医学辐射防护学教案Word格式.docx
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●第16、19章为网络授课内容，为同学自修，不纳入考试范围
●第20章节进行顺序调整
授课内容及编排
第四章电离辐射防护与辐射源安全标准
第五章医疗照射防护概论
第六章医用X线诊断的防护
第七章核医学诊疗中的防护
第八章肿瘤放射治疗中的放射防护
第九章介入治疗与正骨复位的放射防护
第十章医用非电离辐射的防护
第十一章医疗照射实践的质量保证
第十二章含放射性物质制品、消费品及伴生X线产品的防护
第十三章医用辐射事故的预防与处理
第十四章放射工作人员职业健康管理
第一节（2/2学时）
第一章：
概论
Section1.Introduction
第1节：
人类环境中的辐射
Lesson1.Radiationinenvironmentofhumankind
1.辐射的特点与组成
1.Characteristicsandconstituteofradiation
●什么是辐射？
分类？
●电磁辐射的频谱分布
（无线电波→微波→红外→可见→紫外→X→γ）αandβray？
波长、频率、能量的关系（ε=hv）
●什么是电离辐射？
特点？
电离辐射的特点*
●具有一定穿透力
●视觉不能感知，仪器可以探测
●遇到某些物质可能发出荧光
●能使被照射物质电离或激发
2.电离辐射组成
2.Constituteofionizingradiation
●天然电离辐射（81%）VS.人工电离辐射（19%）
医用人工辐射占人工电离辐射的98%
●非电离辐射
●什么是医学辐射防护学？
第二节：
医用辐射的发展与回顾
Lesson2.Historyanddevelopmentofmedicalradiation
●辐射的医学应用
●放射防护学发展历程（里程碑）
●放射防护的目的与任务
●我国放射防护法规与体系
《职业病防治法》《放射性污染防治法》及“金字塔”体系
放射学国际机构*
ICRU：
国际辐射单位与测量委员会，InternationalCommissiononRadiationUnitsandMeasurements
ICRP：
国际辐射防护委员会，InternationalCommissiononRadiologicalProtection
ICNIRP：
国际非电离辐射防护委员会，InternationalCommissiononNon-IonizingRadiationProtection
IAEA：
国际原子能机构，InternationalAtomicEnergyAgency
UNSCEAR：
联合国原子辐射效应科学委员会，UnitedNationsScientificCommitteeontheEffectsofAtomicRadiation
第二节（1/2学时）
第二章：
核辐射物理基础
Section2.Basicknowledgeofradiationphysics
第一节：
原子结构与X线
Lesson1.ConstructionofnuclearandXray
1.原子结构
1.Constructionofatom
2.原子核稳定性
2.Stabilityofnuclear
原子核的核子之间存在着很强的短程引力称为核力，核力使原子核中的核子结合在一起，同时，原子核中又存在带正电荷的质子之间的静电排斥力，原子核的稳定性由核子之间的核力和质子之间的静电排斥力的相对大小决定，与核内质子数和中子数的比例有关。
Z<
20Z/N=1StabilityZ>
20N/Z>
1StabilityZ>
83Unstability
核稳定性与核子数量的关系
元素周期表
3.放射性衰变
3.Radioactivedecay
●原子核稳定，不会自发衰变的核素称为稳定核素（stablenuclide）；
●原子核处于不稳定状态，需通过核内结构或能级调整才能趋于稳定的核素称为放射性核素（radionuclide）；
●放射性核素的原子由于核内结构或能级调整，自发地释放出一种或一种以上的射线并转化为另一种原子的过程称为放射性衰变（radioactivedecay）。
（1）α衰变：
原子核不稳定
α衰变的特征*
α衰变发生于放射性核素，伴随核素原子序数的降低（-2）
α粒子实质上是He原子核
α粒子的速度快，约为光速的1/10
射程短，一张纸即可阻挡，但电离能力很强
α射线应注意内照射,其进入体内的主要途径是吸入和食入
（2）β衰变：
中子和质子的相互转化
β衰变的特征*
β衰变发生本质是质子与中子的转化，原子质量不改变，但核素原子序数发生改变（-1or+1）
β粒子实质上是高速运动的电子流
