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放射防护基本知识 广西区卫生监督所陆有荣2010 11 放射卫生 放射卫生是研究电离辐射对人体健康影响及其防护方法的科学 辐射一般分为致电离辐射和非电离辐射 日常使用的 辐射 放射和射线 等用语如无特别说明 均指电离辐射 放射防护工作任务与措施 任务 控制正常照射 防止潜在照射 事故 的发生 避免或减少辐射危害 保护工作人员和公众的健康 措施 控制照射 放射性同位素 一般指可产生电离辐射的各种放射性核素 射线装置 一般指只在通电状态下产生射线的电离辐射发生装置 X线机 加速器 中子发生器 含放射源的装置 第一章基础物理知识 第一节放射性的发现一 X射线的发现1895年 伦琴在研究阴极射线产生的荧光现象时 发现了X射线 这种射线具有贯穿能力 可以穿透一些不透光的物质 以后又发现 这种射线能使空气导电 即具有使物质电离的能力 第一章基础物理知识 伦琴的发现使人类第一次认识到电离辐射 并很快把这种辐射用于医学上的诊断和治疗 由于伦琴这一伟大贡献 在很长一段时间内人们曾用 伦琴 这一名字作为X和 射线照射量的单位 第一章基础物理知识 二 放射性的发现1896年贝可勒尔发现了铀的放射性 通过一些实验 认识到铀盐无需阳光照射自身会发射一种射线 这种射线同样可以使空气电离 使胶片感光 但是 它和X射线不一样 不是阴极射线打到靶物质上发出的 而是从一种物质 即从铀中发出的 第一章基础物理知识 人类第一次发现了物质的放射性 为了纪念贝可勒尔这一伟大贡献 人就今天用 贝可勒尔 这一名字作为放射性物质活度的单位 在此以后的几年里 人们又先后发现了其它重元素 如钍 镭 锕等都具有放射性 都能发出射线 第一章基础物理知识 第二节放射性同位素一 核素 nuclide 在其核内具有一定数目的中子和质子以及特定的能态的一种原子称为核素 例如44100Ru 45100Ru是独立的两种核素 第一章基础物理知识 它们有相同的质量数而原子核内含有不同的质子数 2760Co 2760mCo是独立的两种核素 它们所处的能态不同 第一章基础物理知识 二 同位素 isotope 同位素实际上就是原子序数Z相同而原子质量数A不同的各核素的总称 同位素是指各核素在元素周期表中处于同一个位置 它们具有相同的化学性质 例如 氢同位素有三种 1H 2H 3H 第一章基础物理知识 第三节放射性衰变一 放射性衰变的主要类型放射性 原子核的自发转换 并随之引起本身物理及化学性质的改变 根据转换的型式 放射性过程可以分为五类 第一章基础物理知识 放射性核素的衰变有 衰变 衰变 衰变或电子俘获 衰变等 此外还有为数不多的别种衰变 如自裂变和缓发中子等 下面将分别讨论 和 衰变 第一章基础物理知识 1 衰变从放射性核素的核放射出来的 粒子实际上就是氦原子核 24He 它的质量和氦核相等 即m 4 002775原子质量单位 而且也由2个质子和2个中子组成 带着2e正电荷 第一章基础物理知识 凡是 衰变的放射性同位素衰变之后 它的原子质量数A降低了4个单位 原子序数Z降低了2个单位 第一章基础物理知识 2 衰变从放射性核素放射出来的 粒子的质量等于0 000549原子质量单位 0 511MeV 并带着一个单位e的负电荷 所以事实上它就是电子 因为 粒子的质量和核的质量比起来要小得多 所以 衰变的母体和子体的原子质 第一章基础物理知识 量数A是相同的 但子体的原子序数Z却比母体提高了一个单位 从核衰变放射出来的 粒子在被物质阻止之后 就成为自由电子 和一般的电子没有什么不同 但是为了区别起见 通常称从核里出来的电子为 粒子或 射线 第一章基础物理知识 3 衰变 射线是一种电磁辐射 不过是从原子核内放射出来的 而且波长也比较短 波长从10 8cm到10 11cm 它的性质和X射线十分相似 现在应用MeV 几百MeV的电子加速器来产生X线 可以得到比 射线波长 第一章基础物理知识 还短得多的电磁辐射 从核衰变所能得到的 射线通常是伴随 射线 射线或其他射线一起产生的 