《放射物理与防护》知识重点

第一章X射线第一节、X线的发现：1895年德国伦琴发现X射线。1896年法国贝克勒尔在钠盐中发现天然放射性。1901年，居里夫人发现了镭，之后又发现了钋。X射线的用途：医学（影像学）领域：核医学成像、X—CT、磁共振成像、热图像、介入性放射学、内镜技术。工业领域：晶体结构分析、工业探伤、货运集装箱、透视检查、科学研究、半导体、机械加工第二节、X线的本质与特性X线属电离辐射，与可见光、红外线、紫外线、Y射线完全相同，都是电磁波，只是X线的波长很短。X射线的本质属于电离辐射。频率为3*1016—3*1O2oHz,波长为10—10-3nm.X线的本质：（一）具有波动性1、干涉、衍射现象2、偏振现象3、反射现象4、折射现象主要表现在以一定的波长和频率在空间传播，它是一种横波，其传播速度在真空中与光速相同。（二）具有粒子性X射线的粒子性能解释X射线的光电效应、荧光作用、电离作用等过程。（三）具有波粒二象性1、在X线传播时，突出表现了它的波动性，具有频率和波长，并有干涉、衍射等现象。2、X线在与物质相互作用时，则突出表现了它的粒子特征，具有能量、质量和动量。X线的基本特性：P29（一）物理特性1、X线是直线传播的不可见电磁波。2、X线不带电，它不受外界磁场或电场的影响。3、有穿透性：由于人体不同组织或器官的密度和元素构成不同，造成穿透人不同部位X线强弱的差异，这正是X线透视、摄影和CT检查的物理学基础，也是选择屏蔽防护材料和滤过板材料的依据。按人体组织对X射线透射性能的不同分为四类：易透性组织较易透性组织中等透射物质不易透射性组织气体脂肪组织结缔组织骨骼肌肉组织软骨血液荧光作用电离作用热作用（二）X线化学特性1、感光作用：可使胶片乳剂感光，能使很多物质发生光化学反应。2、着色作用：铅玻璃、水晶等物质经大剂量X线长期照射后，其结晶体脱水改变颜色。（三）生物效应特性X线是电离辐射，生物细胞特别是增殖性强的细胞，经一定量的X线照射后，可以产生抑制、损伤、甚至坏死。人体组织被X线照射后，视其对X线敏感程度的不同，而出现种种反应，这一作用可在放射治疗中得到充分应用。当然，X线对人体的正常组织也有一定的损伤作用。因此，必须注意防护。三、X线的产生条件产生X线必须具备三个基本条件：（1）要有一个电子源,能根据需要随时提供足够数量的电子,这些电子在电场作用下奔向阳极,便于形成管电流.⑵要有一个能经受高速电子撞击而产生X线的靶，即阳极。（3）要有高速电子流。为获得高速电子流还需具备两个条件：其一是有一个高电压产生的强电场，使电子从中获得高速运动能；其二有一个真空度极高的空间，以使电子在运动中不受气体阻挡而降低能量，同时，也能保护灯丝不致因氧化而被烧毁。第三节、X射线的发生装置X射线机（装置）定义：电能fX射线能X射线机分类：诊断机：用于透视、摄影和各种特殊检查的统称为诊断X射线机（CT、MRI、DSA）。治疗机：用于疾病治疗的统称为治疗X射线机（加速器、Co60治疗机）。第四节X线的产生原理一、电子与物质的相互作用X线是高速运动电子在与物质的相互作用中产生，也是在能量转换中产生的，X线的产生是利用了靶物质的三个性质：核电子、轨道电子的结合能、原子处于最低能状态的需要。电子在碰撞过程中的能量损失分为碰撞损失和辐射损失碰撞损失：高速电子与原子的外层电子作用而损失的能量，其能量全部转化为热能。辐射损失：高速电子与原子的内层电子或原子核相互作用而损失的能量，99%转化为热能。碰撞损失和辐射损失的区别与联系：当电子处于较低能量时，能量损失主要是碰撞损失，靶原子外层电子的激发和电离占相当大的比例（原子序数较低时表现尤其明显）。当电子处于高能量时，能量损失由碰撞损失逐渐转为辐射损失（原子序数较高时表现尤其明显，比如钨、钼）。二、X线的产生原理X线：连续X线：是高速电子与靶原子核相互作用产生特征X线：是高速电子与靶原子内层轨道电子相互作用产生（一）连续X射线的产生原理由于每个高速电子与靶原子作用时的相对位置不同（如左图），且每个电子与靶原子作用前具有的能量也不同，所以各次相互作用对应的辐射损失也不同，因而发出的X光子频率也互不相同。使用钨靶保持管电流不变，将管电压从20kV增加到50kV时，测量各波段的相对强度而绘成的连续X线谱。连续X线的最短波长只与管电压有关I=KiZUn（K=常数，1=管电流，Z=原子系数，卩=管电压，n=2）连（二）特征X射线的产生原理特征X射线产生的物理过程：产生线状光谱X线的过程与管电压无关，完全由靶材料的性质决定，它表征靶物质的原子结构特性，而与其它因素无关。通常把这种辐射称为特征辐射，也称为标识辐射（characteristicradiation）由此产生的X射线称为特征X射线。