核物理基础知识及辐射防护ppt课件

1 核物理及辐射防护 济南军区总医院核医学科田军 2 核能发电站核动力潜艇 核电站 3 核动力汽车 4 医疗领域 5 医疗领域 PET CT 6 军事领域 7 第一章核物理第一节原子结构第二节放射性衰变第三节射线与物质的相互作用 8 原子组成 自然界物质的最小单元称为该物质的分子 分子由原子组成 原子由原子核和绕核高速运转的核外电子构成 原子核分为质子和中子 9 K L M Atom neutrons protons nucleon electrons ConfigurationofAtom 原子构型 Atom Nucleus Proton Quark 10 8cm10 12cm10 13cm 10 16cm shell 10 通常以N代表中子数 以Z代表质子数 A代表原子的质量数 massnumber 以X代表元素符号 则原子结构可表示为 通常可省略为AX 例如 53131I78可省略为131I 在中性原子中 Z等于原子核内的质子数 核电荷数 原子序数 核外电子数 A Z N 原子核结构的表示方法 11 核能态 原子具有不连续的能量状态 称为原子核的能级 能量处于最低的稳定能级状态称为基态 groudstate 原子核在某些核反应 核裂变及放射性衰变后处于较高的能级状态称为激发态 excitedstate 激发态的原子一般不稳定 随即通过放出光子的形式释放过剩能量回复到基态 12 基本概念Basicconcept 核素 Nuclide 凡原子核内质子数 中子数和能量状态均相同的一类原子 统称为核素 目前已知的核素有2300多种 质子数 中子数和能态这三者中 只要有任何一项特征不同即为不同的核素 凡核内质子数相同的一类原子称为一种元素 故每种元素可以包括若干种核素 13 同位素 Isotope 凡核内质子数相同 原子序数相同 而中子数 N 不同的一类原子 彼此互称同位素 如11C 12C 13C 14C均是碳元素的同位素 1H 2H 3H均是氢元素的同位素 而14C和14N则不是同位素 同质异能素 Isomer 核内质子数和中子数均相同 但所处核能状态不同的原子 激发态的原子与基态的原子互为同质异能素 如99Tc与99mTc 基本概念Basicconcept 14 4 15 稳定性与放射性核素 原子核的质子和中子统称为核子 nucleon 在原子核内 带正电荷的质子之间存在着相互排斥的库仑斥力 coulombforce 核力 原子核的核子之间存在的很强的短程引力 核力使原子核中的核子结合在一起 原子核的稳定性与核内质子数和中子数的比例密切相关 16 只有当中子数和质子数的比例在一定的范围内才能使这两种力平衡 原子核才是稳定的 对于Z较少的核素 Z N 1的是稳定性核素 稳定性核素不会自发地发出射线而衰变 当质子数较多时 一般为Z 20 库仑斥力增大 就需要增加更多的中子数才能使核力和斥力保持平衡 因而N Z 1 当Z 83 核力不能与质子之间的斥力保持平衡 全是不稳定的核素 稳定性与放射性核素 17 稳定性与放射性核素 凡原子核稳定 不会自发地发出射线而衰变的核素称为稳定核素 stablenuclide 原子核处于不稳定状态 需通过核内结构或能级调整才能趋于稳定的核素称为放射性核素 radionuclide 18 放射性衰变 radiationdecay 放射性衰变 radiationdecay 放射性核素的原子由于核内结构或能级调整 自发地释放出一种或一种以上射线 并转变为另一种核素的过程 简称核衰变 稳定性核素和放射性核素一般以半衰期10的9次方年 109a 为界 19 2 1核衰变类型 nucleardecay 一 衰变 alphadecay 二 衰变 betadecay 三 正电子衰变 positrondecay 四 电子俘获 electroncapture