作电子俘获的核衰变 有的也伴有 射线 射线是核从它的激发能级跃迁至基级时的产物 第一章基础物理知识 二 放射性衰变规律不稳定同位素的核将自发地发生变化而放射出某一种粒子 如 或 射线 这种现象称为核衰变 或核蜕变 核衰变进行的速度完全不能以外加因素 第一章基础物理知识 如温度 压力的改变等 加以改变 有的同位素衰变得很快 有的则很慢 它是个别放射性同位素的特性 衰变后的核有的是稳定的 有的是不稳定而继续衰变的 第一章基础物理知识 1 衰变规律假定取一定量某种放射性核素 并测量它在每一单位时间内所放射出来的粒子数ni则可以发现ni的数值随时间的增长而逐渐减少 第一章基础物理知识 2 半衰期通常用来表示放射性的特征的还有半衰期 又称半寿期 用符号T1 2来代表 半衰期的定义是放射性原子数因衰变而减少到原来的一半时所需要的时间 第一章基础物理知识 第四节电离辐射一 重带电粒子 粒子是放射性核素放射出来的高速飞行的氦原子核 它带两个正电荷 质量接近4 第一章基础物理知识 二 高能电子高能电子包括放射性核素核转变时释放出的 射线 电子或正电子 及电子加速器产生的能量接近单一的电子束 第一章基础物理知识 三 电磁辐射 射线和X射线本质上与可见光 电磁波一样都是电磁辐射 但在来源 能量分布上是不同的 射线是放射性核素衰变过程中产生的波长极短的电磁辐射 能量一般在0 04 4MeV之间 第一章基础物理知识 四 中子中子是质量约为一个原子质量单位的不带电粒子 第一章基础物理知识 第五节电离辐射与物质的相互作用一 光电效应该过程中 X或 光子主要与原子的内壳层电子发生作用 入射光子整个地被原子吸收 继而从原子壳层中击出一个电子 称为光电子 第一章基础物理知识 二 康普顿效应康普顿效应是X或 光子的能量被部分地吸收而产生散射的过程 三 电子对效应一个具有足够能量的光子 h 1 02MeV 在行近靶原子核时 突然消失 将其能量转化为正 负两个电子 这个作用过程成为电子对效应 第一章基础物理知识 四 轫致辐射高速运动的电子在原子核的电场中掠过时 由于电子和原子核库仑场间的强烈相互作用 电子被减速 同时将其一部分能量转为电磁辐射 这就是所谓轫致辐射 即X射线 轫致辐射能量分布在零到电子动能之间 第一章基础物理知识 由于产生轫致辐射需耗损能量 它和原子序数平方成正比 跟入射电子的能量成正比 这意味着阻止高速运动的电子材料为重元素或者电子能量越高产生的轫致辐射越强 第二章辐射量和单位 第一节照射量一 照射量 exposure X照射量是X射线沿用最久 用以衡量X 辐射致空气电离程度的一个量 所以它只用于X或 射线在空气中的辐射场的量度 不能用于其他类型辐射 如中子或电子束等 和其他物质 如组织等 第二章辐射量和单位 所谓照射量 是指X射线或 射线的光子在单位质量空气中释放出来的全部电子完全被空气阻止时 在空气中产生同一符号离子的总电荷的绝对值 不包括因吸收次级电子发射的轫致辐射而产生的电离 第二章辐射量和单位 照射量用符号X表示 照射量X的SI单位是库仑每千克 用符号库仑 千克 1 C kg 1 表示 它没有专门名称 以前采用的照射量专用单位是伦琴 R 1伦琴 R 2 58 10 4C kg 1 精确值 1C kg 1 3 877 103R 第二章辐射量和单位 二 照射量率 exposurerate 单位时间内的照射量称照射量率 用符号X表示 照射量率SI单位为库伦每千克秒 用符号库伦 千克 1秒 1 C kg 1s 1 表示 其专用单位是伦琴或其分数除以适当的时间而得的商 如伦琴 秒 1 R s 1 伦琴 分 1 R min 1 或伦琴 小时 1 mR h 1 等 第二章辐射量和单位 第二节吸收剂量吸收剂量 absorbeddoes D电离辐射作用于机体而引起的生物效应 主要取决于机体吸收辐射能量的多少 第二章辐射量和单位 吸收剂量的SI单位是焦耳每千克 J kg 1 称为戈瑞 Gy 1戈瑞 Gy 的吸收剂量等于1千克受照物质吸收1焦耳的辐射能量 即1戈瑞 Gy 1焦耳 千克 1 J kg 1 第二章辐射量和单位 