影响连续X线的因素：靶物质、管电流、管电压特征X线产生的条件：管电压大于靶原子的激发电压影响特征X线的因素：管电流第五节X线的量与质X线的量与质用X线强度来表示。是指在垂直于X线传播方向单位面积上，在单位时间内通过光子数量与能量乘积的总和可见，X线强度是由光子数目和光子能量两个因素决定的。一、X线的量（数目）量就是X光子的数目。X线管的管电流决定于阴极灯丝电流，管电流愈大，表明阴极发射的电子数愈多，则电子撞击阳极靶面产生的X线量也愈多，X线的照射时间是指X线机对X线管加上高电压而产生X线的时间，照射时间愈长，X线量愈多，一般用管电流和照射时间的乘积来反映X线的量，以毫安秒mAs为单位。【例】一次拍片需要的X线量为20mA-s，就可以选择200mAX0.1s或者100mAX0.2s二、X线的质（硬度）它表示X线的硬度，即穿透物质本领的大小。管电压形成的电场对阴极电子加速使其获得足够的能量撞击阳极靶面而产生X线，管电压越高，电子从电场中得到的速度愈高，撞击的力量愈强，产生的X线就愈大的贯穿本领。所以，管电压能反映X线的质。一般以管电压Kv值来表示。影响X线量与质的有关因素：（一）靶物质的影响-X线量在管电压、管电流、投照时间相同的情况下，阳极靶的原子序数愈高，X线的强度也正比地增大，X线量也愈大。（二）管电压的影响-X线量、质管电流不变时，X线强度与管电压的平方成正比。（三）管电流的影响-X线量在一定管电压下，X线的强度决定于管电流。实际上，X线强度与管电流成正比。（四）高压波形的影响-X线质在放射工作中，应熟练掌握影响X线量与质的诸因素，并能根据临床工作需要，恰当地选择X线的量与质，这对提高影像质量和降低受检者的受照剂量都具有重要意义。第六节X线的产生效率X线管中产生的X线能与加速电子所消耗电能的比值，叫做X线的产生效率。结论：X线管产生X线的效率极低，一般不足1%,而绝大部分的高速电子能都在阳极变为了热能，使阳极靶面的温度很高第七节X线的空间分布主要取决于入射电子的能量、靶物质及靶厚度等。一、薄靶周围X线强度的空间分布（医用电子直线加速器产生的高能X线，透射式靶）二、厚靶周围X线强度的空间分布（医用诊断X线管，因其阳极靶面较厚，故称厚靶X线管）足跟效应（阳极效应）：愈靠近阳极，X线强度下降得愈多的现象，就是所谓的足跟效应，也称阳极效应。第四章放射线与物质的相互作用第一节：概述P43光子自身不带电二、射线的衰减（一）线衰减系数理解为：表示射线在物质中穿过单位距离时被吸收的几率总的线衰减系数口QT+O+K单位为m-1（二）质量衰减系数理解为：x线穿过单位质量厚度的物质层时，其强度衰减的几率。总的质量衰减系数口QTm+om+km单位为m2•Kg-1三．能量转移与吸收（一）能量转移系数线能量衰减系数：口二口tr+^s口tr为x线光子能量的电子转移部分，口s为辐射转移部分x线能量的电子转移口tr=ttr+。tr+ktr2•质能转移系数：线能量转移系数同线性衰减系数一样，口tr近似正比吸收物质密度P，而P随物质的物理状态变化，故用质能转移系数口tr/P单位为m2•Kg-1（二）能量吸收系数线能量的吸收系数口en二口tr（1-g）质能吸收系数f质能转移系数一样单位为m2•Kg-1第二节X线与物质相互作用的主要过程P46一．光电效应光电效应（光电吸收）：是X线光子被原子全部吸收的作用过程。（光量子化）（一）光电效应的产生：X线光子与构成原子的内壳层轨道电子碰撞时，将其全部能量都传递给原子的壳层电子，原子中获得能量的电子摆脱原子核的束缚，成为自由电子（光电子），而X线光子则被物质的原子吸收.光电效应的实质是：物质吸收X射线使其产生电离的过程。（二）光电效应发生几率tm二C1/AXZ4入3光电效应发生几率的影响因素：物质原子序数的影响原子序数越高发生几率愈大，内层比外层电子发生几率可高4-5倍,光电效应几率8Z4（Z二原子序数）入射光子能量的影响光电效应发生的能量条件：入射光子能量必须等于或大于轨道电子的结合能，否则不会发生光电效应。光电效应几率*1/（hv）3（hv二入射光子能量）原子边界限吸收的影响当光子能量增到某一数值恰好等于原子某一轨道电子的结合能时，会发生某轨道电子边界限吸收，光电效应发生率增加。（一般在K层）（三）光电效应中的特征放射定义：x线光子同原子的某轨道电子发生作用，该层电子被击脱后造成电子空位而产生特征放射。（同前面所讲的特征放射一样是造成电子空位引起的，只是击落轨道电子的来源不一样）常用钡剂和碘剂（对比剂）的K层特征放射具有较高的能量，能穿过人体组织到达胶片使之产生灰雾。Ca是人体内Z（原子序数）最高的主要元素，它的K特征辐射（K结合能）只有4keV,远小于X线光子能量，在其发生后点几毫米之内就被吸收了。人体内其它元素的特征辐射的能量更小（0.5keV）。