第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)

1、1第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)v放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律；v滯留量和積分活度的計(jì)算；v內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量；v內(nèi)輻射限值和參考水平；v內(nèi)劑量測(cè)量方法；v內(nèi)劑量的微劑量學(xué)方法。主要內(nèi)容主要內(nèi)容：2第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)放性放射性物質(zhì)通過(guò)一定的途徑，可以進(jìn)入人體。放射性物質(zhì)進(jìn)入人體后，受代謝過(guò)程的制約將在體內(nèi)形成某種分布。沉積在器官或組織內(nèi)的放射性核素的活度將因放射性衰變和機(jī)體代謝排出體外而逐漸減少知道消失，也可能因?yàn)樗プ兒团懦鲞^(guò)程都很緩慢而長(zhǎng)期的滯留在相應(yīng)的組織中。這些在體內(nèi)分布源的輻射劑量稱(chēng)為內(nèi)輻射這些在體內(nèi)分布源的輻射劑量稱(chēng)為內(nèi)輻射劑量或內(nèi)劑量劑量或內(nèi)劑量

2、。3第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)放射性核素在體內(nèi)滯留的期間不僅對(duì)其所在的器官和組織，而且還可能對(duì)鄰近的器官和組織進(jìn)行照射。含有有意義的數(shù)量的放射性活度的人體組織稱(chēng)作源組織，吸收輻射能量的器官或組織稱(chēng)為靶組織。內(nèi)劑量學(xué)的主要內(nèi)容：內(nèi)劑量學(xué)的主要內(nèi)容：研究攝入的放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律，確定源組織對(duì)靶組織照射的吸收劑量和劑量當(dāng)量，研究對(duì)內(nèi)輻射進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)的方法。4第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量受很多因素的影響，需要建立一些模型對(duì)放射性核素在體內(nèi)的傳輸和照射過(guò)程進(jìn)行數(shù)學(xué)概括。v參考人就是一個(gè)重要的模型，它規(guī)定了對(duì)計(jì)算輻射劑量有重要意義的人體解剖學(xué)和生理學(xué)參數(shù)；v研究放

3、射性核素在各器官和組織之間傳輸?shù)膭?dòng)力學(xué)的過(guò)程-庫(kù)室模型；v研究吸入和食入的放射性核素在呼吸系統(tǒng)和胃腸道滯留和轉(zhuǎn)移的規(guī)律以及對(duì)靶組織的照射情況-呼吸道劑量學(xué)模型和胃腸道模型。內(nèi)輻射的有效劑量當(dāng)量，年攝入量限值和有關(guān)的參考水平，就是利用這些模型計(jì)算的。5一、傳輸過(guò)程一、傳輸過(guò)程放射性物質(zhì)在體內(nèi)的轉(zhuǎn)移和分布是由人體的代謝過(guò)程決定的。在體內(nèi)分布源的輻射作用不至于改變器官和組織的機(jī)能的條件下，放射性物質(zhì)除因衰變而隨時(shí)間減少外，只要各同位素的相對(duì)原子量相差不大，則放射性同位素的代謝過(guò)程與穩(wěn)定同位素的相同，一般不存在放射性物質(zhì)特有的代謝過(guò)程。因此，把放射性物質(zhì)的攝入、轉(zhuǎn)移和分布稱(chēng)為傳輸過(guò)程。內(nèi)輻射劑量學(xué)研究

4、的就是放射性核素在體內(nèi)傳播過(guò)程中授予器官和組織的吸收劑量和劑量當(dāng)量。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律61、攝入和吸收、攝入和吸收放射性物質(zhì)從體外進(jìn)入體內(nèi)稱(chēng)為攝入?？諝庵械姆派湫晕镔|(zhì)通過(guò)鼻和口吸入人體；飲用含放射性物質(zhì)的水、吃含放射性物質(zhì)的食品或吞食放射性藥劑，這些稱(chēng)作食入；放射性物質(zhì)還有可能通過(guò)皮膚或皮膚上的傷口進(jìn)入體內(nèi)；臨床應(yīng)用中患者接受的放射性藥物的注射。吸入、食入和通過(guò)皮膚進(jìn)入人體內(nèi)的物質(zhì)的量稱(chēng)為攝入量，用I表示，這里的“物質(zhì)的量”同時(shí)適用于放射性同位素和穩(wěn)定的同位素。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一

5、節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律7食入、吸入和通過(guò)皮膚進(jìn)入人體的放射性物質(zhì)有一定的份額達(dá)到體液。通過(guò)各種方式進(jìn)入細(xì)胞間體液的物質(zhì)的量稱(chēng)作吸收量或相關(guān)量。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律82、沉積和轉(zhuǎn)移、沉積和轉(zhuǎn)移放射性物質(zhì)進(jìn)入并居留于器官或組織之內(nèi)稱(chēng)作沉積。放射性物質(zhì)在體內(nèi)易位稱(chēng)作轉(zhuǎn)移。吸入的放射性物質(zhì)除了呼出的部分外將沉積在呼吸道內(nèi)的各個(gè)區(qū)段，這些放射性物質(zhì)的一部分將轉(zhuǎn)移到胃腸道中。由于胃腸道的蠕動(dòng)，食入以及由呼吸系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到胃腸道中的放射性核素會(huì)隨食物轉(zhuǎn)移。放射性核素還可以通過(guò)滲透和擴(kuò)散作用而轉(zhuǎn)移

6、。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律9根據(jù)放射性物質(zhì)透過(guò)機(jī)體生物膜而轉(zhuǎn)移的難易程度可以把其劃分為可轉(zhuǎn)移的和不可轉(zhuǎn)移的。沉積在呼吸道中的放射性核素一部分透過(guò)生物膜轉(zhuǎn)移到體液中，還有一部分轉(zhuǎn)移到肺淋巴結(jié)。體內(nèi)的各器官和組織由體液溝通起來(lái)，體液對(duì)放射性核素在人體內(nèi)的轉(zhuǎn)移起著特殊的作用。因此，在庫(kù)室理論中把體液稱(chēng)為轉(zhuǎn)移庫(kù)室。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律10放射性核素進(jìn)入體液后在器官或組織中的沉積成為內(nèi)吸收沉積或相關(guān)沉積；攝入時(shí)于呼吸道和腸胃道的沉積稱(chēng)為直接沉

7、積；存在于所考慮的器官中的物質(zhì)的量稱(chēng)為沉積量。各器官的相對(duì)沉積量與攝入方式、放射性核素及其化合物的物理和化學(xué)性質(zhì)等因素有關(guān)。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律113、廓清和滯留、廓清和滯留廓清：放射性核素從某一器官或組織內(nèi)移出的過(guò)程。生物廓清和放射性衰變作用將使沉積在器官或組織內(nèi)的放射性活度逐漸減小。滯留：放射性核素在器官、組織或全身內(nèi)的居留狀況；亦即器官、組織或全身放射性核素活度的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。在攝入、沉積或吸收后的給定時(shí)刻，器官、組織或全身德物質(zhì)的量稱(chēng)為器官、組織或全身的滯留量。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一

