医用电离辐射防护的新进展

1、医用电离辐射防护的新进展放射工作人员放射防护培训教材刘 飚放射卫生与防护主任技师新疆维吾尔自治区疾病预防控制中心要 点第一讲 核辐射与健康第二讲 国际辐射防护和辐射源安全基本安全标准第三讲 医用X射线诊断受检者辐射防护优化方法第一讲 核辐射与健康导 言 什么是核辐射？来自何方？ 核辐射通过哪些途径照射人类？危害有多大？ 人们对这些问题常常是似知非知，受其困扰！ 下面将逐一予以介绍！ 一 辐射源与照射剂量 1. 天然辐射源与照射剂量 （1）天然辐射源 宇宙射线和宇生放射性核素 宇宙 射线能到达地球表面照射人体的主要射线有：介子、r光子、紫外线和中子，对人产生外照射，受照剂量随居民驻地海拔高度升高

2、而升高。 宇宙射线与大气层和地表物质作用所产生的放射性核素称宇生核素，主要有氢-3，铍-7，炭-14和钠-22等，摄入人体可引起内照射，但剂量很小。 陆地天然辐射源 岩矿、土壤、建筑材料、食品、饮用水、生活日用品等中所含天然铀、钍系衰变核素、钾-40等，可发射、和 r 射线。环境中天然放射性核素发射的r 射线对人产生外照射；通过食物链摄入人体的天然放射性核素发射的 、射线引起内照射。 （1） 天然辐射源。 岩矿和土壤中铀-238(镭-226)和钍-232活度浓度（贝可/克）变化范围 铀矿 独居石 烧绿石 锆 石 钛铁矿 金红石 磷酸盐矿 铝矾土 其它金属矿 土 壤 土 壤 活 度 浓 度（Bq

3、/g） 图1-1. 岩矿和土壤中铀-238（镭-226）和钍-232活度浓度变化范围 （2） 天然辐射照射剂量（mSv/a） 正常本底地区 全世界 （左；2000年，右:2008年） (氡、宇宙辐射 、陆地r、 食入。 医疗照射和其它) 美 国 (左：1987年，右:2006年) （氡、宇宙辐射、 陆地r、 食入。 医疗照射，日用商品和其它)。 图1-2. 全球（上图）和美国（下图）公众受照剂量（2）天然辐射照射剂量 高本底地区照射剂量 地 名 人 口 有效剂量 （万人） （mSv/a） 腊姆萨尔 20.0 250 * 瓜拉帕里 7.3 38 喀那拉邦 10.0 35 阳 江 8.0 50 注

4、: * 最高 700 mSv/a 未观察到有害健康影响，反提供不少 有益健康信息。 图1-3. 世界高本底地区r辐射致公众照射剂量。2 .人工辐射源和照射剂量 （1）人工辐射源 射线发生装置，核燃料循环利用，核武器爆炸等，均可产生大量的人工放射性同位素和、r 与中子射线，都是人工辐射源。它们在医疗、工业、农业、研究和核电生产中的广泛应用，给人类带来巨大利益，同时也给人类带来了受照射剂量和健康风险。（2）人工辐射源照射剂量 人工辐射源可引起人的外照射和内照射。人工辐射源引起的公众照射射剂量，最大的是医疗照射。据统计，2008年世界公众医疗照射平均剂量0.6mSv/a，约占公众受照总剂量（3.0m

5、Sv/a）的20。 医疗保健水平越高的国家，公众医疗照射剂量越高；2006年德国达1.9mSv/a，美国达3.0mSv/a。医疗照射引起的公众受照剂量，逐年攀升，大概每810年翻一番. 放射性同位素的广范应用，核燃料循环和原子弹爆炸残留物引起的公众照射剂量低于0.03 mSv/a。小于总受照剂量的1%，核电厂周围居民受照剂量平均低于0.01 mSv。3.美国公众受照剂量 美国公众受照总剂量6.2 mSv/a。天然辐射：3.1 mSv/a（50%）；医疗照射：3.0 mSv/a（48%）；其它： 0.12 mSv/a （2%）。 医疗照射： CT 1.48 mSv/a（50 %），核医学 0.7

