醫(yī)用電離輻射防護的新進展

醫(yī)用電離輻射防護的新進展———放射工作人員放射防護培訓教材———劉飚放射衛(wèi)生與防護主任技師新疆維吾爾自治區(qū)疾病預(yù)防控制中心要點第一講核輻射與健康第二講國際輻射防護和輻射源平安根本平安標準第三講醫(yī)用X射線診斷受檢者輻射防護優(yōu)化方法第一講核輻射與健康導(dǎo)

言

什么是核輻射？來自何方？

核輻射通過哪些途徑照射人類？危害有多大？

人們對這些問題常常是似知非知，受其困擾！

下面將逐一予以介紹！

一

輻射源與照射劑量

1.天然輻射源與照射劑量

〔1〕天然輻射源——宇宙射線和宇生放射性核素宇宙射線能到達地球外表照射人體的主要射線有：μ介子、r光子、紫外線和中子，對人產(chǎn)生外照射，受照劑量隨居民駐地海拔高度升高而升高。宇宙射線與大氣層和地表物質(zhì)作用所產(chǎn)生的放射性核素稱宇生核素，主要有氫-3，鈹-7，炭-14和鈉-22等，攝入人體可引起內(nèi)照射，但劑量很小?！懙靥烊惠椛湓磶r礦、土壤、建筑材料、食品、飲用水、生活日用品等中所含天然鈾、釷系衰變核素、鉀-40等，可發(fā)射α、β和r射線。環(huán)境中天然放射性核素發(fā)射的r射線對人產(chǎn)生外照射；通過食物鏈攝入人體的天然放射性核素發(fā)射的α、β射線引起內(nèi)照射。

〔1〕天然輻射源。

——巖礦和土壤中鈾-238(鐳-226)和釷-232活度濃度〔貝可/克〕變化范圍

鈾礦獨居石燒綠石鋯石鈦鐵礦金紅石磷酸鹽礦鋁礬土其它金屬礦土壤土壤活度濃度〔Bq/g〕圖1-1.巖礦和土壤中鈾-238〔鐳-226〕和釷-232活度濃度變化范圍〔2〕天然輻射照射劑量〔mSv/a〕

——正常本底地區(qū)

全世界〔左；2000年，右:2021年〕(氡、宇宙輻射、陸地r、食入。醫(yī)療照射和其它)

美國(左：1987年，右:2006年)〔氡、宇宙輻射、陸地r、食入。醫(yī)療照射，日用商品和其它)。圖1-2.全球〔上圖〕和美國〔以下圖〕公眾受照劑量

〔2〕天然輻射照射劑量

——高本底地區(qū)照射劑量地名人口有效劑量〔萬人〕〔mSv/a〕臘姆薩爾20.0250*瓜拉帕里7.338喀那拉邦10.035陽江8.050注:*最高700mSv/a

未觀察到有害健康影響，反提供不少有益健康信息。圖1-3.世界高本底地區(qū)r輻射致公眾照射劑量。

2.人工輻射源和照射劑量

〔1〕人工輻射源

射線發(fā)生裝置，核燃料循環(huán)利用，核武器爆炸等，均可產(chǎn)生大量的人工放射性同位素和α、β、r與中子射線，都是人工輻射源。它們在醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、研究和核電生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，給人類帶來巨大利益，同時也給人類帶來了受照射劑量和健康風險。〔2〕人工輻射源照射劑量人工輻射源可引起人的外照射和內(nèi)照射。人工輻射源引起的公眾照射射劑量，最大的是醫(yī)療照射。據(jù)統(tǒng)計，2021年世界公眾醫(yī)療照射平均劑量0.6mSv/a，約占公眾受照總劑量〔3.0mSv/a〕的20％。醫(yī)療保健水平越高的國家，公眾醫(yī)療照射劑量越高；2006年德國達1.9mSv/a，美國達3.0mSv/a。醫(yī)療照射引起的公眾受照劑量，逐年攀升，大概每8～10年翻一番.放射性同位素的廣范應(yīng)用，核燃料循環(huán)和原子彈爆炸殘留物引起的公眾照射劑量低于0.03mSv/a。小于總受照劑量的1%，核電廠周圍居民受照劑量平均低于0.01mSv。3.美國公眾受照劑量

