【核医学】第一章核物理基础和电离辐射生物学效应 (1).ppt

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1、医学影像学医学影像学 放射：放射：放射：放射：X X光、光、光、光、CTCT、MRIMRI（磁共振成像）磁共振成像）磁共振成像）磁共振成像）超声：超声：超声：超声：B B超、彩色多普勒超声超、彩色多普勒超声超、彩色多普勒超声超、彩色多普勒超声核医学核医学(定义）定义）：.放射性核素诊放射性核素诊断和治疗疾病断和治疗疾病实验核医学实验核医学实验核医学实验核医学 SPECTSPECT（单光子发射计算机断层）单光子发射计算机断层）单光子发射计算机断层）单光子发射计算机断层）影像核医学影像核医学影像核医学影像核医学临床核医学临床核医学临床核医学临床核医学 PETPET（正电子发射计算机断层正电子发射计

2、算机断层正电子发射计算机断层正电子发射计算机断层 ）治疗核医学：放射性核素内照射治疗疾病治疗核医学：放射性核素内照射治疗疾病治疗核医学：放射性核素内照射治疗疾病治疗核医学：放射性核素内照射治疗疾病 第一章第一章 核物理基础和电离核物理基础和电离 辐射生物效应辐射生物效应 温州医科大学核医学科温州医科大学核医学科温州医科大学核医学科温州医科大学核医学科 李焕斌李焕斌李焕斌李焕斌 核物理基础核物理基础 一、原子和原子核一、原子和原子核一、原子和原子核一、原子和原子核 二、核素的基本概念二、核素的基本概念二、核素的基本概念二、核素的基本概念 三、稳定性核素和放射性核素三、稳定性核素和放射性核素三、稳

3、定性核素和放射性核素三、稳定性核素和放射性核素 四、四、四、四、核的衰变及其规律核的衰变及其规律核的衰变及其规律核的衰变及其规律 五、射线与物质的相互作用五、射线与物质的相互作用五、射线与物质的相互作用五、射线与物质的相互作用 六、常用的辐射剂量及单位六、常用的辐射剂量及单位六、常用的辐射剂量及单位六、常用的辐射剂量及单位第一节第一节 原子的基本结构原子的基本结构一、原子结构：一、原子结构：原子核原子核原子核原子核 原子核外电子分层排布原子核外电子分层排布原子核外电子分层排布原子核外电子分层排布2n2n2 2 核外电子核外电子核外电子核外电子 原子核外电子运动区域与电子能量的关系原子核外电子运

4、动区域与电子能量的关系原子核外电子运动区域与电子能量的关系原子核外电子运动区域与电子能量的关系 二、原子核结构二、原子核结构 构成：构成：构成：构成：原子（原子（原子（原子（atom)atom)质子质子质子质子(proton)(proton)、中子中子中子中子(neutron)(neutron)、电子电子电子电子(electron)A=Z+N(electron)A=Z+N (A:(A:质量数质量数质量数质量数,Z:,Z:质子数质子数质子数质子数,N:,N:中子数中子数中子数中子数)元素可表示为元素可表示为元素可表示为元素可表示为 能级能级能级能级第二节第二节 元素、同位素、核素和同质异能素元素

5、、同位素、核素和同质异能素元素元素元素元素(element)(element)具有相同质子数的同一类原子称为一种元素具有相同质子数的同一类原子称为一种元素具有相同质子数的同一类原子称为一种元素具有相同质子数的同一类原子称为一种元素.原子序数相原子序数相原子序数相原子序数相同同同同,所以化学性质相同所以化学性质相同所以化学性质相同所以化学性质相同;中子数可以不同中子数可以不同中子数可以不同中子数可以不同,所以所以所以所以,物理性质物理性质物理性质物理性质可以存在差异可以存在差异可以存在差异可以存在差异.核素核素核素核素(nuclide)(nuclide)具有相同核特征具有相同核特征具有相同核特征

6、具有相同核特征,核内质子数、中子数及核能态完全相同核内质子数、中子数及核能态完全相同核内质子数、中子数及核能态完全相同核内质子数、中子数及核能态完全相同的原子的集合称为核素的原子的集合称为核素的原子的集合称为核素的原子的集合称为核素;目前已知的核素有目前已知的核素有目前已知的核素有目前已知的核素有23002300多种多种多种多种.同位素同位素同位素同位素(isotope)(isotope)具有相同质子数、但中子数及质量数不同的元素具有相同质子数、但中子数及质量数不同的元素具有相同质子数、但中子数及质量数不同的元素具有相同质子数、但中子数及质量数不同的元素,在在在在周期周期周期周期 表中处于同一

7、位置表中处于同一位置表中处于同一位置表中处于同一位置,如如如如125125I,I,131131I I和和和和123123I I互为同位素互为同位素互为同位素互为同位素.同质异能素同质异能素同质异能素同质异能素(isomer)(isomer)原子的原子序数、质子数和中子数相同而能级状态不原子的原子序数、质子数和中子数相同而能级状态不原子的原子序数、质子数和中子数相同而能级状态不原子的原子序数、质子数和中子数相同而能级状态不同的核素称为同质异能素同的核素称为同质异能素同的核素称为同质异能素同的核素称为同质异能素,如如如如9999TcTcmm和和和和9999Tc,m Tc,m 表示激表示激表示激表示

