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1、1,放射性基礎知識,輻射安全與防護初級培訓,2,主要內容,放射性基礎知識 輻射防護中常用的量放射源、射線裝置的醫學應用,3,1、什么是輻射？輻射是指以波或高速粒子的形式向周圍空間或物質發射并在其中傳播的能量的統稱。如聲輻射、熱輻射、電磁輻射、粒子輻射等。,第一部分 放射性基礎知識,電離輻射：任何具有足夠能量的粒子或射線，與原子或分子中的電子相互作用，使電子獲得足夠的能量從原子或分子中脫離出來，稱為電離輻射。非電離輻射：輻射能量較低，照射到物體上 時無法使物質發生電離的輻射。,2、什么是電離輻射？,4,5,6,電磁波譜 12eV,7,（1）來自天然輻射源宇宙輻射：來自地球之外，如宇宙射線、宇生核2、素C-14、H-3等；地面輻射：來自地殼中的天然放射性核素，如U-235、Tu-232、K-40、Rn-222等；食品和飲料中的放射性：主要是K-40。,3、電離輻射的主要來源 天然源和人工源,8,（2）來自人工輻射源 放射性物質即放射源 放射性物質的原子核處于不穩定狀態，其結構會經歷自發的改變，使原子核恢復到更穩定的狀態，即衰變。衰變過程中發射出的粒子和射線，這些輻射屬于電離輻射。最常見的有粒子、粒子和射線。,3、電離輻射的主要來源 天然源和人工源,9,射線裝置,射線裝置通常是指在接通電源后能夠產生X射線或電子流、質子流等的人造裝置。射線裝置包括X線機、加速器、中子發生器以及含放射源的裝置。3、射線裝置只有在工作時才會發出射線，是防護的重點。,利用高速的帶電粒子轟擊某些高原子序數靶而急速放緩時產生X射線的裝置。X線機的核心部分是X線管。電子由加熱的金屬絲產生；高壓電場用來加速電子高速靶物質一般選擇鎢、鉬、鉛,X射線發生器,10,X射線輸出劑量正比于X射線管的電流乘以曝光時間mAs,11,裂變：在核反應堆中發生的重核分裂成較小核子的過程，裂變產物往往都具有放射性。如：I-131、Mo-99、Cs-137等。核反應堆：就是中子源，如Co-59生產Co-60；核反應堆的結構材料的感生放射性等。離子轟擊：被高能量的帶電粒子轟擊后的靶材料，如F-18的制備。,188O+11P 189F+10n4、,核反應,12,4.1 原子 組成元素的基本單位所有的物質都是由分子構成的分子是由原子構成的 原子是由原子核和電子構成的原子核由質子和中子構成的。,4、物質結構,13,電子：帶有一個單位的負電荷，電子位于圍繞原子核的軌道上 e=-1.610-19C me=9.110-31kg質子：帶有一個單位的正電荷，e=+1.610-19C mp=1.672610-27kg中子：是不帶電的中性粒子 mn=1.674910-27kg,當獲得或釋放能量的時候，改變運轉軌道,不影響原子的化學性質；影響原子核的穩定性,14,原子的半徑：R約為10-10m原子核的半徑：約為10-1410-15m原子質量單位u：1u=5、12C原子質量1/12=1.6610-27kg原子核的密度 2.84108t/cm3 即在每立方厘米體積中有近3億噸的物質,15,16,4.2 放射性核素,核素：是指在其原子核內具有一定數目的質子和中子以及特定能態的一種原子核或原子。核素的符號表示：,質子數中子數能 態,在實際應用中，有時只標記核素的質量數，如14C、C-14、碳-14。,17,4.2 放射性核素,核素的分類：根據原子核的穩定性，核素分為穩定的核素和不穩定的放射性核素。放射性核素:是一類不穩定的核素，能自發地發生衰變，同時放射出射線，通過衰變形成穩定的核素。絕大多數為人工放射性核素。,原子核的穩定性,原子核的穩定性與核內質子數6、和中子數的比例有關。輕元素Z83：穩定核素少偶偶核最穩定，奇奇核最不穩定隨著核內質子數和中子數的增加表現出周期性變化。當質子數或中子數為2、8、20、28、50、82、126時特別穩定。