郑钧正放射物理基础省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

放射卫生防护基础知识 郑郑 钧钧 正正100088北京市德外北京市德外新康街新康街 2 号号郑钧正郑钧正研究员，教研究员，教授，博士生导师授，博士生导师19651993中国医学科学院放射医学研究所中国医学科学院放射医学研究所1993.10.以以后后中中国国疾疾病病预预防防控控制制中中心心辐辐射射防防护护与与核核安安全医学所（原卫生部工卫所）全医学所（原卫生部工卫所）现现现现受受受受聘聘聘聘清清清清华华华华大大大大学学学学、复复旦旦大大学学、首首首首都都都都医医医医科科科科大大大大学学学学 等等多多所所高高校校兼兼兼兼职职职职教教教教授授授授;连连任任第第第第一一一一至至至至第第第第五五五五届届届届全全国国卫卫生生标标准准技技术术委委员员会会委委员员等等;侧侧侧侧重重重重放放放放射射射射防防防防护护护护法法法法规规规规、标标标标准准准准及及及及医医医医疗疗疗疗照照照照射射射射防防防防护护护护、医学物理等研究医学物理等研究医学物理等研究医学物理等研究.01062389924，89658626第1页郑钧正郑钧正 研究员（教研究员（教 授），博士生导师授），博士生导师 19421942年年9 9月生于福建。月生于福建。1965.81965.81993.101993.10任职任职于中国医学科学中国协和医科大学放射医学于中国医学科学中国协和医科大学放射医学研究所（北京研究所（北京19691969四川四川19841984天津）天津）19931993年年1010月后月后调回北京，任职于原卫生部工业卫生试验所，调回北京，任职于原卫生部工业卫生试验所，现中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全现中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所医学所(100088(100088北京市德外新康街北京市德外新康街2 2号号)：010-62389924010-62389924，010-89658626010-89658626 第2页放射卫生防护基础知识1.人类一直生活在充满辐射环境中人类一直生活在充满辐射环境中2.广泛利用电离辐射是出色科技成就广泛利用电离辐射是出色科技成就3.放射防护是发展核科学技术及其应用基础放射防护是发展核科学技术及其应用基础4.主要电离辐射量及其单位主要电离辐射量及其单位5.电离辐射生物学效应概要电离辐射生物学效应概要6.放射防护体系放射防护体系概要概要第3页1.1.人类生活在充满辐射环境中 宇宙射线宇宙射线 空气中氡、钍射气空气中氡、钍射气 地壳土壤岩石放射性地壳土壤岩石放射性 水中放射性水中放射性 人体内放射性（钾人体内放射性（钾4040等）等）天然源辐射(本底辐射)第4页 人类不但终年累月受着天然人类不但终年累月受着天然源电离辐射照射源电离辐射照射,而且随人类生而且随人类生产与生活活动不停延伸扩展和科产与生活活动不停延伸扩展和科学技术不停进步，又日益增加了学技术不停进步，又日益增加了各种各样人工源电离辐射照射。各种各样人工源电离辐射照射。第5页 人工源电离辐射照射医用辐射致受检者与患者所受医疗医用辐射致受检者与患者所受医疗照射照射核武器爆炸沉降物污染核武器爆炸沉降物污染核能利用产生辐射核能利用产生辐射各种放射性职业照射各种放射性职业照射各种核与放射事故引发意外照射各种核与放射事故引发意外照射第6页各种电离辐射照射全球人均年有效剂量各种电离辐射照射全球人均年有效剂量照照 射射 来来 源源人均年有效剂量（m Sv）范范 围围（m Sv）天然本底辐射天然本底辐射 2.41 10高本底地域可达数倍 医学放射诊疗 0.40.04 1.0 大气层核试验大气层核试验 0.0051963 年高达年高达 0.15，北半球高于南半球北半球高于南半球 切尔诺贝利切尔诺贝利 核事故核事故 0.002已从最大1986 年北半球平均值 0.04 下降 核动力生产核动力生产 0.0002随核电站增加而升高随核电站增加而升高,又又随技术改进而降低随技术改进而降低第7页 电离辐射与非电离辐射 电离辐射：电离辐射：能够引发物质电离辐射能够引发物质电离辐射比如比如宇宙射线，宇宙射线，、X射线，射线，中子、质子、正负电子、重粒子、中子、质子、正负电子、重粒子、裂变碎片等裂变碎片等天然源电离辐射天然源电离辐射 