6、5 mSv/a（25 %），介入影像0.43mSv/a （15 %），常规影像与透视0.31 mSv/a（10 %）图1-4. 美国公众受照剂量4. 职业照射剂量 表1-1. 放射诊断和铀矿开采的职业照射剂量. 时 间 监测人数(103) 人均有效剂量（mSv/a） 放射诊断 铀矿开采 放射诊断 铀矿开采 1975-1979 630 240 0.8 5.5 1980-1984 1080 310 0.7 5.1 1985-1989 1350 260 0.6 4.4 1990-1994 950 69 0.5 4.5 1995-1999 6870 22 0.5 3.9 2000-2002 6670

7、12 0.5 1.9 美国核企业30年跟踪健康监护结果，未观察到辐射有害健康病例。(二) 辐射照射对人体健康的影响 1. 确定性效应和随机性效应（1）确定性效应和阈剂量 受照剂量大于阈剂量，杀死细胞，引起组织器官功能下降，临床上可观察到症状，症状严重程度与受照剂量成正比的效应，称为确定性效应。 表1-2. 确定性效应阈剂量 组织或器官 剂量 （Gy） 确定性效应 全身 0.5 呕 吐 骨髓 1.0 细胞凋亡 生殖腺 3.0 永久性不育 皮 肤 3.0 红斑及脱毛 眼晶体 5.0 白内障 肺 5.0 非致死性肺炎 肺 10.0 死 亡 甲状腺 10.0 功能降低，粘液水肿（2）随机性效应和剂量

8、效应无阈模型(LNT) 随机效应：杀伤细胞，诱发癌症和遗传疾病，发生概率与受照剂量成正比的效应称之为随机效应，假设没有阈剂量。 LNT：由大剂量照射得出的随机效应发生概率与受照剂量成正比的剂量效应线性模型，假设无阈剂量，外推至低剂量照射得出的剂量效应模型，目前仍是制定职业照射剂量限值的基础。图1-5. 剂量 效应线性无阈模型（LNT）（3）广岛原子弹爆炸幸存者白血病罹患率 与受照剂量的关系 图6各点说明： 编号 爆心距离 受照剂量 罹患率 （km） （mSv） （1/106） I 3.0 对 照 273 II 2.03.0 平均 20 mSv 92 III 1.52.0 平均0.5 Sv 39

9、8 IV 1.52.0 平均0.5 Sv 398 V 1.01.5 平均5 Sv 3 746 VI 1.0 - 12 087 受照者调查人数 62 856人，病例 59例 ， 调查总人数 95 819 ，病例 68 。 图1-6.广岛原子弹爆炸幸存者白血病罹患率与剂量关系 2. 事故照射 切尔诺贝利事故：134名救援人员受照剂量2.2 Gy，三个月内28人死于急性辐射综合征 。2.4万名救援者，平均受照剂量100mSv，11.2万名迁离人员，平均受照剂量30mSv，事故发生14年后，未观察到辐射对健康的有害影响。15名现场维护人员每人累计受照剂量已达15Gy，未观察到辐射损伤迹象。 福岛事故:

10、福岛县居民第1年受照剂量1.07.5mSv（图1-7）；救援人员：平均受照剂量（图1-8）：25mSv；100mSv, 149人；250mSv，6人；最高680mSv，1人。均未观察到辐射诱发疾患升高病例。 图1-7.福岛事故后福岛县居民受照剂量 图1-8.福岛事故救援工人受照剂量 3. 氡照射 （1）氡的来源和水平 世界各国 空气中氡平均浓度：室外 10，室内40贝可/立方米。中国室外14，室内24 贝可/立方米。 图1-9. 美国各县室内氡筛查预期平均水平 148 Bq/m3 74148 Bq/m3 74 Bq/m3 。 （2）氡照射的剂量效应关系 人若长期吸入含成千上万贝可/立方米氡的空

