内照射计量学的估算与安全防护.ppt

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1、内照射剂量学的估算内照射剂量学的估算与安全防护与安全防护1一、核素进入体内的途径一、核素进入体内的途径：1、吸入：气体、液体或固体粉尘等都可吸入。但不同的核素进入人体的速度不同，3H和I2几秒钟后就可在体液出现。除气体外，液体和固体在空气中以气溶胶形式存在。放射性 气溶胶粒子，形状不规则，颗粒大小不一，因而空气存在的气溶胶粒子的放射放射性活度呈现一个分布，如果某气溶胶粒子的放射性活度（或质量）是上述分布的放射性活度（或质量）中值，而它在空气中沉降时的终点速度与直径为具有上述分布的气溶胶粒子的放射性活度（或质量）值空气动力学直径，用AMAD表示，单位为m。2吸入气溶胶的可能归宿：1）部分重新被呼

2、出；2）部分沉积在呼吸道各段；3）进入体液系统；4）通过粘液-纤毛转移到消化道。2、食入：短时间的食入 较长时间的慢性食入食后的去向：进入体液，由胃肠进入体液的分数记做f1；随粪便排出。33、通过皮肤吸收：完好的皮肤是天然屏障，防止大部分放射性物质的进入，但有例外：蒸气态氚，如氧化氚、碘蒸气、碘溶液或碘化物溶液能通过完好的皮肤而被吸收。4、通过伤口进入：通过伤口进入皮下组织，然后进入体液。应及时去污。4二、内剂量估算中的几个概念二、内剂量估算中的几个概念：1、沉积：进入体液中的放射性核素一部分通过肾、肝、肠、皮肤或肺排出，其余部分将沉积在它所亲和的那个器官中，如：碘-甲状腺；钚-骨和肝 Ca-

3、骨；铀-肾 全身分布的有：氚的氧化物；氯化物；钚的化合物。52、摄入量：进入口或鼻的放射性核素数量（Bq)吸收量：被吸收到体液中去的放素数量（Bq)沉积 量：沉积到所考虑器官中的放素数量（Bq)全身含量：全身蓄积的某种放素的总量（Bq)也称为体内负荷量或全身滞留量。63 3、参考人、参考人 无论在解剖学或生理特征方面，人群个体间差异很大，而且年龄、性别不同，又对辐射的敏感司长不同，为了在共同的生物学基础上处理问题，有必要严格限制所考虑的那些因素，规定某些生物学参数，使内照射估算相的一致性，提出参考人的概念。7参考人：参考人：是指由一系列描述人体特征的平均数所规定的一个假设的成年人。（P116，

4、防护书）参考人考虑的内容如下：组织和器官的质量 P352呼吸标准 P354水平衡 P3548三、放素在人体内的分布和滞留三、放素在人体内的分布和滞留1、进入体内的放素的减少有二种方式：自然衰变 N=N0e-t从体内向体外排出（呼出、尿出、汗出粪出）,从体内向体外的排出也遵守指数减少过程 N=N0e-bt 关于有效半减期：指P10（防护教材）及公式推导，也有人称有效半衰期，但不全面，不准确。它由生物半排期和放素半衰期按一定的数学规律排列而成。92、滞留：进入体内的放素除自然衰变和生物排泄外，部分核素可滞留在体内或滞留在某一器官内。滞留分数：假设全身一次性吸收放素为q。七天后全身的滞留量为q（t）

5、，显然单位时间内全身滞留量的减少为：d q（t）-=E(t)+r q（t）(1)d t d q（t）-=单位t时间,一般为1天，体内减少 d t 的滞留量。10 这里:d为示意性符号组合，积分的一种表达式;dt为单位t时间的表达式;符号表示减少;E(t)t时刻单位时间(1天)的排出量(Bq/d);r 放射性核素衰变常数;r q（t）t时刻单位时间(1天)衰变掉的量;(Bq/d)q（t）t时 全身滞留量11如果(1)式两边均除以q0(初始吸收量)即得:d q（t）/d t E(t)r q（t）=+q0 q0 q0 d q（t）/q0 E(t)q（t）即:=+r d t q0 q0 q（t）这里

6、为放素一次吸收后的“有效滞留分数”，它表示初始全 q 0 身含量在t时间剩下来的分数。E(t)为放素一次吸收后的“有效排出分数”，它表示在t时刻 q0 单位时间内的排出量占初始全身含量的分数。12 如果放素进入体内考虑衰变和排出2个因素，那么有效滞留分数可表示为：q（t）=e-r t R(t)R(t)为当不考虑自然衰变时，仅有生物代 q0 谢在一次吸收后t 时刻的“滞留分数”d R(t)而 叫做放素一次吸收后的“排出分数”这里d、d t为示意性 d t 符号，即对R(t)函数求得。一般R(t)的函数式是通过观察到的生物排泄数据，用数学方法导出排出分数和滞留分数，得出一个经验公式，然后再求出滞留

7、分数方程。13四、四、源器官内一次核转变对靶器官产生的源器官内一次核转变对靶器官产生的剂量当量剂量当量。源器官的定义：凡摄入放素后含有一定是S（source)核素的组织或器官。靶器官的定义：凡能吸收源器官辐射能量的组T（tisue)织或器官相对的讲，源器官本 身也可看成一个靶器官。剂量当量的概念：H=D Q N1 吸收 品质因素 修正因子14假如源器官内发生一次核转变，那么靶器官吸收的能量为：E(T S)=i yiEi AF(T S)i (Mev)E i为源器官中由给定核素发出的i种辐射的能量(Mev)，y i为一次核转变发射种i辐射的概率，AF(T S)i 为源器官发出i辐射能量被靶器官吸收