初级宇宙线，次级宇宙线；宇生核素：初级宇宙线，次级宇宙线；宇生核素：3H,7Be,14C,22Na地壳中原生放射性核素：地壳中原生放射性核素：铀系铀系(从从238U开始，其开始，其T1/244.7亿年亿年),钍系钍系(232Th,T1/2141亿年亿年)，锕系，锕系(235U,T1/27.1亿年亿年)；40K（T1/212.8亿年亿年)，87Rb(T1/2475亿年亿年)等；镎系等；镎系(人工放射人工放射系，系，237NP,T1/22.2百万年百万年)人工源电离辐射人工源电离辐射两千各种人工放射性核素：如两千各种人工放射性核素：如60Co,90Sr,137Cs,99mTc,131I等半衰期等半衰期T1/2为为10年以上约百种年以上约百种第8页 电离辐射与非电离辐射非电离辐射非电离辐射非电离辐射非电离辐射:不能引发物质电离辐射不能引发物质电离辐射不能引发物质电离辐射不能引发物质电离辐射比如比如比如比如 各频段无线电波、微各频段无线电波、微各频段无线电波、微各频段无线电波、微 波、激波、激波、激波、激 光、光、光、光、红外线、紫外线、超声波、可见光红外线、紫外线、超声波、可见光红外线、紫外线、超声波、可见光红外线、紫外线、超声波、可见光 等等等等迄今对电离辐射与非电离辐射二者所致生物学效迄今对电离辐射与非电离辐射二者所致生物学效迄今对电离辐射与非电离辐射二者所致生物学效迄今对电离辐射与非电离辐射二者所致生物学效应不一样规律认识还有待不停深化应不一样规律认识还有待不停深化应不一样规律认识还有待不停深化应不一样规律认识还有待不停深化第9页 电磁辐射种类电磁辐射种类 频频 率率（Hz）波波 长长 （m）无线电波无线电波1 105 31012 3103 110 0 微微 波波3108 31013110 0 110-5 红外线红外线11012 3.91014 310-4 7.710-7 可见光线可见光线3.91014 7.51014 7.710-7 410-7 紫外线紫外线7.51014 51016 410-7 610-9 X 射线射线31016 31020 110-8 110-12 射线射线31019 以上以上110-11 以下以下电电磁磁辐辐射（波）谱射（波）谱第10页 辐辐 射射 电离辐射与非电离辐射电离辐射与非电离辐射电离辐射技术核科学技术电离辐射技术核科学技术电离辐射（放射）防护 保健物理保健物理 放射（卫生）防护放射（卫生）防护放射卫生放射卫生 职业卫生职业卫生 公共卫生公共卫生电离辐射医学应用电离辐射医学应用(医用辐射)第11页2.广泛利用电离辐射 是出色科技成就 电离辐射技术 在各行各业广泛应广泛应用用是二十世纪 出色科技成就！第12页1895.11.8德国物理学家德国物理学家W.C.Rntgen（18451923）发觉了发觉了X射线射线1901年荣获首届年荣获首届Nobel物理学奖物理学奖第13页X射线发觉后数月射线发觉后数月即在医学上开始即在医学上开始越来来越广应用广应用这是这是1895年年12月月22日拍摄日拍摄人类人类第一张第一张X射线图射线图像(伦琴夫人左手伦琴夫人左手)开创了揭示人活了揭示人活体内部结构之体内部结构之先河。第14页1896 年法国科学家H.A.Becquerel（18521908）发觉了铀天然放射性荣获19Nobel 物理学奖第15页1898年年法国科学家法国科学家居里夫妇居里夫妇发觉了放射性元素发觉了放射性元素镭镭和和钋钋 荣获荣获 1903年年 Nobel Nobel 物理学奖物理学奖MarieCurieMarieCurie(1867193418671934)PierreCuriePierreCurie（18591859 19061906）第16页划时代出色发觉 “这一发觉宣告了当代物理课时代到来，使医学发生了革命”简明不列颠百科全书简明不列颠百科全书 第17页A.B.Nobel(1833.10.21.1896.12.10.)第18页 19 Nobel 物理学奖：德国 P.伦纳德研究阴极射线，1902 年发觉光电效应 19 Nobel 物理学奖：德国 M.F.劳厄 1912 年发觉晶体中 X 射线衍射 19 Nobel 物理学奖：英国 W.H.布拉格、W.L.布拉格 X 射线衍射研究晶体结构贡献 19 Nobel 物理学奖：英国 C.G.巴克拉 1911 年发觉 X 射线对元素特征发射 1924年 Nobel 物理学奖：瑞典 K.M.