8、激发态或亚稳定态发态或亚稳定态发态或亚稳定态发态或亚稳定态.99m99mTcTc、9999TcTc图图图图1515：99m99mTcTc、9999TcTc互为同质异能素互为同质异能素互为同质异能素互为同质异能素+射线+第三节、稳定性核素与放射性核素第三节、稳定性核素与放射性核素 稳定性核素稳定性核素稳定性核素稳定性核素 核内核子受两种力的作用，一是静电力，二是核力核内核子受两种力的作用，一是静电力，二是核力核内核子受两种力的作用，一是静电力，二是核力核内核子受两种力的作用，一是静电力，二是核力 静电力：排斥力、远程力、不饱和力、幅度较小静电力：排斥力、远程力、不饱和力、幅度较小静电力：排斥力、

9、远程力、不饱和力、幅度较小静电力：排斥力、远程力、不饱和力、幅度较小(对应的能量为电子伏特对应的能量为电子伏特对应的能量为电子伏特对应的能量为电子伏特)核力：吸引力、短程力、饱和力、幅度很大核力：吸引力、短程力、饱和力、幅度很大核力：吸引力、短程力、饱和力、幅度很大核力：吸引力、短程力、饱和力、幅度很大(对应的能量为百万电子伏特对应的能量为百万电子伏特对应的能量为百万电子伏特对应的能量为百万电子伏特)定义定义定义定义：当核内质子和中子的数目保持一定比例时，核子间的相互作用力平衡时，核就稳当核内质子和中子的数目保持一定比例时，核子间的相互作用力平衡时，核就稳当核内质子和中子的数目保持一定比例时，

10、核子间的相互作用力平衡时，核就稳当核内质子和中子的数目保持一定比例时，核子间的相互作用力平衡时，核就稳定，不会发生核成分及能级变化定，不会发生核成分及能级变化定，不会发生核成分及能级变化定，不会发生核成分及能级变化放射性核素放射性核素放射性核素放射性核素核衰变放出一种或一种以上的射线核衰变放出一种或一种以上的射线核衰变放出一种或一种以上的射线核衰变放出一种或一种以上的射线,称为放射性称为放射性称为放射性称为放射性.:带带带带正正正正电电电电 :带负电带负电带负电带负电 :中性不带电中性不带电中性不带电中性不带电 放射性核素来源放射性核素来源放射性核素来源放射性核素来源:天然和人工天然和人工天然

11、和人工天然和人工第四节第四节 核衰变和核衰变和 放射性活度放射性活度核衰变的自发性核衰变的自发性核衰变的自发性核衰变的自发性(spontaneity)(spontaneity)不可能预测某个核在何时衰变。不可能预测某个核在何时衰变。不可能预测某个核在何时衰变。不可能预测某个核在何时衰变。核外发生的任何事件都不会对核的衰核外发生的任何事件都不会对核的衰核外发生的任何事件都不会对核的衰核外发生的任何事件都不会对核的衰变产生丝毫影响。变产生丝毫影响。变产生丝毫影响。变产生丝毫影响。一、核衰变类型一、核衰变类型一、核衰变类型一、核衰变类型 衰变（主要发生与衰变（主要发生与衰变（主要发生与衰变（主要发生

12、与Z82Z82时）时）时）时）A AZ ZX X A-4A-4Z-2Z-2Y+Y+4 42 2H He e+Q+Q +母 核+子 核+粒子，即氦核+衰变衰变-衰 变 富中子核素，中子数过多，富中子核素，中子数过多，转换为质子转换为质子+衰衰 变变 贫中子核素内质子转换为中子贫中子核素内质子转换为中子 位移规律位移规律:A AZ ZX X A AZ-1Z-1Y+Y+Q+Q+18189 9F F 18188 8O O+0.66MeV+0.66MeV+电子俘获(EC)贫中子核素从核外内层电子轨贫中子核素从核外内层电子轨道俘获一个轨道电子，使核内质道俘获一个轨道电子，使核内质子转换为中子子转换为中子,

13、外层轨道电子向外层轨道电子向内层跃迁内层跃迁.标识标识X X射线射线 俄歇电子俄歇电子A AZ ZX+X+-1 1e e A AZ-1Z-1Y+Q+Y+Q+衰变和同质异能跃迁衰变和同质异能跃迁衰变和同质异能跃迁衰变和同质异能跃迁衰变衰变衰变衰变 核素由高能态向低能态或激发态向基态跃迁的过程中释放核素由高能态向低能态或激发态向基态跃迁的过程中释放核素由高能态向低能态或激发态向基态跃迁的过程中释放核素由高能态向低能态或激发态向基态跃迁的过程中释放出出出出射线或称光子射线或称光子射线或称光子射线或称光子.单纯单纯单纯单纯衰变时子核的质量和原子序数均不变衰变时子核的质量和原子序数均不变衰变时子核的质量

