放射卫生重要预防医学.doc
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1、,放射卫生Chapter 0绪论1.元素(element):凡质子数相同的原子称为一种元素,它们的原子序数相同,因此具有相同的化学特性,是组成不同物质的基本单位。但其原子核中的中子数可以不同,因而物理特性可有某些差异。2.核素(nuclide):原子核的质子数,中子数和原子核所处的能量状态均相同的原子属于同一种核素。目前已知的核素有2300多种,分别属于100多种元素。 X是元素符号 Z表示质子数目(原子序数),A表示核子数,后面加上m表示是激发态。3.同位素(isotope):凡属于同一种元素的不同核素,它们在元素周期表中处于相同的位置,质子数相同而中子数不同,称为元素的同位素。4.同质异能
2、素(isomer):核内中子数和质子数都相同但核所处能态不同的核素互为同质异能素。四者异同点5.衰变常数():放射性核素在单位时间内衰变的原子核数与当时存有的原子核总数成正比,每一种放射核素都有自己固定的单位时间内衰变百分数,这个百分数叫做衰变常数()6.放射性活度(I):单位时间内原子核衰变的数量。现用国际制单位的专门名称是贝可(Bq)定义为每秒一次衰变。居里(Ci):每秒衰变3.71010次。1mCi=37Mbq7.物理半衰期(T1/2):放射性活度随时间按指数规律减少,其减少到一半所需要的时间称作物理半衰期。8.生物半排期(Tb):指生物体内的放射性核素经由各种途径(生物代谢)从体内排出
3、一半所需的时间。9.有效半减期(Te):指生物体内的放射性核素由于从体内排出(生物代谢)和物理衰变(放射性衰变)两个因素作用,减少至原有放射性活度的一半所需要的时间。为了更好的表示各种物质中的放射性核素含量,通常用比活性和放射性浓度二个参数来表示10. 比活性:单位质量物质的放射性活度,单位是Bq/g11. 放射性浓度:单位体积溶液内所含的放射性活度,单位是Bq/ml12.带电粒子与物质的相互作用:(不考名解考区别)电离作用:指射线使物质中的原子失去轨道电子而形成正负电子对,它是某些放射性探测器测量射线的物理基础,又是射线引起物理,化学变化及生物学效应的主要机制激发作用:射线使某些原子的轨道电
4、子从低能级跃迁至高能级。当该电子退激时,能量以光子或热能形式释出。是一些放射性探测器工作的物理基础散射作用:带电粒子受到物质原子核库仑电场作用而发生方向偏折。散射作用对测量及防护都有一定影响。- 粒子的质量远小于粒子,它引起物质电离和激发的同时,本身有明显的散射韧致辐射:- 粒子在介质中受到阻滞而急剧减速时能将部分能量转化为电磁辐射,即x射线。在防护上值得注意:- 粒子的吸收体和屏蔽物应采用低密度材料,如有机玻璃,铝等。湮没辐射:当+粒子与物质作用,能量耗尽时和物质中的自由电子(e+)结合,正负电荷抵消,两个电子的静止质量转化为两个方向相反,能量各为0.511Mev的光子而自身消失,这叫湮没辐
5、射或光化辐射。吸收作用:射线使物质的原子发生电离和激发的过程使射线的能量逐渐耗竭,当能量全部耗尽,该射线则不再存在,称作被吸收。带电粒子的射程:带电粒子在物质中沿着最初入射方向所能穿行的最大直线距离称为带电粒子的射程。13.X,光子与物质的相互作用(1)光子引起初级电离的机制:光电效应:光子与物质原子相撞时,其能量全部交给原子的一个轨道电子(主要是内层)使之脱离原子而释放出来,此电子称作光电子,这种现象称作光电效应,光子在此过程中消失。康普顿效应:入射光子仅将一部分能量传递给核外电子使之释出而本身则发生散射,释出的电子称作康普顿电子,入射光子经散射后称为康普顿散射光子。电子对生成效应:当光子能