西厄班 研究 X 射线光谱学贡献 1927年 Nobel 物理学奖：美国 A.H.康普顿 1923 年发觉电磁波康普顿效应 1946年 Nobel 生理学和医学奖：美国 H.J.缪勒 1923 年发觉X射线能使果蝇染色体突变，发展了试验遗传学 1964年 Nobel 化学奖：英国 D.C.霍奇金 1955 年用X 射线衍射方法成功研究青霉素和维生素B12 等分子结构 1979年 Nobel 生理学和医学奖：美国 A.M.科马克和英国 G.N.豪斯菲尔德 1972 年创造 X 射线 CT第19页 X X射线发觉射线发觉“宣告了当代物宣告了当代物理课时代到来，使医学发生了革理课时代到来，使医学发生了革命。命。”X X射线发觉催生了射线发觉催生了 X X 射线诊射线诊疗学疗学(放射学放射学)、核医学、核医学 、放射、放射治疗学（放射肿瘤学）等三大分治疗学（放射肿瘤学）等三大分支学科，又应运而生了放射医学支学科，又应运而生了放射医学与防护。与防护。电离辐射医学应用电离辐射医学应用(医用辐射)影响面最广！第20页划时代出色发觉划时代出色发觉 首先引发医学革命，并首先引发医学革命，并从此拉开了人类利用原子从此拉开了人类利用原子能新时代能新时代 ！第21页 尤其是二十世纪以来，尤其是二十世纪以来，核科核科学技术（电离辐射技术）学技术（电离辐射技术）在很在很多跨领域、跨专业相关学科多跨领域、跨专业相关学科 交交叉与融合叉与融合中发展，越来越亲密中发展，越来越亲密地关系到国防（以及反恐新形地关系到国防（以及反恐新形势下核安全）、能源、医学、势下核安全）、能源、医学、工业、农业、地质、考古等国工业、农业、地质、考古等国民经济民经济各个领域和人民生活。各个领域和人民生活。第22页 人类一直生活在充满辐射环境中，然而直到近一个世纪前才发觉生存环境中放射性，并快速加以越来越广泛利用。近百余年来，伴随人类生产与生活活动不停延伸扩展，科学技术不停进步，以及社会文明发展和演变。人类在利用电离辐射技术过程中,也不停改进和加深对电离辐射本质认识，从而驾驭这把双刃剑。第23页3 3.放射防护是发展核科学技术及其应用基础。电离辐射技术是把双刃双刃剑剑获取利益与潜在危险并获取利益与潜在危险并存。存。放射防护学应运而生。放射防护学应运而生。第24页放射性损伤案例陆续出现放射性损伤案例陆续出现 红斑剂量红斑剂量 耐受剂量耐受剂量 允许剂量允许剂量 放射防护放射防护主要性日益凸显在各行各主要性日益凸显在各行各业广泛应用电离辐射技术中强化放射防业广泛应用电离辐射技术中强化放射防护是历史必定。护是历史必定。第25页以趋利避害为 宗旨放射防护是 促进发展电离辐射 技术及其应用前 提与基础！第26页1895.11.8.1895.11.8.W.C.Rentgen 伦琴伦琴 XX射线射线射线射线18961896 A.H.Becquerel 贝可勒尔贝可勒尔 铀铀铀铀放射性18981898 P.Curie&M.Curie 居里夫妇居里夫妇 钋、镭钋、镭钋、镭钋、镭 1925 第一届第一届国际放射学大会国际放射学大会 国际辐射单位与测量委员会国际辐射单位与测量委员会（ICRU）1928第二届第二届国际放射学大会国际放射学大会 国际国际X射线和镭防护委员会（射线和镭防护委员会（ICXRP）于于1950年更名为年更名为国际放射防护委员会国际放射防护委员会国际放射防护委员会国际放射防护委员会（ICRPICRP）19341934 人工放射性同位素人工放射性同位素人工放射性同位素人工放射性同位素1945.8.1945.8.美国在日本广岛、长崎投下第一、二颗美国在日本广岛、长崎投下第一、二颗原子弹原子弹原子弹原子弹19541954核能发电核能发电19721972X射线计算机断层扫描装置射线计算机断层扫描装置（X X-CTCT）第27页4.主要电离辐射量及其单位 4.1 辐射量及其单位概述 4.2 电离辐射基本量及其单位 4.3 辐射防护剂量学中量及其单位第28页4.14.1 辐射量及其单位概述计量电离辐射主要性计量电离辐射主要性电离辐射剂量学电离辐射剂量学国际辐射单位与测量委员会国际辐射单位与测量委员会辐射量及其单位历史沿革辐射量及其单位历史沿革第29页电离辐射计量，是计量科学不停发展新分支，电离辐射与受照物质相互作用物理量度十分主要，这是各行各业广泛利用电离辐射技术，以及放射防护学和放射损伤防治所必不可少主要基础。第30页电离辐射剂量学 主要研究电离辐射能量在物质中转移、吸收规律，受照射物质里剂量分布及其与辐射场关系，照射剂量与相关辐射效应关系，在各种电离辐射照射中各类电离辐射量测量以及计算方法等。