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1、医学辐射防护学教案医学辐射防护学Medical Radiation Protection第一节（1/2学时）自我介绍，认识同学对放射医学专业的看法（提问交流） 前途光明 人才稀缺，就业相对容易 肿瘤患者数量激增 放射治疗在肿瘤治疗中无可替代 医学影像诊断是医院生存的生命线 步履艰辛 较临床医学生学习更多的医学知识 更多的面对即将逝去的生命就业去向（提问交流） 放射治疗科医师或物理师 影像医师或技师 核医学医师 介入治疗医师 辐射防护监督所公务员 其它（自主创业，仪器公司等）课程设置 执业医师相关学科及辅助学科 放射生物学，医学影像学，肿瘤放射治疗学关于考试上课纪律关于教材 医学辐射防护学（第二

2、版） 强永刚（广州医科大学核医学）主编 高等教育出版社 出版 内容丰富，循序渐进，工作中良好工具书 授课过程中重点内容标题以*注释，特别重要内容以*注释教材内容第一章 概论第二章 核辐射物理基础第三章 辐射计量学基础第四章 电离辐射生物学作用原理第五章 电离辐射的生物学效应第六章 放射损伤的临床基础第七章 放射复合伤与中子损伤第八章 电离辐射防护与辐射源安全标准第九章 医疗照射防护概论 第十章 医用X线诊断的防护第十一章 核医学诊疗中的防护第十二章 肿瘤放射治疗中的放射防护第十三章 介入治疗与正骨复位的放射防护第十四章 医疗照射实践的质量保证第十五章 含放射性物质制品、消费品及伴生X线产品的防

3、护第十六章 非人类物种放射防护第十七章 医用辐射事故的预防与处理第十八章 放射工作人员职业健康管理第十九章 医用辐射的卫生监督管理第二十章 医用非电离辐射的防护说明 第4、5章节与放射生物学内容重叠省去，第6、7章节与辐射损伤学内容重叠省去 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一章 概论第二章 核辐射物理基础第三章 辐射计量学基础第四章 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

4、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Section 1. Introduction第1节：人类环境中的辐射Lesson 1. Radiation in environment of humankind1. 辐射的特点与组成1. Characteristics and constitute of radiation 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 ） and ray？ 波长、频率、能量的关系（=hv） 什

5、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. Constitute of ionizing radiation 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Lesson 2. History and development of medical radiation 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

6、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，International Commission on Radiation Units and Measurements ICRP：国际辐射防护委员会，International Commission on Radiological Protection ICNIRP：国际非电离辐射防护委员会，International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection IAEA：国际原子能机构，International Atomic Energy Agency UNSCEAR

7、：联合国原子辐射效应科学委员会，United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation第二节（1/2学时）第二章：核辐射物理基础Section 2. Basic knowledge of radiation physics第一节：原子结构与X线Lesson 1. Construction of nuclear and X ray1. 原子结构1. Construction of atom2. 原子核稳定性2. Stability of nuclear 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

8、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。Z20 N/Z1 Stability Z83 Unstability核稳定性与核子数量的关系元素周期表3. 放射性衰变3. Radioactive decay 原子核稳定，不会自发衰变的核素称为稳定核素（stable nuclide）； 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

9、另一种原子的过程称为放射性衰变（radioactive decay）。（1） 衰变：原子核不稳定衰变的特征* 衰变发生于放射性核素，伴随核素原子序数的降低（-2） 粒子实质上是He原子核 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 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） 衰变：中子和质子的相互转化衰变的特征* 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（-1 or +1） 粒子实质上是高速运动的电子流 衰变释放2种粒子，衰变能随机分配，总体动能呈连续谱状 射线其穿透能力介于射线和射线间，一般的金属就可以阻挡 射线容易被

10、表层组织吸收,引起组织表层的辐射损伤（3） 衰变：过剩能量的释放衰变的特征* 衰变常继发于或衰变， 原子核从激发态退激时释放过剩能量 射线是从原子核中发射出高能光子 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* 与射线相类似均为能量释放过程中产生，但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射线，亦具有较强的穿透力，电离能力弱 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

11、导致俄歇电子产生各衰变特征比较Decays 衰变 衰变 衰变Mass changedyesnonoProton changedyesyesEnergy changedyesyesyes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 射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住 射线电子1/1840+1 或 -10.99较强较强，穿数毫米铝板 射线光子001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, Isomer and Nuclide 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

12、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. Regulations of radionuclide decay and measurement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（）。放射性核素原子随时间而呈负指数规律减少，其表达式

13、为：N=N0e-t ：衰变常数（decay constant） t：衰变时间（decay time） e：自然对数（base of natural logarithm）（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/ 医学检查：131I: 8d 肿瘤治疗：60Co: 5 Y，137Cs: 30 Y 原子武器：238U: 4.5 BY（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

14、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=3.71010 Bq 1Ci=1000mCi（4）比活度和活度浓度 比放射性活度/比活度 （Specific activity）