11、气，可诱发吸烟者肺癌罹患率升高。 美国近2 000个县，90以上人口居室内氡浓度与居民肺癌死亡率调查结果显示，居室内氡浓度与居民肺癌罹患率成反比（图1-9）。 （20220贝可/立方米） 图1-10. 居民肺癌调整危险度与居室内氡浓度的关系 4. 低剂量和低剂量率慢性照射对健康影响 大剂量照射人体，可引起急性损伤，诱发癌症罹患率升高，假设无阈的线性模型认为，受照剂量无论多低对人体健康均有害，但是：目前在各类受照人群中，尚未观察到辐射诱发人体遗传效应病例； 在低剂量（200mSv）和低剂量率（6mSv/h）慢性受照人群中，至今未采集到辐射诱发癌症罹患率升高的证据。 人群受照剂量高达数十至上百mS

12、v/a的高本底地区研究，不仅未观察到辐射对健康的有害影响，反而提供了不少 辐射有益健康的信息。 众多学者认为：随机效应有阈剂量，低于此剂量照射是安全的。 目前，美国正用数亿美元，重新对LNT的科学性进行评估。 争论还在继续，辐射防护标准仍刻意保守 ！ 第二讲 国际辐射防护和辐射源安全基本安全标准（BSS-2014） 导 言 2007年，国际放射防护委员会（ICRP）和国际原子能机构（IAEA）先后出版了ICRP 103号报告书和IAEA SF-1基本安全原则，总结了各国执行1996版标准（BSS-113号）10余年来所积累的经验和共识，从2008年开始进行修订，经反复征求意见和修改，2011年

13、出版了BSS-2011（暂行版），2014年正式出版了国际辐射防护和辐射源安全基本安全标准（BSS-2014）。 本讲就 国际辐射防护和辐射源安全基本安全标准（BSS-2014）新增加的要点做一简要介绍。一 IAEA 辐射防护安全标准体系 SF-1 基本安全原则 （安全基本法则） GSRS 基本安全要求 （适用于所有设施和活动） SSRS 具体安全要求 （适用于具体设施和活动） GSGS 一般安全导则 （适用于所有设施和活动） SSGS 具体安全导则 （适用于具体设施和活动） 图2-1. IAEA辐射防护标准体系安全基本法则 阐述防护和安全的基本安全目标和原则，为安全要求提供依据。安全要求 为

14、确保现在和将来、人类与环境免受电离辐射危害所必须满足的各项要求。安全导则 就如何遵守安全要求提出建议和指导性意见，介绍国际良好实践，反映最佳实践技术。二 适用于医用电离辐射防护的IAEA主要标准表2-1. IAEA相关标准目录 标准编号 标准名称 备 注 SF-1-2007 基本安全原则 安全基本法则 GSR Part 1-2010 促进安全的政府、法律和监管框架 一般安全要求 GSR Part 3-2014 国际辐射防护和辐射源安全基本安全标准 一般安全要求 GSR Part4-2009 设施和活动的安全评定 一般安全要求 GSR Part 5-2009 放射性废物的处置前管理 一般安全要求

15、 GSR Part 6-2014 设施的退役 一般安全要求 GS-R-3-2006* 设施和活动的管理系统 一般安全要求 RS-G-1.5 -2005 电离辐射医疗照射的辐射防护 安全导则三 BSS-2014 标准 1. BSS-2014标准的结构。 表2-2. BSS-2014标准结构 职业照射 公众照射 医疗照射 计划 第二部分（15） 第二部分 （15） 第二部分（15） 照射 第三部分（618） 第三部分（618） 第三部分（618） 情况 （1928） （2933） （3442） 应急 第二部分（15） 第二部分（15） 不适用 照射 第四部分 (43) 第四部分 (43) 情况 (

16、 45,46 ) (44) 现存 第二部分（15） 第二部分（15） 不适用 照射 第五部分 (47) 第五部分 (47) 情况 (52) (4851) 三 BSS-2014 标准 2. BSS-2014标准主要变化 （1） 法律和政府框架 BSS 1996标准，关于法律和政府职能的要求，仅在前言中提及，没有形成正式文本要求。BSS 2014标准，针对三种照射情况和三类照射，对国家法规框架和政府职责做出了明确规定，概括如下： 政府应负责建立并保持防护辐射危险的法律，法规和组织框架;并建立一个独立的监管机构组织和督促实施； 监管机构应负责建立或采纳防护与安全法规和标准，并建立一个系统，确保其实施