8、節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律124、排出、排出物質(zhì)隨汗、尿、糞和呼出氣體而從體內(nèi)移出的過(guò)程稱(chēng)作排出。對(duì)于吸入的氣溶膠中不沉積的部分，從體液中來(lái)的氧化氚蒸氣，由休內(nèi)沉積的鐳、釷衰變時(shí)產(chǎn)生的氡，以及放射性的二氧化碳，呼出是重要的排出途徑；食入的和由呼吸道轉(zhuǎn)移到胃腸道的反射性核素的未被吸收的部分將隨糞排泄；體液中的放射性核素可通過(guò)汗液或尿液排出體外。凡是曾經(jīng)被吸收到細(xì)胞間液而后排出的稱(chēng)作相關(guān)排出。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律13二、參考人二、參考人放射性核素在體內(nèi)的傳輸以及體內(nèi)分布源對(duì)器官或

9、組織的照射與人體的生理代謝過(guò)程；器官的質(zhì)量、形狀和相對(duì)位置等有密切的關(guān)系，健康情況和飲食習(xí)慣對(duì)內(nèi)劑量也有很大的影響。另一方面，人體的生理學(xué)和解剖學(xué)參數(shù)與種族、氣候、性別和年齡等有關(guān)，個(gè)體之間的差別也很大。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律14為了在共同的生物學(xué)基礎(chǔ)上處理問(wèn)題，有必要嚴(yán)格限制所考慮的那些因素，規(guī)定某些生物參數(shù)，使內(nèi)照射劑量估算有相對(duì)的一致性，于是ICRP提出“參考人”的概念。根據(jù)人體特征量的綜合分析，規(guī)定了參考人的解剖學(xué)參數(shù)、生理學(xué)參數(shù)、器官或組織的物理和化學(xué)特征。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第

10、一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律15三、庫(kù)室理論三、庫(kù)室理論放射性核素在體內(nèi)的傳輸過(guò)程是非常復(fù)雜的。大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，除堿土金屬外，放射性核素在人體任一器官或組織中的滯留量，在沒(méi)有新的補(bǔ)充輸入來(lái)源的條件下，可以表示為一個(gè)或者幾個(gè)指數(shù)項(xiàng)之和。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律16第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律 清期。稱(chēng)作生物半排期或半廓稱(chēng)作廓清速率常數(shù)，而扣除放射性衰變的影響比例因子骨中的滯留量成正比，骨中廓清出去的速率和由上

11、式可以看出，鋯從有鋯的同位素都適用。定的一個(gè)常數(shù)，對(duì)于所是由生物代謝作用所決性衰變常數(shù)，是指定鋯同位素的放射時(shí)的初始沉積量，是其中的活度可以表示為例如，沉積在骨中的鋯bbbbrbrtTqdtdqtQeQtqbr693. 0017第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律 實(shí)體。是一個(gè)真實(shí)的生理結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)含義，可以是或不清速率常數(shù)。庫(kù)室取其庫(kù)室的廓代表為沉積分?jǐn)?shù)。個(gè)庫(kù)室中，稱(chēng)分布在第放射性物質(zhì)將以組織的個(gè)庫(kù)室。進(jìn)入該器官或定器官或組織包含根據(jù)上式，可以假設(shè)指公式可寫(xiě)為。針對(duì)一般情況，上頁(yè)的滯留在器官和組織中期，結(jié)合得緊密的將較長(zhǎng)以較短的

12、半廓清期排出的。其中結(jié)合松散的將同合的牢固程度可能是不官的指定核素與組織結(jié)一般而言，進(jìn)入某一器iDiDneDeQtqiiinititir118第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律NijjijiiijijjiiiiNijjijrNijjijiiiijjiNijiIiqqqIdtdq111庫(kù)室總的廓清速率常數(shù)求和可得到相對(duì)廓清的速率常數(shù)。對(duì)庫(kù)室?guī)焓蚁蚴鞘强値?kù)室數(shù)；庫(kù)室的廓清速率常數(shù)；庫(kù)室向核素從是放射性庫(kù)室的攝入速率；是庫(kù)室的活度；是放射性核素在式中程可以表示為性核素活度的動(dòng)力學(xué)方射。因此，描述庫(kù)室中放入另一器官的某一庫(kù)室的放射性

13、物質(zhì)，可能進(jìn)去官的某一個(gè)庫(kù)室廓清出相互溝通的。從一個(gè)器人體內(nèi)的器官和組織是19第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律1I12431224233432左圖是一個(gè)庫(kù)室模型圖，用于表示庫(kù)室理論的動(dòng)力學(xué)方程組。圖中方框代表庫(kù)室，其中的數(shù)字代表庫(kù)室的編號(hào)。圖中的箭頭表示廓清的途徑，相應(yīng)的廓清速率標(biāo)在箭頭處。庫(kù)室4沒(méi)有廓清途徑。粗箭頭代表自體外的攝入途徑。對(duì)于左圖所示的庫(kù)室模型，動(dòng)力學(xué)方程組可以表示為：4334224433432223322423332112211211qqqdtdqqqdtdqqqqdtdqqIdtdqrrrr；20庫(kù)室模

14、型圖與方程組是等效的。這就是說(shuō)，根據(jù)庫(kù)室模型圖可給出各庫(kù)室中放射性核素活度的方程組；反之，根據(jù)方程組也可以繪制出庫(kù)室模型圖。上頁(yè)圖中的32處的箭頭代表循環(huán)反饋廓清途徑，有這種途徑的庫(kù)室模型稱(chēng)為循環(huán)庫(kù)室模型。如果沒(méi)有32處的箭頭，則各庫(kù)室中的放射性核素總是逐級(jí)廓清的，這樣的庫(kù)室模型稱(chēng)作非循環(huán)庫(kù)室模型。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律21第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律 NijjijrijjiijiiiiajiaNNAqAIdtqdINqNIqN1矩陣，其