14、和原子序数均不变衰变时子核的质量和原子序数均不变,只是能量状态的改变只是能量状态的改变只是能量状态的改变只是能量状态的改变.内转换电子内转换电子内转换电子内转换电子 原子核由激发态向基态跃迁时原子核由激发态向基态跃迁时原子核由激发态向基态跃迁时原子核由激发态向基态跃迁时,将多余的能量直接传给将多余的能量直接传给将多余的能量直接传给将多余的能量直接传给核外电子核外电子核外电子核外电子,使之获得足够的能量脱离轨道成为自由电子使之获得足够的能量脱离轨道成为自由电子使之获得足够的能量脱离轨道成为自由电子使之获得足够的能量脱离轨道成为自由电子 ,这过程这过程这过程这过程称内转换称内转换称内转换称内转换.

15、内转换放射出的自由电子称内转换电子内转换放射出的自由电子称内转换电子内转换放射出的自由电子称内转换电子内转换放射出的自由电子称内转换电子.同质异能跃迁同质异能跃迁同质异能跃迁同质异能跃迁 衰变母核和子核的原子序数相同衰变母核和子核的原子序数相同衰变母核和子核的原子序数相同衰变母核和子核的原子序数相同,只是母只是母只是母只是母核和子核的能级不同核和子核的能级不同核和子核的能级不同核和子核的能级不同.总结二、核衰变规律二、核衰变规律二、核衰变规律二、核衰变规律 （一一一一）衰衰衰衰变变变变规规规规律律律律 放放放放射射射射性性性性核核核核素素素素的的的的数数数数量量量量及及及及放放放放射射射射性性

16、性性活活活活度度度度的的的的变变变变化化化化服服服服从从从从指指指指数衰变规律。数衰变规律。数衰变规律。数衰变规律。N=NN=NN=NN=N0 0 0 0e e e e-t-t-t-t;A=AA=AA=AA=A0 0 0 0e e e e-t-t-t-t;N N N N：t t t t时刻放射性核素的数量，时刻放射性核素的数量，时刻放射性核素的数量，时刻放射性核素的数量，A A A A：t t t t时刻放射性核素的活度时刻放射性核素的活度时刻放射性核素的活度时刻放射性核素的活度N N N N0 0 0 0：t=0t=0t=0t=0时的放射性核素数量时的放射性核素数量时的放射性核素数量时的放射

17、性核素数量A A A A0 0 0 0：t=0t=0t=0t=0时的放射性核素活度。时的放射性核素活度。时的放射性核素活度。时的放射性核素活度。为为为为衰衰衰衰变变变变常常常常数数数数。表表表表示示示示单单单单位位位位时时时时间间间间内内内内某某某某种种种种放放放放射射射射性性性性核核核核素素素素自自自自发发发发衰衰衰衰变变变变掉掉掉掉的的的的母母母母核核核核数和当时存在的母核总数之比。数和当时存在的母核总数之比。数和当时存在的母核总数之比。数和当时存在的母核总数之比。半衰期半衰期半衰期半衰期物理半衰期物理半衰期 某一放射性核素在衰变过程中某一放射性核素在衰变过程中某一放射性核素在衰变过程中某

18、一放射性核素在衰变过程中,原有原有原有原有的放射性活度减少至一半所需要的时间称物理半衰期的放射性活度减少至一半所需要的时间称物理半衰期的放射性活度减少至一半所需要的时间称物理半衰期的放射性活度减少至一半所需要的时间称物理半衰期(T T1/21/2).T).T1/21/2短于短于短于短于10h10h的为短半衰期核素的为短半衰期核素的为短半衰期核素的为短半衰期核素.A=A=A A0 0e e-t t,T T1/2=0.6931/2=0.693A=A=A A0 0e e-0.693t/0.693t/T T1/21/2生物半衰期生物半衰期生物半衰期生物半衰期和和和和有效半衰期有效半衰期有效半衰期有效半

19、衰期 生物半衰期生物半衰期是指进入生物体内的放射性活度经由各是指进入生物体内的放射性活度经由各是指进入生物体内的放射性活度经由各是指进入生物体内的放射性活度经由各种途径从体内排出原来一半所需要的时间。种途径从体内排出原来一半所需要的时间。种途径从体内排出原来一半所需要的时间。种途径从体内排出原来一半所需要的时间。有效半衰期有效半衰期是指生物体内的放射性活度由从体内排是指生物体内的放射性活度由从体内排是指生物体内的放射性活度由从体内排是指生物体内的放射性活度由从体内排出核物理衰变的双重作用，在体内减少到原来一半所需出核物理衰变的双重作用，在体内减少到原来一半所需出核物理衰变的双重作用，在体内减少