人体各组织由X线照射所产生的光电效应，其全部能量（特征辐射）都将被组织吸收。（四）光电子的角分布低能时，与入射方向成70°的方向上射出的光电子最多。入射光子能量越大，光电子的速度增大，愈多的光电子沿入射光子的方向朝前射出㈤光电效应在诊断放射的应用有利的方面：（1）光电效应不产生有效的散射，对胶片不产生灰雾。（2）光电效应扩大不同元素所构成的组织的影像对比（3）在放疗中，光电效应能增加肿瘤组织的剂量，提高疗效。不利的方面：增加受检者的辐射剂量。二．康普顿效应㈠康普顿效应的产生定义：射线光子能量被部分吸收而产生散射线的过程。㈡康普顿效应的发生概率om二C/AXZ入2（1）原子序数的影响正比*Z（2）入射光子能量的影响反正比*1/hv康普顿效应同光电效应区别：光电效应是入射光子能量等于或稍大于电子的结合能时可能发生，而康普顿效应是远远大于电子的结合能，同时，随着入射光子能量的增加，光电效应很快降低，康普顿效应越变越重要。㈢散射光子特点：（1）散射光子的波长与自由电子的静止质量和散射角有关，与入射光子的波长无关（2）散射光子和反冲电子都是随着入射光子能量的增大，其分布趋向前方（3）一个光子被偏转以后，能保留多大能量，由它的原始能量和偏转的角度来决定。偏转的角度愈大，能量的损失就愈多。（4）康普顿效应产生的散射线是x线检查中最大的散射线来源，也是防护中最应该重视的散射线。三．电子对效应定义：一个具有足够能量的光子与靶原子核发生相互作用时，光子消失并转化为一对正、负电子的过程。发生几率：与原子序数的平方（Z2）成正比，与单位体积内的原子个数成正比。第三节X射线与物质相互作用的其他过程一．相干散射：定义：射线与物质相互作用而发生干涉的散射过程。相干散射发生几率与原子序数成正比，随着光子能量的增大而急剧减少。相干散射是X射线光子与物质相互作用中唯一不产生电离的过程。在整个诊断X射线的能量范围内均产生，发生率不足V5%，对辐射屏蔽的影响不大，但在总的衰减系数计算中要考虑相干散射的贡献。二.光核作用定义：就是光子与原子核作用而发生的核反应。击出数量不等的中子、质子和Y、［/•P光子光核反应条件：光子能量大于该物质发生核反应的阈能，光核反应其发生率不足V5%。光核反应在诊断X射线能量范围内不可能发生。在医用电子加速器等高能射线的放疗中发生率也很低。第四节各种作用发生的相对概率X射线引发效应二．入射光子能量和物质原子序数与三种效应关系光子能量较低时，除低原子序数物质外的所有元素，都以光电效应为主，在0.8〜4MeV时，几乎全部作用是是康普顿效应，在更大的光子能量时电子对效应占优势在诊断放射学中，光电效应和康普顿效应占主要位置。在诊断X线能量范围内，相干散射占5%,光电效应占70%,康普顿效应占25%。三．在诊断放射学中各种基本作用发生的相对概率从人体来讲，脂肪和肌肉的原子序数要低于骨骼。常用造影剂碘和钡属于高原子序数的元素。脂肪和肌肉除在很低的光子能量而外，散射作用是主要的；造影剂的原子序数高，以光电效应为主；骨骼的作用形式，在低能量的主要是光电作用，而在高能量时则主要是散射作用。第五章x射线在物质中的衰减X线强度的衰减，包括距离和物质所致的衰减射线强度衰减平方反比法则：从X线管发出X线向空间各个方向辐射，以焦点为中心而半径不同的球面上射线强度与距离（半径）的平方成反比。（距离增加1倍，射线强度将衰减为原来的1/4）。第一节单能X射线在物质中的衰减规律单能射线：由能量相同的光子组成的X线，其具有单一的波长或频率。窄束X射线：散射线成分很少的辐射束窄束X射线的衰减规律：指数衰减规律通过物质时只有光子个数减少，无能量变化。2•宽束X线：含有散射线成分的x线束积累因子（B）：在物质中所考虑的那一点的光子总计数与未经碰撞原射线光子计数率之比，是描述散射光子影响的物理量。对宽束而言积累因子B总是＞1;在理想窄束条件下，N=0,B=1.宽束X射线的衰减规律：在窄束X射线的指数衰减规律引入积累因子修正。窄束与宽束的区别就在于是否考虑了散射线的影响第二节连续X射线在物质中的衰减规律一.连续X线在物质中的衰减特点：x线强度变小（量减小），硬度变大（质提高）。低能成分减弱快，高能成分的比率不断增加，X线的能谱宽度（光子能量范围）逐渐变窄。影响X线衰减因素：（1）射线性质：入射光子的能量越大，x线的穿透力就越强。（2）物质原子序数：原子序数越高的物质，吸收x线的也越多。（3）物质密度：X线的衰减与物质密度成正比关系。（4）每克物质含有的电子数：电子数多的物质比电子数少的物质更容易衰减x射线。入射光子的能量越大，X线的穿透力就越强，射线能量越高，衰减越少。X线的滤过P611•固有滤过：X线管组装体本身的滤过。包括X线管的玻璃管壁、绝缘油、管套上的窗口、不可拆卸的滤过板。