EC 五 衰变 decay 20 衰变Alpha decay 放射性核衰变时释放出 射线的衰变 射线实质上是氦核 He 组成 21 衰变Betadecay 原子核释放出 射线而发生的衰变称为 衰变 衰变时放射出的 射线分为 射线 射线 衰变后核素的原子序数可增加或减少 但质量数不变 粒子的速度为30万km s 22 衰变 decay 衰变时放射出 粒子 核内中子过多造成的不平衡 中子转化为质子的过程 n p e 23 粒子的能量分布从0 最大具有连续能谱 穿透力比a粒子大 如2MeV的 射线在软组织中的射程为厘米水平 电离能量比a粒子弱 能被铝和机体吸收 可用于治疗 如I 131用于甲状腺疾病的治疗 P 32可用于真性红细胞增多症的治疗 24 正电子衰变 decay 原子核衰变时释放出 射线 正电子 的衰变方式正电子衰变 positrondecay 核内中子过少致不平衡 质子转化为中子过程 pn e 25 衰变发生于核内中子数相对过少或认为是质子过剩的放射性核素 这时核内的一个质子可以发射一个中微子v和一个正电子 并转化为一个中子 故 衰变所形成的子核质量数不变 原子序数减少1 正电子衰变 decay 26 电子俘获 electroncapture EC 原子核俘获一个核外轨道电子使核内一个质子转变成一个中子和放出一个中微子的过程称为电子俘获 electroncapture EC 经电子俘获后 中子数增加1 质子数减少1 质量数不变 27 电子俘获 electroncapture EC 它是核内中子数相对不足所致 从内层轨道 K 俘获一个电子 使核内一个质子转化为一个中子 P e n 特征X线 Auger电子 28 电子俘获 electroncapture EC 变化通式 AZX e AZ 1Y Q12553I 碘 衰变式 12553I e 12552Te 碲 0 0355Mev 注 电子俘获后 中子数加1 质子数减少1 质量数不变 29 衰变 Gammadecay 原子核由激发态向基态跃迁时 以放射 光子形式释放过剩的能量 这一过程称为 衰变 跃迁 衰变是伴随其它衰变而产生 常是在 衰变 衰变或核反应之后形成的 30 衰变 Gammadecay 衰变后子核质量数和原子序数均不变 只是能级状态的改变 称为同质异能跃迁 isomerictransition IT 内转换电子 31 镝 32 射线特性 Characteristicof ray 射线本质为中性的光子流 不带电 穿透力强 电离能力弱 对机体组织的局部作用较 射线和 射线弱 射线运动速度快 在真空中速度为30万km s 适合放射性核素显像 radionuclideimagine 33 SPECT及全身骨显像 99mTc 34 三种衰变的比较Comparisonofthreedecay 衰变质量 质子数都变 衰变质子数变 质量数不变 衰变质子 质量数都不变 而能量改变 35 2 2核衰变规律Thelawofnucleardecay 放射性核素是不稳定的 它要自发地发生衰变而变成新元素的核 放射性核素衰变时 放出的射线种类及能量各不相同 衰变速率也各有快慢 但遵循共同的衰变规律 即放射性核素原子数目随时间增长而呈指数规律减少 36 衰变公式Theformulaofdecay 衰变公式 Nt Noe t注 Nt是经过t时间衰变后的原子数 e是自然对数底 是衰变常数 特性 不同的放射性核素有不同的 共性 任何放射性核素的衰变原子核数目随时间增长按指数规律减少 t N logN t 37 半衰期halflife 半衰期是实际工作中描述放射性核素衰变速率的参数 物理半衰期 physicalhalflife T1 2 放射性核素由于衰变减少一半所需的时间 长者可达数万年 短者仅有10 10s 半衰期 10h的核素称为短半衰期核素 38 