美國公眾受照總劑量6.2mSv/a。天然輻射：3.1mSv/a〔50%〕；醫(yī)療照射：3.0mSv/a〔48%〕；其它：0.12mSv/a〔2%〕。醫(yī)療照射：CT1.48mSv/a〔50%〕，核醫(yī)學0.75mSv/a〔25%〕，介入影像0.43mSv/a〔15%〕，常規(guī)影像與透視0.31mSv/a〔10%〕圖1-4.美國公眾受照劑量4.職業(yè)照射劑量表1-1.放射診斷和鈾礦開采的職業(yè)照射劑量.時間監(jiān)測人數(shù)(103)人均有效劑量〔mSv/a〕放射診斷鈾礦開采放射診斷鈾礦開采1975-19796302400.85.51980-198410803100.75.11985-198913502600.64.41990-1994950690.54.51995-19996870220.53.92000-20026670120.51.9美國核企業(yè)30年跟蹤健康監(jiān)護結(jié)果，未觀察到輻射有害健康病例。(二)輻射照射對人體健康的影響

1.確定性效應(yīng)和隨機性效應(yīng)〔1〕確定性效應(yīng)和閾劑量受照劑量大于閾劑量，殺死細胞，引起組織器官功能下降，臨床上可觀察到病癥，病癥嚴重程度與受照劑量成正比的效應(yīng)，稱為確定性效應(yīng)。表1-2.確定性效應(yīng)閾劑量組織或器官劑量〔Gy〕確定性效應(yīng)全身0.5嘔吐骨髓1.0細胞凋亡生殖腺3.0永久性不育皮膚3.0紅斑及脫毛眼晶體5.0白內(nèi)障肺5.0非致死性肺炎肺10.0死亡甲狀腺10.0功能降低，粘液水腫〔2〕隨機性效應(yīng)和劑量—效應(yīng)無閾模型(LNT)

——隨機效應(yīng)：殺傷細胞，誘發(fā)癌癥和遺傳疾病，發(fā)生概率與受照劑量成正比的效應(yīng)稱之為隨機效應(yīng)，假設(shè)沒有閾劑量?！狶NT：由大劑量照射得出的隨機效應(yīng)發(fā)生概率與受照劑量成正比的劑量效應(yīng)線性模型，假設(shè)無閾劑量，外推至低劑量照射得出的劑量效應(yīng)模型，目前仍是制定職業(yè)照射劑量限值的根底。圖1-5.劑量—效應(yīng)線性無閾模型〔LNT〕

〔3〕廣島原子彈爆炸幸存者白血病罹患率

與受照劑量的關(guān)系

圖6各點說明：編號爆心距離受照劑量罹患率〔km〕〔mSv〕〔1/106〕I＞3.0對照273II2.0～3.0平均20mSv92III1.5～2.0平均＞0.5Sv398IV1.5～2.0平均＞0.5Sv398V1.0～1.5平均＞5Sv3746VI＜1.0--12087受照者調(diào)查人數(shù)62856人，病例59例，調(diào)查總?cè)藬?shù)95819，病例68。圖1-6.廣島原子彈爆炸幸存者白血病罹患率與劑量關(guān)系

2.事故照射

切爾諾貝利事故：134名救援人員受照劑量＞2.2Gy，三個月內(nèi)28人死于急性輻射綜合征。2.4萬名救援者，平均受照劑量100mSv，11.2萬名遷離人員，平均受照劑量30mSv，事故發(fā)生14年后，未觀察到輻射對健康的有害影響。15名現(xiàn)場維護人員每人累計受照劑量已達15Gy，未觀察到輻射損傷跡象。福島事故:福島縣居民第1年受照劑量1.0～7.5mSv〔圖1-7〕；救援人員：平均受照劑量〔圖1-8〕：25mSv；＞100mSv,149人；＞250mSv，6人；最高680mSv，1人。均未觀察到輻射誘發(fā)疾患升高病例。

圖1-7.福島事故后福島縣居民受照劑量圖1-8.福島事故救援工人受照劑量

3.氡照射

〔1〕氡的來源和水平世界各國空氣中氡平均濃度：室外10，室內(nèi)40貝可/立方米。中國室外14，室內(nèi)24貝可/立方米。

圖1-9.美國各縣室內(nèi)氡篩查預(yù)期平均水平＞148Bq/m374～148Bq/m3＜74Bq/m3。

〔2〕氡照射的劑量效應(yīng)關(guān)系

——人假設(shè)長期吸入含成千上萬貝可/立方米氡的空氣，可誘發(fā)吸煙者肺癌罹患率升高。——美國近2000個縣，90％以上人口居室內(nèi)氡濃度與居民肺癌死亡率調(diào)查結(jié)果顯示，居室內(nèi)氡濃度與居民肺癌罹患率成反比〔圖1-9〕?！?0～220貝可/立方米〕圖1-10.居民肺癌調(diào)整危險度與居室內(nèi)氡濃度的關(guān)系