用铝当量（mmAl）表示固有滤过，一般诊断X线机的固有滤过在0.5〜2mmAl。滤过虽提高了X射线的平均能量，却降低了组织的对比度。透过物质后射线的平均能量增加。2•附加滤过：包括用工具可拆卸的附加滤过板、可选择的附加滤过板、遮光器中的反光镜、有机玻璃窗的滤过滤过板：在x线管出口放置一定均匀厚度的金属，使射线中的低能成分吸收，1.滤过板的选择：将X线平均能量提高的金属片。铝，原子序数13，对低能射线是很好的过滤物质。铜，原子序数是29，对高能射线是很好的过滤物质。铜与铝共用，铜在上（面向球管），铝在下（面向被检者）滤过板的厚度：滤过板的厚度增加，低能射线迅速衰减，但高能射线衰减缓慢。过滤板厚度对受照剂量的影响过滤与投照时间滤过板对高能成分有一定衰减，可：1、适当增加照射时间。2、采用高千伏、厚滤过摄影，照射时间延长了，但受照射剂量却大幅降低。第三节医学放射学中X射线的衰减X线通过人体的衰减规律（1）骨骼〉肌肉〉脂肪〉空气（2）主要以光电效应和康普顿效应两种作用形式衰减X射线影像是人体的不同组织对射线不同衰减的结果。X射线透过，胶片呈黑色。X射线被吸收，胶片呈白色。人体吸收X射线最多的是门牙。吸收X射线最少的是充满气体的肺。第四节X线的临床应用一、常规X线摄影技术㈠：摄影原理：透过人体带有信息的X线潜影照射在胶片上，致胶片感光，然后通过显影、定影、脱水等过程在X线胶片上产生影像。㈡：X线造影检查运用造影剂引入所需要检查的器官或组织，使其形成密度或原子序数的明显差别，从而改变与周围器官的对比度，以显示器官的形态和功能。㈢、数字化X线成像技术1、计算机X线摄影（CR）:它是将X线透过人体后的信息记录在影像板（IP）上，经读取装置读取，再由计算机算出一个数字化图像，又经数字/模拟转换器转换，在荧屏上显示出灰阶图像。优点：①宽容度大，摄影条件易选择。②可降低投照时的辐射量。影像清晰度高。③对影像可进行后处理。④可进行图像传输、存储。⑤IP可重复使用。缺点：①时间分辨率较差。②不能动态显示器官结构。CR与传统X线摄影的区别：①CR影像再现性达100%。②CR可多个场合同时观看影像。③CR的影像质量可由影像处理参数来调节，能对曝光过度或不足的影像进行调节，避免重复曝光造成对受检者的辐射损害。④CR不受环境影响，且提取、存储方便。2、直接数字化X线摄影系统（DR）它是将X线光子通过电子暗盒（探测器）转化为数字化影像。除了具有CR相同的优点外，还能直接摄影。3、数字减影它是运用计算机对使用造影剂前后的两幅图像相减，去掉没有造影剂部分图像，得到有造影剂部分图像。二、介入放射技术它是以影像诊断为基础，在医学影像设备的引导下，利用介入器材经皮穿刺或通过人体原有孔道，插入病变部位进行诊断性造影、检查和治疗。三、CT技术它是用高度准直的窄束X线对人体体层面进行扫描，通过探测器将X线信息转变为电信号，再由模拟数字/转换器转换为数字信号输入计算机处理，最后由图像显示器用不同的灰度等级显示出来，成为一幅X-CT图像。其具有不重叠、层次分明、对比度高和密度分辨力强等特点。四、利用X线的肿瘤放射治疗技术由于肿瘤细胞自身分裂繁殖活跃，它对放射线的敏感性比发育成熟的正常细胞大，故用X线的生物效应特性，再加上适当的控制措施，从而达到抑制和破坏肿瘤组织，最大限度保护正常组织。第六章常用的辐射量与单位第一节描述电离辐射的常用辐射量和单位一、描述辐射场的量：直接表示：①粒子注量①②能量注量甲间接表示：照射量粒子注量：进入具有单位截面积的小球的粒子数。米-2SI:m-2能量注量：进入有单位截面积的小球的所有粒子能量。焦耳.米-2SI:J・m-2关系：甲二①・E二、照射量（x）照射量：指X或Y射线在单位质量空气中释出的所有次级电子，当它们完全被阻止在空气中时，在空气中产生的同一种符号的离子的总电荷量。X=dQ/dm照射量的SI单位，按定义SI为“库伦/千克”（C/kg）。过去使用的单位名称是伦琴（R）,它们的关系式如下：1R=2.58X10-4C/kg（R/s）。照射量适合用于lOKeV〜3MeV的X或Y射线辐射场性质的量，不能用于其他类型的辐射和物质，不包括次级电子所产生的轫致辐射被吸收后产生的电离电量。照射量率:是单位时间内照射量的増量。其SI单位为库仑/（千克•秒）[C/（kg•）],过去使用的单位为伦琴/秒例题f三、比释动能（K）定义：在单位质量物质中由间接致辐射所产生的全部带电粒子的初始动能之总和。K=dE/dmtrSI单位为焦耳•千克-i（J・Kg-i）,专用名“戈瑞”（Gy）。比释动能是描述间接致辐射与物质相互作用时，把多少能量传给了带电粒子的物理量。在防护中，常用其概念推断生物组织某点的吸收剂量或计算某点的吸收剂量等。适应于间接致电离辐射与任何物质。