第三节剂量当量一 剂量当量 doseequivalent H一定吸收剂量的生物效应取决于辐射的品质和照射条件 故不同类型辐射所致吸收剂量相同 而所产生的生物效应的严重程度或发生几率可能不同 对吸收剂量进行修正 使得修正后的吸收剂量 第二章辐射量和单位 能够较好地表达发生生物效应的几率或生物效应的严重程度 这种修正后的吸收剂量就称为剂量当量H 剂量当量的SI单位与吸收剂量的单位相同 即焦耳每千克 J kg 1 但是为了避免与吸收剂量混淆 特给予它一个专名希 沃特 Sv 第二章辐射量和单位 二 剂量当量率 doseequivalentrate 单位时间内的剂量当量称为剂量当量率 单位的专名为希沃特 秒 1 Sv s 1 第二章辐射量和单位 第四节放射性活度一 定义和单位放射性活度 简称活度 是度量放射性物质在单位时间内原子核衰变数的物理量 放射性物质在单位时间内发生核衰变数目越多 这种放射性物质的放射性就越强 所以 过去曾称为放射性强度 第二章辐射量和单位 活度的国际单位是秒的倒数 s 1 称为贝可勒尔 Becquere 简称贝可 Bq 1Bq表示放射性核素在1秒钟内发生1次核衰变 即 1Bq 1s 1放射性活度旧的专用单位是居里 Ci 它表示放射性核素再1秒钟内发生3 7 1010次核衰变 即1Ci 3 7 1010s 1 第二章辐射量和单位 二 活度计算1 半衰期 half life 半衰期是指放射性核素的原子核数目衰变至原有数目的一半所需的时间 常以符号T1 2表示 它与衰变常数有如下关系 T1 2 0 693 第二章辐射量和单位 2 活度计算放射性活度随时间的延长而呈指数规律减弱 其计算公式为 A A0 e t A0 e 0 693 T1 2 t式中 A为放射性核素经过t时间后剩余的活度 A0为原来的活度 即t 0时的活度 T1 2为该放射性核素的半衰期 t为时间间隔 计算时所用单位应与T的单位一致 表1常用辐射量新旧单位换算 第三章辐射生物效应 机体受到电离辐射的照射 可产生各种有害效应 称为辐射生物效应 而产生的各种不同类型和不同程度的损伤 称为辐射损伤 第三章辐射生物效应 ICRP1990年第60号出版物对辐射生物效应方面的资料作了较为详细的描述 列举了确定性效应 随机性效应 胚胎和胎儿效应和皮肤效应等四种有害效应 国际相关组织及其重要出版物 ICRP UNSCEAR 国际放射防护委员会 26 60 103号出版物 国际原子能机构国际电离辐射防护与辐射源安全基本标准联合国原子辐射效应科学委员会 电离辐射源与效应 向联合国大会提交的报告及附件 IAEA 第三章辐射生物效应 第一节确定性效应一 阈剂量阈剂量一词系指至少使1 5 的受照个体发生特异性效应所需的辐射量 二 外照射急性放射病急性放射病是指人体一次或短时间 数日 内 在事故照射 应急照射 医疗照射以及核战争等情况下受到大剂量照射引起的全身性疾病 第三章辐射生物效应 三 外照射亚急性放射病外照射亚急性放射病是指人体在较长时间 数周 数月 内受到连续或间断较大剂量外照射引起的全身性疾病 第三章辐射生物效应 四 外照射慢性放射病外照射慢性放射病是指放射工作人员在较长时间内连续或间断受到超剂量限值的外照射 达到一定累积剂量当量后引起的以造血组织损伤为主并伴有其他系统改变的全身性疾病 第三章辐射生物效应 五 内照射放射病内照射放射病是指放射性核素沉积于人体某些器官和系统中所致的全身性放射病 其特点是人体内的放射性核素对机体产生持续性照射 以放射性核素沉积部位的局部损伤为主 临床表现迟发且迁移 第三章辐射生物效应 六 放射性甲状腺疾病放射性甲状腺疾病是指电离辐射以内和 或外照射方式作用于甲状腺或 和机体其他组织所引起的原发或续发性甲状腺功能或 和器质性改变 第三章辐射生物效应 七 放射性白内障放射性白内障是由于眼部受到一次或短期内大剂量的外照射 或长期超过剂量限值的外照射所引起的晶体改变 其累积受照剂量一般在2Gy以上 第三章辐射生物效应 八 外照射放射性骨损伤外照射放射性骨损伤是人体全身或局部受到一次或短时间内分次大剂量外照射 