽门和屏蔽玻璃观察窗等。 Date80 屏蔽防护护的计计算 n 和 射线的屏蔽方法及计算 n X、 射线屏蔽厚度的计算 Date81 和射线线的屏蔽方法及计计 算 粒子的屏蔽方法及计算 由放射性核素放出的粒子，能量在 3.98Mev（ 232Th， 钍）到 8.08Mev（ Po， 钋）之间，一般无外照射， 但需注意内照射问题。 Date82 射线的特点 其穿透能力： , 防护较容易, 射线防护所需的屏蔽厚度，一般 需大于其在物质中的最大射程R 。 射线与物质作用的一个重要特点是产生韧致辐射，其强度与粒子能量 ，屏蔽材料的有效原子系数有关。 Date83 射线屏蔽厚度常见的计算 方法 有两种： 经验/公式法 查表法 *84 经验 /公式法计算射线 屏蔽厚度 n当 E=0.8 3Mev时，公式 nR= n当 E=0.15 0.8Mev时，公式 nR= nR： 射线在材料中的最大射程（cm） nE： 射线的最大能量(Mev) n： 屏蔽材料密度(g/cm3) Date85 X、射线线屏蔽厚度的计计 算 n主要有两种方法： n1.公式法（少用） n2.实际工作中多用查表（曲线）法 Date86 计算屏蔽厚度的实例 n例：一个100克镭当量的钴-60辐射源，要求距放 射源1米处的照射量率为1.65毫伦/小时。要用铅 作屏蔽材料，设计一个容器，问容器壁厚应该多少厘米？ Date87 解 100克镭当量的钴-60相当于（C）居里 0.825是1克镭在一米远处的照射量率（伦琴/小时） 1.32是钴-60的值 （为放射性核素的照射率常数，其单位为伦琴米2/小 时居里） 对钴-60而言，1居里相当于1.6克镭当量 故上面的100克镭当量也可以用下式换算成居里。 Date88 第五节 医疗放射源易发事故及其预 防对策 n易发事故及其发生率 n事故原因分析 n事故预防对策 Date89 易发事故及其发生率 n密封源丢失和源泄漏事故（60%） n人员受到过量照射 Date90 事故原因分析 n辐射安全管理制度不健全 n违章操作 n安全连锁装置功能故障 n辐照装置传输源的机械系统故障 Date91 三 、事故预防对策 n（一）建立、健全辐射安全管理制度 n（二）操作人员接受岗前培训 n（三）定期检验和维护安全联锁装置的功能 n (四 ) 调试和检查直线加速器时应注意安全防护 n（五）确保辐射警示系统功能正常可靠 Date92 第六节 航天飞行时的辐射防护 n宇宙辐射防护的特点 n宇宙空间的主要辐射危险源 n航天飞行的辐射安全 Date93 （一）宇宙辐射防护的特 点 n宇宙辐射成分复杂、能谱宽 n宇宙辐射带电粒子的时空通量密度不同 n航天员身体的受照剂量不均匀 n屏蔽样式不同 Date94 宇宙辐射成分复杂、能谱 宽 n在地面条件下操作核技术装置的人员受到外照射往往来自中性粒 子，即中子或光子，而在宇宙空间里主要是带电粒子，即质子 、电子和粒子、锂及铍等原子核的外照射。 Date95 （二）宇宙辐射带电粒子 的时空通量密度不同 n在宇宙空间里，带电粒子在空间和时间上的通量密度变化强烈。地 球辐射带中的带电粒子也是如此。 Date96 （三）航天员身体的受照 剂量不均匀 n由于宇宙辐射通量密度的时空变化强烈，导致飞船船舱内辐射水平 不均匀并随时间而变