6、量1.02Mev时,其中1.02Mev的能量在物质原子核电场作用下转化为一对正负电子,是为电子对生成,余下的能量变为电子对的动能。14.中子与物质的相互作用弹性散射:中子不带电荷,不能直接引起电离,但中子可以与物质原子核碰撞,使原子核受到反冲而运动,这种反冲核可引起物质的电离作用称为弹性散射。中子也可以直接进入物质原子核而使之发生反应(核反应)15.电离辐射量与单位分类:照射量(X):表示中等能量的光子或x射线在空气中致电离能力的物理量 单位:国际(Ckg-1)专用(R,mR,R) 照射量率():单位时间内的照射量 单位:国际(Ckg-1s-1)专用(R,mR,R) 吸收剂量(D):适用于各种
7、类型的电离辐射,它表示物质吸收射线能量的电离辐射量。 单位:国际(Gray,Gy) 专用(rad) 吸收剂量率()单位时间内的吸收剂量 剂量当量(H):是在吸收剂量的基础上考虑到生物学效应的不同而设置的一种电离辐射量,它是直接反映各种射线被吸收后引起的生物学效应强弱的电离辐射量。实为经过适当修正后的吸收剂量。 单位:国际(希沃特Sv)旧的专用(雷姆rem) 1Sv=1Jkg-1=100rem 剂量当量率():单位时间内的剂量当量 单位:Svs-1 有效剂量当量(HE):当所考虑的效应使=是随机效应时,在全身受到非均匀照射的情况下,受到危险的各组织或器官的剂量当量与相应的权重因子乘积的总和。 I
8、CRP建议,HE全限为50mSvy-1 集体剂量当量(S):由于辐射的随机性效应,仅以一定的几率发生在某些个体身上,并非受到照射的每个人都会发生,因此要评价群体所受到的辐射危害应采用集体剂量当量更合适。 单位:menSv是一个广义量,可用于全世界居民,或一个群体乃至一个人。辐射测量仪器:基本原理:将辐射与物质的相互作用的各种效应(辐射量)转化为其它可以观测的物理量分类:从构成分:辐射探测仪(盖格-弥勒G-M计数管和正比计数管,闪烁计数器(闪烁探头),半导体探测器);核电子仪器(定标器,计数率仪,脉冲幅度分析器) 按测量目的分:放射性测量仪:(鉴别辐射粒子的种类(,),鉴别辐射粒子的数目或数率,
9、测量辐射粒子能量或能谱);剂量测量仪(测量照射量或照射量率,测量吸收量或吸收量率)G- M计数管:不能区别粒子能量正比计数管:产生的电脉冲的幅度与入射粒子能量成正比闪烁计数器:闪烁体+光电倍增管 计数粒子数目,依脉冲幅度区别粒子能量定标器:主要用于记录电脉冲数目的核电子仪器 计数率仪:直接指示单位时间内的平均脉冲数的仪器脉冲幅度分析器:把不同幅度的输入电压脉冲加以甄别分组,并按不同高度范围,分组加以记录的仪器防护检测仪器(1) 场所剂量监测仪 功能:测工作场所X,射线读数表示法:mR/h,mrad/h(2) 个人剂量监测仪:电离室型个人剂量监测仪(个人剂量笔),胶片剂量仪(黑度计),热释光剂量
10、仪,玻璃剂量仪(3) 表面污染监测仪:功能:测工作场所的工作面,衣服,手脚等表面污染水平 类型:便携式,固定式 读数:粒子数/分(cpm) 特点:带有超限值报警信号稳定性核素:当核内中子数和质子数保持一定比例时,两种力量平衡,若没有外来因素(如高能粒子的轰击),不会发生核内成分或能级的变化,这种核素称为稳定性核素。目前已发现的2000多种核素中,只有274种是稳定的,属于81种元素,1700多种是不稳定性核素。核力(nuclear force):原子核内核子之间存在一种强大的引力,称为核力引力 短程力斥力 长程力原子核能是否稳定,取决于以上两种内在力量是否平衡。不稳定性核素(放射性核素):核内
11、质子数不变,中子数增加或减少都会使斥力大于引力,此时原子核乃处于不稳定状态,需通过核内结构或能级调整才能趋于稳定,这种核素称为不稳定性核素。这种核内结构或能级调整称为核衰变。核衰变的同时将释放出一种或一种以上的射线。因此,不稳定性核素又称作放射性核素。核衰变公式和衰变图衰变:每次衰变释放出一个粒子(He),母核失去2个质子和2个中子,子核原子序数减少2,质量数减少4,这一过程也释放出衰变能(Q)。- 衰变:主要发生于富中子核素。核中一个中子转化为质子,同时放出一个负电子(e-;来自核的负电子称粒子)和一个反中微子。故子核原子序数增加1,质量数未变。+ 衰变:主要发生于贫中子核素。核内一个质子转