半衰期是每一放射性核素所特有的 可测定半衰期确定核素种类 甚至可推断放射性核素混合物核素种类 半衰期halflife 39 放射性活度radioactivity A 即单位时间的原子核的衰变数量 衰变常数 表示发生衰变的原子核数占当时总核素的百分数 即A N 此式可以换算为A A0e t注 A0为初始时间的放射性活度 A为经过t时间的放射性活度 40 放射性活度radioactivity A 放射性活度的国际制单位 贝可勒尔 Becquerel Bq 1Bq表示放射性核素在1s内发生一次衰变 41 放射性活度radioactivity A 旧的专用单位是居里 符号Ci 1Ci 3 7 1010BqCi的常用派生单位是mCi Ci新旧单位换算如下 1ci 3 7 1010Bq 37GBq1mci 3 7 107Bq 37MBq1 ci 3 7 104Bq 37KBq1Bq 2 7 10 11Ci 42 Interactionofrayandmatter 3射线与物质的相互作用 43 带电粒子与物质的相互作用Interactionofchargedparticleandmatter 一 带电粒子与物质的相互作用 一 电离与激发 ionizationandexcitation 二 散射 三 韧致辐射 四 湮灭辐射 五 吸收 44 一 电离与激发 ionizationandexcitation 电离 ionization 当带电粒子 粒子等 通过物质时和物质的原子核外电子发生静电作用 使电子脱离轨道束缚形成自由电子 这一过程称为电离 45 一 电离与激发 ionizationandexcitation 激发 excitation 物质 核外电子获得的能量不足以使其形成自由电子 只能由较低的轨道跃迁到较高的轨道 使整个原子处于激发态 这一过程称为激发 退激时可发射标识X射线和Auger电子 带电粒子 粒子 退激 46 二 散射scattering 带电粒子通过物质时运动方向发生改变的现象称为散射 scattering 其中仅改变运动方向而能量不变者称为弹性散射或弹性碰撞 粒子 粒子 47 二 散射scattering 粒子的质量较大 径迹基本呈直线 发生散射较少 粒子轻 运动为曲线 散射明显 散射可对射线探测和防护带来一定影响 48 三 韧致辐射bremsstrahlung 带电粒子受到物质原子核电场的作用 运动速度和方向突然发生变化 能量的部分或全部以X射线的形式发射出来 这种现象称为韧致辐射 bremsstrahlung 粒子 X 49 三 韧致辐射bremsstrahlung 粒子质量大 运动速度低 故韧致辐射的作用非常小 可忽略不计 与带电粒子质量的呈反比 粒子的韧致辐射在空气和水中很小 但在原子序数较大的介质中成平方的增加 与所通过的物质的原子序数的平方呈正比 50 韧致辐射的防护宜采用原子序数低 与物质原子序数的平方呈正比 的屏蔽材料 如有机玻璃 铝 塑料等 韧致辐射还可用于发射单纯 射线的放射性核素的治疗剂量监测 三 韧致辐射bremsstrahlung 51 四 湮灭辐射annihilationradiation 衰变产生的正电子具有一定的动能 能在介质中运行一段距离 当其能量完全消失后 可与物质中的自由电子相结合 转化为一对发射方向相反 能量各为0 5llMeV的 光子而自身消失 这种现象称为湮没辐射 anhihilatiohralllation 正电子断层扫描 PET 就是通过测定正电子发射体湮灭辐射所产生的一对 光子 从而将核医学显像技术发展到新的高度 52 五 吸收absorption 射线使物质的原子发生电离和激发的过程中 射线的能量全部消耗 射线不复存在 称为射线的吸收 absorption 射线吸收前所经过的路程称为射程 射程 53 光子与物质的相互作用Interactionofphotonandmatter 