內(nèi)照射計(jì)量學(xué)的估算與安全防護(hù)

1、內(nèi)照射劑量學(xué)的估算與安全防護(hù)1一、核素進(jìn)入體內(nèi)的途徑 ： 1、吸入：氣體、液體或固體粉塵等都可吸入。但不同的核素進(jìn)入人體的速度不同，3H和I2幾秒鐘后就可在體液出現(xiàn)。 除氣體外，液體和固體在空氣中以氣溶膠形式存在。放射性 氣溶膠粒子，形狀不規(guī)則，顆粒大小不一，因而空氣存在的氣溶膠粒子的放射放射性活度呈現(xiàn)一個(gè)分布，如果某氣溶膠粒子的放射性活度（或質(zhì)量）是上述分布的放射性活度（或質(zhì)量）中值，而它在空氣中沉降時(shí)的終點(diǎn)速度與直徑為具有上述分布的氣溶膠粒子的放射性活度（或質(zhì)量）值空氣動(dòng)力學(xué)直徑，用AMAD表示，單位為m。 2吸入氣溶膠的可能歸宿：1）部分重新被呼出；2）部分沉積在呼吸道各段；3）進(jìn)入體液

2、系統(tǒng)；4）通過(guò)粘液-纖毛轉(zhuǎn)移到消化道。2、食入：短時(shí)間的食入 較長(zhǎng)時(shí)間的慢性食入食后的去向：進(jìn)入體液，由胃腸進(jìn)入體液的分?jǐn)?shù)記做f1 ； 隨糞便排出。33、通過(guò)皮膚吸收： 完好的皮膚是天然屏障，防止大部分放射性物質(zhì)的進(jìn)入，但有例外：蒸氣態(tài)氚，如氧化氚、碘蒸氣、碘溶液或碘化物溶液能通過(guò)完好的皮膚而被吸收。4、通過(guò)傷口進(jìn)入： 通過(guò)傷口進(jìn)入皮下組織，然后進(jìn)入體液。應(yīng)及時(shí)去污。4二、內(nèi)劑量估算中的幾個(gè)概念：1、沉積：進(jìn)入體液中的放射性核素一部分通過(guò)腎、肝、腸、皮膚或肺排出，其余部分將沉積在它所親和的那個(gè)器官中，如：碘-甲狀腺；钚-骨和肝 Ca-骨； 鈾-腎 全身分布的有：氚的氧化物；氯化物； 钚的化合物

3、。52、攝入量：進(jìn)入口或鼻的放射性核素?cái)?shù)量（Bq)吸收量：被吸收到體液中去的放素?cái)?shù)量（Bq)沉積 量：沉積到所考慮器官中的放素?cái)?shù)量（Bq)全身含量：全身蓄積的某種放素的總量（Bq)也稱為體內(nèi)負(fù)荷量或全身滯留量。63、參考人 無(wú)論在解剖學(xué)或生理特征方面，人群個(gè)體間差異很大，而且年齡、性別不同，又對(duì)輻射的敏感司長(zhǎng)不同，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)定某些生物學(xué)參數(shù)，使內(nèi)照射估算相的一致性，提出參考人的概念。7參考人： 是指由一系列描述人體特征的平均數(shù)所規(guī)定的一個(gè)假設(shè)的成年人。 （P116，防護(hù)書） 參考人考慮的內(nèi)容如下：組織和器官的質(zhì)量 P352呼吸標(biāo)準(zhǔn) P3

4、54水平衡 P3548三、放素在人體內(nèi)的分布和滯留1、進(jìn)入體內(nèi)的放素的減少有二種方式：自然衰變 N=N0e-t從體內(nèi)向體外排出（呼出、尿出、汗出糞出）, 從體內(nèi)向體外的排出也遵守指數(shù)減少過(guò)程 N=N0e-bt 關(guān)于有效半減期：指P10（防護(hù)教材）及公式推導(dǎo)，也有人稱有效半衰期，但不全面，不準(zhǔn)確。 它由生物半排期和放素半衰期按一定的數(shù)學(xué)規(guī)律排列而成。92、滯留： 進(jìn)入體內(nèi)的放素除自然衰變和生物排泄外，部分核素可滯留在體內(nèi)或滯留在某一器官內(nèi)。 滯留分?jǐn)?shù)：假設(shè)全身一次性吸收放素為q。七天后全身的滯留量為q（t） ，顯然單位時(shí)間內(nèi)全身滯留量的減少為： d q（t） - = E(t)+r q（t） (1