12、化为中子,同时释放出一个正电子(e+;+ 粒子)及一个中微子。故子核原子序数减少1,质量数不变。电子俘获(EC):也发生于贫中子核素。原子核先从核外较内层的电子轨道上俘获一个电子,使之与一个质子结合转化为中子,同时发射出一个中微子。故子核也是原子序数减少1,质子数不变。随后由一个较外层轨道上的电子跃入内层填补空缺。跃迁:上述四种衰变的子核可能先处于激发态,再在不到1微秒的时间内回到基态并以光子的形式释出多余能量,此过程称衰变,因为它不足一个独立过程,称作跃迁。同质异能跃迁(IT):由上述五种核衰变形成的激发态子核有时可维持相当长的时间才退激。这种子核可看作是一种单独的核素,本身又可作为母核,通
13、过跃迁衰变成原子序数和质量数都和母核相同,只是能级不同的子核,故这是一种同质异能素之间的变化,这种跃迁特称为同质异能跃迁。自裂变:超铀元素 已成为核动力及某些核武器的原料三种射线的比较Chapter 1.作用于人体的电离辐射源1. 天然辐射源分为:宇宙辐射、陆地辐射、人工活动。一、宇宙辐射2. 初级宇宙射线:宇宙空间存在的许多高能粒子流。成分:1031012Mev的质子和粒子3. 次级宇宙射线:初级宇宙射线进入地球大气层后与大气层中固有的原子核相互作用产生级联效应或次级反应,形成次级宇宙射线。距地面20km以下的95%都是次级宇宙射线成分:介子,电子,中子,光子和质子4. 宇宙射线在地平面产生
14、的年有效剂量:剂量总和380Sv. 飞机飞行高度:亚音速飞机(高度9-12km):5-8Svh-1 超音速飞机(高度18km):10-12Svh-15. 宇生放射性核素:初级宇宙射线与大气层中的某些原子核相互作用生成的放射性核素,统称为宇生放射性核素。 最重要宇生放射性核素:3H,7Be,14C,22Na,除7Be以外均参加生理代谢过程。二、陆地辐射外照射:由天然放射性核素(原生放射性核素)核衰变释放出的和射线对人体产生的照射。主要的的原生放射性核素:40K 238U 232Th内照射:人体内存在的痕量原生放射性核素的核衰变释放出的粒子、粒子和射线对人体产生的照射。(1) 外照射室外的外照射产
15、生的年有效剂量来源:(1)宇宙射线(2) 地表岩层土壤中原生放射性核素释放的射线 世界人口加权平均值是59nGyh-1施内德外照射产生的年有效剂量室内陆地的辐照剂量率取决于建筑物选用的建材人口加权平均值是84nGyh-1室内陆地的辐照水平比室外高40%室内外陆地辐照的年有效剂量室内陆地辐照的年有效剂量为0.41mSv.a-1;室外陆地辐照的年有效剂量为0.07mSv.a-1;陆地射线对人体产生的年有效剂量率为0.48mSv.a-1。(2) 除氡以外的原生放射性核素的内照射(填空)通过吸入或食入途径进入人体的原生放射性核素可产生内照射待积有效剂量:按内照射经典估算公式:H50E = I r W
16、Th50T吸入原生放射性核素所致人体内照射的待积有效剂量很小约为6Sv.a-1食入原生放射性核素所致人体内照射的待积有效剂量:成人:110Sv.a-1 年龄加权140Sv.a-1(3) 氡及其子体的内照射氡的来源:自然界,陆地物质中存在,铀矿开采室内空气氡的来源:水,空气,土壤,地板表面,墙壁氡及其子体的测量方法:径迹蚀刻法。室外空气中氡的浓度(10Bq/m3)影响因素:析出系数,向空气中的扩散程度,大气温度,纬度室内空气中氡的浓度(人口加权平均值16Bq/m3)影响因素:建筑物类型,大气条件,维度氡对人体产生的年平均有效剂量:9nSV/(Bqhm-3)某些工业活动(矿石的加工,开采,分选,生
17、产,提取等)可能会释出天然放射性核素增加照射工业活动中以磷酸盐生产和矿砂加工过程释放的天然放射性核素对周围居民产生的剂量贡献最大,年有效剂量为110Sv人工辐射源对公众产生的照射量:(1) 大气层核武器试验落下灰产生的剂量(1963年最高,相当于天然本底辐射年有效剂量当量的7%);(2) 核能发电对公众产生的剂量;(3) 同位素的生产和应用对公众产生的剂量(在同位素的生产和应用过程中,产生的年集体有效剂量估计值100人Sv);(4) 医疗照射中X射线诊断对公众产生的剂量(X射线诊断对公众产生的人均年有效剂量为0.04-1.0mSv,平均值0.4mSv);(5) 核事故对公众产生的剂量职业照射:
18、是除了国家法规或标准中豁免的实践源产生的照射以外,职业人员在其工作过程中受到的辐射照射。人工辐射源对职业人群产生的照射量约为2700人SvChapter 2.反射防护的目的和应遵守的三项原则1. 电离辐射:是能使物质的原子或原子团产生电离的电磁辐射和微粒辐射。2. 辐射危害:是指辐射照射对人们及其后代最终产生的总伤害。一、放射防护的生物学依据3. 确定性效应(非随机效应):效应发生存在剂量阈值,剂量大于阈值后,严重程度与剂量有关的一类效应。主要是皮肤损害(非恶性损伤但有损美容),眼晶体白内障、再生障碍性贫血,不孕症。剂量与效应的关系曲线呈S型4. 有阈有害:认为受到一定剂量以上的照射,机体才出
19、现有实际意义的损害;低于这个剂量观察不到损害,或这种危害的几率小到可以忽视的程度。5. 随机性效应:是指效应发生几率(不是严重程度)与受照剂量相关的效应,不存在剂量阈值。如遗传效应和辐射致癌的效应。6. 放射防护的目的:避免发生有害的确定性效应,并把随机效应的发生概率限制到可以接受的水平7. 放射防护三原则:实践正当化、放射防护最优化、个人剂量限值8. 实践:任何引入新的照射源或照射途径,或扩大受照射人员范围,或改变现有辐射源的照射途径网络,从而使人员受照射或可能受照射或受照射人数增加的人类活动。9. 实践正当化:产生电离辐射的任何实践要经过论证,确认该项实践是值得进行的,其所致的电离辐射危害
20、同社会和个人从中获得的利益相比是可以接受的。如果拟议中的实践不能带来超过代价(包括健康损害代价和防护费用的代价)的净利益,就不应采用该项实践。10. 放射防护最优化:应当避免一切不必要的照射,用最小的代价获得最大的净利益,从而使一切必要的照射保持在可以合理达到的最低水平。11. 个人剂量限值:对在受控源实践中个人受到的有效剂量或者当量剂量不超过规定的限值。个人剂量限值不适合对患者的医疗照射防护。12. 最优化过程分为六个阶段:初步评审阶段、评价建议阶段、决策阶段、基础数据鉴别阶段、定期评审阶段、反馈阶段。13. 最优化方法:直观分析法、多因素分析法、代价-利益分析法、决策分析法14. 最优化计
21、划实施方案:1、建立防护组织2、建立完整的防护档案3、员工上岗前防护培训计划15. 员工上岗前防护培训计划:培训对象:准备上岗的职业人员、行政管理人员、短期雇工。培训时间:准备上岗的职业人员,短期雇工:不少于40h;行政管理人员: 4h;培训计划设计:培训目的,培训效果检验方式,课程设置,教材选用,培训结果评定培训的教学内容:基本概念、基础理论、基础知识;放射防护的目的和三原则;个人防护措施防护设施的设计:很大程度上降低事故的发生概率控制职业照射水平的方法:剂量监测、剂量控制控制公众受照剂量:确定放射性流出物的排放标准、监测流出物、监测放射性废物处置情况三原则在医疗照射中的应用个人剂量限值不适
22、合对患者的医疗照射防护。临床和核医学诊断或治疗的正当化:接受这种高质量的准确诊断的照射要比因为辐射可能诱发的随机效应或确定性效应的危险性更为重要。临床和核医学诊断或治疗的最优化:就是把给予放射性药物的活度限制在能达到诊断目的的最小范围。Chapter 3.放射防护标准1、 防护标准演变的历史回顾1977年,ICRP(国际放射防护委员会)公布了第26号出版物,对过去的建议进行了全面的修订,把辐射危害分为非随机和随机效应,提出了放射防护三项基本原则,明确了放射防护的目的,废除了“最大容许剂量”使用“剂量限值”1990年,ICRP第60号出版物,确定了归因于辐射照射诱发实体癌的发生概率于10多年前相
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- 放射 卫生 重要 预防 医学
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