第31页 例：早期计量X射线量沿革 1895年发觉X射线并快速用于医学，曾通行引发皮肤红 斑效应而要求红斑剂量 19法国 Villard 提出基于测量电离“e”单位 19法国 I.Solomon 提出与 1克镭相比较 R单位 1923 年德国 H.Behnken 提出以 1cm3 空气受X射线照 射产生电离电荷为基础伦琴（R）单位 1928年第二届国际放射学大会经过伦琴单位统一定义 1937年第五届国际放射学大会把伦琴单位推广应用到 射线，明确基于标准情况下 1 cm3 空气电离 1930年提议 1克镭蜕变率取作每秒 3.71010次 1948年又出现“物理当量伦琴”和“生物当量伦琴”进 入了能量吸收概念 1953年 ICRU提出以拉德为单位吸收剂量 1962年 ICRU第10a汇报较系统规范了辐射量和单位第32页国际辐射单位与测量委员会ICRU 成立于 1925 年 ICRUICRU与国际计量局（与国际计量局（BIPMBIPM）等相互关联）等相互关联 关于电离辐射量与单位关于电离辐射量与单位基本汇报基本汇报演进演进 ICRU 10a ICRU 10a辐射量和单位辐射量和单位(1962)(1962)（已过时）（已过时）ICRU 11 ICRU 11 辐射量和单位辐射量和单位(1968)(1968)（已过时）（已过时）ICRU 19 ICRU 19 辐射量和单位辐射量和单位(1971)(1971)（已过时）（已过时）ICRU 33 ICRU 33 辐射量和单位辐射量和单位(1980)(1980)（已过时）（已过时）ICRU 51ICRU 51 辐射防护剂量学中量和单位辐射防护剂量学中量和单位 19931993 ICRU 60ICRU 60 电离辐射基本量和单位电离辐射基本量和单位19981998第33页4.2 电离辐射基本量及其单位 4.2.1 放射计量学量 4.2.2 相互作用系数与相关量 4.2.3 剂量学量 4.2.4 放射性活度第34页4.2.1 4.2.1 放射计量学量放射计量学量 ICRU 60 ICRU 60号汇报共定义了号汇报共定义了 16 16 个放射计量学量比个放射计量学量比 ICRUICRU 33 33号汇报增加了号汇报增加了 6 6个矢量量个矢量量 标量放射计量学量：标量放射计量学量：粒子数，辐射能，粒子通量，能通量，注量，粒子数，辐射能，粒子通量，能通量，注量，能注量，注量率，能注量率，粒子辐射度，能注量，注量率，能注量率，粒子辐射度，能量辐射度。能量辐射度。矢量放射计量学量：矢量放射计量学量：矢量粒子辐射度，矢量能量辐射度，矢量粒子辐射度，矢量能量辐射度，矢量注量率，矢量能注量率，矢量注量率，矢量能注量率，矢量注量，矢量能注量。矢量注量，矢量能注量。第35页4.2.2 4.2.2 相互作用系数与相关量相互作用系数与相关量 ICRU 60 ICRU 60 号汇报共定义了号汇报共定义了7 7个相互作个相互作用系数相关量，比用系数相关量，比 ICRUICRU3333号汇报少一号汇报少一个个质能吸收系数质能吸收系数 截截 面面 质质(量量)能能(量量)转移系数转移系数 质量减弱系数质量减弱系数 质量阻止本事质量阻止本事 辐射化学产额辐射化学产额 传能线密度传能线密度 气体中每形成一对离子所消耗平气体中每形成一对离子所消耗平 均能量均能量第36页4.2.3 4.2.3 剂量学量剂量学量 ICRU 60 ICRU 60号汇报共定义了号汇报共定义了 12 12 个剂量学量比个剂量学量比 ICRUICRU 33 33号汇报多了三个量号汇报多了三个量 比释动能比释动能(kerma)(kerma)，比释动能率，比释动能率 照射量，照射量率照射量，照射量率 比转换能比转换能(cema)(cema)，比转换能率，比转换能率 沉积能沉积能(energy deposit)(energy deposit)，授予能，授予能 线能，比线能，比(授予授予)能能 吸收剂量，吸收剂量率吸收剂量，吸收剂量率第37页关于惯用三组辐射剂量学量吸收剂量吸收剂量D,吸收剂量率吸收剂量率比释动能比释动能K,比释动能率比释动能率照射量照射量X,照射量率照射量率第38页吸收剂量吸收剂量 D=d/dm D=d/dm 式中式中 d d是电离辐射授予某一体积元中是电离辐射授予某一体积元中 质量为质量为 dm dm物质平均能量物质平均能量 其其 SI