8、的分数。15 源器官一次核转变对靶器官造成的吸收剂量D(TS):i yiEi AF(T S)i D(TS)=1.61010 MT (G y/核转变）这里MT为靶器官质量（g）1.61010为将Mev变为焦耳的换算分数，1Mev=1.610-13J1g=10-13 kg 16如果将上式 上品质因数Q即为剂量当量 用 i yiEi AF(T S)iQi D(TS)=1.61010 (Sv/核转变）MT这样公式太繁锁，难以记忆，同时各种放素的衰变能量，吸收分额，发射i种辐射的概率人们已求出来了，因此我们将每种核素的 yi Ei AF(T S)iQi (Mev/g)/核转变 MT简写为SEE(TS)i

9、 H(TS)i=1.61010 SEE(TS)(Sv/核转变)SEE(TS)i 叫源器官i种辐射在靶器官的比有效能量，亦称每克靶组织吸收i种辐射的能量，只是该能量已被品质因数Qi作了修正。17SEE是一个重要参数，如果求出了SEE再知道一段时间内源器官内放素核转变的数目，就能求出靶器官的总剂量了。举例说明：例如肝中蓄积了210P0放素，计算肝内一次核转变在靶器官肾、肺、脾中的SEE。从物理学书中查得210P0衰变类型和产额：辐射成分 能量(Mev)产额(%)5.3 100看做1 0.8 0.001看做10-518从参考资料中查得210P0衰变对参考人肾、肺、脾的AF/MT 见下表 源器官 靶器

10、官 肾 肝 肺 脾 肝Er=0.8Mev 1.2210-5 8.3810-5 8.0310-6 3.3610-6由于210P0 有2种核衰变，因此它的剂量得由 剂量之和才是总剂量1、SEE（肾肝）总=SEE+SEE 由于辐射达不到肝到肾的射程 yEAf(肾肝)Q =SEE=MT19查得y=110-5 E=0.8Mev AF =1.22 10-5 Q=1 MT则SEE总(肾肝)=110-5 0.8Mev 1.22 10-5 1=0.98 10-10 Mev/g/核转变 202、SEE（肝肝）总 =SEE+SEE yEAF(肝肝)Q yEAF(肝肝)Q =+MT MT查得：y 的产额为100%，为

11、1；E=5.3 Mev；AF(肝肝)=1 Q=20 MT=1800g；y的产额为0.001%，为110-5 E=0.8 Mev Q=1 AF(肝肝)=8.3510-5 MT 21 则 SEE（肝 肝）总 1 5。3 1 20 =+110-5 0.8 8.38 10-5 1 1800=5.89 10-2 Mev/g/核转变 另外算得SEE（肺 肝）总=6.24 10-11 Mev/g/核转变 SEE（脾 肝）总=2.93 10-11 Mev/g/核转变 请注意，这里算出的是一次核转变为靶器官的剂量当量H，如果上述数据的Mev变为焦耳即为：Gy/核转变 1 Mev=1.63 10-13J 实际上放

12、素进入人体内不可能只发生一次衰变，比如说，有 一个1mci的125I进入人体内，不考虑体内代谢，那么它进入人体内要全部衰变的次数是多少呢？22 我们只要算出1mci 125I有多少原子核就知道它将会有多少次衰变。首先假如我们知道125I的质量为m，那么：m =克原子数 N An An=原子数，对于125I，An=125，它指原子核内质子数和中子数之和，代表的原子质量数。质子的重量是12C的1.007276倍,中子是12C的1.008665位。那么：m =克原子数N再乘以6.023 1023就是125I的原子数目了 An 但现在我不知道125I m 的质量。但知道125I有活度为1mci，因此得

13、：活度A=N (为衰变常数,为125I单位时间内的衰变概率)23 0.693 0.693 =所以A=N T1/2 T1/2 0.693 m 所以A=6.023 1023 T1/2 An A T1/2 An 所以m=0.6936.023 1023 这里要求A的单位为dpm，T1/2的单位为分。AT1/2 1mci3.7101060602460N=0.693 0.693 =2.77 1014 1mci 125I=2.77 1014个原子核2.77 1014个原子核刚好等于1mci的125I 24五、源器官内分布的放素对靶器官产生的五、源器官内分布的放素对靶器官产生的50年的剂量。年的剂量。（一）1

14、、待积剂量当量（约定剂量当量）H50 单次摄入放素在其后50年内对某一器官或组织造成的累积剂量当量。2、剂量当量负担Hc：摄入一定量的放素，在此后无限长时间内对某一器官或组织的累积剂量当量。要注意的特点：50年指从一个工作人员18-20岁算起，平均工作时间不大于50年，即70岁的寿命。放素进入体内每时刻都在减少，所以每天的剂量都不相同，但随时间延长，剂量每天都按一定规律减少。永远都不为零，但可看成最后就没有剂量了。半衰期长、危害大，而短的后期剂量小、危害小，但前期危害大。25二、单次摄入放素对靶器官产生的H50 如果没源器官S内某种放素的初始活度为qso(Bq)，该放素在 S内的有效滞留分数为s(t),则t时刻，源器官S内滞留的活度qs(t),为：qs(t)=qso s(t)(Bq)该公式表示，t时刻分布在源器官中的放素在单位单位内发生的核转变数。于是50年内源器官中发生的核转变数(50)s为(50)s=t0 入 26思考题：（任选一个）1、电离辐射能致癌同时又能治疗，从放射生物学角度和防护角度谈你的认识。（2000字）2、谈谈现实生活中接触到的放射性，并对其安全性进行评价。（2000字）27