或长期多次受到超过剂量当量限值的外照射所致骨组织的一系列代谢和临床病理变化 第三章辐射生物效应 第二节随机性效应随机性效应是指发生几率 而非严重程度 与剂量的大小有关的效应 随机性效应是X射线和 射线低剂量率 小剂量照射对人群的主要危害 第三章辐射生物效应 1 致癌效应2 遗传效应辐射遗传效应是通过辐射对生殖细胞遗传物质的损害使受照者后代发生的遗传性异常 它是表现于受照者后代的随机性效应 第三章辐射生物效应 3 胚胎和胎儿的效应 1 致死效应在着床前阶段 从受精卵到胚胎定植在子宫内壁 相当于人受孕0 9天 又称植入前期 或着床后不久的妊娠早期受到照射 其主要危险是导致胚胎死亡 在宫内发育的各个阶段 受到大剂量的照射后也会诱发死亡效应 第三章辐射生物效应 2 致畸效应在主要器官形成阶段 相当于人受孕后9 60天 又称器官形成期 受到照射 则致畸效应成为最主要的后果 有时还会伴有全身各种结构的生长障碍 第三章辐射生物效应 3 致严重智力迟钝电离辐射诱发严重智力迟钝 智商低于70 的智力迟钝 低于25 为严重智力迟钝 的最大危险期为孕龄8 15周 其次为16 25周 第三章辐射生物效应 4 致癌效应已有资料表明 由于医疗原因在宫内受到过照射的儿童 在出生后的10 15年内有超额的肿瘤和白血病发生 第三章辐射生物效应 4 皮肤效应 1 确定性效应1 急性放射性皮肤损伤身体局部受到一次或短时间 数日 内多次大剂量 X 及 射线等 外照射所引起的急性放射性皮炎及放射性皮肤溃疡属于急性放射性皮肤损伤 第三章辐射生物效应 2 慢性放射性皮肤损伤由急性放射性皮肤损伤迁延而来或由小剂量射线长期照射后引起的慢性放射性皮炎及慢性放射性皮肤溃疡属于慢性放射性损伤 第三章辐射生物效应 2 随机性效应放射性皮肤癌是指明确由电离辐射诱发的皮肤癌肿 发生在原放射性损伤的部位 癌变前表现为射线所致的角化过度或长期不愈的放射性溃疡 不同剂量X 伽瑪射线对人体全身照射损伤的估计剂量Gy损伤程度 0 25无明显病变0 25 0 5可恢复的机能变化0 5 1机能 血液变化 无临床症象1 10各类骨髓型急性放射病 部分死亡 10 50肠 脑性型急性放射病 全部死亡 放射线的危害 第四章辐射防护概论 第一节辐射源和照射方式一 辐射源可以通过发射电离辐射或释放放射性物质而引起辐射照射的一切物质或实体 称为辐射源 第四章辐射防护概论 将一定量 总活度 和一定比活度的放射性同位素包容在特定的容器中 成为辐射源 主要有两种形式 1 密封性辐射源2 非密封性辐射源 第四章辐射防护概论 二 照射方式人体受到各种电离辐射的作用称为辐射照射 或简称照射 照射的方式有外照射和内照射两种 第四章辐射防护概论 1 外照射即体外辐射源对人体的照射 如放射治疗用的射线装置和密封型辐射源对人体的照射均属外照射 在放射治疗中 又根据辐射源与人体之间的照射距离分为远距离照射和近距离照射 第四章辐射防护概论 1 远距离照射辐射源位于体外一定距离 集中照射人体某一部位 叫体外远距离照射 2 近距离照射将辐射源密封直接放入需要治疗的组织内或人体的天然腔内 如鼻咽 食管 宫颈等部位进行的照射 叫组织内照射和腔内照射 简称近距离照射 第四章辐射防护概论 二 内照射当放射性核素经由消化 呼吸 皮肤粘膜或伤口进入人体内引起的照射称为内照射 例如口服或静脉注入放射性核素131I治疗甲状腺癌 用32P治疗癌性腹水等 均为内照射 关于照射 照射 受照的行为或状态 照射 外照射 内照射 照射 正常照射与潜在照射 照射 职业照射 医疗照射 公众照射 除了国家有关法规和标准所排除的照射以及根据国家有关法规和标准予以豁免的实践或源所产生的照射以外 工作人员在其工作过程中所受的所有照射 持续性照射 无不间断活动 剂量率恒定 患者 受检者 帮助者 志愿者受到的照射 第四章辐射防护概论 第二节辐射防护体系一 辐射防护的基本原则 一 辐射实践正当化对任何使用和包含电离辐射照射的实践 都必须事先进行正当化判断 利弊权衡 只有这种实践使个人和社会从中获取的利益大于其可能造成的危害 包括对职业人员 受照者和公众 时 这项实践才是正当的 