15、矩陣元為是一個(gè)其中為程可以表示，則庫(kù)室理論的普遍方個(gè)和個(gè)分別代表和列矢量用22四、呼吸道模型四、呼吸道模型呼吸道是放射性物質(zhì)的重要攝入器官。對(duì)于不予組織結(jié)合的放射性氣體，吸入的還會(huì)被呼出，所以在呼吸道中最多只能達(dá)到與周?chē)諝庀嗤姆派錆舛?；吸入放射性微粒時(shí)，空氣中的固態(tài)放射性核素一般沉積在空氣中懸浮的固體或液體顆粒上，或者固態(tài)放射性物質(zhì)本身就是一些懸浮小顆粒(這些懸浮微粒統(tǒng)稱(chēng)為放射性氣溶膠)，此時(shí)吸入的放射性氣溶膠粒子將以某種幾率沉積在呼吸道的不同區(qū)段并向人體的其他組織轉(zhuǎn)移，只有一小部分被呼出。呼吸道劑量學(xué)模型就是對(duì)吸入的放射性氣溶膠粒子在呼吸道內(nèi)的沉積、廓清和照射規(guī)律的數(shù)學(xué)概括。第八章第八章

16、 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律231、呼吸道的一般描述、呼吸道的一般描述v呼吸道是空氣流通和實(shí)現(xiàn)空氣中的氧與血液中的二氧化碳交換的通道?？諝鈴谋腔蚩谖牒蠼?jīng)過(guò)咽和喉到達(dá)氣管的入口，這一區(qū)段叫做胸外通道(ET)，也稱(chēng)作呼吸系統(tǒng)的鼻咽區(qū)(NP)；v吸入的空氣繼續(xù)向里流動(dòng)將通過(guò)氣管和支氣管，通常把氣管稱(chēng)為0代(氣流通道的兩個(gè)相繼分叉之間的部分稱(chēng)作一“代”)，支氣管共有23代，從0-16代的呼吸樹(shù)統(tǒng)稱(chēng)作氣管支氣管區(qū)(TB)；v在第16代以后的氣流通道繼續(xù)分枝構(gòu)成細(xì)支氣管，最終到達(dá)肺泡，細(xì)支氣管和肺泡共同構(gòu)成肺區(qū)(P)，肺淋巴結(jié)作為呼吸系統(tǒng)的

17、一個(gè)區(qū)段用L表示。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律24描述呼吸樹(shù)結(jié)構(gòu)的常用肺模型：Weibel “A”模型，把肺視為有規(guī)則的對(duì)稱(chēng)分枝的單一整體；Yeh-Schum模型，把肺分為5葉，每一葉有其自身的分枝方式。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律252、呼吸道的庫(kù)室劃分、呼吸道的庫(kù)室劃分根據(jù)放射性物質(zhì)廓清的途徑和速率，ICRP把呼吸系統(tǒng)劃分成10個(gè)庫(kù)室，如右圖所示。DnpI、DtbI和DpI代表當(dāng)放射性氣溶膠的吸入量為I時(shí)，在NP、TB和P區(qū)的沉積量。同一區(qū)

18、段不同庫(kù)室之間用線(xiàn)段隔開(kāi)。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律IDnpABCDEFGHIJTSTIDtbIDpabcdefghi26上頁(yè)圖中的各個(gè)庫(kù)室如下：vA和B分別代表鼻咽區(qū)沉積的放射性物質(zhì)向體液和胃轉(zhuǎn)移的庫(kù)室；vC和D分別代表氣管支氣管區(qū)的放射性物質(zhì)向體液和胃轉(zhuǎn)移的庫(kù)室；v沉積在肺實(shí)質(zhì)區(qū)的部分放射性物質(zhì)首先由吞噬細(xì)胞的作用轉(zhuǎn)移到支氣管，然后再向胃轉(zhuǎn)移，P區(qū)的F和G就是行使這種功能的庫(kù)室。F代表快轉(zhuǎn)移組分的庫(kù)室，G代表慢轉(zhuǎn)移部分的庫(kù)室；、vE和H代表肺實(shí)質(zhì)區(qū)的放射性物質(zhì)向體液和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的庫(kù)室；v淋巴結(jié)的I庫(kù)室是向體液轉(zhuǎn)移

19、放射性物質(zhì)的庫(kù)室；vJ代表肺淋巴結(jié)中放射性物質(zhì)永久駐留的庫(kù)室。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律273、氣溶膠在呼吸到的沉積、氣溶膠在呼吸到的沉積a、活度中值空氣動(dòng)力學(xué)直徑AMAD吸入的氣溶膠粒子除呼出的部分外，將通過(guò)擴(kuò)散、撞擊和沉降等過(guò)程在呼吸道的各個(gè)區(qū)段沉積。擴(kuò)散沉積是無(wú)規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)是小粒子接觸并粘附到呼吸道壁的結(jié)果；氣溶膠粒子的運(yùn)動(dòng)方向會(huì)因?yàn)楹粑鼧?shù)的分枝處氣流而急劇變化，粒子的慣性作用使其撞擊到呼吸道表面，這就是撞擊沉積過(guò)程；粒子受重力作用而沉積到呼吸道的表面稱(chēng)作沉降。這三種沉積過(guò)程幾率與粒子的大小有密切的關(guān)系。第八

20、章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律28設(shè)某個(gè)氣溶膠粒子在空氣中的滑流落速度與一個(gè)密度為1g/cm3的球體在相同的空氣動(dòng)力學(xué)條件下沉降室的滑流落速度相等，則此球的直徑稱(chēng)作該氣溶膠粒子的空氣動(dòng)力學(xué)直徑。空氣中氣溶膠粒子的大小一般不相等，根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料可以假定它們的動(dòng)力學(xué)直徑呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律29若對(duì)于某一體系中所有的氣溶膠粒子，其空氣動(dòng)力學(xué)直徑大于和小于某一空氣動(dòng)力學(xué)直徑d的粒子數(shù)各占活度、總質(zhì)量或總粒子數(shù)的50%，則直徑d分別稱(chēng)作該

21、體系氣溶膠粒子的活度中值空氣動(dòng)力學(xué)直徑(AMAD)、質(zhì)量中值空氣動(dòng)力學(xué)直徑(MMAD)或粒子數(shù)中值空氣動(dòng)力學(xué)直徑(CMAD)。當(dāng)放射性氣溶膠粒子的分布不太發(fā)散式，可以利用其活度中值空氣動(dòng)力學(xué)直徑AMAD來(lái)描述氣溶膠體系在呼吸道中的沉積特性。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律30b、沉積幾率氣溶膠粒子在呼吸樹(shù)各代單位面積上的沉積幾率決定于以下因素：p氣溶膠的粒度分布；p呼吸樹(shù)各代的直徑和長(zhǎng)度；p呼吸道內(nèi)空氣流動(dòng)速率；p它與人的年齡、種族、性別、呼吸率和活動(dòng)程度等有密切的關(guān)系。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié)