SI单位是焦耳每千克，符号为单位是焦耳每千克，符号为 J kg J kg-1-1 专用名称为戈瑞，符号为专用名称为戈瑞，符号为 Gy Gy 吸收剂量率吸收剂量率 D=d D=dD D/d/dt t 式中式中d dD D是时间间隔是时间间隔d dt t内吸收剂量增量内吸收剂量增量 吸收剂量率吸收剂量率 SI SI 单位为单位为 J kg J kg-1-1 s s-1-1 Gy s Gy s-1-1_ 第39页 比释动能（比释动能（kermakerma）K K kinetic energy released per unit mass kinetic energy released per unit mass K=d K=dE Etr tr/d/dm m （J kg J kg-1-1 ，Gy Gy）式式中中 d dE Etr tr 是是非非带带电电电电离离粒粒子子(比比如如光光子子)在在质质量量为为 d dm m 物物质质中中，经经过过相相互互作作用用所所释释放放全全部带电电离粒子初始动能之和。部带电电离粒子初始动能之和。比释动能比释动能 SI SI 单位与吸收剂量相同单位与吸收剂量相同 比释动能率比释动能率 K=d K=dK K/d/dt t 1 Gy=1 J kg 1 Gy=1 J kg-1-1=100 rad =100 rad 第40页 照射量照射量 X=d X=dQ Q/d/dm m 式中式中dQdQ是在质量为是在质量为dmdm空气中，光子所释放空气中，光子所释放全部电子全部电子(负电子和正电子负电子和正电子)完全被空气完全被空气阻止时阻止时,在空气中产生一个符号离子总电荷在空气中产生一个符号离子总电荷绝对值。照射量绝对值。照射量SISI单位是库伦每千克，符单位是库伦每千克，符号为号为 C kg C kg-1-1 （1 R=2.58 1 R=2.58 10 10-4 4 C kg C kg-1-1 ）（1 C kg 1 C kg-1-1 =3.877=3.877 10 10 3 3 R R）照射量率照射量率 X=d X=dX X/d/dt t(C kg(C kg-1 1 s s-1-1)第41页 1 1）吸收剂量适合用于任何电离辐射和任何介质；吸收剂量适合用于任何电离辐射和任何介质；比释动能适合用于非带电电离粒子和任何介质；比释动能适合用于非带电电离粒子和任何介质；照照射射量量仅仅适适合合用用于于能能量量在在几几千千电电子子伏伏至至几几兆兆电电子子 伏范围内光子（伏范围内光子（X X和和 射线）和空气介质。射线）和空气介质。2 2）提及这几个辐射量时，均必须指明介质和所）提及这几个辐射量时，均必须指明介质和所 在位置在位置 。3 3）照射量是依据次级电子对空气电离能力）照射量是依据次级电子对空气电离能力 来表征来表征 X X 或或 射线辐射场。严格按照定义射线辐射场。严格按照定义 测量照射量必须满足电子平衡条件（测量照射量必须满足电子平衡条件（即进入即进入 与离开所考查体积元次级电子总能量及能与离开所考查体积元次级电子总能量及能 谱分布均等同）。谱分布均等同）。第42页4 4）非带电电离粒子与物质相互作用可分为两个）非带电电离粒子与物质相互作用可分为两个 步骤，首先非带电电离粒子在物质中产生带步骤，首先非带电电离粒子在物质中产生带 电电离粒子和另外次级非带电电离粒子而电电离粒子和另外次级非带电电离粒子而 损失能量；然后带电粒子将能量授与物质。损失能量；然后带电粒子将能量授与物质。这两个步骤普通并不发生在同一地点。比释这两个步骤普通并不发生在同一地点。比释 动能表示第一步骤结果，而吸收剂量表示动能表示第一步骤结果，而吸收剂量表示 第二步骤结果。第二步骤结果。比释动能和吸收剂量即使比释动能和吸收剂量即使 有相同量纲及单位，但概念完全不一样有相同量纲及单位，但概念完全不一样。5 5）假如在物质内部，在要确定其比释动能那）假如在物质内部，在要确定其比释动能那 点处存在着点处存在着带电粒子平衡带电粒子平衡，而且轫致辐射损，而且轫致辐射损 失能够忽略不计，则该点处比释动能与吸失能够忽略不计，则该点处比释动能与吸 收剂量相等。收剂量相等。第43页6 6）测得照射量）测得照射量 X X 就可推算出对应吸收剂量就可推算出对应吸收剂量D D 即即 D Dm m=f=fm m X X。7 7）比释动能和照射量）比释动能和照射量 所反应都是非带电电离粒子所反应都是非带电电离粒子与物质相互作用结果。比释动能适合用于任何非带与物质相互作用结果。