54 光子与物质的相互作用Interactionofphotonandmatter X射线与 射线都是不带电的光子流 光子与物质的相互作用有以下三种方式 一 光电效应 photoelectriceffect 二 康普顿效应 Compton Wueffect 三 电子对生成 pairproduction 55 光电效应 photoelectriceffect 光子与介质原子的轨道电子 主要是内层电子 碰撞 把能量全部交给轨道电子 使之脱离原子而发射出来 而整个光子被吸收消失 这一作用过程称为光电效应 photoelectriceffect 56 光电效应 photoelectriceffect 脱离原子轨道的电子称光电子 还可产生次级电离 原子因电子空位处于激发态 退激时发射标识X线或俄歇电子 X 俄歇e 光电子 K L 57 康普顿效应Comptoneffect 康普顿一吴有训效应能量较高的 光子与原子核外电子碰撞 将一部分能量传递给电子 使之脱离原子轨道束缚成为高速运行的电子 而 光子本身能量降低 运行方向发生改变 称为康普顿效应 Comptoneffect 58 电子对生成electronpairproduction 当 光子能量大于1 022MeV时 其中1 022MeV的能量在物质原子核电场作用下转化为一个正电子和一个负电子 称为电子对生成 余下的能量转变成电子对的动能 59 电子对生成electronpairproduction 发生在能量足够大的光子 1 022MeV 两个电子的静止质量 光子在电场作用下被完全吸收 产生一对正负电子 光子能量被正 负电子任意分配带走 超过1 02MeVEr转化为正负电子动能 入射 511keV 511keV e e 自由e 60 电子对生成electronpairproduction 电子对生成的几率大约与原子序数的平方成正比 一般常用的 射线和X射线能量较低 几乎不发生电子对生成 61 不同能量 光子在不同吸收体中三种效应的相对几率关系 62 第四章辐射防护 日本地震海啸核电站核泄漏救援现场 63 辐射防护 辐射防护 radiationprotection 的目的就是要把放射线对人的影响减少到最低限度 只有掌握有关射线对人体影响的知识和防护措施 才能趋利避害 化害为利 64 这里引用放射物理学家Morgan的一句话说明对放射防护应有的态度 Radiationneednotbefeared butitmustberespected 不需要恐惧辐射 但是必须对它进行防护 65 辐射剂量单位 一 照射量照射量 exposure 是表示射线空间分布的辐射剂量 即在离放射源一定距离的物质受照射线的多少 以X射线或 射线在空气中全部停留下来所产生的电荷量来表示 国际制单位以在单位质量受照物质中射线能量全部转换成的同一符号电量的值来表示 即库仑 千克 1 库仑 千克 简写为C kg 1 C kg 66 辐射剂量单位 照射量传统单位是伦琴 符号R 1伦琴表示X射线或 射线在1千克空气中全部能量被转换成电能所产生的电荷量为2 58 10 4库仑 照射量除了与放射源活性大小有关 还与被照物体与放射源的相对位置有关 离放射源越远 受照的照射量越小 67 辐射剂量单位 二 吸收剂量吸收剂量 absorbeddose 定义为单位质量的受照物质吸收射线的平均能量 单位是戈瑞 gray Gy 1Gy表示1千克受射线照射物质吸收射线能量为1焦耳 简写为J kg 1传统的吸收剂量单位是拉德 rad 1rad等于0 01j kg 1 1Gy等于100rad 68 辐射剂量单位 吸收剂量难以直接测量 一般通过测定照射量来求得 1Gy在放射防护是比较大的量 但真正含有的能量是较小的 比方用这样大的能量来加热水 只能使水的温度升高大约2 4 10 4 