β衰变释放2种粒子，衰变能随机分配，总体动能呈连续谱状
β射线其穿透能力介于α射线和γ射线间，一般的金属就可以阻挡
β射线容易被表层组织吸收,引起组织表层的辐射损伤
（3）γ衰变：
过剩能量的释放
γ衰变的特征*
γ衰变常继发于α或β衰变，原子核从激发态退激时释放过剩能量
γ射线是从原子核中发射出高能光子
γ射线能量离散，电离能力最弱、穿透力最强,需要适当厚度的混凝土或铅板才能有效地阻挡
可以通过测量光子能量来区分母体的核素类别
（4）电子俘获和韧致辐射：
X线的产生
X线的特征*
与γ射线相类似均为能量释放过程中产生，但γ射线源于原子核能量的释放，X线源于核外电子能量的释放
与γ射线均为高能光子流，属电磁辐射类型
X线频率及能量略低于γ射线，亦具有较强的穿透力，电离能力弱
γ射线如出现电子能量传递可能产生俄歇电子，进而产生X线，而X线本身也可能导致俄歇电子产生
各衰变特征比较
Decays
α衰变
β衰变
γ衰变
Masschanged
yes
no
Protonchanged
Energychanged
各射线特征比较
射线类型
本质
质量（u）
电荷（e）
速度（c）
电离性
贯穿性
α射线
氦核
4
+2
0.1
最强
最弱，纸能挡住
β射线
电子
1/1840
+1或-1
0.99
较强
较强，穿数毫米铝板
γ射线
光子
1
最弱
最强，穿数厘米铅版
第二节（2/2学时）
4.元素/同质异能素/核素
4.Element,IsomerandNuclide
●元素（Element）——具有相同质子数的原子。
化学性质相同，但其中子数可以不同，因而物理性能不同，如碘元素中的131I和127I同位素；
●同质异能素（Isomer）——质子数和中子数都相同，但处于不同的核能状态原子，如99mTc、99Tc
●核素（Nuclide）——质子数相同，中子数也相同，且具有相同能态的原子，称为一种核素。
同一元素可有多种核素，如131I、127I、3H、99mTc、99Tc分别为3种元素的5种核素
5.放射性核素衰变规律及度量
5.Regulationsofradionuclidedecayandmeasurement
放射性核素衰变是随机的、自发的按一定的速率进行，各种放射性核素都有自己特有的衰变速度（λ）。
放射性核素原子随时间而呈负指数规律减少，其表达式为：
N=N0e-λt
λ：
衰变常数（decayconstant）
t：
衰变时间（decaytime）
e：
自然对数（baseofnaturallogarithm）
（1）物理半衰期（T1/2）
放射性核素的原子核数目衰变到原来的一半所需要的时间，其表达式为：
T1/2=0.693/λ
●医学检查：
131I:
8d
●肿瘤治疗：
60Co:
5Y，137Cs:
30Y
●原子武器：
238U:
4.5BY
（2）生物半衰期（Tb）和有效半衰期（Te）
●Tb：
在某生物体系中，某种指定化学元素的排出速率近似地按指数规律减少时，由于生物过程使其在此系统中减少至一半所需时间。
●Te：
当某生物系统中，某种指定的放射性核素的量，由于放射性衰变和生物排出的综合作用，而近似地按指数规律减少时，该核素的量减少一半所需时间。
Te=（T1/2×
Tb）/（T1/2＋Tb）
例：
131I在甲状腺的Te计算，131I物理T1/2为8.1天，设Tb为７天；
Te=（8.1×
7）/（8.1+7）=3.75天。
（3）放射性活度（radioactivity,A）
●单位时间内发生衰变的原子核数，其表达式为：
A=1/s
●国际单位，贝克勒尔/贝克
1Bq=1S-1
1Ci=3.7×
1010Bq
1Ci=1000mCi
（4）比活度和活度浓度
●比放射性活度/比活度（Specificactivity）：
单位质量的放射性制剂中的放射性活度。
单位：
Bq/kg，Bq/mol
●比放射性浓度/活度浓度（Radioactivityconcentration）：
单位容积的放射性制剂中的放射性活度。
Bq/L，Bq/mL
核裂变与核聚变
Lesson2.Nuclearfissionandnuclearfusion
●核裂变：
原子弹
●核裂变+核裂变：
氢弹
第三节：
电离辐射与物质作用
Lesson3.Interactionbetweenionizingradiationandobject
1.电离与激发
1.Ionizationandexcitation
带电粒子
●电离（Ionization）带电粒子与物质的核外电子发生静电作用，导致物质中的原子失去轨道电子形成正负离子对
电离密度：
带电粒子在单位路径上产生的离子对数
传能线密度（LET）：
带电粒子在其单位长度径迹上消耗的平均能量