22、放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律31c、沉積分?jǐn)?shù)對(duì)呼吸道相應(yīng)區(qū)段的沉積幾率安眠劑積分就可以求出放射性氣溶膠在各區(qū)段的沉積分?jǐn)?shù)。ICRP對(duì)于成年參考人(即職業(yè)受照人員)給出的NP、TB和P區(qū)的沉積分?jǐn)?shù)隨氣溶膠粒子AMAD變化的曲線(xiàn)如右圖所示。該模型可用于AMAD在0.2-10m之間，幾何標(biāo)準(zhǔn)差小于45的氣溶膠分布。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律32第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律的氣溶膠。適于區(qū)。上述模型不，即全部沉積在的粒子，可以

23、認(rèn)為部分。對(duì)于是吸入氣溶膠被呼出的積分?jǐn)?shù)，區(qū)和肺實(shí)質(zhì)區(qū)的沉是鼻咽區(qū)、氣管支氣管和、其中，有所示。對(duì)于各沉積分?jǐn)?shù)的估計(jì)值如圖中虛線(xiàn)范圍以外的粒子，沉積對(duì)于mAMADNPDmAMADEDDDEDDDmnpptbnpptbnp1 . 0120110-0.2334、呼吸道的廓清參數(shù)、呼吸道的廓清參數(shù)放射性物質(zhì)從呼吸道廓清的速率決定于它們的物理化學(xué)性質(zhì)以及它們與生物機(jī)體相互作用的過(guò)程。廓清機(jī)制決定于細(xì)胞或細(xì)胞內(nèi)容物的作用、纖毛粘液傳輸機(jī)制、氣溶膠的物理化學(xué)性質(zhì)等。ICRP根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的肺實(shí)質(zhì)區(qū)慢組分將(E、G和H庫(kù)室)的半廓清期將放射性物質(zhì)劃分為D、W和Y三類(lèi)，表示相應(yīng)類(lèi)別的放射性物質(zhì)在E、G和H庫(kù)室的

24、半廓清期為天、周和年的量級(jí)。T10d為D類(lèi)，10100d為Y類(lèi)。ICRP對(duì)這三類(lèi)物質(zhì)指定了在呼吸系統(tǒng)各庫(kù)室中的半廓清期和庫(kù)室分?jǐn)?shù)F，其與Dnp 、 Dtb或Dp的乘積等于放射性氣溶膠在相應(yīng)庫(kù)室的沉積幾率。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律345、修正的呼吸道模型、修正的呼吸道模型ICRP制定了一個(gè)新的呼吸道劑量學(xué)模型。新建議的模型如圖所示。圖中ET是胸外區(qū)，包括鼻、口、咽和喉；Tf是胸部快廓清區(qū)，包括0-16代氣道；Ts是胸部慢廓清區(qū)，包括17-23代氣道和胸淋巴結(jié)。新模型對(duì)口呼吸和鼻呼吸分別給出了呼吸道各庫(kù)室的粒子沉積幾率

25、，AMAD范圍擴(kuò)大到0.001-100m。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律ETTfTs tB tB tB tGET tGf tGs至胃腸道至血液(轉(zhuǎn)移庫(kù)室)呼出35沉積在各庫(kù)室中活度的相對(duì)廓清速率是時(shí)間的函數(shù)，稱(chēng)之為廓清函數(shù)；呼吸道向血液廓清(吸收)的速率與庫(kù)室無(wú)關(guān)，用B(t)表示，代表溶解過(guò)程引起的廓清分額，稱(chēng)之為溶解函數(shù)；各庫(kù)室由機(jī)械過(guò)程引起的相對(duì)廓清速率稱(chēng)之為機(jī)械廓清函數(shù)，用GET(t)、Gf(t)和Gs(t)表示。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)

26、律36對(duì)于有可靠的人類(lèi)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)動(dòng)物外推數(shù)據(jù)的化合物，廓清函數(shù)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。對(duì)于其它的化合物，可以根據(jù)現(xiàn)行的D、W和Y分類(lèi)法確定B(t)，其值如下：vD類(lèi)：B(t)=1.5d-1;vW類(lèi)：B(t)=2.0e-69t+0.01d-1;vY類(lèi)： B(t)=0.2e-69t+0.0001d-1。而機(jī)械廓清函數(shù)則與化合物分類(lèi)無(wú)關(guān)zGET(t)= 1.5d-1;zGf(t)=0.77d-1;zGs(t)=0.035e-0.023t+0.0012e-0.00046t+0.000139d-1。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律37與舊模

27、型相比，新模型主要優(yōu)點(diǎn)：改善了沉積分?jǐn)?shù)和廓清函數(shù)，可以利用生物測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)降低個(gè)人劑量估算中的不確定性；在擬合測(cè)量數(shù)據(jù)方面特別靈活，只需改變B(t)和G(t)，而不必改變庫(kù)室結(jié)構(gòu)。其缺點(diǎn)在于描述滯留和排出的微分方程組的分析解通常是得不到的，需要用數(shù)學(xué)方法給出。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律38五、胃腸道模型五、胃腸道模型右圖是胃腸道的庫(kù)室模型，為了輻射防護(hù)的目的，將胃腸道劃分為胃(ST)、小腸(SL)、上部大腸(ULT)和下部大腸(LLT)四個(gè)部分，每個(gè)部分構(gòu)成一個(gè)庫(kù)室。食入或者由呼吸道轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)到的放射性核素先后通過(guò)胃、小

28、腸、上部大腸和下部大腸而后排出，部分放射性核素在胃腸道中通過(guò)時(shí)透過(guò)胃腸道壁而被吸收到體液中。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律11f若11f若39若放射性核素向體液的轉(zhuǎn)移發(fā)生在小腸。設(shè)放射性核素的穩(wěn)定同位素從小腸向體液的轉(zhuǎn)移分?jǐn)?shù)為f1，則向大腸的轉(zhuǎn)移分?jǐn)?shù)為1-f1。胃腸道其它的庫(kù)室間的轉(zhuǎn)移分?jǐn)?shù)都是為1。圖中的表示指定庫(kù)室中的放射性核素沿相應(yīng)的代謝途徑廓清的速率常數(shù)。由于廓清分?jǐn)?shù)正比于轉(zhuǎn)移速率常數(shù)，從而可知由小腸向體液轉(zhuǎn)移的速率常數(shù)s與f1相關(guān)，有第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放

29、射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律1111fffsisssis或從上面關(guān)系式可以看出， s不是獨(dú)立的，它由si與f1決定。當(dāng)f1=1時(shí)，食入的放射性核素全部轉(zhuǎn)移到體液。這表明放射性物質(zhì)在小腸內(nèi)的滯留時(shí)間為零，或者可以說(shuō)，食入的相應(yīng)放射性物質(zhì)在胃部被吸收而不再進(jìn)入胃腸道其它部分，如上頁(yè)圖中虛線(xiàn)所示。40放射性物質(zhì)在胃腸道中隨食物或胃腸道內(nèi)容物而轉(zhuǎn)移，其速率是相對(duì)固定的，如下表。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律表中給出了除s以外的各轉(zhuǎn)移速率常數(shù)的值，同時(shí)也給出了胃腸道各部位室壁和內(nèi)容物的質(zhì)量。其中值的倒數(shù)即為放射性核素穩(wěn)定同位素的未被吸