在放射性核素治疗和放射治疗决定靶区处方剂量都以吸收剂量计算 69 辐射剂量单位 三 当量剂量当量剂量 equivalentdose HTR表示按照辐射权重因子WR加权的吸收剂量 单位J Kg 它是针对特定组织或器官的量 是衡量射线生物效应及危险度的辐射剂量 国际制单位是希沃特 Sv 旧制单位是雷姆 rem 1Sv 100rem 70 辐射剂量单位 HTR DTR WR 射线 X射线 射线 正电子的WR 1 即1Sv 1Gy 10keV 100keV能量中子WR 10 射线WR 20 单位时间内的当量剂量称为当量剂量率 71 第二节作用于人体的放射源 72 作用于人体的放射源 一 天然本底辐射天然本底辐射是指在人类生存的环境中 自然存在的多种射线和放射性物质 包括宇宙射线 宇宙射线感生放射性核素和地球辐射 73 作用于人体的放射源 1 宇宙射线宇宙射线是由于星球碰撞 爆炸等形成的微粒在宇宙空间磁场的作用下形成的高能粒子流 其中主要是质子 其次是 粒子和重离子等 一般被称为初级宇宙射线 74 作用于人体的放射源 初级宇宙射线从宇宙空间进入大气层后 与空气分子发生核反应形成光子 电子 质子 中子 介子等射线 形成对地球的天然辐射 称为次级宇宙射线 宇宙射线的特点是能量范围宽 强度随海拔高度 纬度的不同而变化 海拔越高 强度越大 宇宙射线对人体产生外照射 75 作用于人体的放射源 2 宇宙射线感生放射性核素 初级宇宙射线从宇宙空间进入大气层后 与空气分子发生核反应除了放出射线外 还产生3H 14C 7Be 铍 22Na 85Kr 氪 等放射性核素 被称为宇宙射线感生放射性核素 这些感生放射性核素对人体的影响同于宇宙射线 主要是外照射 但它们随着尘埃或雨水降落到地面也可产生内照射 76 作用于人体的放射源 3 地球辐射 是指由于在地球天然存在的放射性核素对人体产生的辐射 包括系列衰变放射性核素和40K 14C等单独存在的天然放射性核素 系列衰变有铀系 锕系 钍系三种 77 作用于人体的放射源 三种系列的共同特征是 起始衰变的母体核素有可以与地球年龄相比的半衰期 例如238U半衰期为4 47 109年 数十次系列衰变直到成为稳定性铅为止 衰变产物均是放射性核素 衰变过程中有放射性氡 222Rn2 气产生 例如238U经8次 衰变 6次 衰变成为稳定性铅 最终变成稳定性铅 78 79 80 81 作用于人体的放射源 4 本底当量时间 表示接受核医学检查的患者所受的辐射剂量相当于在一定时间 几月或几年 内受的天然本底辐射的剂量 例如 一般患者在一次普通的核医学显像过程中全身接受的平均辐射剂量约为3 6mSv 大约相当于世界上多数地区一年的平均天然本底辐射剂量 1 6mSv 据报道美国和加拿大地区居民平均一年受到天然本底辐射剂量约为3 0mSv 吸烟者可增加到3 6mSv左右 82 作用于人体的放射源 二 医疗照射目前 医疗照射在公众受到的人工辐射源照射中居于首位 因此 给医务工作者和卫生防护人员提出了新的课题 即在应用电离辐射和放射性核素诊断或治疗疾病时必须运用合理化和最优化原则 切实加强防护措施 尽可能减少不必要的照射 83 作用于人体的放射源 医疗照射的控制可以减少医学放射工作人员的职业照射 又可以减少患者受到的医疗照射 还可降低发生的公众照射 新基本标准规定接受131I治疗的患者 仅当其体内放射性活度降低至400MBq以下方可出院 这就限制了医疗照射引起的患者亲属等的公众照射 84 作用于人体的放射源 X线放射诊断学和核医学引起的年集体有效剂量当量可能是天然辐源射引起的50 在发展中国家中约为10 全世界应用电离辐射进行诊断疾病引起的年集体有效剂量当量大约为天然辐射源引起的20 公众从放射诊断学和核医学接受的医疗照射约为每年0 54mSv 85 作用于人体的放射源 我国公众受各种电离辐射源所致照射剂量 以天然辐射为主 占总照射剂量的91 