20、到原来一半所需出核物理衰变的双重作用，在体内减少到原来一半所需要的时间。要的时间。要的时间。要的时间。放射性活度放射性活度单位时间内发生的核衰变次数单位时间内发生的核衰变次数.BqBq,kBqkBq,MBq,GBq,TBq,CiMBq,GBq,TBq,Ci比放射性活度和放射性浓度比放射性活度和放射性浓度比放射性活度和放射性浓度比放射性活度和放射性浓度比放射性活度比放射性活度比放射性活度比放射性活度 单位质量物质内含有的放射性活度，简称单位质量物质内含有的放射性活度，简称单位质量物质内含有的放射性活度，简称单位质量物质内含有的放射性活度，简称比活度，单位是比活度，单位是比活度，单位是比活度，单位

21、是Bq/gBq/g放射性浓度放射性浓度放射性浓度放射性浓度 单位体积溶液内含有的放射性活度，单位是单位体积溶液内含有的放射性活度，单位是单位体积溶液内含有的放射性活度，单位是单位体积溶液内含有的放射性活度，单位是BqBq/L/L第五节第五节 射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用带电粒子和物质的相互作用带电粒子和物质的相互作用带电粒子和物质的相互作用带电粒子和物质的相互作用 作用的一般过程作用的一般过程作用的一般过程作用的一般过程 与轨道电子作用：引起原子的电离和激发与轨道电子作用：引起原子的电离和激发与轨道电子作用：引起原子的电离和激发与轨道电子作用：引起原子的电离和激发 与原子核作用：产

22、生韧致辐射、散射和核反应与原子核作用：产生韧致辐射、散射和核反应与原子核作用：产生韧致辐射、散射和核反应与原子核作用：产生韧致辐射、散射和核反应 电离（电离（ionization)带电粒子和物质原子中的电子发生相互作用带电粒子和物质原子中的电子发生相互作用带电粒子和物质原子中的电子发生相互作用带电粒子和物质原子中的电子发生相互作用,使轨道电子获得足够使轨道电子获得足够使轨道电子获得足够使轨道电子获得足够的能量脱离原子的能量脱离原子的能量脱离原子的能量脱离原子,形成正负离子对的过程形成正负离子对的过程形成正负离子对的过程形成正负离子对的过程.因素因素因素因素:电荷量大小和经过的物质密度电荷量大小

23、和经过的物质密度电荷量大小和经过的物质密度电荷量大小和经过的物质密度入射电子入射电子改变运动方向电离电子激发（激发（excitation)当核外轨道电子从入射的带电粒子所获得的能量比较小当核外轨道电子从入射的带电粒子所获得的能量比较小当核外轨道电子从入射的带电粒子所获得的能量比较小当核外轨道电子从入射的带电粒子所获得的能量比较小时时时时,只能使低能级的轨道电子跃迁到高能级轨道上去只能使低能级的轨道电子跃迁到高能级轨道上去只能使低能级的轨道电子跃迁到高能级轨道上去只能使低能级的轨道电子跃迁到高能级轨道上去,使使使使整个原子处于能量较高的状态整个原子处于能量较高的状态整个原子处于能量较高的状态整个

24、原子处于能量较高的状态.入射电子入射电子改变运动方向激发电子轫致辐射轫致辐射轫致辐射轫致辐射(bremsstrahlungbremsstrahlung)高速带电粒子通过原子核电场时受到突然的阻滞高速带电粒子通过原子核电场时受到突然的阻滞高速带电粒子通过原子核电场时受到突然的阻滞高速带电粒子通过原子核电场时受到突然的阻滞,运运运运动方向发生了大的偏移动方向发生了大的偏移动方向发生了大的偏移动方向发生了大的偏移,将一部分动能转化为连续能将一部分动能转化为连续能将一部分动能转化为连续能将一部分动能转化为连续能谱的谱的谱的谱的X X射线射线射线射线.产生轫致辐射的能量与带电粒子的能量产生轫致辐射的能量

25、与带电粒子的能量产生轫致辐射的能量与带电粒子的能量产生轫致辐射的能量与带电粒子的能量成正比成正比成正比成正比,也与被作用物质的原子序数也与被作用物质的原子序数也与被作用物质的原子序数也与被作用物质的原子序数Z Z成正比成正比成正比成正比,与带电与带电与带电与带电粒子的质量平方成反比粒子的质量平方成反比粒子的质量平方成反比粒子的质量平方成反比.主要发生于主要发生于主要发生于主要发生于-粒子与物质相粒子与物质相粒子与物质相粒子与物质相互作用时互作用时互作用时互作用时.湮没辐射湮没辐射(annihilation radiatio)+粒子的平均寿命仅有粒子的平均寿命仅有粒子的平均寿命仅有粒子的平均寿命

26、仅有1010-9-9s,s,它它它它与物质相互作用并完全耗尽其动能与物质相互作用并完全耗尽其动能与物质相互作用并完全耗尽其动能与物质相互作用并完全耗尽其动能前前前前,与物质中的自由电子相结合与物质中的自由电子相结合与物质中的自由电子相结合与物质中的自由电子相结合,正正正正负两个电子的静止质量转化为方向负两个电子的静止质量转化为方向负两个电子的静止质量转化为方向负两个电子的静止质量转化为方向相反、能量各为相反、能量各为相反、能量各为相反、能量各为0.511MeV0.511MeV的两个的两个的两个的两个光子光子光子光子.吸收作用吸收作用吸收作用吸收作用(absorption)(absorption