Z為43、61及 Z83的元素沒有穩定核素。,18,19,4.3 同核異能素 激發態原子核稱為基態原子核的同核異能素,它們的A和Z均相同只是核能量狀態不同。99mTc表示該核素的原子核處于激發態。如99mTc稱為99Tc的同核異能素。注意：99Tc和99mTc是兩種獨立的核素。,20,21,同位素是質子數相同但中子數不同的某種元素的各種核素。同位素的化學性質相同，但放射性質可能不同。自然界中許多元素具有同位素 7、天然存在的氫同位素有3種：1H(氕99.985)、2H(氘0.015)、3H(氚）,4.4 同位素,22,關于氚,元素氫的一種放射性同位素，半衰期為12.5年，發射射線而衰變成氦3，能量為0.019MeV，大量吸入氚會對人體有害。在自然界中存在極微，從核反應制得。,23,5.1 放射性的發現倫琴發現X射線1895年貝克勒爾發現放射性1896年居里夫婦發現新的放射性元素1934年，法國核物理學家約里奧-居里夫婦首次發現人工放射性同位素,5.關于放射性,24,放射性是指原子核自發地放射出射線的現象。這些原子核處于不穩定狀態，自發地放出由粒子或光子組成的射線，并輻射出原子核里的過剩能量，最常見的射線8、有、射線，其他可能還包括正電子、X射線、中子射線等。,5.2 什么是放射性,25,6.1 射線射線：是由粒子組成的粒子流，粒子由2個質子和2個中子組成。出射速度約為光速的110，它的電離作用大，貫穿本領小，它在空氣中的射程只有幾個厘米。,6.常見電離輻射的特征,3.5MeV，產生10萬離子對，路徑2個厘米近乎一條直線,26,粒子,27,射線：可以被我們的皮膚屏蔽；它只有在我們體內時才是有害的。,28,射線：是由粒子組成的粒子流，本質上與電子相同，是原子核中的一個中子轉變成一個質子和一個電子時產生的。質子保留在原子核內，電子則以粒子形式被發射出。電離作用較小，穿透能力較大。它在空氣中的射程因其能9、量的不同而有較大差異，一般為幾米。,6.2 射線,29,粒子,30,射線：能夠穿透皮膚；可以損害皮膚和眼睛。,70keV1MeV 5mm,31,+射線：是由正電子組成的粒子流，是原子核中的一個質子轉變成一個中子和一個正電子時產生的。中子保留在原子核內，正電子則被高速釋放出來。正電子在很多方面都與粒子相似，它們的主要差別在于所帶電荷的正負性。,+射線（正電子）,32,射線：是一種從原子核發射出來的電磁輻射，與光速相同，沒有質量，不帶電。它的電離作用小，貫穿本領很大，能穿透幾十厘米厚的鋼板。它在空氣中的射程通常為幾百米。,6.3 射線,33,射線,34,X射線：產生于原子核外電子軌道的躍遷，類似于10、射線，也是一種既無質量也不帶電的電磁輻射。它的電離作用小，貫穿本領很大，能穿透幾十厘米厚的鋼板。它在空氣中的射程通常為幾百米。X射線可以由一些衰變過程產生，但更多是由X線機或加速器人工產生。硬X射線：在0.11，用于放療，DSA，拍片等 軟X射線：在110，用于乳腺等。,6.4 X射線,35,射線和X射線:能夠穿透你的身體并在深部產生劑量,自然存在于土壤和宇宙輻射中,被密實的屏蔽或大量普通物質屏蔽,醫療、工業、放射源,鉛、鈾,36,中子射線：存在于原子核內，不帶電，比質子略重。中子輻射通常與核反應堆的產物或人工生產的中子源有關。中子輻射很少與核素的放射性衰變有關。锎-252中子具有高度穿透性。11、,6.5 中子射線,射線X射線,37,中子射線,38,中子：穿透力很強；因此可以影響所有器官,39,內照射的危害：外照射的危害：,射線 射線 射線 中子射線,中子射線 射線 射線 射線,40,常見射線的性質,不同射線的穿透能力,、射線穿透人體皮膚情況,43,7.1 放射性衰變原子核結構發生自發地改變使其更加穩定的過程。衰變過程中產生帶電粒子和射線。每一種特定核素的衰變方式是不一樣的，表現在產生的粒子不同和射線能量不同。,7.