5、) d t d q（t） - =單位t時(shí)間,一般為1天，體內(nèi)減少 d t 的滯留量。10 這里: d為示意性符號(hào)組合，積分的一種表達(dá)式; dt為單位t時(shí)間的表達(dá)式; 符號(hào)表示減少; E(t) t時(shí)刻單位時(shí)間(1天)的排出量(Bq /d); r 放射性核素衰變常數(shù); r q（t） t時(shí)刻單位時(shí)間(1天)衰變掉的量; (Bq /d) q（t） t時(shí) 全身滯留量11如果(1)式兩邊均除以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）這里 為放素一次吸收后的“

6、有效滯留分?jǐn)?shù)”，它表示初始全 q 0 身含量在t時(shí)間剩下來(lái)的分?jǐn)?shù)。 E(t) 為放素一次吸收后的“有效排出分?jǐn)?shù)”，它表示在t時(shí)刻 q0 單位時(shí)間內(nèi)的排出量占初始全身含量的分?jǐn)?shù)。12 如果放素進(jìn)入體內(nèi)考慮衰變和排出2個(gè)因素，那么有效滯留分?jǐn)?shù)可表示為： q（t） = e-r t R(t) R(t)為當(dāng)不考慮自然衰變時(shí)，僅有生物代 q0 謝在一次吸收后t 時(shí)刻的“滯留分?jǐn)?shù)” d R(t)而 叫做放素一次吸收后的“排出分?jǐn)?shù)” 這里d、d t為示意性 d t 符號(hào)，即對(duì)R(t)函數(shù)求得。 一般R(t)的函數(shù)式是通過(guò)觀察到的生物排泄數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出排出分?jǐn)?shù)和滯留分?jǐn)?shù)，得出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，然后再求出滯留分

7、數(shù)方程。13四、 源器官內(nèi)一次核轉(zhuǎn)變對(duì)靶器官產(chǎn)生的劑量當(dāng)量。源器官的定義：凡攝入放素后含有一定是S（source) 核素的組織或器官。靶器官的定義：凡能吸收源器官輻射能量的組T（tisue) 織或器官相對(duì)的講， 源器官本 身也可看成一個(gè)靶器官。劑量當(dāng)量的概念： H = D Q N1 吸收 品質(zhì)因素 修正因子14假如源器官內(nèi)發(fā)生一次核轉(zhuǎn)變，那么靶器官吸收的能量為： E(T S)=i yiEi AF(T S)i (Mev) E i為源器官中由給定核素發(fā)出的i種輻射的能量(Mev)， y i為一次核轉(zhuǎn)變發(fā)射種i輻射的概率， AF(T S)i 為源器官發(fā)出i輻射能量被靶器官吸收的分?jǐn)?shù)。15 源器官一次

8、核轉(zhuǎn)變對(duì)靶器官造成的吸收劑量D(TS): i yiEi AF(T S)i D(TS)=1.61010 MT (G y/核轉(zhuǎn)變） 這里MT為靶器官質(zhì)量（g） 1.61010為將Mev變?yōu)榻苟膿Q算分?jǐn)?shù)，1Mev= 1.610-13J1g=10-13 kg 16如果將上式 上品質(zhì)因數(shù)Q即為劑量當(dāng)量 用 i yiEi AF(T S)iQi D(TS)=1.61010 (Sv/核轉(zhuǎn)變） MT這樣公式太繁鎖，難以記憶，同時(shí)各種放素的衰變能量，吸收分額，發(fā)射i種輻射的概率人們已求出來(lái)了，因此我們將每種核素的 yi Ei AF(T S)iQi (Mev /g)/核轉(zhuǎn)變 MT簡(jiǎn)寫為SEE (TS)i H(TS

9、) i= 1.61010 SEE (TS) (Sv/核轉(zhuǎn)變) SEE (TS)i 叫源器官i種輻射在靶器官的比有效能量，亦稱每克靶組織吸收i種輻射的能量，只是該能量已被品質(zhì)因數(shù)Qi作了修正。17SEE是一個(gè)重要參數(shù)，如果求出了SEE再知道一段時(shí)間內(nèi)源器官內(nèi)放素核轉(zhuǎn)變的數(shù)目，就能求出靶器官的總劑量了。 舉例說(shuō)明：例如肝中蓄積了210P0放素，計(jì)算肝內(nèi)一次核轉(zhuǎn)變?cè)诎衅鞴倌I、肺、脾中的SEE。 從物理學(xué)書中查得210P0衰變類型和產(chǎn)額：輻射成分 能量(Mev) 產(chǎn)額(%) 5.3 100看做1 0.8 0.001看做10-518從參考資料中查得210P0衰變對(duì)參考人腎、肺、脾的AF/MT 見(jiàn)下表 源