9 其次为医疗照射 约占4 9 医疗照射总的变化趋势 一方面受检人数逐年增加 另一方面 由于技术装备的不断改进 做同样项目的检查受到的照射逐年减低 86 医疗照射对非患者受照的约束 公共成员在候诊室 有特殊人员的护理和搀扶 或接受亲朋好友的探视及慰问等 这些人员受到的照射必须是在知情的情况下自由作出选择 他们受到的照射应按控制公众的条款予以约束 这些非接受诊疗的个人在患者治疗期间所受到的照射不得超过5mSv 87 作用于人体的放射源 三 其他人工辐射1 火力发电站世界上开采的煤炭70 以上用于火力发电 火力发电站释放的主要放射性核素是钍 Th 和氡 Rn 及其衰变字体 88 作用于人体的放射源 2 其他人工辐射主要包括消费产品中的人工辐射这些生活用品中或掺入了放射性核素或能发射X射线 它概括了辐射发光产品 工业表盘和钟表 电子或电器件 静电消除器 烟雾探测器 含铀和钍的制品等 此类人工辐射所引起的集体有效剂量当量虽小 但由于其广泛运用 接触人群甚广 从产品的生产 销售 使用和报废 都应提出严格的规定限制 89 当然最大的人工辐射还有核电站的泄露和核武器的实验和使用 如前苏联的切尔诺贝利核电站事故 据说800年后才可达到安全标准 90 第三节放射线对人体的影响 91 放射线对人体的影响 一 确定性效应和随机效应根据国际放射防护委员会26号出版物按剂量 效应关系把辐射生物效应分为确定性效应和随机效应 1 确定性效应 是指辐射损伤的严重程度与所受剂量呈正相关 有明显的阈值 剂量未超过阈值不会发生有害效应 一般是在短期内受较大剂量照射时发生的急性损害 主要研究对象是个体 92 放射线对人体的影响 2 随机效应研究对象是群体 是辐射效应发生的几率 或发病率而非严重程度 与剂量相关的效应 不存在具体的阈值 随机效应的意义在于低的辐射剂量也可能造成隐匿性损害 在放射防护中不能只满足于达到剂量限量 而对人员的照射应该达到尽可能低的剂量水平 93 放射线对人体的影响 二 辐射损伤的化学基础产生辐射生物效应的最根本原因是放射线与物质的相互作用导致的生物分子的电离和激发的直接作用 以及由此而产生的自由基导致的继发作用 主要是水自由基对分子的损伤作用 94 放射线对人体的影响 自由基就是有一个或多个不配对电子而能独立存在的原子或分子 具有极高的不稳定性和化学反应性 存在的时间及其短暂 例如OH 自由基半衰期10 1 10 9秒 可以迅速的引起其他生物分子结构的破坏 自由基以在元素符号或分子式的上方注上一个小圆点来表示 例如H 等 95 放射线对人体的影响 水是生物体内含量最多的物质 辐射对水分子的作用很早就受到关注 当放射线作用于水分子时 引起水分子激发和电离 被激发的水分子处于不稳定的较高能量状态 激发能可转变为振动能 引起化学键断裂 产生氢自由基和氢氧自由基 96 放射线对人体的影响 1 自由基破坏细胞膜 使膜脂质过氧化 引起膜结构的破坏 2 自由基使细胞蛋白质氧化 脱氢 造成蛋白质的失活 结构改变 化学链的断裂 或使蛋白质交联和聚合 从而影响蛋白质的正常功能 3 自由基使糖链的断裂和失活 4 自由基引起核酸的损伤 造成细胞死亡 97 放射线对人体的影响 人体内 损伤和修复几乎是同时存在的 无论是大分子的损伤还是自由基的产生造成的损伤 体内都有完善的修复机制 损伤因素解除后 机体在短期内就会恢复正常 对于辐射引起组织细胞的损伤 生物机体具有完善的防御机制 有一系列的修复体系 98 与机体有关的因素 放射敏感性 指当一切照射条件完全一致时 机体或其组织 器官对辐射作用的反应强弱或速度快慢不同 若反应强 速度快 其敏感性就高 反之则低 一 生物种系的放射敏感性总的趋势是 种系演化越高 机体组织结构越复杂 则其放射敏感性越高 99 二 个体发育的放射敏感性总的来说 放射敏感性随着个体发育过程而逐渐降低 胚胎植入前期 