17、; 对设施和辐射源运行负责人者，许可证持有者，注册者及其他相关方，有责任确保全面的防护与安全，制定、实施防护与安全计划，并将防护与安全纳入全面管理体系。2. BSS-2014标准的主要变化 （2）辐射防护优化 辐射设施运行和活动开展的辐射防护，既要实现与源的强度和照射可能性及危害程度相称，又不过度限制其有益应用，对设施的运行和活动的开展寿期的全过程实施优化分级评价、监督、管理和控制，确保防护与安全达到最高安全水平。 图2-2. 设施和活动的分级监管2. BSS-2014标准的主要变化 （3） 豁免和解控豁免(解控)剂量：人工核素r照射 10 S/a； 天然放射性核素r照射 1 mSv/a; 氡

18、及其子体照射 10 mSv/a。豁免（解控）活度浓度：表 I.I. 列出小宗物料活度浓度。 I.II.列出不计量多少物料活度浓度。 表I.III.列出不计量物料天然铀钍系每个核素活度浓度: 1Bq/g，钾-40 活度浓度：10Bq/g。排除：人体中钾-40，地面宇宙射线照射。2. BSS-2014标准的主要变化 （4） 剂量限值、剂量约束值和参考水平 剂量限值和剂量约束与参考水平 剂量限值 剂量约束和参考水平 计划照射监管的所有源 所有照射情况的单个源2. BSS-2014标准的主要变化 （4） 剂量限值、剂量约束值和参考水平 参考水平与行动水平 参考水平 行动水平 高于限值 不允许出现 采取

19、干预行动 低于限值 优化防护 不采取干预行动 2. BSS-2014标准的主要变化 （5） 剂量限值、剂量约束和参考水平适用 照射情况 职业照射 公众照射 医疗照射 计划照射 剂量限值（20mSv/a） 剂量约束 参考水平 剂量约束（1-5nSv/a） 参考水平 剂量约束 应急照射 参考水平（20-100mSv/a） 参考水平（1-20mSv/a） 剂量约束 现存照射 参考水平（1-20mSv/a） 公众照射（1-10mSv/a） 计划照射职业照射剂量限值：眼睛体：成年人 150mSv/a20mSv/a（50mSv/a）； 16-18岁：50mSv/a20mSv/a . 其它：未变 应急照射参

20、考水平： 个体救援人员: 500mSv/a;救援群体人均 100mSv/a。 2. BSS-2014标准的主要变化 （6） 医疗照射防护新增加要求。 剂量限值、剂量约束值和参考水平适用诊疗“指导水平”改为“参考水平” 。 剂量限值: 职业照射者。参考水平：诊疗患者。剂量约束值：照料者、抚慰者，自愿者。公众等，2. BSS-2014标准的主要变化 （6） 医疗照射防护新增要求。 患者剂量测量放射诊断程序和普通程序患者的典型剂量；图像引导介入程序患者典型剂量；放射治疗患者计划靶体积和相关组织或器官吸收剂量；非密封源治疗患者典型剂量。 2. BSS-2014标准的主要变化（6） 医疗照射防护新增要求

21、。 接受放射药物治疗患者出院前的公众防护 患者体内放射性活度致家庭和公众成员的剂量应低于它们的剂量约束规定； 应向患者监护人和相关人员提供优化防护和辐射危害的相关信息。2. BSS-2014标准的主要变化（7）应急照射情况参考水平表2-3. 应急照射参考水平 确定效应 器官或组织 r 外照射 内 照 射 10小时 30天 红骨髓 1.0 Gy 2.0Gy (Z90) 0.2Gy (Z90) 胎 儿 0.1 Gy 0.1 Gy 皮肤（0.5cm） 25 Gy 随机效应 H甲状腺 50 mSv 7 天，碘阻断 E 100 mSv 7 天，1月，1年。 H胎儿 100 mSv 7 天，胎期，1年2.