比释动能K与照射量X区别：照射量是以电离电量的形式间接反映射线在空气中辐射强度的量，不反映射线被物质吸收时能量转移的过程。K适用于间接致电离辐射，也可用于非带电粒子辐射。比释动能率（K）:间接致辐射单位时间在介质中产生的比释动能。SI单位为戈瑞（Gy）。四、吸收剂量（D）P71定义:辐射所授予单位质量介质的平均能量。吸收剂量的国际单位是焦耳/千克（J/Kg）,专用名为戈瑞（Gy）意义：授予某一体积内物质的能量越多，则吸收剂量越大。吸收剂量它适用于任何类型的电离辐射和受到照射的任何物质。不同物质吸收辐射能量的本领是不同的，在论及吸收剂量时，应明确辐射类型、介质种类和特定的位置。吸收剂量率（D）:表示单位时间内吸收剂量的增量。吸收剂量率的国际单位是焦耳.千克-1.秒-1，专用名为戈/秒。五、吸收剂量D、比释动能K、照射量X之间的关系：㈠带电粒子平衡定义：在某空气层，入射次级电子等于射出数目，(最大射程)电离电量开始趋于平衡。平衡时：dE=dEt在进行吸收齐剂量D测量时，应选择平衡电离层带电粒子的平衡条件：介质体元周围的辐射场均匀。介质的厚度等于或大于次级带电粒子在介质中的最大射程。X或Y射线能量较低时，由于次级电子射程相对较低，X或Y光子的衰减可忽略，则在受照射的某些介质中可近似存在电子平衡。㈡K和D随物质深度的变化在浅表层，光子在其作用点周围的小体元内释放的部分能量未全部沉积在该体元内，未建立电子平衡，即K>D。当深度等于次级电子的最大射程时，电子平衡条件满足，K=D，此时，吸收剂量达到最大值，并随深度增加数值保持不变。实际上，随深度增加，由于入射光子强度逐渐减弱，K下降。另一方面，沿光子入射方向产生的次级电子数目在达到其电子射程之前逐渐增加，造成D增加，当深度增加所增加的次级电子数目与因入射光子衰减而使释放的次级电子减少的数目相等时，D达到最大值，完成其剂量建成。随着深度继续增加，D、K同时变小。由于次级电子在某一点沉积的能量主要起源于它前面某点产生的次级电子，因此位于电子平衡点以后的各点，K<D(同一位置).假若入射辐射在物质中有衰减，再平衡厚度以后，将出现吸收剂量大于比释动能，且均按指数规律成一定比例减少。㈢照射量，吸收剂量与比释动能的相互关系。第二节：辐射防护中使用的辐射量和单位由于不同的生物组织、不同群种、不同器官对射线的反应灵敏性不同，使用D、K、X不足表达对生物组织的损伤。因此，在辐射防护中使用的辐射量必同时考虑不同种类的射线在不同组织中产生的生物效应的影响。一、当量剂量(H)(用辐射的权重因子修正后的吸收剂量)目的：统一衡量剂量限值而引入的一个物理量。作用：可以反映出不同电离辐射生物学效应的大小，还能反映不同照射形式所致的危险程度，是个专用于辐射防护中的物理量。定义：比较辐射类型和照射条件对肌体的危害程度，将吸收剂量根据肌体组织的生物效应加权修正，所得到的剂量值称为当量剂量。当量剂量率：指单位时间内组织或器官所接受的当量剂量。单位：[Sv/s]当量剂量的计算(HTR=WR・DTR)二、有效剂量(E)1当量剂量是不同辐射类型对器官或组织形成辐射危害的度量，但不同器官或组织即使当量剂量相同，由于它们对辐射敏感程度不同，其产生的生物效应也可能不同。有效剂量是以辐射诱发的随机性效应的发生率为基础，表示当身体各部分受到不同程度照射时，对人体造成的总的随机性辐射损伤。公式E=EH•«（希沃特）TTH=某组织受到的当量剂量T3二某组织的危险度权重因子T随机性损伤是指效应的发生几率（而非严重程度）与剂量大小有关，它与剂量的关系是线性、无阈的。确定性损伤是一种有“阈值”的效应，受到的剂量大于阈值，这种效应就会发生，而且其严重程度与所受剂量大小有关，剂量越大后果越严重。危险度（危险度系数）:即器官或组织接受单位当量剂量照射引起随机性损害的几率。对于不同器官或组织，辐射效应的危险度是不同的,辐射致癌的危险度,是用死亡率来表示的；辐射致遗传性损害的危险度,是用严重遗传疾患的发生率来表示。人体器官或组织的危险度组织辐射效应危险度（Sv性腺遗传效应4X10-3乳腺乳腺癌2.5X10-3红骨髓白血病2X10-3肺肺癌2X10-3甲状腺甲状腺癌5X10-4骨表面骨癌5X10-4其余组织癌5X10-3合计1.65X10-2第七章放射线的测量医学上放射诊断治疗的射线测量分为：辐射场分布的测量。放射学诊断、治疗中的被检者、患者所接收的吸收剂量的测量。射线量的测定:照射量：以X、Y射线在空气中产生的电离电荷的数量来反映射线强度的物理量。而电离电荷的收集和测量是通过空气电离室来完成。照射量的测量方法①自由空气电离室（标准电离室），操作繁杂实用型电离室（方便，次级标准）一、自由空气电离室所测照射量往往偏离正确值，需进行适当校正。二、实用型电离室电离室室壁材料与中心电极的有效原子序数与自由空气基本等效。