照射母体 胚胎大量死亡 人为妊娠第0 9日 小鼠为0 5日 器官形成期 受到照射 出现大量畸形 人为第9 42天 小鼠为第5 13天 器官形成期后 个体的放射敏感性逐渐下降 应当强调指出 胚胎和胎儿期受照射的儿童发生某些类型的癌症和白血病的危险度增高 100 三 不同组织和细胞的放射敏感性Bergonie和Tribondeau定律 一种组织的放射敏感性与其细胞的分裂活动成正比而与其分化程度成反比的结论 但卵母细胞和淋巴细胞例外 这 种细胞并不迅速分裂 但两者都对辐射极为敏感 四 亚细胞和分子水平的敏感性DNA mRNA rRNA和rRNA 蛋白质 101 第四节辐射防护的原则和措施 102 辐射防护的原则和措施 辐射防护的目的 在于防止有害的确定性效应 非随机性效应 的发生 限制随机性效应的发生率 使之达到可以接受的水平 103 辐射防护的原则和措施 一 辐射防护的原则 使一切具有正当理由的照射应保持在可以合理做到的最低水平 放射防护基本原则 1 实践正当化其所致的电离辐射危害同社会和个人从中获得的利益相比是可以接受的 即确定放射性项目是否是应该进行的 104 辐射防护的原则和措施 2 放射防护最优化原则 应当避免一切不必要的照射 所有辐射照射都应保持在尽可能低的水平 即在确定该项目是可行的前提下 使受照辐射剂量尽可能低 用最小的代价 获得最大的净利益 即ALARA aslowasreasonablyachievable 原则 105 辐射防护的原则和措施 3 个人剂量限值个人剂量限值是指放射性职业人员和广大居民个人所受的当量剂量的国家标准限值 为了实现正当化和最优化而设立的具体的量化标准 ICRP及我国 放射卫生防护基本标准 确立了个人剂量限值 受照射人员所接受的剂量当量不应超过规定的限值 106 辐射防护的原则和措施 放射工作人员的年剂量限值不包括天然本底照射和医疗照射 对放射工作人员进行剂量限值要考虑随机性效应和确定性效应 同时满足以下2种限值 1 为了防止有害的确定性效应 任一器官或组织所受的年当量剂量不得超过500mSv 眼晶状体不得超过150mSv 2 为了限制随机性效应 全身均匀照射时的年当量剂量不应超过50mSv 107 辐射防护的原则和措施 ICRP新建议 确定以有效剂量表示的职业照射的剂量限值是 在限定的5年期间内平均每年20mSv 任何单独1年不得超过50mSv 108 特殊职业人员的剂量限值国际电离辐射防护和辐射源安全基本标准 IBSS 中规定 1 16岁以下的任何人均不得接受职业性照射 2 年龄在16 18岁之间的实习培训人员 1年中接受的辐射剂量不得超过6mSv 3 怀孕放射性工作人员 要避免电离辐射的影响 109 IBSS规定在孕期内胚胎和胎儿接受的剂量不得超过1mSv ICRP规定在妊娠被确定以后 在孕期余下的时间内应施加补充的剂量限值 对腹部表面 下躯干 的剂量不得超过2mSv 为保护胎儿还要求限制放射性核素摄入量 不得超过年摄入量限值的1 20 110 辐射防护的原则和措施 电离辐射防护与辐射源安全基本标准 在职业照射的控制方面有许多重要改变 例如职业照射定义的更新 由此引申出若干受天然辐射源照射的人员 则也纳入职业照射范围 例如喷气飞机 高空飞行机上工作人员所受宇宙射线照射 非铀矿山工作人员工作中受到氡的照射等可能属于职业照射 111 辐射防护的原则和措施 二 外照射防护措施核医学工作中产生外照射的射线主要有X 射线 射线的外照射防护主要是考虑轫致辐射的影响 也要防止 射线对皮肤表面和角膜的损伤 经典的外照射防护的三原则是 1 时间 放射性操作应熟练 迅速 事先应做好周密的计划和充分准备 工作结束避免在放射性工作场所的不必要的停留 尽量缩短与放射源接触的时间 112 辐射防护的原则和措施 2 距离 对于点源 某一位置的辐射剂量率与该位置与放射源的距离的平方成反比 