4.低劑量和低劑量率慢性照射對健康影響

——大劑量照射人體，可引起急性損傷，誘發(fā)癌癥罹患率升高，假設(shè)無閾的線性模型認為，受照劑量無論多低對人體健康均有害，但是：——目前在各類受照人群中，尚未觀察到輻射誘發(fā)人體遺傳效應(yīng)病例；——在低劑量〔＜200mSv〕和低劑量率〔6mSv/h〕慢性受照人群中，至今未采集到輻射誘發(fā)癌癥罹患率升高的證據(jù)。——人群受照劑量高達數(shù)十至上百mSv/a的高本底地區(qū)研究，不僅未觀察到輻射對健康的有害影響，反而提供了不少輻射有益健康的信息?！姸鄬W者認為：隨機效應(yīng)有閾劑量，低于此劑量照射是平安的?！壳埃绹脭?shù)億美元，重新對LNT的科學性進行評估?！獱幷撨€在繼續(xù)，輻射防護標準仍刻意保守！

第二講國際輻射防護和輻射源平安根本平安標準〔BSS-2021〕

導(dǎo)言2007年，國際放射防護委員會〔ICRP〕和國際原子能機構(gòu)〔IAEA〕先后出版了ICRP103號報告書和IAEASF-1?根本平安原那么?，總結(jié)了各國執(zhí)行1996版標準〔BSS-113號〕10余年來所積累的經(jīng)驗和共識，從2021年開始進行修訂，經(jīng)反復(fù)征求意見和修改，2021年出版了BSS-2021〔暫行版〕，2021年正式出版了?國際輻射防護和輻射源平安根本平安標準?〔BSS-2021〕。本講就?國際輻射防護和輻射源平安根本平安標準?〔BSS-2021〕新增加的要點做一簡要介紹。

一IAEA輻射防護平安標準體系

SF-1根本平安原那么〔平安根本法那么〕GSRS根本平安要求〔適用于所有設(shè)施和活動〕SSRS具體平安要求〔適用于具體設(shè)施和活動〕GSGS一般平安導(dǎo)那么〔適用于所有設(shè)施和活動〕SSGS具體平安導(dǎo)那么〔適用于具體設(shè)施和活動〕

圖2-1.IAEA輻射防護標準體系平安根本法那么—闡述防護和平安的根本平安目標和原那么，為平安要求提供依據(jù)。平安要求—為確?，F(xiàn)在和將來、人類與環(huán)境免受電離輻射危害所必須滿足的各項要求。平安導(dǎo)那么—就如何遵守平安要求提出建議和指導(dǎo)性意見，介紹國際良好實踐，反映最正確實踐技術(shù)。

二適用于醫(yī)用電離輻射防護的IAEA主要標準

表2-1.IAEA相關(guān)標準目錄標準編號標準名稱備注SF-1-2007根本平安原那么平安根本法那么GSRPart1-2021促進平安的政府、法律和監(jiān)管框架一般平安要求GSRPart3-2021國際輻射防護和輻射源平安根本平安標準一般平安要求GSRPart4-2021設(shè)施和活動的平安評定一般平安要求GSRPart5-2021放射性廢物的處置前管理一般平安要求GSRPart6-2021設(shè)施的退役一般平安要求GS-R-3-2006*設(shè)施和活動的管理系統(tǒng)一般平安要求RS-G-1.5-2005電離輻射醫(yī)療照射的輻射防護平安導(dǎo)那么

三BSS-2021標準

1.BSS-2021標準的結(jié)構(gòu)。

表2-2.BSS-2021標準結(jié)構(gòu)職業(yè)照射公眾照射醫(yī)療照射方案第二局部〔1～5〕第二局部〔1～5〕第二局部〔1～5〕照射第三局部〔6～18〕第三局部〔6～18〕第三局部〔6～18〕情況〔19～28〕〔29～33〕〔34～42〕應(yīng)急第二局部〔1～5〕第二局部〔1～5〕不適用照射第四局部(43)第四局部(43)情況(45,46)(44)現(xiàn)存第二局部〔1～5〕第二局部〔1～5〕不適用照射第五局部(47)第五局部(47)情況(52)(48～51)