值得进行的 否则 就不应当从事这项实践活动 第四章辐射防护概论 二 辐射防护最优化经过上述正当化判断后 对一切必要照射的防护设计 要谋求辐射防护的最优化 即用最小的代价 获得最大的净利益 使受照剂量保持在可以合理达到的最低水平 而不是盲目追求无限地降低剂量 以降至本底水平为标准 三 个人剂量限值 工作人员连续5年平均有效剂量20mSv任何一年不超过50mSv16 18岁学生年有效剂量不超过6mSv公众一年不超过1mSv连续5年中任何一年不超过5mSv医疗照射无剂量限值 应用指导水平 第四章辐射防护概论 四 为将来的发展留有余地在对辐射照射的实践实施正当化判断和最优化防护设计时 应考虑到未来的发展可能造成的危害 第五章外照射防护 外照射指体外放射源对人体造成的照射 主要由X 射线 中子束 高能带电子束和 射线所引起 而对这些电离辐射外照射防护的基本方法有下列4种 第五章外照射防护 1 缩短受照时间 时间防护 2 延长与辐射源的距离 距离防护 3 在人体与辐射源之间设置防护屏障 屏蔽防护 4 控制放射源尽可能减少辐射量和照射面积 控源防护 第六章内照射防护 内照射系指进人体内的放射性核素作为辐射源对人体的照射 可造成内照射的辐射源为非密封源 亦称开放型辐射源 第六章内照射防护 第一节放射性核素进入体内的途径一 吸入二 食入三 通过皮肤粘膜或伤口进入 第六章内照射防护 第二节内照射的特点一 持续性照射二 选择性照射放射性核素以不同的化学形式进入体内 并非均匀地分布于全身各组织器官 而是对不同组织或器官有各自不同的亲和力 这与机体的代谢有关 第六章内照射防护 三 生物半排期生物半排期系指进入人体的放射性核素通过生物代谢从人体内排出一半所需要的时间 它取决于元素的种类 属于某一元素的所有同位素 它们的生物半排期都一样 第六章内照射防护 第三节内照射防护控制放射性核素经吸入 食入和通过皮肤粘膜或伤口进入人体 第七章医用X射线的防护 在当代多数国家 X射线诊断检查的医疗照射 占据人工电离辐射源致公众剂量负担的80 左右 第七章医用X射线诊断的防护 第一节防护原则一 X射线检查正当化与最优化X射线诊断检查是医生有意识地施加给患者或受检者的X射线照射 这种照射是有一定危害的 但受照者又是期望在X射线检查中的直接受益者 因此 对X射线检查应当 第七章医用X射线诊断的防护 贯彻实践正当化与防护最优化的原则 实践正当化是指所带来的好处大于损害 防护最优化是指要使好处超过损害的幅度最大 第七章医用X射线诊断的防护 二 X线工作者 受检者与其他有关人员防护兼顾在X射线检查过程中 处在X射线辐射场内的有X射线工作者和受检者 有时还有教学实习人员或患者的携扶人员等 他们都可能受到不必要的X射线照射 因此 在设计防护设施或采取防护措施时 必须全面照顾 使他们都得到足够的防护 第七章医用X射线诊断的防护 三 固有安全防护为主与个人防护为辅对诊断X射线的防护措施 大致可分为以下两种类型 1 固有安全防护如X射线机本身的防护性能和X射线机房及机房内的安全防护措施 第七章医用X射线诊断的防护 2 个人防护由X射线工作者自身行动决定的防护 如使用个人防护用品 延长操作距离 缩短照射时间等 第七章医用X射线诊断的防护 为了对诊断X射线进行有效的防护 重点是搞好固有的安全防护 个人防护作为一种辅助手段 来弥补固有安全防护不能解决的问题 二者相结合 就能达到满意的防护效果 第七章医用X射线诊断的防护 四 合理降低个体受照剂量与全民检查频率一般的X射线诊断检查受检者个体受照剂量并不大 但接受检查的人数很多 即检查频率很高 致使全体居民的剂量负担很大 第七章医用X射线诊断的防护 欲降低X射线诊断对全民的辐射危害 应从合理降低每次检查的个体受照剂量和减少不必要的X射线检查两个方面加以控制 第八章介入放射学辐射防护 介入放射学是近年来兴起并发展迅速的一门融医学影像 临床诊断 治疗学为一体的边缘学科 以其创伤小 患者痛苦少 临床效果好等优点 深受患者和医务工作者的欢迎 第八章介入放射学辐射防护 第一节介入放射学辐射防护的重要性一 介入放射学发展