这一前提可以保证电离室室壁内释放的次级电子的能谱与空气相似。最常用的室壁材料有石墨、电木或塑料。实际上室壁材料的有效原子序数一般低于空气的有效原子序数,结果造成室壁电子在空气腔内产生的电离略小于在自由空气电离室中产生的电离；但中心电极的原子序数通常比较大，它的尺寸和它在电离室中的位置、几何形状可为上述损失提供补偿。（了解）在实际中，需要用自由空气电离室来对实用型电离室做校准刻度。通过使用两种电离室同时测量已知强度的X、Y射线源，给出实用型电离室测量校准因子，用于校正实用型电离室所测照射量值。（了解）第二节吸收剂量的测量吸收剂量的测量方法：（1）量热剂量测量法;是测定吸收剂量的标准方法,产生的热量低（繁杂）。（2）电离室测量法:通过测量电离辐射在与物质相互作用过程中产生的次级电子的电离电荷量，由此计算得出吸收剂量。D空气=33.73・X戈瑞,D物质=f・X（f=照射量-吸收剂量转换因子）转换因子f决定于光子能量和受照射物质的性质。对于低能光子即使照射量相同，骨的吸收剂量也要比肌肉高3-4倍，脂肪的吸收剂量为肌肉的50％左右。当能量超过200KeV后，对于相同的照射量，各种物质的吸收剂量都非常接近。例题p83（3）热释光剂量测量法:应用于X或丫射线的个人剂量监测及辐射场所和环境监测。一般以LiF材料.（4）胶片剂量测定法（高流电子束）（5）半导体剂量测量法:应用于患者治疗过程的剂量监测及测量体模内剂量分布。第三节射线质的测定一、400KV以下X线能量的测定——半价层（HVL）半价层：使原射线强度衰减一半所需要的某种吸收材料的厚度。常用铝片或铜片。二、高能X线能量的测定——半值深度（HVD）半值深度：用水体模中射线中心轴上50%剂量深度来确定X线质的位置。三、高能电子束能量的测定：最大能量、对应于能谱峰位的最可几能量、平均能量第四节剂量学概念的临床评价1、入射剂量：2、表面入射剂量（ESD）:指X线摄影成像时，受检者体表处照射野中心的空气吸收剂量。（常用于摄影检查剂量评价）ESD二入射剂量+背向散射剂量3、剂量面积之积①AP）:指照射到人体表明的X射线束的横截面积与照射野内平均空气吸收剂量的乘积。（DAP常用于透视检查剂量评估）4、CT剂量指数CTDI：（单层扫描，不是太标准）沿着垂直于断层平面方向（Z轴）上的吸收剂量分布D（z），除以X射线管在360度的单次旋转时产生的断层切片数N与标称厚度T之积的积分。CTDI值表示沿着z轴方向单层辐射的剂量值。CTDI100=/D（z）/NTdz公式中D（z）——沿着体层平面垂直线z轴的剂量分布（以z=0为中心），这个剂量分布是按照空气吸收剂量测得的。N——X射线源在单次轴向扫描中产生的体层切片数。T――标称体层切片厚度。第八章放射线对人体的影响一、人类生活中受到的辐射源照射（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。如：产生氡气的天然放射性物质铀、镭、钍。Y射线消毒或探伤用的密封源。医院或其它应用的X射线机、直线加速器等。核电站。辐射源分天然辐射源和人工辐射源1、天然辐射源：人类受到天然存在的各种电离辐射的照射，统称天然本底照射，它包括宇宙射线、地球环境中原始存在的放射性物质，是人类受到电离辐射的最主要来源。天然辐射：宇宙射线：初级宇宙射线次级宇宙射线（宇宙射线与大气层中的氮、氧等原子核作用所产生光子、电子、质子、中子等）地球射线：原生放射性核素由地球上的物质（空气、水、土壤、岩石和有机物等）所存在的放射性核素产生。研究最多的核素为：铀-238、镭-226、氡-222、钍-232、钾-40等宇生放射性核素天然辐射源对人类的影响：正常本底地区天然辐射源致人体的年有效剂量总计2.4.一般场所：天然本底为2.4mSv/year,多为内照射（222Rn,60%）2、人工辐射源：医疗照射、核技术应用、核能开发、核试验等因人类的活动而产生的新的放射性物质和辐射照射。医疗照射：来源于放射诊断、放射性治疗、核医学、介入放射学等方面。特点：1、受照者面广量多；2、患者和受检者有意识接受，受照个人也是照射过程中的受益者；3、医疗照射通常是局部的；4、受照射的量服从医疗需要，一般没有限量值。人工辐射应用最广领域是医疗辐射。各种人工放射性核素，大约80％用于医学目的。辐射对人类的影响：人类一直受到天然电离辐射源的照射，近几十年来，随着人工电离辐射源和放射性核素的应用，其辐射危害逐步显现出来。1896年人们发现操作X射线管的技师的皮肤出现损伤；镭的发现者居里夫人因骨髓遭过量照射，再生障碍性贫血去世；1924年美国新泽西州夜明涂料厂绘制表盘的女工患镭中毒；此前捷克铀矿山矿工“奇怪”的肺病（肺癌）；广岛、长崎原子弹后遗症的研究；1986年切尔诺贝利核电站事故产生的危害；二、电离辐射对人体的作用放射线与生物体相互作用的结果，主要可以归结为生物细胞分子的电离，从而引起生物组织性质的改变，产生生物学效应。