三BSS-2021標準

2.BSS-2021標準主要變化

〔1〕法律和政府框架BSS—1996標準，關(guān)于法律和政府職能的要求，僅在前言中提及，沒有形成正式文本要求。BSS—2021標準，針對三種照射情況和三類照射，對國家法規(guī)框架和政府職責做出了明確規(guī)定，概括如下：——政府應(yīng)負責建立并保持防護輻射危險的法律，法規(guī)和組織框架;并建立一個獨立的監(jiān)管機構(gòu)組織和催促實施；——監(jiān)管機構(gòu)應(yīng)負責建立或采納防護與平安法規(guī)和標準，并建立一個系統(tǒng)，確保其實施;——對設(shè)施和輻射源運行負責人者，許可證持有者，注冊者及其他相關(guān)方，有責任確保全面的防護與平安，制定、實施防護與平安方案，并將防護與平安納入全面管理體系。

2.BSS-2021標準的主要變化

〔2〕輻射防護優(yōu)化

輻射設(shè)施運行和活動開展的輻射防護，既要實現(xiàn)與源的強度和照射可能性及危害程度相稱，又不過度限制其有益應(yīng)用，對設(shè)施的運行和活動的開展壽期的全過程實施優(yōu)化分級評價、監(jiān)督、管理和控制，確保防護與平安到達最高平安水平。

圖2-2.設(shè)施和活動的分級監(jiān)管2.BSS-2021標準的主要變化

〔3〕豁免和解控豁免(解控)劑量：人工核素r照射10μS/a；天然放射性核素r照射1mSv/a;氡及其子體照射10mSv/a?；砻狻步饪亍郴疃葷舛龋罕鞩.I.列出小宗物料活度濃度。I.II.列出不計量多少物料活度濃度。表I.III.列出不計量物料天然鈾釷系每個核素活度濃度:＜1Bq/g，鉀-40活度濃度：＜10Bq/g。排除：人體中鉀-40，地面宇宙射線照射。

2.BSS-2021標準的主要變化

〔4〕劑量限值、劑量約束值和參考水平

——劑量限值和劑量約束與參考水平劑量限值劑量約束和參考水平方案照射監(jiān)管的所有源所有照射情況的單個源

2.BSS-2021標準的主要變化

〔4〕劑量限值、劑量約束值和參考水平

——參考水平與行動水平

參考水平行動水平高于限值

不允許出現(xiàn)

采取干預(yù)行動低于限值

優(yōu)化防護

不采取干預(yù)行動

2.BSS-2021標準的主要變化

〔5〕劑量限值、劑量約束和參考水平適用

照射情況職業(yè)照射公眾照射醫(yī)療照射方案照射劑量限值〔20mSv/a〕劑量約束參考水平劑量約束〔1-5nSv/a〕參考水平劑量約束

應(yīng)急照射參考水平〔20-100mSv/a〕參考水平〔1-20mSv/a〕劑量約束現(xiàn)存照射參考水平〔1-20mSv/a〕公眾照射〔1-10mSv/a〕方案照射職業(yè)照射劑量限值：眼睛體：成年人150mSv/a→20mSv/a〔50mSv/a〕；16-18歲：50mSv/a→20mSv/a.其它：未變應(yīng)急照射參考水平：個體救援人員:＜500mSv/a;救援群體人均＜100mSv/a。

2.BSS-2021標準的主要變化

〔6〕醫(yī)療照射防護新增加要求。

——劑量限值、劑量約束值和參考水平適用診療“指導(dǎo)水平〞改為“參考水平〞。劑量限值:職業(yè)照射者。參考水平：診療患者。劑量約束值：照料者、撫慰者，自愿者。公眾等，2.BSS-2021標準的主要變化

〔6〕醫(yī)療照射防護新增要求?！颊邉┝繙y量放射診斷程序和普通程序患者的典型劑量；圖像引導(dǎo)介入程序患者典型劑量；放射治療患者方案靶體積和相關(guān)組織或器官吸收劑量；非密封源治療患者典型劑量。

2.BSS-2021標準的主要變化

〔6〕醫(yī)療照射防護新增要求。

——接受放射藥物治療患者出院前的公眾防護患者體內(nèi)放射性活度致家庭和公眾成員的劑量應(yīng)低于它們的劑量約束規(guī)定；應(yīng)向患者監(jiān)護人和相關(guān)人員提供優(yōu)化防護和輻射危害的相關(guān)信息。2.BSS-2021標準的主要變化

〔7〕應(yīng)急照射情況參考水平表2-3.應(yīng)急照射參考水平

確定效應(yīng)器官或組織r外照射內(nèi)照射＜10小時30天紅骨髓1.0Gy2.0Gy(Z＜90)0.2Gy(Z≥90)胎兒0.1Gy0.1Gy皮膚〔0.5cm〕25Gy