放射性衰變,23892U 23490Th釷42He,23490Th 23491Pa鏷 e,44,衰變：放射性核素的原子核放射出粒子而 變為另一種核素的原子核的過程稱為衰變。12、粒子能量在4 8MeV；通常是由某些重核元素如鈾、鐳等發射的。4.78MeV、4.60MeV/0.186MeV,22688Ra 22286Rn42 HeQ,22688Ra,22286Rn,基態,激發態,94.6%,5.4%,7.2 放射性衰變的類型,45,衰變模式示意圖,46,放射性核素的原子核內有一個中子轉變為質子放射出粒子的過程稱為衰變。粒子能量連續分布直至最大值，最大值取決于特定的放射性核素；如：32P，0 1.71MeV，平均0.70MeV。-衰變發生在富中子核內。,3215P 3216S-,衰變,47,衰變模式示意圖,48,60Co,1.17 MeV,1.33 MeV,60Ni,0.13、314 MeV(99.95%),1.48Mev(0.05%),T1/2=5.27a,60Ni*,60Ni*,鈷-60（Co）的衰變,49,衰變是放射性核素的原子核釋放過剩能量，從而變得更加穩定的一種方式。通常發生在衰變或衰變之后只釋放能量不發射粒子，能量在MeV。140keV,9942Mo 99m43Tc-9943Tc,衰變,50,光量子,衰變模式示意圖,51,放射性核素的原子核內有一個質子轉變為中子放射出正電子的過程稱為+衰變。發射的正電子能量連續分布；如：18F，0 0.633MeV。+衰變通常只發生在質子過剩的原子核內。,正電子輻射（+衰變）,189F 188O+,52,放射性衰變模式的14、總結,53,衰變規律：母體原子核的數目隨時間呈指數規律減少，遵循明確的統計規律。N=N0e-t衰變常數：表示單位時間內每個原子發生衰變的概率對于某一放射性核素是固定不變的。,7.3 放射性衰變規律,54,定義：放射性母體原子核數目衰減至原來數目的一半所需要的時間。物理意義：表示核衰變快慢的物理量。每一放射性核素都有唯一的、固定的半衰期。T與的換算關系：=ln2/T=0.693T,半衰期T,55,定義：指放射性物質在單位時間內發生衰變的 次數（或原子核個數）。物理意義：表示放射性物質的放射性的強弱。單位：貝克 1Bq表示每秒內發生一次核衰變 居里 1g鐳-226每秒發生衰變的原子數 1Ci=3.15、71010 Bq（37GBq）,7.4 放射性活度A,56,放射性活度隨時間的延長呈指數規律減弱.計算公式：A=A0e-t（1）A0：表示在t=0時的放射性活度.A=A0/2n（2）其中：n為半衰期數,放射性活度的計算,57,例：Cs-137源在1973年1月1日活度為800MBq，計算在2030年7月1日的活度為多少？方法1：A=A0e-t=800e-0.02357.5=800e-1.32=8000.267=214MBq方法2：A=A0/2n=800/21.91=800/3.76=213MBq,58,定義：指某一放射性核素在單位質量或單位體積 的放射性活度。物理意義：說明放射性物質的相對危險16、性。如果物質的比活度高，即便質量或體積很小，也可能是危險源單位：Bqkg-1或者Bqm-3有關計算：SA=N=6.031023/A=0.6936.031023/（T1/2A）,7.5 放射性比活度SA,59,只要已知放射性核素的SA，就可以計算出放射源中該放射性核素的克數：放射性核素的克數=活度/放射性比活度 例：試計算硫-35的放射性比活度？1GBg的輻射源中 有多少克硫-35？查表得半衰期為87.2d SA=1.59 1015 Bgg-1 克數=63g,7.5 放射性比活度SA,60,1.輻射劑量的限值電離輻射防護與輻射源安全基本安全標準 GB 18871-2002 2003年4月1日實施17、國家環保總局、衛生部、國防科工委 聯合制定,第二部分 輻射防護中常用的量,61,當量劑量與有效劑量限值,62,一方面：為了確定照射引起的潛在危害，需要對輻射場進行測量。