15、：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（Radioactivity concentration ） ：单位容积的放射性制剂中的放射性活度。单位：Bq/L，Bq/mL第二节：核裂变与核聚变Lesson 2. Nuclear fission and nuclear fusion 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Lesson 3. Interaction between ionizing radiation and object1. 电离与激发1. Ionization and excitation带电粒子 电离（I

16、onization）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、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. Scattering and absorption 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。 ，m较小，F

17、t=Mv，在防护中应更为注意粒子的散射 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. Bremsstrahlung and annihilation 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光子第三节（1/2学时）第三章：辐射计量学基础Sect

18、ion 3. Basic knowledge of radiation metrologyICRU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%氮第一节：电离辐射剂量学Lesson 1. Metrology of ionizing radiation1. 吸收剂量和照射量1. Absorbed dose and exposure 吸收剂量（absorbed dose, 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。单位：Gy戈/戈瑞，1 Gy=1 J/kg， 1 Gy=100 rad 吸收剂量率（ a

19、bsorbed dose rate）单位时间内的吸收剂量。单位：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10keV3MeV国际单位Gy库仑/千克，C/kg2. 比释动能2. Kinetic energy released in mass 比释动能（kinetic energy released in mass, 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

20、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. Equivalent dose and dose equivalent 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：1250 keV的射线照射，吸收剂量12 Gy B：100 keV的中子线照射，吸收剂量12 Gy 两只狗均诊断为急性放射病 A：呕吐，腹泻 存活 B：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（radiation weighting factor，W R）不同 评估不同射线的辐射

21、生物效应当量剂量当量剂量* 当量剂量（equivalent dose, H T, R） 吸收剂量与辐射权重因数的乘积。H T, R = D W R W R无单位 H T, 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（W R）*射线能量我国W RX和射线所有1电子线所有1中子线10keV510100keV10100keV2MeV20100keV20MeV1020MeV5质子线2MeV5粒子线所有20剂量当量 引入：当量剂量反应组织中的平均吸收剂量，难于测量 剂量当量（dose equivalent, H）组织中某点吸收剂量与辐射

22、权重因数及修正因数（N）的乘积。H = D W R N W R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*项目当量剂量剂量当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. Effective dose 引入：人体不同组织和器官对辐射的敏感程度不同。 例：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 A：0.3 Sv照射均作用于骨骼 B：0.2 Sv作用于骨骼，0.1 Sv作用于肝脏 A和B谁受到的危害更大？有效剂量 有效剂量（effective dose, E）当量

23、剂量乘以相应组织权重因数（W T）后的总和。E = H T, R W T W T无单位 E 单位：J/kg，希/希沃特（Sv） 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（W T）*组织类型我国W T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0.05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 例：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 A：0.3 Sv照射均作用于骨骼 B：0.2 Sv作用于骨骼，0.1 Sv作用于肝脏 A：E =

24、 0.3 0.01 = 0.003 Sv（全身平均剂量） B： E = 0.2 0.01 + 0.1 0.05 = 0.007 Sv（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20 keV中子线照射，胸骨表面吸收剂量为5 Gy，食管吸收剂量3 Gy；乙受到X线照射，睾丸吸收剂量4 Gy，坐骨红髓吸收剂量4 Gy； 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， WR X线=1；故： 甲：E =（5Gy0.01 + 3Gy0.05）10 =2 Sv 乙

25、：E =（4Gy0.20 + 4Gy0.12）1 =1.28 Sv 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. Collective dose and collective effective dose 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）第二节：辐射监测实用量Lesson 2. General index of radiation monitoring1. 个人剂量1. Individual dose 热释光个人剂量计原理 个人剂量当量强贯穿辐射d = 10mm，H p（10）；弱贯穿辐射d = 0.07mm，H p（0.

26、07）；晶状体d = 3mm，H p（3）2. CT剂量指数2. Computed tomography dose index 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. Organ dose 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，W T乳腺 = 0.05（我国）， W T乳腺 = 0.12（世界） Dg=DgN Xa 剂量长度乘积：CTDIvol 扫描

27、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吸收剂量戈瑞/戈，拉德Gy，rad剂量当量、当量剂量、有效剂量希沃特/希，雷姆Sv，remThis is the end of basic radiation physics第四节（1/2学时）第四章：电离辐射防护与辐射源安全标准Section 4. Basic standards for protection against ionizing radiation （bSPAIR） and safety of radiation sources第一节：放射防护

28、标准的发展Lesson 1. Development of bSPAIR1. 标准的种类1. Various standards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. Development of international SPAIR 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1925IRXPC接受“耐受计量”，0.2R（伦琴）/D，1R=2.5810-4C/kg1950ICRP耐受计量最大容许计量，0.3R/W，声明1959ICRP第1号出版物，ALAP原则ALARA原则1977ICRP第26号出版物，初步提出三原则1991ICRP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第二节：辐射防护的目的和原则Lesson 2. Aims and principles for radiation protection1. 辐射防护的目