●激发（Excitation）带电粒子是被照射物质轨道电子跃迁到较高能级的轨道上，使分子处于激发态，返回基态时能量以光子或热能释放
不带电粒子
X射线、γ射线→作用于物质→次级电子（光电子、康普顿电子或电子对）→次级电离或激发
2.散射与吸收
2.Scatteringandabsorption
●散射（Scattering）带电粒子受到物质原子核库仑场作用而发生方向偏折和能量的改变。
β＞＞α，m较小，Ft=Mv，在防护中应更为注意β粒子的散射
●吸收（Absorption）带电粒子穿过物质时其动能全部丧失而不复存在的过程
射程：
被吸收前带电粒子所行经的直线距离
3.韧致辐射与湮没辐射
3.Bremsstrahlungandannihilation
●韧致辐射（Bremsstrahlung）负电粒子通过物质原子核电场时受到突然阻滞，急剧减速，部分或全部动能转化为电磁辐射
发生率与负电子能量及物质原子序数呈正比，负电子的吸收体和屏蔽体为铝、有机玻璃或塑料
●淹没辐射（Annihilation）正电子和核外电子相结合，消耗能量，转化为两个方向相反的γ光子
第三节（1/2学时）
第三章：
辐射计量学基础
Section3.Basicknowledgeofradiationmetrology
ICRU球模拟人体躯干*
●直径：
30cm
●密度：
1g/cm3
●组分：
76.2%氧，10.1%氢，11.1%碳，2.6%氮
电离辐射剂量学
Lesson1.Metrologyofionizingradiation
1.吸收剂量和照射量
1.Absorbeddoseandexposure
●吸收剂量（absorbeddose,D）——授予单位质量靶物质的或被单位质量靶物质所吸收的任何电离辐射的平均能量。
Gy戈/戈瑞，1Gy=1J/kg，1Gy=100rad
●吸收剂量率（absorbeddoserate）——单位时间内的吸收剂量。
Gy/s
●照射量（exposure）——目前已经不再使用，但……
吸收剂量和照射量的区别与联系*
项目
吸收剂量
照射量
适用范围
任何被照物质
空气
物理含义
靶物质吸收的辐射能
空气中离子总电荷量
辐射源
任何
X线和γ射线源
量度含义
直接反应人体收照组织
间接反应人体收照组织
测量限制
无
10keV～3MeV
国际单位
Gy
库仑/千克，C/kg
2.比释动能
2.Kineticenergyreleasedinmass
●比释动能（kineticenergyreleasedinmass,K）——不带电致电离粒子与物质相互作用时，在单位质量的物质中产生的带电粒子的初始动能的总和。
●不带电致电离粒子？
●单位：
戈/戈瑞，Gy？
3.当量剂量与剂量当量
3.Equivalentdoseanddoseequivalent
●引入：
同一靶物质受到不同来源放射线照射时，即使能量相同所产生的生物效应可能存在明显差异。
●例：
两只体质完全相同的双胞胎雄性狗
A：
1250keV的γ射线照射，吸收剂量12Gy
B：
100keV的中子线照射，吸收剂量12Gy
●两只狗均诊断为急性放射病
呕吐，腹泻→→存活
呕吐，腹泻出现较早+皮肤出血点和便血→→死亡
●？
→不同射线的辐射权重因数（radiationweightingfactor，WR）不同
●评估不同射线的辐射生物效应→当量剂量
当量剂量**
●当量剂量（equivalentdose,HT,R）——吸收剂量与辐射权重因数的乘积。
HT,R=D×
WR
WR无单位
HT,R单位：
J/kg，希/希沃特（Sv）；
1Sv=1J/kg，1Sv=100rem（雷姆）
不同射线的辐射权重因数（WR）**
射线
能量
我国WR
X和γ射线
所有
电子线
中子线
＜10keV
5
10～100keV
10
100keV～2MeV
20
100keV～20MeV
＞20MeV
质子线
＞2MeV
α粒子线
剂量当量
当量剂量反应组织中的平均吸收剂量，难于测量
●剂量当量（doseequivalent,H）——组织中某点吸收剂量与辐射权重因数及修正因数（N）的乘积。
H=D×
WR×
N
WR和N均无单位
H单位：
J/kg，希/希沃特（Sv）
当量剂量和剂量当量的区别*
当量剂量
反映指标
组织平均吸收剂量
组织中某点吸收剂量
测量
较难
较易，可直接测量
用途
反映辐射健康危害程度
辐射防护检测
4.有效剂量
4.Effectivedose
人体不同组织和器官对辐射的敏感程度不同。
辐射源丢失事故：
甲乙两个男性双胞胎均受到0.3Sv当量剂量的照射
0.3Sv照射均作用于骨骼
0.2Sv作用于骨骼，0.1Sv作用于肝脏
●A和B谁受到的危害更大？
→有效剂量