22、 BSS-2014标准的主要变化（8）现存照射 范围 残留放射性物质所致区域引起的照射； 天然源引起的照射； 由上述两类源所致食品、饲料、饮用水、农用肥料、土壤改良剂和建筑材料引起的照射。 氡-222和氡-220及其子体引起的照射。 宇宙射线对空勤人员和宇航员的照射。 参考水平： 剂量：1 mSv/a（r 外照射） 氡-222： 居室 300 Bq/m3。 工作场所 1000 Bq/m3。 铀钍系每个核素： 1Bq/g.第三讲 医用X射线诊断受检者辐射防护优化方法 导 言 X射线的发现和在医疗诊断中的应用，不断改善着人类的保健水平，给人类健康带来巨大利益，但也使得医疗照射成为电离辐射致公众照射

23、剂量的重要组成部分（2050%），随着社会进步和人口老龄趋势的日益明显，公众受医疗照剂量，正以每年78%的速度攀升，有可能给人类健康带来一定风险，应引起高度关注！第三讲 医用X射线诊断受检者辐射防护优化方法什么是医疗照射？ 进行医疗、牙科诊断或治疗的患者、照料者和抚慰者以及作为生物医学研究的一部分接受照射的志愿者受到的照射。二. 优化X射线诊断受检者辐射防护方法 1. 初级X射线束过滤 （1） 过滤片厚度与入射皮肤剂量 表3-1. X射线经不同厚度铝片过滤后照射皮肤剂量 铝过滤片 60kVp X射线照射 入射皮肤剂量 受照剂量降低 （mm） （mGy） （%） 无 23.8 0.5 18.5

24、23 1.0 12.7 47 3.0 4.7 80 1. 初级X射线束过滤 （2） X 射线能量与过滤片半值层（HVL）厚度 表3-2. 不同能量（kVp）X射线半值层（HVL）厚度 kVp 铝HVL厚度 （mm ） 30 0.3 50 1.2 70 1.5 90 2.5 110 3.0 1. 初级X射线束过滤 （3）常用过滤片 表3-3. 常用过滤片 X射线管 乳房摄像X射线管 50kVp 0.5 mmAL 30 m Mo过滤 5070kVp 1.5 mmAL 或60 m Rh过滤 70kVp 2.2 mmAL 儿科 0.2mm铜 1. 初级X射线过滤 （4） X光机的初级射线固有和附加过滤

25、器 X光机机头内装X 射线管的玻璃外壳，靶阳极环绕油浴和窗口是初级X射线的固有过滤器，相当于0.5-1.0 毫米铝当量。X光机的准直器亦属附加过滤器，一般相当于1mm铝当量。 图3-1. X射线束路径图 阳极射出X射线油浴 玻璃真空管铅套胶木孔 附加过滤器准直反光 镜限束器。 1.初级X射线过滤 （5）添加附加过滤器 不同受检者或不同受检组织，X光机固有过滤器和准直器附加过滤器厚度，有时不能满足优化防护要求，需添加附加过滤器。放射师可在图3-2所示位置添加附加过滤器。 图3-2. 添加附加过滤器操作 放射师可在球管室准直器处， 调整添加附加过滤器，并定 期检查，以确保所选过滤器 不低于1.0mm 铝当量。 1.初级X射束线过滤 （6）初级X射线过滤用复合过滤器 常用的复合过滤器有：楔形过滤器（图3-3）、槽式过滤器、CT用 蝶形过滤器、K边过滤器和托雷乌斯过滤器等。 图3-3. 复合过滤器应用 应用复合过滤器可减少跨不同厚度密度组织曝光摄像次数。 如，全脊柱系统侧凸摄像，正确使用复合过滤器，可避免重复曝光摄像；复合过滤器补偿颈椎和腰椎之间的密度差异，使之勿需两次曝光摄像，可降低受检者照射剂量。 2. 合理选择mAs、kVp 技术参数 mAs和kVp 是X光机的两个重要技术参数，放射师合理选择这