比释动能适合用于任何非带电电离粒子和任何物质，剂量学上常以对某种适当电电离粒子和任何物质，剂量学上常以对某种适当物质比释动能率来描述间接电离粒子辐射场；而照物质比释动能率来描述间接电离粒子辐射场；而照射量只能适合用于能量在几千电子伏至几兆电子伏射量只能适合用于能量在几千电子伏至几兆电子伏范围内光子（范围内光子（X X和和 线）和空气介质。当线）和空气介质。当X X或或 线与物线与物质相互作用时，若轫致辐射损失和次级过程产生带质相互作用时，若轫致辐射损失和次级过程产生带电粒子可忽略不计，则照射量就等于空气中比释动电粒子可忽略不计，则照射量就等于空气中比释动能电离当量。即能电离当量。即 K K空气空气 =(W/e)X=(W/e)X。第44页 4.2.4 放射性活度 ICRU 60号汇报共定义了 3 个剂量学量，与 33 号汇报相同 衰变常数衰变常数:=d:=dP/P/d dt t (s(s-1-1)活度：活度：A=dA=dN/N/d dt t (s(s-1-1，B Bq q )空气比释动能率常数空气比释动能率常数:=l l 2 2K K /A(mA(m2 2 G Gy y B Bq q-1-1 s s-1 -1 )第45页4.3 4.3 辐射防护剂量学中辐射防护剂量学中 量及其单位量及其单位4.3.1 4.3.1 用于放射防护测量与用于放射防护测量与 计算量和单位计算量和单位4.3.2 4.3.2 基于平均值并用于限基于平均值并用于限 制目标量制目标量第46页4.3.1 4.3.1 用于放射防护测量与计用于放射防护测量与计 算量和单位注量；授予能，吸算量和单位注量；授予能，吸收剂量，吸收剂量率收剂量，吸收剂量率,传能线传能线密度密度,线能量线能量,吸收剂量按传能吸收剂量按传能线密度分布；剂量当量，剂量线密度分布；剂量当量，剂量当量率，周围剂量当量当量率，周围剂量当量 ，定向，定向剂量当量剂量当量 ，个人剂量当量，个人剂量当量第47页剂量当量剂量当量 H=DQN(Sv H=DQN(Sv，1 Sv=1 J kg 1 Sv=1 J kg-1-1=100 rem)=100 rem)周围剂量当量周围剂量当量(ambient dose equivalent)(ambient dose equivalent)辐射场中某点处周围剂量当量辐射场中某点处周围剂量当量H*(d)H*(d)定义为对应扩展齐定义为对应扩展齐向场在向场在 ICRU ICRU 球内逆齐向场半径上深度球内逆齐向场半径上深度 d d 处所产生剂量当处所产生剂量当量。对于强贯通辐射，推荐量。对于强贯通辐射，推荐 d=10 mm d=10 mm。定向剂量当量定向剂量当量(directional dose equivalent)(directional dose equivalent)辐射场中某点处定向剂量当量辐射场中某点处定向剂量当量 H(d,)H(d,)定义为对应定义为对应扩展场在扩展场在 ICRU ICRU 球内、沿指定方向球内、沿指定方向半径上深度半径上深度d d处所产生处所产生剂量当量。对于弱贯通辐射。剂量当量。对于弱贯通辐射。d=0.07mmd=0.07mm个人剂量当量个人剂量当量(personal dose equivalent)(personal dose equivalent)个人某一指定点下面适当深度个人某一指定点下面适当深度 d d 处软组织内剂量当量处软组织内剂量当量HP(d)HP(d)。此剂量学量适合用于强、弱贯通辐射。对于强与弱。此剂量学量适合用于强、弱贯通辐射。对于强与弱贯通辐射，分别推荐贯通辐射，分别推荐d=10 mm d=10 mm；d=0.07 mm d=0.07 mm。第48页4.3.2 4.3.2 基于平均值并用于限制目标量基于平均值并用于限制目标量 器官平均吸收剂量器官平均吸收剂量:D:DT T=T T /m/mT T D DT T=(=(m mT T)-1-1 m mT T D D d dm m (J kg(J kg-1-1,Gy)Gy)当量剂量：当量剂量：H HT T =W WR R D DT,R T,R (Sv)(Sv)有效剂量：有效剂量：E=W E=WT T H HT T =W=WT T W WR R D DT,RT,R （SvSv）第49页ICRP 60ICRP 60#放射防护中使用量放射防护中使用量 基本剂量学量基本剂量学量 吸收剂量吸收剂量 D D（点量；器官平均量）（点量；器官平均量）当量剂量当量剂量 H HT T 有效剂量有效剂量 E E 辅助剂量学量辅助剂量学量 待积当量剂量待积当量剂量 H HT T()=()=H HT T(t)d(t)dt t 待积有效剂量待积有效剂量 E()=W E()=WT T H HT T()()集体当量剂量集体当量剂量 S ST T 集体有效剂量集体有效剂量 S S （人（人 Sv Sv）第50页几个辐射量通称术语几个辐射量通称术语 剂量剂量 泛指某一对象所接收或泛指某一对象所接收或“吸收吸收”电离辐射一个量电离辐射一个量度。