直接作用：引起大分子损伤的效应。间接作用：当射线能量通过扩散的离子以及射线作用于机体水分时产生的多种自由基与生物分子作用，引起生物分子的损伤。射线作用于人体后，以直接作用和间接作用使细胞分子发生反应，造成其损伤。间接作用是引起生物学效应主要原因。人体组织经过照射，吸收能量，组成细胞的分子发生电离，分子结构发生改变，从而导致生理、生化代谢改变，进而造成细胞、组织、器官损伤，引起机体或结构发生变化等过程。放射生物学基础靶学说和靶分子：生物结构内存在着对辐射敏感的部分--“靶”“靶”的损伤将引起某种生物效应电离辐射以离子簇的形式撞击靶区击中概率遵循泊松分布单次或多次击中靶区可产生某种放射生物效应⑴单靶模型⑵多靶模型⑶单靶和多靶模型⑷DNA双链断裂模型靶分子：受照射细胞中的主要靶分子为基因组（genomicDNA）和生物膜。生物膜包括质膜、核细胞器（线粒体、溶酶体等）膜等，具有重要的生物功能，且对电离辐射比较敏感。射线引起靶分子的损伤，机体进行反馈调节。损伤和修复过程的消长和变化，决定着细胞的存活、死亡、老化和癌变。细胞与分子放射生物学效应：DNA为生物遗传的重要物质。DNA结构受到破坏，将引起遗传信息功能的错误表达。DNA分子的放射损伤与细胞功能障碍、癌变、染色体畸变、细胞死亡均有密切关系，且随辐射剂量和靶体积的增大而增加。DNA损伤和修复规律在肿瘤放射治疗中有重要应用价值。辐射敏感性;不同类型细胞的辐射敏感性:高度敏感细胞：淋巴细胞、造血细胞、生殖细胞等敏感细胞：膀胱、食道等上皮细胞中度敏感细胞：神经节细胞、肌细胞不敏感细胞：软骨及骨细胞肿瘤细胞的辐射敏感性高敏感度肿瘤：恶性淋巴瘤、精原细胞瘤、肾母细胞瘤等中度敏感肿瘤：鳞状上皮癌、分化差的腺癌，脑胶质瘤等辐射抗性肿瘤：恶性黑色素瘤、软骨肉瘤等不同细胞周期的辐射敏感性有丝分裂（M期）细胞很敏感间期细胞中，G2时相〉G1时相>S时相细胞具有的周期阻滞特性会导致放射抗拒，严重影响恶性肿瘤的放疗效果。如何去除阻滞以提高肿瘤辐射敏感性是放疗研究的热点。细胞内各不同大分子的相对放射敏感性同一细胞的不同亚细胞结构的放射敏感性差异较大细胞核的放射敏感性明显高于胞浆细胞内不同分子相对敏感性：DNA>mRNA>rRNA>tRNA>蛋白质个体发育的放射敏感性放射敏感性随着个体发育过程而逐渐降低妊娠的最初阶段最敏感出生后幼年比成年放射敏感性高老年相对不敏感一．辐射生物效应的分类国际放射防护委员会（ICRP）电离辐射对人体的照射有可能产生各种生物效应。按范围分为：躯体效应和遗传效应按时间分为：近期效应和远期效应按规律分为：随机性效应和确定性效应（一）、确定性效应（非随机性效应）：是一种有“阈值”的效应，受照剂量达到或超过阈值，效应就会发生。1、接受的剂量超过阈值越多，产生的效应越严重。2、确定性效应的后果就是造成受照机体或组织不可恢复的损伤。如血液系统疾病、放射性白内障、寿命缩短、胚胎及幼儿影响、生殖系统变化等3、一些损伤不太严重的确定性效应,损伤不过于严重，它们是可逆的。皮肤早期红斑或皮下水肿等血管性反应，唾液或甲状腺等分泌能力的降低、引起脑电图或视网膜变化的神经反应。确定性效应针对不同的对象存在累积效应，应予以关注。（二）、随机性效应：发生几率与受照剂量成正比而严重程度与剂量无关的辐射效应。它们主要是发生受照个体的致癌效应及其后代的遗传效应。在正常照射的情况下，发生随机效应的几率是很低的。属于辐射防护感兴趣的低剂量范围内，这种效应的发生不存在剂量阈值。任何微小剂量也可引起效应。表示的是一种危险度，即是因辐射剂量所导致的恶性病死亡或所诱发的严重遗传疾病的概率。是对健康危害的一种量度。1、致癌效应2、人类对于辐射致癌效应的资料，主要来源于原子弹爆炸受照人群（白血病）的流行病学研究、接受放射治疗的患者和对从事与放射线有关的工作人员的研究。遗传效应遗传效应是指性腺受到电离辐射的照射，引起生殖细胞的损伤并传递下去表现为受照者后代的遗传紊乱。遗传物质的突变分为两类：染色体畸变、基因突变。其效应有显性突变与隐性突变。二．胎儿出生前受照效应：胚胎死亡：植入前期（0〜9天）O.lGy2•畸形：器官形成期（9〜42天）O.lGy智力低下：妊娠8〜15周最为敏感，其次为16〜25周诱发癌症三．皮肤效应（一）急性放射性皮肤损伤：是指身体局部受到一次或短时间（数日）内多次受到大剂量（x、y及B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。急性放射性皮肤损伤诊断标准：根据患者的职业史、皮肤受照史、法定局部剂量监测提供的受照剂量及现场受照个人剂量调查和临床表现，进行综合分析做出诊断。