30、收的部分在各庫(kù)室內(nèi)的平均滯留時(shí)間。利用表中的利用表中的si和和f1可以計(jì)算出各種元素指定化可以計(jì)算出各種元素指定化合物的合物的s。41第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律六、全身庫(kù)室模型六、全身庫(kù)室模型呼吸道胃腸道SKO1O1O32O31OiT吸入I食入I直接呼出rd直接排出gdlTgTsd1 , t2, t31, t32, tit,123132i相關(guān)排出E42上頁(yè)圖給出了全身的庫(kù)室模型。其中T代表轉(zhuǎn)移庫(kù)室(也可用BF，B，BW表示)。Tl和Tg代表放射性核素從呼吸道和胃腸道向體液轉(zhuǎn)移的速率，由前面呼吸道庫(kù)室和胃腸道庫(kù)室圖可知

31、第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律sisgiieeccaalqTqqqqT43放射性核素先被 呼吸道、胃腸道和皮膚等的相關(guān)庫(kù)室吸收，然后轉(zhuǎn)移到體液(即轉(zhuǎn)移庫(kù)室)中，再向各沉積器官和組織中廓清。庫(kù)室器官在圖中用O表示，這些器官或組織也包括呼吸系統(tǒng)、胃腸道和皮膚。除腎臟和攝入器官之外，從體內(nèi)器官廓清出去的放射性物質(zhì)一般先到體液，再轉(zhuǎn)移到腎臟排出體外。圖中假定從這些庫(kù)室廓清出去的放射性物質(zhì)直接排出體外，這樣處理是為了便于動(dòng)力學(xué)方程組得求解，同時(shí)對(duì)有效劑量當(dāng)量的計(jì)算也能滿(mǎn)足精確度的要求。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第

32、一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律44上述假設(shè)在計(jì)算排出速率時(shí)，計(jì)算產(chǎn)生的誤差可能是不允許的，這樣就有必要引入循環(huán)庫(kù)室模型。右圖就是碘的循環(huán)庫(kù)室模型。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律放射性核素在體內(nèi)的傳輸規(guī)律甲狀腺肺或胃腸道無(wú)機(jī)碘有機(jī)碘膀胱內(nèi)容物122,rs3456pt45一、非循環(huán)庫(kù)室模型表達(dá)式一、非循環(huán)庫(kù)室模型表達(dá)式在非循環(huán)庫(kù)室鏈中，放射性核素在任一庫(kù)室中的活度與其后的庫(kù)室無(wú)關(guān)，這樣就可以逐次的對(duì)動(dòng)力學(xué)方程組得各方程積分，從而給出各庫(kù)室中活度和積分活度(核轉(zhuǎn)變數(shù))的表達(dá)式。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二

33、節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算46第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算 ninijnjpipjptjnjjjnniiiirjeQtqtqnQqIQit11110001，表達(dá)式如下留量個(gè)庫(kù)室中放射性核素滯給出第，為初始條件求解方程組和攝入，則可以按，此后再無(wú)活度為庫(kù)室瞬時(shí)攝入的放射性時(shí)刻設(shè)在、單次攝入情況47第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算 ninijnjpipjprjTjnjjjnnrjeQTUTUnT111110的表達(dá)式核轉(zhuǎn)變數(shù)庫(kù)室中的積分活度時(shí)間內(nèi)到

34、到對(duì)上式積分，就可以得當(dāng)庫(kù)室間存在著相同的廓清速率常數(shù)時(shí)，公式分母上會(huì)當(dāng)庫(kù)室間存在著相同的廓清速率常數(shù)時(shí)，公式分母上會(huì)出現(xiàn)出現(xiàn)0因子而無(wú)法確定解。這是可以人為的將一個(gè)或幾個(gè)因子而無(wú)法確定解。這是可以人為的將一個(gè)或幾個(gè)廓清速率常數(shù)改變一個(gè)小的分?jǐn)?shù)，以便給出近似的解。廓清速率常數(shù)改變一個(gè)小的分?jǐn)?shù)，以便給出近似的解。48第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算 ttjhpjtttihhihpdthphtgpgtfpftepetttgdggptttfdffptdtbdtctbctbnpbtanparhrhirhrgrfrerdgrdfrdrcrb

35、raeeFFQDtqeeeFFQDtqeFQDtqeFQDtqeFQDtqeFQDtqeeeFQDeeeFQDeFQDtqeFQDtqeFQDtqeFQDtqJAQ1;如下：各庫(kù)室中的活度表達(dá)式時(shí)，呼吸道例：?jiǎn)未挝氲幕疃?9第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算2、長(zhǎng)期均勻攝入情況可用單次攝入方式來(lái)模擬計(jì)算，如果i庫(kù)室以固定的速率長(zhǎng)期攝入，則可以附加一個(gè)庫(kù)室l，令其中的初始活度Ql非常大，由l向i庫(kù)室廓清的速率li比較小，以致于在整個(gè)攝入期間，都可以認(rèn)為l庫(kù)室的活度保持不變。選擇合適的liQl，使其等于攝入速率，這樣就模擬了i庫(kù)室長(zhǎng)期

36、均勻攝入的情況。這種模擬方法適用于長(zhǎng)半衰期的放射性核素。50二、循環(huán)庫(kù)室模型的計(jì)算二、循環(huán)庫(kù)室模型的計(jì)算對(duì)于有循環(huán)廓清的庫(kù)室模型，很難給出活度和積分活度的簡(jiǎn)單表達(dá)式。對(duì)于單次攝入或轉(zhuǎn)化為單次攝入的情況，活度的動(dòng)力學(xué)方程的解可以表示為第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算 QeqtA核轉(zhuǎn)變數(shù)的列矢量為 QIeAUtAQ是由初始攝入量Qi構(gòu)成的列矢量，I是單位矩陣。51第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算 nnnnntAtAtAntAtAtAtAeeeAIeeeeBirchallA