再加上空气的吸收 因而人离开放射源越远 受到的辐射剂量率就越小 在放射性核素生产工厂 常用机械手 长柄钳等取用 分装放射源 核医学科由于常用的放射性核素剂量较小 能量一般不高 活度较强的放射性核素发生器等都有铅屏蔽 一般可以直接用手操作 113 辐射防护的原则和措施 3 设置屏蔽 在人体与放射源之间设置屏蔽 使射线逐步衰减和被吸收 X 射线通过屏蔽材料时辐射剂量呈指数衰减 屏蔽X 射线常用铅 钨等重元素物质做屏蔽材料 墙壁可采用钢筋混凝土 屏蔽 射线常用有机玻璃 铝 塑料等低原子序数物质作屏蔽材料 能量较高的 射线还应注意防护韧致辐射 114 115 116 辐射防护的原则和措施 接触体内已给予放射性药物的患者时遵守放射防护三原则 接受暴露的时间要尽可能短 事先要了解患者状况 显像特点 做好相应准备 熟练操作程序 距离加倍 辐射强度减弱四倍 接受核医学检查患者释出的距离率甚低 利用铅板 钢板或一般的水泥墙可挡住辐射 117 辐射防护的原则和措施 三 内照射防护开放性放射源可能通过口 呼吸道 皮肤伤口进入人体 内照射防护的关键是重在预防 尽一切可能防止放射性核素进入体内 把放射性核素的年摄入量控制在国家规定的限值以内 118 辐射防护的原则和措施 基本措施是放射性操作必须在指定的区域进行 避免实验场所及环境污染 定期进行污染检查和监测 放射性物品包括试剂 放射源 污染的器械 实验动物尸体等必须储藏在有屏蔽的地方 119 放射性废物处理基本原则 放置衰变 对短半衰期核素污染的器皿 废液应分装封存 动物尸体应用塑料袋装好低温保存 下水道应设置双蓄水池 轮流排放 待衰变达到国家容许标准以下 再废弃或排放 长半衰期核素废液浓缩储存后交由专门部门处理 废液采用过滤净化 稀释 达到国家容许标准后才能排放 值得提出的是近年来很多专家和有关部门提倡零排放 120 第五节核医学工作人员和患者受辐射剂量比较 121 核医学工作人员和患者受辐射剂量比较 核医学工作人员 接受核医学检查的人员最关心的就是自己受到多少射线照射 对身体有没有影响 在临床诊断中 患者很乐意接受做一次胸透 CT检查 做一次核医学检查则很难下决心 而实际上胸透和CT检查所受的辐射剂量远比做一次核医学显像大得多 122 核医学工作人员和患者受辐射剂量比较 为此本节将对X线检查和核医学显像 功能测定以及不同工种放射工作人员接受的辐射剂量进行分析比较 还将接受核医学检查的患者受到的辐射剂量与生活在地球上的每一个人都不可避免受到的天然本底辐射剂量进行比较 123 核医学工作人员和患者受辐射剂量比较 一 临床核医学检查受照剂量与其他临床检查项目比较 统计结果表明 X线检查仅有少数部位的摄片检查所受的辐射剂量略低于核医学检查 大多数均远远高于核医学检查 CT扫描 胸部透视 腹部透视 腰椎摄影 头颅摄影等X线检查的辐射当量剂量远远大于相应部位或相当部位的核医学显像和功能测定 124 核医学工作人员和患者受辐射剂量比较 二 临床核医学检查受照剂量与天然本底辐射比较临床核医学工作中 常用本底当量时间表示患者接受的辐射剂量 天然本底辐射是生活在地球上的每一个人都不可能避免的 一般情况下应该是可接受的 125 核医学工作人员和患者受辐射剂量比较 据报道 在美国一次普通的核医学显像全身接受的平均辐射剂量大约相当于世界上一年所受平均天然本底辐射剂量 国内调查结果显示 脑 骨 心脏显像所受的有效当量剂量约相当于一年所受平均天然本底辐射剂量的1 5 2 0倍 其他核医学检查项目一次所受辐射剂量约相当于一年平均天然本底辐射剂量 126 核医学工作人员和患者受辐射剂量比较 三 核医学工作人员所受的辐射剂量分析根据调查数据分析 不同工种放射工作人员外照射剂量当量水平人均剂量0 40mSv 核医学工作人员是0 65 2 38mSv 平均1 33mSv 各个不同工种医学放射学工作人员 包括核医