皮肤受照后的主要临床表现和预后，因射线种类、照射剂量、剂量率、射线能量、受照部位、受照面积和身体情况等而异。最后诊断，应以临床症状明显期皮肤表现为主，并参考照射剂量值。（二）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皮肤损伤。年累积剂量±15Gy。（三）放射性皮肤癌：是在电离辐射所致皮肤放射性损害的基础上发生的病变。放射性皮肤癌的诊断依据：须是在原放射性损伤的部位上发生的皮肤癌。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。凡不是在皮肤受放射性损害部位的皮肤癌，均不能诊断为放射性皮肤癌。发生在手部的放射性皮肤癌其细胞类型多为鳞状上皮细胞。第二节影响辐射损伤的因素一．与电离辐射有关的因素1、辐射的性质：射线的种类和能量2、吸收剂量：射线的吸收剂量越大，辐射损伤愈大。3、剂量率：一般情况下，剂量率越大，效应越显著，但不一定是线性关系。剂量率生物效应时间间隔生物效应］4、分次照射：可以减轻放射生物效应5、照射部位：具体不同部位的敏感性从高到低：腹部f盆腔f头颅f胸部f四肢。6、照射面积：其他条件相同时，受照面积越大，损伤越严重7、照射方式：外照射，内照射和混合照射二．与机体有关的因素一）种系二）个体及个体发育过程：个体出生前，辐射敏感性最强，随着个体发育过程的推进，其对辐射的敏感性会逐渐降低。个体出生后，幼年的辐射敏感性要比成年时高，而老年时由于机体各种功能的衰退。对辐射的敏感性：胚胎〉幼儿、儿童〉成年人V老年人（三）不同组织和细胞的辐射敏感性不同三．环境因素第九章放射防护法规与标准第一节放射防护法规《中华人民共和国放射污染防治法》我国第一部核与辐射安全监管法律立法目的：防治放射性污染，保护环境，保障人体健康，促进核能、核技术的开发与和平利用。方针：预防为主防治结合严格管理安全第一《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》是遵照《中华人民共和国放射污染防治法》针对核技术利用的放射性同位素与射线装置的生产、销售、使用，以及放射性同位素的转让、进出口等活动进行的调整和规范，目的是加强对放射性同位素、射线装置安全和防护的监督管理，促进放射性同位素、射线装置的安全应用，保障人体健康，保护环境。部分放射防护法规之间的关系：第二节放射防护标准放射防护标准属于一种技术性规范。它包括基本标准和派生的次级标准，它是人类为限制电离辐射危害而制定的科学规范，旨在通过标准的实施，保护放射工作人员和公众及其后代免受电离辐射的危害，促进放射事业的发展。标准的发展：放射防护基本标准是为保护放射工作人员和公众免受电离辐射的危害，而阐述放射防护的基本原则，并规定出各类人员接受天然本底辐射以外的照射的基本限值。随着科学的发展，人们对辐射效应认识的不断加深，以及对剂量与效应关系的研究逐步深入，基本标准也随之不断变化1977年，ICRP发布国际性放射防护基本标准。1984年，卫生部发布了《放射卫生防护基本标准》。1988年，国家环境保护局发布了《辐射防护规定》。1990年，ICRP发布1990年建议书，它已成为各国修订放射卫生防护标准的基本依据。1996年，1996年正式出版《国际电离辐射防护和辐射源安全基本标准》（IBSS）ICRP第60号建议书的发表和IBSS的问世促使我国研制新的统一的辐射防护基本标准。2002年10月8日我国发布《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》，自2003年4月1日起实施。第三节放射防护标准介绍1、放射防护中使用的量：DT、HT、E、SE2、放射防护中生物学方面：确定性效应和随机性效应3、放射防护的概念、体系在放射防护的概念中，加入实践和干预两个内容。在实践体系中有放射防护的基本原则，对照射的控制。对干预的防护体系：干预应利大于害，干预的形式规模及持续时间应当谋求最优化。实践——通过引入新的照射源、照射途径、照射方式、照射人群等增加辐射照射或辐射危险的活动。干预——通过移除辐射源、改变照射途径、减轻或减少受照人数等减少或消除辐射照射的活动。实践和干预是相辅相成的，目的是防止有害的确定性效应，并限制随机性效应的发生概率，使它们达到被认为可以接受的水平。从而达到利益最大化和辐射安全与防护的最优化——辐射安全与防护的目的。放射防护的基本原则;正当性原则（利大于弊）：产生电离辐射的任何实践要经过论证，或确认该项实践是值得进行的，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。如果拟议中的实践不能带来超过代价（包括健康损害代价