37、222222! 212.然后再做還原，有，按級(jí)數(shù)展開(kāi)，有縮小為計(jì)算方法，先將給出的52三、放射性子體的計(jì)算三、放射性子體的計(jì)算若放射性核素在體內(nèi)衰變產(chǎn)生的子體也具有放射性，則在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明這些子體具有獨(dú)立的代謝特性的條件下，均假定體內(nèi)產(chǎn)生的子體及其所有后代的傳輸特性與攝入的母體核素相同。這就是說(shuō)：子體具有與母體相同的吸收分?jǐn)?shù)、轉(zhuǎn)移分?jǐn)?shù)和廓清參數(shù)。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算53第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算 。速率常數(shù)與母體的相同數(shù)，公式中的廓清代子核的放射

38、性衰變常是母核、子核和和、代子體的活度，一代子體和第庫(kù)室中放射性母體、第是和、其中程組方體的傳輸規(guī)律的動(dòng)力學(xué)出體內(nèi)產(chǎn)生的放射性子利用此假設(shè)，就可以給nniqqqqqqdtdqqqqdtqdnrrrniiiniNijjijnrNijjnjjininrniiNijjijrNijjjjiiri1111154上頁(yè)的兩個(gè)描述i庫(kù)室中子體活度的方程組與描述母體的方程組類(lèi)似，不同的是子體的方程組中不包括來(lái)自體外的攝入項(xiàng)。代之的是 ，其中qi表示的是庫(kù)室i中的母體活度(即單位時(shí)間內(nèi)有qi個(gè)母核衰變成子核，亦即子核的產(chǎn)生率)，該值乘以子體的放射性衰變常數(shù)就等于庫(kù)室i中子體放射性活度的產(chǎn)生率。第八章第八章 內(nèi)輻射

39、劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算irq55四、滯留函數(shù)四、滯留函數(shù)放射性核素在器官、組織或者全身的滯留量隨時(shí)間的變化規(guī)律用滯留函數(shù)表示。滯留函數(shù)與核素的種類(lèi)、所研究的器官和組織以及攝入方式等有關(guān)。在單次攝入1Bq放射性核素后t時(shí)刻，全身和指定器官的滯留量分別用 和 表示，它們是相對(duì)攝入(用上標(biāo)i表示)的滯留函數(shù)或滯留分?jǐn)?shù)。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算 triwb trio56在單次攝入的條件下，n庫(kù)室中的活度qn(t)隨時(shí)間的變化規(guī)律如非循環(huán)庫(kù)室模型的表達(dá)式中給出的動(dòng)力學(xué)方程組所示

40、。對(duì)方程組按全身或指定器官的所有庫(kù)室求和，再除以攝入量Q，就可以得到全身或器官的滯留函數(shù)第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算 jojioNnniwbtqQtrtqQtr111j代表器官O的庫(kù)室編號(hào)。57第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算 相對(duì)應(yīng)。程的解必須與滯留函數(shù)方數(shù)學(xué)概括，因此動(dòng)力學(xué)質(zhì)在人體內(nèi)傳輸過(guò)程的定的。庫(kù)室模型是對(duì)物由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確代表相關(guān)。滯留函數(shù)是義的，下標(biāo)數(shù)是相對(duì)體液吸收而定用來(lái)表示滯留函上標(biāo)和全身的相關(guān)滯留量。時(shí)刻單位吸收量的器官的到體液后，分別表示物質(zhì)被吸收

41、和函數(shù)器官和全身的相關(guān)滯留sattrtrasBao,58第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算 ijtijasBtijaoijtijaoiijtijtttijijijijrijrijrijeftreftreftrjifQefeQtq,的滯留函數(shù)素的穩(wěn)定同位素在全身類(lèi)似的可以給出指定元同位素的滯留函數(shù)通常在資料中給出穩(wěn)定留函數(shù)的定義有器官相關(guān)滯庫(kù)室廓清的分?jǐn)?shù)。根據(jù)器官的是被體液吸收的物質(zhì)向其中程式可以表示為室中活度變化規(guī)律的方庫(kù)型可以給出吸收后器官條件下，由人體庫(kù)室模這樣在沒(méi)有循環(huán)廓清的，一般來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì)內(nèi)吸收器官庫(kù)室的相比轉(zhuǎn)移庫(kù)室的

42、半廓清期與59第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算 25. 0693. 01500693. 06693. 05000693. 020693. 0,1500693. 06693. 05000693. 020693. 054. 000052. 012. 0023. 02 . 000052. 012. 0023. 02 . 01500d6d0.000520.121500d6d0.000520.125000d20d0.0232 . 0,25d. 00.54tttttasBttakttabeeeeetreetreetr全身的相關(guān)滯留函數(shù)為；腎的

43、滯留函數(shù)為；這樣，骨的滯留函數(shù)為。和半廓清期分別為室進(jìn)入其它組織的兩個(gè)庫(kù)和，有和半廓清期分別為進(jìn)入腎的兩個(gè)庫(kù)室和，有和半廓清期分別為室進(jìn)入礦物質(zhì)骨的兩個(gè)庫(kù)和有半廓清期的分?jǐn)?shù)直接排出的鈾有例：被吸收到轉(zhuǎn)移庫(kù)室60絕大多數(shù)元素的相關(guān)滯留函數(shù)可以像前面那樣表示為指數(shù)項(xiàng)之和的形式。但是堿土元素中的鈣、鍶、鋇和鐳是例外。鈣是構(gòu)成骨組織的重要成分之一，骨中的鈣在與血液中的鈣不斷交換的過(guò)程中更新。其它的堿土元素在體內(nèi)的行為與鈣類(lèi)似。它們一方面在礦質(zhì)骨上沉積或被溶解到血液中，同時(shí)通過(guò)緩慢的擴(kuò)散在血液和骨體中鈣化基質(zhì)之間進(jìn)行交換，引起骨體中堿土元素的增長(zhǎng)或消減，擴(kuò)散系數(shù)與骨的年齡或放射性核素進(jìn)入骨體后的時(shí)間成反

44、比。這使得滯留函數(shù)中出現(xiàn)了冪函數(shù)因子。第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算61第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算 。不包括放射性衰變量的分?jǐn)?shù)入時(shí)刻內(nèi)滯留量占初始進(jìn)收到體液后是滯留函數(shù)，即單次吸其中：留函數(shù)為滯堿土元素在體內(nèi)的相關(guān)血液中放射性總貢獻(xiàn)的包括皮質(zhì)骨，骨小梁和ttreetpeptraaBttbbmtaaB,1162第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算v是與初始代謝庫(kù)循環(huán)有關(guān)的一段時(shí)間，在冪函數(shù)中用作時(shí)間遷移