依据上下文度。依据上下文 能够指某点吸收剂量、器官平均吸收能够指某点吸收剂量、器官平均吸收剂量、当量剂量、有效剂量、待积当量剂量、待积有剂量、当量剂量、有效剂量、待积当量剂量、待积有效剂量等效剂量等 集体剂量集体剂量 泛指某一群体所接收总电离辐射照射一个表示，泛指某一群体所接收总电离辐射照射一个表示，即该群体组员人数与他们所接收平均剂量之积。能够即该群体组员人数与他们所接收平均剂量之积。能够是集体当量剂量、集体有效剂量是集体当量剂量、集体有效剂量 等。等。实用量实用量 泛指泛指 ICRU ICRU 提出在放射防护实践中，可进行实际提出在放射防护实践中，可进行实际测量周围剂量当量、定向剂量当量和个人剂量当量等。测量周围剂量当量、定向剂量当量和个人剂量当量等。用于环境和人员监测实用量可作为防护量合理近似。用于环境和人员监测实用量可作为防护量合理近似。第51页1 1参参 考考 文文 献献 郑钧正郑钧正 电离辐射量与单位演进电离辐射量与单位演进 中国辐射卫生中国辐射卫生 (国际标准刊号：国际标准刊号：ISSN 1004-714X,ISSN 1004-714X,国内统一刊号：国内统一刊号：CN 371206/RCN 371206/R；编辑部编辑部:250062:250062 济南市经十路济南市经十路 89 89 号号)，15 15 卷（卷（1 1 期）：期）：87 8987 89 第52页5.电离辐射生物学效应概要5.1电离辐射危险描述电离辐射危险描述5.2电离辐射生物效应分类电离辐射生物效应分类5.3电离辐射对机体影响主要原因电离辐射对机体影响主要原因第53页电离辐射独特本性表现在其与电离辐射独特本性表现在其与物质各种相互作用中，这些电离辐物质各种相互作用中，这些电离辐射特征恰好被利用来造福于人类，射特征恰好被利用来造福于人类，以及用于对其进行辐射探测。以及用于对其进行辐射探测。同时同时,电离辐射生物学效应又电离辐射生物学效应又是研究制订放射防护标准，以及防是研究制订放射防护标准，以及防治放射损伤主要基础。治放射损伤主要基础。第54页5.1电离辐射危险描述电离辐射危险描述改变改变(change)：可能有害：可能有害,也可能无害也可能无害损伤损伤(damage):表示某种程度有害改变，比如对表示某种程度有害改变，比如对细胞细胞,但未必对受照射个体有害但未必对受照射个体有害损害损害(harm)：临床上可观察到有害效应，表现于：临床上可观察到有害效应，表现于受照射个体（躯体效应）或其后代受照射个体（躯体效应）或其后代（遗传效应）（遗传效应）危害危害(detriment)：是一个比较复杂概念：是一个比较复杂概念,结合了损结合了损害概率、严重程度与显现时间害概率、严重程度与显现时间,不易用单一变量表示（多维复合不易用单一变量表示（多维复合概念概念)。第55页5.25.2 电离辐射生物效应分类 电离辐射对机体作用依照射对电离辐射对机体作用依照射对象可分为躯体效应和遗传效应。依象可分为躯体效应和遗传效应。依生物效应作用机制可分确定性效应生物效应作用机制可分确定性效应和随机性效应。依作用显现时间可和随机性效应。依作用显现时间可分为近期效应和远期效应。还可依分为近期效应和远期效应。还可依损害表现类型分为各种急性效应和损害表现类型分为各种急性效应和慢性效应。慢性效应。第56页电离辐射生物效应电离辐射生物效应确定性效应确定性效应确定性效应确定性效应（deterministic effectdeterministic effect）有剂量阈值一类电离辐射生物效应，其严重程度取有剂量阈值一类电离辐射生物效应，其严重程度取有剂量阈值一类电离辐射生物效应，其严重程度取有剂量阈值一类电离辐射生物效应，其严重程度取决于受照剂量大小。决于受照剂量大小。决于受照剂量大小。决于受照剂量大小。