27、)带电粒子与物质相互作用产生电离和激发等效应带电粒子与物质相互作用产生电离和激发等效应带电粒子与物质相互作用产生电离和激发等效应带电粒子与物质相互作用产生电离和激发等效应,使射使射使射使射线的能量逐渐消耗线的能量逐渐消耗线的能量逐渐消耗线的能量逐渐消耗,当能量全部耗尽当能量全部耗尽当能量全部耗尽当能量全部耗尽,该射线则不再存在该射线则不再存在该射线则不再存在该射线则不再存在,称为被吸收称为被吸收称为被吸收称为被吸收.吸收前射线在物质中运动走行的距离称射程吸收前射线在物质中运动走行的距离称射程吸收前射线在物质中运动走行的距离称射程吸收前射线在物质中运动走行的距离称射程.光电效应光电效应光电效应光

28、电效应:光子与原子的内壳层轨道电子发光子与原子的内壳层轨道电子发光子与原子的内壳层轨道电子发光子与原子的内壳层轨道电子发生作用，把其全部能量交给电生作用，把其全部能量交给电生作用，把其全部能量交给电生作用，把其全部能量交给电子，使它脱离原子而成为自由子，使它脱离原子而成为自由子，使它脱离原子而成为自由子，使它脱离原子而成为自由电子，光子被吸收，这种过程电子，光子被吸收，这种过程电子，光子被吸收，这种过程电子，光子被吸收，这种过程称为光电效应。称为光电效应。称为光电效应。称为光电效应。光子与物质的相互作用光子与物质的相互作用 康普顿康普顿康普顿康普顿-吴有训效应吴有训效应吴有训效应吴有训效应:光

29、子与外层电子发生弹性碰光子与外层电子发生弹性碰光子与外层电子发生弹性碰光子与外层电子发生弹性碰撞，将其部分能量传递给电撞，将其部分能量传递给电撞，将其部分能量传递给电撞，将其部分能量传递给电子，使其脱离原子而运动，子，使其脱离原子而运动，子，使其脱离原子而运动，子，使其脱离原子而运动，此电子称为康普顿电子，光此电子称为康普顿电子，光此电子称为康普顿电子，光此电子称为康普顿电子，光子本身能量减少，改变其运子本身能量减少，改变其运子本身能量减少，改变其运子本身能量减少，改变其运动方向而射出，称为康普顿动方向而射出，称为康普顿动方向而射出，称为康普顿动方向而射出，称为康普顿散射散射散射散射。电子对形

30、成电子对形成电子对形成电子对形成 当入射光子的能量高于当入射光子的能量高于当入射光子的能量高于当入射光子的能量高于1.02MeV1.02MeV时，光子在原子核电时，光子在原子核电时，光子在原子核电时，光子在原子核电场的作用下，转化为一对正、场的作用下，转化为一对正、场的作用下，转化为一对正、场的作用下，转化为一对正、负电子，称为电子对生成。负电子，称为电子对生成。负电子，称为电子对生成。负电子，称为电子对生成。前两者发生在前两者发生在前两者发生在前两者发生在光子能量较低光子能量较低光子能量较低光子能量较低时时时时,后者发生在后者发生在后者发生在后者发生在光子能量必光子能量必光子能量必光子能量必

31、须大于须大于须大于须大于1.021.021.021.02MeVMeV。光子与物质的相互作用光子与物质的相互作用光子与物质的相互作用光子与物质的相互作用射线射线第第 1 1 步步初级作用初级作用三种作用效应三种作用效应 光电效应光电效应 康普顿效应康普顿效应 电子对效应电子对效应 产生次级电子产生次级电子第第 2 2 步步次级作用次级作用电离效应电离效应次级电子使次级电子使物质原子电离物质原子电离中子与物质的相互作用中子与物质的相互作用中子与物质的相互作用中子与物质的相互作用 中子不带电，它和中子不带电，它和中子不带电，它和中子不带电，它和射线一样都不能直接使物质电离，射线一样都不能直接使物质电

32、离，射线一样都不能直接使物质电离，射线一样都不能直接使物质电离，要通过与物质相互作用时产生的次级粒子才能使物质要通过与物质相互作用时产生的次级粒子才能使物质要通过与物质相互作用时产生的次级粒子才能使物质要通过与物质相互作用时产生的次级粒子才能使物质发生电离。中子与原子核的作用方式有弹性散射和核发生电离。中子与原子核的作用方式有弹性散射和核发生电离。中子与原子核的作用方式有弹性散射和核发生电离。中子与原子核的作用方式有弹性散射和核反应等。中子将一部分能量传递给被碰撞的原子核，反应等。中子将一部分能量传递给被碰撞的原子核，反应等。中子将一部分能量传递给被碰撞的原子核，反应等。中子将一部分能量传递给