45、項(xiàng)，可以保證在t趨于0時(shí)滯留函數(shù)歸一；vb是冪函數(shù)的斜率，與放射性從骨向血液擴(kuò)散及擴(kuò)散到血液的放射性從體內(nèi)排出有關(guān)；v是堿土元素沉積到皮質(zhì)骨以及從皮質(zhì)骨溶解到血液的速率常數(shù)；v是堿土元素在骨小梁與在皮質(zhì)骨中的更新速率之比，它等于骨小梁和皮質(zhì)骨的面積-體積比的比值；v是沉積在皮質(zhì)骨中的堿土元素的放射性活度占骨體中放射性活度的分?jǐn)?shù)；v是堿土元素引入體液后長(zhǎng)期內(nèi)，由于新骨中發(fā)生溶解部位放射性的再沉積而引入的一個(gè)再循環(huán)修正因子，再循環(huán)的作用結(jié)果相當(dāng)于降低了溶解速率；vm是滯留函數(shù)中早期指數(shù)項(xiàng)的速率常數(shù)；vp是滯留函數(shù)中不屬于早期指數(shù)項(xiàng)的分?jǐn)?shù)；vt是堿土元素進(jìn)入體液后的時(shí)間。以上各參數(shù)的值如表中所示。6

46、3第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算在ICRP的庫(kù)室理論中，統(tǒng)一組織的庫(kù)室代表不同的廓清途徑，在這些庫(kù)室之間不存在放射性物質(zhì)的交換或轉(zhuǎn)移過(guò)程。有人將骨體劃分成彼此之間有放射性核素交換的庫(kù)室，用這種循環(huán)模型模型研究堿土元素在體內(nèi)的傳輸問(wèn)題，可以避免模型中出現(xiàn)冪函數(shù)的麻煩。64第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 滯留量和積分活度的計(jì)算滯留量和積分活度的計(jì)算右圖是J. R. Johnson和R. C. Myers提出的用于計(jì)算堿土元素的器官滯留量、排出速率和有效劑量當(dāng)量的循環(huán)庫(kù)室模型。堿土元素的放射性同位素以 的速率被吸收

47、到血液中(庫(kù)室B)，放射性物質(zhì)在血液與軟組織(St)、骨表面(BS)、皮質(zhì)骨體(COM)和骨小梁(CAN)之間進(jìn)行交換。為了模擬堿土元素的放射性核素在骨體內(nèi)的傳輸特性，將皮質(zhì)骨和骨小梁劃分成A、B兩個(gè)庫(kù)室，其中A是與血液交換放射性物質(zhì)的庫(kù)室，B庫(kù)室僅與A庫(kù)室交換，廓清速率常數(shù)為和。BtSBSssabsabscomcancomacanaCOMCANcomcomcancan tI tI65第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量一、靶組織中的吸收劑量體內(nèi)分布源在靶組織中產(chǎn)生的吸收劑量與源組織中的積分活度，輻射粒子的類(lèi)型和能量，以及

48、靶組織和源組織的結(jié)構(gòu)及其相對(duì)位置有關(guān)。靶組織j中的平均吸收劑量Dj可以表示為各個(gè)源組織在該靶組織中產(chǎn)生的平均吸收劑量之和，iijjDDDij是源組織i中沉積的放射性核素在靶組織j中產(chǎn)生的吸收劑量。66第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量吸收分?jǐn)?shù)。收分?jǐn)?shù)，即靶組織的比是單位質(zhì)量靶組織的吸是靶組織的質(zhì)量；吸收的分?jǐn)?shù)；組織種輻射粒子的能量被靶發(fā)射的第中它是源組織是靶組織的吸收分?jǐn)?shù)，種輻射粒子的能量；第是種輻射粒子的產(chǎn)額；核轉(zhuǎn)變時(shí)發(fā)射第是給定放射性核素發(fā)生其中計(jì)算劑量，可以由以下公式中產(chǎn)生的吸收在靶組織即發(fā)生一次核轉(zhuǎn)變中單位積分活

49、度：源組織可以表示為，則中積分活度為源組織設(shè)指定的放射性核素在ijMjkiijAFkEkYijEYMijAFEYdjiddUDDUiKjKKKKKKKKjKKKijijijiijiji67第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量從上面的公式可以看出，吸收分?jǐn)?shù)與比吸收分?jǐn)?shù)只相差一個(gè)比例因子1/Mi。對(duì)于非貫穿輻射(指的是在源組織之外的能量消耗可以忽略的輻射，貫穿和非貫穿的劃分與輻射粒子的類(lèi)型和能量以及源組織的大小和幾何形狀等因素有關(guān))，應(yīng)用吸收分?jǐn)?shù)AF(ji)比較方便。對(duì)于非貫穿輻射，吸收分?jǐn)?shù)的取值如下。v當(dāng)源組織與靶組織為同一

50、組織時(shí) AF(ji)=1v當(dāng)源組織與靶組織無(wú)公共部分，而且兩者間的距離超過(guò)非貫穿輻射的射程時(shí) AF(ji)=068第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量二、比吸收分?jǐn)?shù)的計(jì)算對(duì)于貫穿輻射，吸收分?jǐn)?shù)一般隨組織質(zhì)量而上升，而比吸收分?jǐn)?shù)則相對(duì)靶組織質(zhì)量的變化不靈敏。因此，常用參數(shù)(ji)來(lái)計(jì)算分布源貫穿輻射的吸收劑量。69第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量 性。效對(duì)光子有較好的組織等數(shù)，用水介質(zhì)是由于水質(zhì)吸收的光子能量的分處單位質(zhì)量介光子發(fā)射點(diǎn)限大均勻水介質(zhì)中

51、距離性點(diǎn)比吸收分?jǐn)?shù)是在無(wú)同量吸收積累因子。各向是初始光子在水中的能能量吸收系數(shù)；量是初始光子在水中的質(zhì)衰減系數(shù)；是初始光子在水中的線(xiàn)其中：收分?jǐn)?shù)吸定義一個(gè)各向同性點(diǎn)比的光子貫穿輻射，可以對(duì)于無(wú)限大均勻介質(zhì)中xxBxBexxenenenxen24170第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量如果源組織i和靶組織j處于均勻無(wú)限大介質(zhì)中的局部區(qū)域，如下圖所示。yxdxdyiVjV71第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量 之間的距離。和是體積元元；代表源區(qū)和靶區(qū)的

52、體積和體積；代表源組織和靶組織的和其中：吸收分?jǐn)?shù)靶組織對(duì)貫穿輻射的比在源組織中均勻分布時(shí)射性核素中求平均，就得到了放和靶組織在源組織按上頁(yè)圖示，對(duì)dydxyxdydxVVdyyxdxVVdyyxByxedxVVijjixjiVVjiVenyxenVjijiji141272第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量上式中源組織和靶組織是對(duì)稱(chēng)的。由此可見(jiàn)，對(duì)于任一對(duì)區(qū)域，如果源組織與靶組織對(duì)換，則比吸收分?jǐn)?shù)仍保持不變，這就是互易定理。其成立的條件是：放射性核素均勻分布于源區(qū)，并且吸收介質(zhì)或者是無(wú)限大的，或者是無(wú)散射的。因?yàn)閷?duì)于非無(wú)限