●有效剂量（effectivedose,E）——当量剂量乘以相应组织权重因数（WT）后的总和。
E=ΣHT,R×
WT
WT无单位
E单位：
反映身体某部位受照伤害相当于全身平均受照伤害的水平
组织权重因数（WT）*
组织类型
我国WT
红骨髓、肺、胃、结肠
0.12
乳腺
0.5
性腺
0.20
膀胱、食管、肝、甲状腺
0.05
皮肤、骨表面
0.01
唾液腺
0.01（国际）
其它组织
其它组织包括：
肾上腺、脑、外胸区域、小肠、肾、肌肉、胰腺、脾脏、胸腺和子宫
●A：
E=0.3×
0.01=0.003Sv（全身平均剂量）
●B：
E=0.2×
0.01+0.1×
0.05=0.007Sv（全身平均剂量）
EB＞EA
练习题
●甲乙两兄弟分别受到急性放射损伤，其中甲受到20keV中子线照射，胸骨表面吸收剂量为5Gy，食管吸收剂量3Gy；
乙受到X线照射，睾丸吸收剂量4Gy，坐骨红髓吸收剂量4Gy；
●问题：
甲乙谁受到的辐射伤害更大？
标准答案
WT骨表面=0.01，WT食管=0.05,WT性腺=0.20,WT红髓=0.12，
WR中子线20keV=10，WRX线=1；
故：
甲：
E=（5Gy×
0.01+3Gy×
0.05）×
10=2Sv
乙：
E=（4Gy×
0.20+4Gy×
0.12）×
1=1.28Sv
E甲＞E乙，所以，甲受到的辐射伤害较大。
5.集体剂量和集体有效剂量
5.Collectivedoseandcollectiveeffectivedose
●集体剂量
●集体有效剂量
●用于评估辐射源可能带来的人群伤害
第三节（2/2学时）
辐射监测实用量
Lesson2.Generalindexofradiationmonitoring
1.个人剂量
1.Individualdose
●热释光个人剂量计—原理
●个人剂量当量—强贯穿辐射d=10mm，Hp（10）；
弱贯穿辐射d=0.07mm，Hp（0.07）；
晶状体d=3mm，Hp（3）
2.CT剂量指数
2.Computedtomographydoseindex
●CT剂量指数（CTDI）
CTDI100标准模体某点的吸收剂量
CTDIw某一扫描断层平面剂量
CTDIvol整个扫描容积范围内的剂量（层厚范围）
●CTDI100+CTDIw+CTDIvol综合反映CT辐射剂量分布情况
3.器官剂量
3.Organdose
●器官剂量
●乳腺平均剂量
乳腺癌发病率高，辐射是直接诱导因素之一，乳腺CT？
伤害大，WT乳腺=0.05（我国），WT乳腺=0.12（世界）
Dg=DgN×
Xa
●剂量长度乘积：
CTDIvol×
扫描长度L
●剂量面积乘积：
X线横基面与不同部位所致平均剂量的乘积
辐射物理基础常用单位*
物理量
单位
缩写
放射性活度
贝克勒尔/贝克，居里
Bq，Ci
戈瑞/戈，拉德
Gy，rad
剂量当量、当量剂量、有效剂量
希沃特/希，雷姆
Sv，rem
Thisistheendofbasicradiationphysics
第四节（1/2学时）
第四章：
电离辐射防护与辐射源安全标准
Section4.Basicstandardsforprotectionagainstionizingradiation（bSPAIR）andsafetyofradiationsources
放射防护标准的发展
Lesson1.DevelopmentofbSPAIR
1.标准的种类
1.Variousstandards
代号
代号的中文含义
ISO
国际标准
GB
国家标准
WS
卫生行业标准
YY
医药行业标准
2.国际放射防护标准的演进
2.DevelopmentofinternationalSPAIR
●标准产生的历史背景
放射线的发现（贝克勒尔）
X线及其伤害的发现（伦琴）
放射性物质的发现极其伤害（居里夫人）
放射防护标准的演进
年代
代表事件
1902
软X线胶片法，皮肤红斑量
1925
IRXPC接受“耐受计量”，0.2R（伦琴）/D，1R=2.58×
10-4C/kg
1950
ICRP耐受计量→最大容许计量，0.3R/W，声明
1959
ICRP第1号出版物，ALAP原则→ALARA原则
1977
ICRP第26号出版物，初步提出三原则
1991
ICRP第60号出版物，确立提出三原则，淘汰最大容许计量
2007
沿用至今，我国：
2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》
辐射防护的目的和原则
Lesson2.Aimsandprinciplesforradiationprotection
1.辐射防护的目
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