33、被碰撞的原子核，使它作反冲核运动，从而引起物质的电离和激发。使它作反冲核运动，从而引起物质的电离和激发。使它作反冲核运动，从而引起物质的电离和激发。使它作反冲核运动，从而引起物质的电离和激发。第六节第六节 电离辐射量及其单位电离辐射量及其单位辐射能和照射量辐射能和照射量 照射量定义：照射量定义：或或射线在单位质量为射线在单位质量为dm的的空气中，与原子相互作用释放出来的次级电空气中，与原子相互作用释放出来的次级电子完全被阻止时，所产生的同一种符号离子子完全被阻止时，所产生的同一种符号离子的总电荷的绝对值的总电荷的绝对值dq，与空气质量与空气质量dm之比。之比。库仑库仑/千克（千克（C/Kg），

34、），非许用单位伦琴非许用单位伦琴（R）1R=2.58*10-4 C/Kg吸收剂量、剂量当量和有效剂量吸收剂量、剂量当量和有效剂量 吸收剂量是指单位质量的被照射物质所吸收任何电吸收剂量是指单位质量的被照射物质所吸收任何电吸收剂量是指单位质量的被照射物质所吸收任何电吸收剂量是指单位质量的被照射物质所吸收任何电离辐射的平均能量。离辐射的平均能量。离辐射的平均能量。离辐射的平均能量。D=dE.dmD=dE.dm-1-1 （dEdE是质量为是质量为是质量为是质量为dmdm的被照射物所吸收的剂量。）的被照射物所吸收的剂量。）的被照射物所吸收的剂量。）的被照射物所吸收的剂量。）单位：单位：单位：单位：1Gy

35、=1J/Kg=100rad(1Gy=1J/Kg=100rad(拉德）拉德）拉德）拉德）单位时间内的吸收剂量，称为吸收剂量率单位时间内的吸收剂量，称为吸收剂量率单位时间内的吸收剂量，称为吸收剂量率单位时间内的吸收剂量，称为吸收剂量率当量剂量：当量剂量：即使在吸收剂量相同的情况下，不同辐射类型所产生的生物效应的严重即使在吸收剂量相同的情况下，不同辐射类型所产生的生物效应的严重即使在吸收剂量相同的情况下，不同辐射类型所产生的生物效应的严重即使在吸收剂量相同的情况下，不同辐射类型所产生的生物效应的严重性各不相同，为了便于比较，引入了剂量当量的概念，它是用适当的修正性各不相同，为了便于比较，引入了剂量当

36、量的概念，它是用适当的修正性各不相同，为了便于比较，引入了剂量当量的概念，它是用适当的修正性各不相同，为了便于比较，引入了剂量当量的概念，它是用适当的修正因子对吸收剂量进行加权，从而使修正后的吸收剂量更能反应辐射对机体因子对吸收剂量进行加权，从而使修正后的吸收剂量更能反应辐射对机体因子对吸收剂量进行加权，从而使修正后的吸收剂量更能反应辐射对机体因子对吸收剂量进行加权，从而使修正后的吸收剂量更能反应辐射对机体的危害程度。的危害程度。的危害程度。的危害程度。H=D*Q*N(H=D*Q*N(单位：单位：单位：单位：SvSv，希沃特）希沃特）希沃特）希沃特）H H为剂量当量，为剂量当量，为剂量当量，为

37、剂量当量，D D为吸收剂量，为吸收剂量，为吸收剂量，为吸收剂量，QQ为辐射品质因素，为辐射品质因素，为辐射品质因素，为辐射品质因素，N N是其他任何修正因素是其他任何修正因素是其他任何修正因素是其他任何修正因素的乘积。的乘积。的乘积。的乘积。有效剂量有效剂量 有效有效有效有效剂剂剂剂量用于量用于量用于量用于评评评评价全身受到非均匀性照射情况下，价全身受到非均匀性照射情况下，价全身受到非均匀性照射情况下，价全身受到非均匀性照射情况下，发发发发生随机效生随机效生随机效生随机效应应应应几率的物理量。即：在全身受到非均匀几率的物理量。即：在全身受到非均匀几率的物理量。即：在全身受到非均匀几率的物理量。

38、即：在全身受到非均匀性照射的情况下，受照性照射的情况下，受照性照射的情况下，受照性照射的情况下，受照组织组织组织组织或器官的当量或器官的当量或器官的当量或器官的当量剂剂剂剂量与相量与相量与相量与相应应应应的的的的组织权组织权组织权组织权重因子乘重因子乘重因子乘重因子乘积积积积的的的的总总总总和。和。和。和。E E T TWWT THHT T E E：有效有效有效有效剂剂剂剂量量量量 WWT T：组织组织组织组织T T的的的的组织权组织权组织权组织权重因子（重因子（重因子（重因子（tissue weighting factortissue weighting factor，WTWT）定定定定义义