53、大或非均勻介質(zhì)，源組織與靶組織以及外圍物質(zhì)層對(duì)輻射的散射作用有差別，這時(shí)源組織與靶組織互換，能量累計(jì)因子Ben可能會(huì)改變?；ヒ锥ɡ砜梢员硎緸?(V1V2)= (V2V1)= (V2V2)雙箭頭表示兩個(gè)區(qū)域中的任何一個(gè)都可以做靶區(qū)和源區(qū)。73第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量三、比有效劑量在輻射防護(hù)水平的照射中，為了對(duì)輻射條件進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要求出內(nèi)輻射劑量當(dāng)量。靶組織j的劑量當(dāng)量可以表示為Hij是源組織i中分布的放射性核素在靶組織j中產(chǎn)生的劑量當(dāng)量。iijjHH74第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸

54、收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量用輻射的品質(zhì)因數(shù)對(duì)吸收劑量計(jì)算公式中的每一種輻射的能量吸收項(xiàng)加權(quán)，就可以得到指定放射性核素在源組織i中的積分活度為Ui時(shí)，靶組織j中產(chǎn)生的劑量當(dāng)量hij是指定的放射性核素在源組織i中發(fā)生一次核轉(zhuǎn)變時(shí)，在靶組織j中產(chǎn)生的劑量當(dāng)量；QK是指定核素發(fā)射的k種輻射的品質(zhì)因數(shù)。jKKKKijijiijMQijAFEYhhUH75第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量如果hij的單位為SvBq-1s-1，EK以MeV為單位，Mj以g為單位，則有SEEK(ji)表示指定放射性核素于源組織i中

55、發(fā)生一次核轉(zhuǎn)變時(shí)，被靶組織j吸收的第k種輻射粒子的“比有效能量”，而SEE(ji)則是當(dāng)指定放射性核素于源組織i中發(fā)生一次核轉(zhuǎn)變時(shí)，在靶組織j中吸收的“比有效能量”。jKKKKKKijMQijAFEYijSEEijSEEijSEEijSEEh10106 . 176第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量由此可以得到SvijSEEUHiij10106 . 177第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量四、待積劑量當(dāng)量攝入的放射性核素受代謝傳輸過(guò)程的制約而滯留在某

56、些組織或器官中，對(duì)人體各器官的照射在時(shí)間上呈某種分布。ICRP為職業(yè)照射定義了一個(gè)物理量叫做待積劑量當(dāng)量，它表示個(gè)人在單次攝入放射性物質(zhì)后，于某一組織內(nèi)接受的劑量當(dāng)量率在攝入后50a內(nèi)的時(shí)間積分H50,j是t=0時(shí)單次攝入某一放射性活度后組織j的待積劑量當(dāng)量。積分上限50a被認(rèn)為相當(dāng)于一生的工作年限。 ajjdttHH500,5078第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量令t=0代表職業(yè)受照開(kāi)始的時(shí)刻，此時(shí)攝入的放射性活度為I。用 表示t=0時(shí)攝入1Bq放射性活度后t時(shí)刻j組織的劑量當(dāng)量率，則j組織的待積劑量當(dāng)量可以表示為

57、ajjdtthIH500,50 thij79第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量 待積劑量當(dāng)量。年攝入的放射性物質(zhì)的后的年劑量當(dāng)量等于一，則連續(xù)攝入活度為入的指定放射性核素的可以看出，如果每年攝時(shí)的劑量當(dāng)量率入續(xù)均勻攝，對(duì)其積分就可得到連中產(chǎn)生的劑量當(dāng)量率為組織時(shí)在靶性核素于時(shí)間間隔內(nèi)攝入的放射，則在入的速率為將逐年增加。若攝的劑量當(dāng)量率下，靶組織在連續(xù)均勻攝入的條件aIdtthIdtthIHathdtIjatdtttItHjajajjjj50505050505050050080第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)

58、第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量當(dāng)放射性核素的半衰期和半廓清期均很長(zhǎng)時(shí)，放射性核素的體內(nèi)滯留量在職業(yè)連續(xù)受照期間可能因逐年累積而不斷增加。但只要按待積劑量當(dāng)量來(lái)限制攝入量，則在一生工作中的50a期間累積的體內(nèi)放射性核素沉積量產(chǎn)生的年劑量當(dāng)量也會(huì)保持在限制以下。81第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量 度。期間源組織中的積分活放射性核素后是瞬時(shí)攝入積分活度可以表示為期間在源組織中的。在攝入后可以看作是瞬時(shí)攝入的放射性活度內(nèi)攝入的，在間間隔，可以設(shè)定一個(gè)小的時(shí)核素的任意攝入速率對(duì)于放射性攝入的時(shí)

59、間分布無(wú)關(guān)。期間的總積分活度則與但是攝入后響，性活度的變化規(guī)律有影會(huì)對(duì)體內(nèi)各組織中放射間分布或速率的不同將時(shí)是多種多樣的，攝入的射性核素的攝入的方式下推導(dǎo)的，但實(shí)際上放件是在瞬時(shí)單次攝入的條活度的表達(dá)式大部分都庫(kù)室鏈中的活度和積分aBqudttIudUadttIdtdttIa50150505082第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量 入速率無(wú)關(guān)。各庫(kù)室的積分活度與攝攝入量給定的條件下，由上式可以看出，在總時(shí)間內(nèi)總的攝入活度。是活度為轉(zhuǎn)變數(shù)的總貢獻(xiàn)即積分?jǐn)z入的全部活度對(duì)核內(nèi)以速率。在給定時(shí)間是一個(gè)常數(shù)和源組織，徑對(duì)于給定核素

60、、攝入途分活度求和就可以得到對(duì)源組織各庫(kù)室中的積度。再內(nèi)任一庫(kù)室中的積分活活度后，就可以給出攝入單位和中令庫(kù)室鏈公式TIuIdttIudttIuUtITuuaaTBqQeQTUTTninijnjpipjprjTjnjjjnrj50505011111183第八章第八章 內(nèi)輻射劑量學(xué)內(nèi)輻射劑量學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量?jī)?nèi)輻射吸收劑量和待積劑量當(dāng)量的待積劑量當(dāng)量。放射性活度后靶組織是攝入分活度；中的積期間源組織是攝入人單位活度后；是放射性核素的攝入量當(dāng)量的表達(dá)式得到了靶組織待積劑量，就中的內(nèi)的積分活度代替用源組織中jBqijSEEuhiauIIhijSEEuIijSEEUHUijS