比如比如比如比如:单次照射单次照射单次照射单次照射睾丸睾丸睾丸睾丸0.15 Sv0.15 Sv可致暂时不育，可致暂时不育，3.56.0 Sv3.56.0 Sv可致永久不育；可致永久不育；卵巢卵巢卵巢卵巢 2.56.0 Sv 2.56.0 Sv可致不育；可致不育；眼晶体眼晶体眼晶体眼晶体 0.52.0 Sv0.52.0 Sv可致浑浊，可致浑浊，5.0 Sv5.0 Sv可致视力障碍（白内障）可致视力障碍（白内障）骨髓骨髓骨髓骨髓 0.5 Sv 0.5 Sv可致造血机能低下；可致造血机能低下；全身全身全身全身急性照射急性照射急性照射急性照射 吸收剂吸收剂量量 35 Gy 35 Gy可致人体骨髓损伤，可致人体骨髓损伤，3030至至6060天死亡；天死亡；515Gy515Gy可致人体胃肠道及肺损伤，可致人体胃肠道及肺损伤，1010至至2020天死亡天死亡;大于大于15Gy15Gy可可致神经系统损伤，致神经系统损伤，1 1至至5 5天死亡。天死亡。第57页电离辐射生物效应电离辐射生物效应随机性效应随机性效应（stochastic effect）其发生几率（而非其严重程度）与受其发生几率（而非其严重程度）与受照照剂量大小相关剂量大小相关一类电离辐射生物效应。一类电离辐射生物效应。假定这类效应假定这类效应发生几率正比于发生几率正比于剂量剂量,而且在放射防护感兴趣小剂量范围内不而且在放射防护感兴趣小剂量范围内不存在剂量阈值。存在剂量阈值。比如比如：电离辐射诱发癌症及遗传效应电离辐射诱发癌症及遗传效应第58页随机性效应随机性效应标称概率系数标称概率系数(危害危害,10-2Sv-1)Nominalprobabilitycoefficientsforstochasticeffects受照人群受照人群致死癌致死癌非致死癌非致死癌严严 重重遗传效应遗传效应合合 计计成成 年年工作人员工作人员 4.00.80.85.6全体人口全体人口5.01.01.37.3第59页 例：日本原子弹日本原子弹 爆炸受照射爆炸受照射 群体随机性群体随机性 效应调查效应调查 研究结果研究结果第60页胎儿出生前受照效应 胚胎、胎儿出生前受到电离辐射照射 1至3周内受照：不致引发活产儿确实定性效应或随机性效应 3周至妊娠终了：可造成活产儿癌症概率增加(随机性效应)；0.1 Gy以上可致胎儿畸形(确定性效应)8至15周：可致严重智力发育迟缓，智商下降 ICRP 90 号出版物（）胚胎和胎儿出生前受过照射生物效应第61页 小剂量刺激效应小剂量刺激效应（hormesis）一些试验研究表明，小剂量电离辐射照一些试验研究表明，小剂量电离辐射照射能够刺激一些细胞增殖与修复射能够刺激一些细胞增殖与修复,增强机体增强机体免疫能力，调整激素平衡等。这种现象称为免疫能力，调整激素平衡等。这种现象称为小剂量小剂量刺激效应刺激效应 或或 兴奋效应兴奋效应、适应性反应适应性反应(adaptiveresponse)。但因为小剂量试验研但因为小剂量试验研究统计学上复杂性，研究有待深入，还未到究统计学上复杂性，研究有待深入，还未到达需要在放射防护中给予考虑程度。达需要在放射防护中给予考虑程度。第62页 旁效应旁效应（Bystandereffect）普通指未被电离辐射照射击中细胞普通指未被电离辐射照射击中细胞出现损伤。比如穿透细胞质出现损伤。比如穿透细胞质粒子引发粒子引发细胞核遗传效应，或穿透部分细胞辐射细胞核遗传效应，或穿透部分细胞辐射引发在同一环境中未受照射细胞（引发在同一环境中未受照射细胞（旁观旁观者细胞者细胞）损伤。可见电离辐射照射还会）损伤。可见电离辐射照射还会发生发生非靶效应非靶效应（辐射诱发基因组不稳定（辐射诱发基因组不稳定性和旁效应）。性和旁效应）。第63页5.3电离辐射对机体影响主要原因电离辐射照射剂量与剂量率电离辐射照射剂量与剂量率电离辐射照射方式电离辐射照射方式电离辐射类型电离辐射类型受照射机体受照射机体组织组织辐射辐射敏感性敏感性第64页电离辐射照射电离辐射照射剂量剂量与与剂量率剂量率影响影响电离辐射照射电离辐射照射吸收剂量吸收剂量是辐射能量是辐射能量传递给机体反应。普通吸收剂量越大，传递给机体反应。普通吸收剂量越大，生物学效应越重，机体可能引发辐射损生物学效应越重，机体可能引发辐射损伤也就随之增加。伤也就随之增加。而电离辐射照射而电离辐射照射剂量率剂量率反应照射时反应照射时间分布。在一定范围内，普通剂量率越间分布。在一定范围内，普通剂量率越高所引发生物学效应越显著。这表明高高所引发生物学效应越显著。这表明高剂量率照射使机体对辐射损伤修复作用剂量率照射使机体对辐射损伤修复作用不能充分显现出来。不能充分显现出来。第65页 照射剂