39、义义：WTWT代表代表代表代表组织组织组织组织T T接受的照射所接受的照射所接受的照射所接受的照射所导导导导致的随机效致的随机效致的随机效致的随机效应应应应的危的危的危的危险险险险系数与全身受到系数与全身受到系数与全身受到系数与全身受到均匀照射均匀照射均匀照射均匀照射时时时时的的的的总总总总危危危危险险险险系数的比系数的比系数的比系数的比值值值值。表示组织或器官的辐射敏感性，反应表示组织或器官的辐射敏感性，反应表示组织或器官的辐射敏感性，反应表示组织或器官的辐射敏感性，反应了在全身均匀受照下各该组织或器官对总危害的相对贡献。了在全身均匀受照下各该组织或器官对总危害的相对贡献。了在全身均匀受照下

40、各该组织或器官对总危害的相对贡献。了在全身均匀受照下各该组织或器官对总危害的相对贡献。HHT T：组织组织组织组织T T的当量的当量的当量的当量剂剂剂剂量量量量组织或器官组织权重因子WT睾丸红骨髓结肠肺胃膀胱乳腺肝食道甲状腺皮肤骨表面其余组织或器官0.200.120.120.120.120.050.050.050.050.050.010.010.05放射性活度放射性活度(A)(A)吸收剂量吸收剂量(D)(D)当量剂量当量剂量 (H)(H)有效剂量（有效剂量（E E）吸收剂量吸收剂量(D)(D)1 1戈瑞戈瑞 =1=1焦耳焦耳/千克千克1 1 GyGy =1 J/kg =1 J/kg放射源放射源

41、 活度活度(A)(A)1 1贝克贝克=1=1次核衰变次核衰变/秒秒 当量剂量当量剂量 (H)(H)有效剂量（有效剂量（E）1 1希沃特希沃特 =1=1 焦耳焦耳/千克千克三三者者意意义义和和区区别别任何物质任何物质有机体有机体小 结剂量是指辐射与物质作用后，释放或吸收能量的量度。剂量是指辐射与物质作用后，释放或吸收能量的量度。不同种类、能量的核辐射，对生物体造成的辐射损伤不同。不同种类、能量的核辐射，对生物体造成的辐射损伤不同。辐射所致生物效应中的随机性效应可以通过有效剂量进行辐射所致生物效应中的随机性效应可以通过有效剂量进行估算。估算。第七节第七节 电离辐射生物效应及射线作用原理电离辐射生物

42、效应及射线作用原理 一、电离辐射生物效应一、电离辐射生物效应一、电离辐射生物效应一、电离辐射生物效应 概念概念概念概念:是指电离辐射将辐射能量传递给有机体所引起的任是指电离辐射将辐射能量传递给有机体所引起的任是指电离辐射将辐射能量传递给有机体所引起的任是指电离辐射将辐射能量传递给有机体所引起的任 何改变的总称。何改变的总称。何改变的总称。何改变的总称。基础：电离和激发基础：电离和激发基础：电离和激发基础：电离和激发 二、电离辐射作用机制二、电离辐射作用机制（一）电离辐射的原发作用（一）电离辐射的原发作用 直接作用直接作用直接作用直接作用 间接作用间接作用间接作用间接作用重排重排 重排重排继发生

43、物分子损伤继发生物分子损伤理化阶段理化阶段(10-10秒)化学阶段化学阶段(10-8秒)生生物物阶阶段段(数秒至数十年)生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞代谢损伤代谢损伤异常增殖异常增殖 细胞死亡细胞死亡遗传变异遗传变异 个体疾病、死亡个体疾病、死亡生物分子激发、电离生物分子激发、电离 水分子激发、电离水分子激发、电离电电 离离 辐辐 射射物理阶段物理阶段（10-13秒）生物分子自由基生物分子自由基 分子内能量传递分子内能量传递 与生物分子反应与生物分子反应 代谢代谢 代谢代谢 突变突变 生化反应生化反应 代谢代谢 代谢代谢 生物分子损伤生物分子损伤 产生自由基产生自由基 和和 生生 物物 分分子

44、相反应子相反应 直接作用 间接作用代谢代谢（二）电离辐射的继发作用（二）电离辐射的继发作用神经体液失调神经体液失调神经体液失调神经体液失调细胞膜和血管壁的通透性改变细胞膜和血管壁的通透性改变细胞膜和血管壁的通透性改变细胞膜和血管壁的通透性改变毒血症毒血症毒血症毒血症 电离辐射对细胞的作用电离辐射对细胞的作用电离辐射对细胞的作用电离辐射对细胞的作用 细胞的辐射敏感性细胞的辐射敏感性细胞的辐射敏感性细胞的辐射敏感性 高度敏感的组织高度敏感的组织高度敏感的组织高度敏感的组织：淋巴组织、胸腺、骨髓、胃肠上皮、性腺和胚胎：淋巴组织、胸腺、骨髓、胃肠上皮、性腺和胚胎：淋巴组织、胸腺、骨髓、胃肠上皮、性腺和