10、器官 靶器官 腎 肝 肺 脾 肝Er=0.8Mev 1.2210-5 8.3810-5 8.0310-6 3.3610-6由于210P0 有2種核衰變，因此它的劑量得由 劑量之和才是總劑量1、SEE（腎肝）總=SEE+SEE 由于輻射達(dá)不到肝到腎的射程 yEAf(腎肝)Q =SEE= MT19查得y=110-5 E=0.8Mev AF =1.22 10-5 Q = 1 MT則SEE總(腎肝)= 110-5 0.8Mev 1.22 10-5 1 =0.98 10-10 Mev/g/核轉(zhuǎn)變 202、SEE（肝肝）總 = SEE+SEE yEAF(肝肝)Q yEAF(肝肝) Q = + MT MT查

11、得： y 的產(chǎn)額為100%，為1； E=5.3 Mev； AF(肝肝) =1 Q =20 MT =1800g； y的產(chǎn)額為0.001%，為110-5 E =0.8 Mev Q =1 AF(肝肝) =8.3510-5 MT 21 則 SEE（肝 肝）總 1 5。3 1 20 = + 110-5 0.8 8.38 10-5 1 1800=5.89 10-2 Mev/g/核轉(zhuǎn)變 另外算得SEE（肺 肝）總=6.24 10-11 Mev/g/核轉(zhuǎn)變 SEE（脾 肝）總=2.93 10-11 Mev/g/核轉(zhuǎn)變 請(qǐng)注意，這里算出的是一次核轉(zhuǎn)變?yōu)榘衅鞴俚膭┝慨?dāng)量H，如果上述數(shù)據(jù)的Mev變?yōu)榻苟礊椋篏y/

12、核轉(zhuǎn)變 1 Mev =1.63 10-13J 實(shí)際上放素進(jìn)入人體內(nèi)不可能只發(fā)生一次衰變，比如說(shuō)，有 一個(gè)1mci的125I進(jìn)入人體內(nèi)，不考慮體內(nèi)代謝，那么它進(jìn)入人體內(nèi)要全部衰變的次數(shù)是多少呢？ 22 我們只要算出1mci 125I有多少原子核就知道它將會(huì)有多少次衰變。首先假如我們知道125I的質(zhì)量為m，那么： m = 克原子數(shù) N An An =原子數(shù)，對(duì)于125I， An = 125，它指原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，代表的原子質(zhì)量數(shù)。質(zhì)子的重量是12C的1.007276倍,中子是12C的1.008665位。那么： m = 克原子數(shù)N再乘以6.023 1023就是125I的原子數(shù)目了 An 但

13、現(xiàn)在我不知道125I m 的質(zhì)量。但知道125I有活度為1mci， 因此得： 活度A =N (為衰變常數(shù),為125I單位時(shí)間內(nèi)的衰變概率 ) 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 這里要求A的單位為dpm，T1/2的單位為分。 AT1/2 1mci3.7101060602460N = = 0.693 0.693 =2.77 1014 1mci 125I =2.77 1014個(gè)原子核2.77 1014個(gè)原子核剛好等于1mci的125I

14、24五、源器官內(nèi)分布的放素對(duì)靶器官產(chǎn)生的50年的劑量。（一） 1、待積劑量當(dāng)量（約定劑量當(dāng)量）H50 單次攝入放素在其后50年內(nèi)對(duì)某一器官或組織造成的累積劑量當(dāng)量。 2、劑量當(dāng)量負(fù)擔(dān)Hc：攝入一定量的放素，在此后無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)對(duì)某一器官或組織的累積劑量當(dāng)量。 要注意的特點(diǎn)： 50年指從一個(gè)工作人員18-20歲算起，平均工作時(shí)間不大于50年，即70歲的壽命。 放素進(jìn)入體內(nèi)每時(shí)刻都在減少，所以每天的劑量都不相同，但隨時(shí)間延長(zhǎng)，劑量每天都按一定規(guī)律減少。 永遠(yuǎn)都不為零，但可看成最后就沒(méi)有劑量了。 半衰期長(zhǎng)、危害大，而短的后期劑量小、危害小，但前期危害大。25二、單次攝入放素對(duì)靶器官產(chǎn)生的H50 如果沒(méi)源器官S內(nèi)某種放素的初始活度為qso(Bq)，該放素在