隨機效應(yīng)H甲狀腺50mSv＜7天，碘阻斷E100mSv＜7天，1月，1年。H胎兒100mSv＜7天，胎期，1年2.BSS-2021標準的主要變化

〔8〕現(xiàn)存照射——范圍殘留放射性物質(zhì)所致區(qū)域引起的照射；天然源引起的照射；由上述兩類源所致食品、飼料、飲用水、農(nóng)用肥料、土壤改進劑和建筑材料引起的照射。氡-222和氡-220及其子體引起的照射。宇宙射線對空勤人員和宇航員的照射。——參考水平：劑量：1mSv/a〔r外照射〕氡-222：居室＜300Bq/m3。工作場所＜1000Bq/m3。鈾釷系每個核素：＜1Bq/g.第三講

醫(yī)用X射線診斷受檢者輻射防護優(yōu)化方法導(dǎo)言

X射線的發(fā)現(xiàn)和在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用，不斷改善著人類的保健水平，給人類健康帶來巨大利益，但也使得醫(yī)療照射成為電離輻射致公眾照射劑量的重要組成局部〔20～50%〕，隨著社會進步和人口老齡趨勢的日益明顯，公眾受醫(yī)療照劑量，正以每年7～8%的速度攀升，有可能給人類健康帶來一定風險，應(yīng)引起高度關(guān)注！

第三講醫(yī)用X射線診斷受檢者輻射防護優(yōu)化方法

什么是醫(yī)療照射？進行醫(yī)療、牙科診斷或治療的患者、照料者和撫慰者以及作為生物醫(yī)學研究的一局部接受照射的志愿者受到的照射。

二.優(yōu)化X射線診斷受檢者輻射防護方法

1.初級X射線束過濾〔1〕過濾片厚度與入射皮膚劑量表3-1.X射線經(jīng)不同厚度鋁片過濾后照射皮膚劑量鋁過濾片60kVpX射線照射入射皮膚劑量受照劑量降低〔mm〕〔mGy〕〔%〕無23.8——0.518.5231.012.7473.04.780

1.初級X射線束過濾

〔2〕X射線能量與過濾片半值層〔HVL〕厚度

表3-2.不同能量〔kVp〕X射線半值層〔HVL〕厚度kVp鋁HVL厚度〔mm〕300.3501.2701.5902.51103.0

1.初級X射線束過濾

〔3〕常用過濾片

表3-3.

常用過濾片X射線管乳房攝像X射線管

＜50kVp＞0.5mmAL＞30μmMo過濾

50～70kVp＞1.5mmAL或＞60μmRh過濾

＞70kVp＞2.2mmAL

兒科0.2mm銅

1.初級X射線過濾

〔4〕X光機的初級射線固有和附加過濾器

X光機機頭內(nèi)裝X射線管的玻璃外殼，靶陽極環(huán)繞油浴和窗口是初級X射線的固有過濾器，相當于0.5-～1.0毫米鋁當量。X光機的準直器亦屬附加過濾器，一般相當于1mm鋁當量。圖3-1.X射線束路徑圖陽極射出X射線→油浴→玻璃真空管→鉛套膠木孔→附加過濾器→準直反光鏡→限束器。1.初級X射線過濾

〔5〕添加附加過濾器

不同受檢者或不同受檢組織，X光機固有過濾器和準直器附加過濾器厚度，有時不能滿足優(yōu)化防護要求，需添加附加過濾器。放射師可在圖3-2所示位置添加附加過濾器。

圖3-2.添加附加過濾器操作放射師可在球管室準直器處，調(diào)整添加附加過濾器，并定期檢查，以確保所選過濾器不低于1.0mm鋁當量。

1.初級X射束線過濾

〔6〕初級X射線過濾用復(fù)合過濾器

常用的復(fù)合過濾器有：楔形過濾器〔圖3-3〕、槽式過濾器、CT用蝶形過濾器、K邊過濾器和托雷烏斯過濾器等。

圖3-3.復(fù)合過濾器應(yīng)用應(yīng)用復(fù)合過濾器可減少跨不同厚度密度組織曝光攝像次數(shù)。如，全脊柱系統(tǒng)側(cè)凸攝像，正確使用復(fù)合過濾器，可防止重復(fù)曝光攝像；復(fù)合過濾器補償頸椎和腰椎之間的密度差異，使之勿需兩次曝光攝像，可降低受檢者照射劑量。

2.合理選擇mAs、kVp技術(shù)參數(shù)

mAs和kVp是X光機的兩個重要技術(shù)參數(shù)，放射師合理選擇這兩個技術(shù)指標，是確保診斷影像質(zhì)量，減少病人受照劑量的又一項優(yōu)化防護措施。50/15規(guī)那么。即mAs降低50