45、胚胎：淋巴组织、胸腺、骨髓、胃肠上皮、性腺和胚胎组织组织组织组织 中度敏感组织中度敏感组织中度敏感组织中度敏感组织：感觉器官、内皮细胞、皮肤上皮、唾液腺和肾、肝、：感觉器官、内皮细胞、皮肤上皮、唾液腺和肾、肝、：感觉器官、内皮细胞、皮肤上皮、唾液腺和肾、肝、：感觉器官、内皮细胞、皮肤上皮、唾液腺和肾、肝、肺的上皮细胞肺的上皮细胞肺的上皮细胞肺的上皮细胞 轻度敏感组织轻度敏感组织轻度敏感组织轻度敏感组织：中枢神经系统、内分泌腺、心脏等：中枢神经系统、内分泌腺、心脏等：中枢神经系统、内分泌腺、心脏等：中枢神经系统、内分泌腺、心脏等 不敏感组织不敏感组织不敏感组织不敏感组织：肌肉组织、软骨、骨组织和

46、结缔组织：肌肉组织、软骨、骨组织和结缔组织：肌肉组织、软骨、骨组织和结缔组织：肌肉组织、软骨、骨组织和结缔组织电离辐射组织器官的作用电离辐射组织器官的作用电离辐射组织器官的作用电离辐射组织器官的作用 高度敏感的组织器官高度敏感的组织器官高度敏感的组织器官高度敏感的组织器官 造血系统、胃肠道、免疫器官、性腺造血系统、胃肠道、免疫器官、性腺造血系统、胃肠道、免疫器官、性腺造血系统、胃肠道、免疫器官、性腺MG2SG1G0.三、辐射生物效应分类和影响因素三、辐射生物效应分类和影响因素三、辐射生物效应分类和影响因素三、辐射生物效应分类和影响因素 辐射生物效应分类辐射生物效应分类 （一）按照射方式分（一）

47、按照射方式分（一）按照射方式分（一）按照射方式分 外照射（外照射（外照射（外照射（射线、射线、射线、射线、射线和中子等）射线和中子等）射线和中子等）射线和中子等）与内照射（与内照射（与内照射（与内照射（射线和射线和射线和射线和射线）射线）射线）射线）局部照射与全身照射局部照射与全身照射局部照射与全身照射局部照射与全身照射 外照射的射线照射身体某一部位，引起局部细胞外照射的射线照射身体某一部位，引起局部细胞外照射的射线照射身体某一部位，引起局部细胞外照射的射线照射身体某一部位，引起局部细胞的反应称局部照射。的反应称局部照射。的反应称局部照射。的反应称局部照射。身体各部位的辐射敏感性依次为：身体各

48、部位的辐射敏感性依次为：身体各部位的辐射敏感性依次为：身体各部位的辐射敏感性依次为：腹部腹部腹部腹部 胸部胸部胸部胸部 头部头部头部头部 四四四四肢肢肢肢 当全身均匀或非均匀地受到照射而产生全身效应称当全身均匀或非均匀地受到照射而产生全身效应称当全身均匀或非均匀地受到照射而产生全身效应称当全身均匀或非均匀地受到照射而产生全身效应称全身照射全身照射全身照射全身照射 （二）按效应出现时间分（二）按效应出现时间分（二）按效应出现时间分（二）按效应出现时间分 早期效应与远期效应早期效应与远期效应早期效应与远期效应早期效应与远期效应 受照射后数小时至几周内出现的效受照射后数小时至几周内出现的效受照射后数

49、小时至几周内出现的效受照射后数小时至几周内出现的效 应称应称应称应称早期效应早期效应早期效应早期效应，如急性放射病。，如急性放射病。，如急性放射病。，如急性放射病。受照射后数月至数年发生的效应称受照射后数月至数年发生的效应称受照射后数月至数年发生的效应称受照射后数月至数年发生的效应称远远远远 期效应期效应期效应期效应，如放射性白内障等。，如放射性白内障等。，如放射性白内障等。，如放射性白内障等。（三）按照射剂量率分（三）按照射剂量率分（三）按照射剂量率分（三）按照射剂量率分 急性效应急性效应急性效应急性效应 慢性效应慢性效应慢性效应慢性效应（四）按效应表现的个体分（四）按效应表现的个体分（四）

50、按效应表现的个体分（四）按效应表现的个体分 躯体效应和遗传效应躯体效应和遗传效应躯体效应和遗传效应躯体效应和遗传效应 受照射个体本身所发生的各种效应称为受照射个体本身所发生的各种效应称为受照射个体本身所发生的各种效应称为受照射个体本身所发生的各种效应称为躯体效应躯体效应躯体效应躯体效应。如辐。如辐。如辐。如辐射所致的骨髓造血障碍、白内障。射所致的骨髓造血障碍、白内障。射所致的骨髓造血障碍、白内障。射所致的骨髓造血障碍、白内障。受照射个体生殖细胞突变，在子代表现出的效应称为受照射个体生殖细胞突变，在子代表现出的效应称为受照射个体生殖细胞突变，在子代表现出的效应称为受照射个体生殖细胞突变，在子代表