另一方面：為了研究輻射引起的劑量效應，需要對輻射劑量進行測量。ICRU：國際輻射單位和測量委員會負責制定準確的定義和換算因子并推廣使用。,2、常用的輻射量和劑量,63,輻射量：描述輻射場（射線和粒子）以及由此產生的 電離的量。（1）能量：產生電離輻射的射線能量用電子伏表示。1eV=1.610-19J keV MeV（2）注量：指穿過單位面積上的離子數或光子數。單位：m-2。描述任何類型射線組成的輻射場。,常用的輻射量和劑量（續）18、,64,定義：X或射線與空氣相互作用使空氣電離后在單位質量的空氣中所產生的同種電荷的總電荷量。物理意義：描述X射線和射線輻射場的量。空氣表達式：X=dQ/dm 單位：國際單位：C/kg 專用單位：倫琴 R 1R=2.5810-4 C/kg,（3）照射量X,65,定義：指不帶電的粒子，如X、射線或中子在單位質量的吸收介質中釋放出的動能。當吸收介質為空氣時，即是空氣的比釋動能。物理意義：描述任何受照介質的不帶電致電離輻射的輻射場。表達式：X=dEtr/dm 單位：國際單位：J/kg 專用單位：戈瑞 Gy,（4）比釋動能K 1962年ICRU首次提出,不帶電離子把能量 釋出的帶電粒子,66,劑量：用19、來描述輻射穿過物質時的能量沉積。在輻射防護中所用的基本劑量學量包括：（1）吸收劑量（2）當量劑量 表示外部貫穿輻射產生的能量沉積（3）有效劑量（4）待積劑量 表示內照射對組織產生的能量沉積,常用的輻射量和劑量（續）,67,定義：單位質量的受照物質所吸收的平均輻射能量。指任何類型的輻射在任何介質中的能量沉積。物理意義：描述輻射能量的物理量。適用于任何類型的輻射與任何物質。單位：戈瑞 1Gy=1J/kg 1Gy=100 rad,2.1 吸收劑量D,帶電粒子通過電離或激發 介質,68,表示特定類型的照射對器官或組織產生的生物效應定義：輻射在器官或組織中的當量劑量定義為 H=WR D 其中：WR-輻射20、R的權重因子；D-輻射在器官或組織內產生 的平均吸收劑量。單位：J/kg 希沃特（Sv）,2.2 當量劑量HT,69,輻射權重因子WR,70,T,定義：器官或組織的有效劑量等于當量劑量乘以相應的組織權重因子。E=WT HT 其中：E-有效劑量，單位希沃特。WT-器官或組織T的組織權重因子。HT-器官或組織T的當量劑量。單位：J/kg 希沃特（Sv）,2.3 有效劑量E,71,組織權重因子WT,增加了腦和唾液腺：0.01其余組織有所增加：淋巴結、膽囊、前列腺、宮頸等,72,T,待積劑量：指攝入放射性物質引起的劑量。定義：放射性物質攝入人體內后在50年內產生的累積劑量（對兒童而言，定義為到70歲時21、的累積劑量）。待積吸收劑量D（50）待積當量劑量H（50）待積有效劑量E（50）,2.4 待積劑量 表示內照射劑量的時間分布,73,T,輻射量、劑量的總結,74,X射線診斷和介入放射學,腫瘤放射治療,臨床核醫學,第三部分 放射源、射線裝置的醫學應用,75,輻射安全與防護基礎知識,山東省環保學校與培訓中心 張文革 2013.6.3,輻射安全監督員培訓,76,1、X射線診斷中的放射危險來源導致放射危險的來源：診斷設備中的X射線發射裝置。X射線診斷常見設備：放射診斷用普通X線機（透視、攝影）X-CT CR、DR（數字化X射線攝影裝置）DSA（數字化X射線透視裝置，類）牙科X射線機 乳腺X射線機,7722、,2、介入放射學中的放射危險來源導致放射危險的來源：診斷性、治療性介入放射學成像產生電離輻射的設備。介入放射學常用產生電離輻射的設備：X-CT DSA（數字化X射線透視裝置，類）,78,（1）醫用X射線診斷衛生防護標準 GBZ130-2013（2）X射線計算機斷層攝影放射防護要求 GBZ165-2012（3）車載式醫用X射線診斷系統的放射防護要求 GBZ264-2015（4）醫用X射線診斷受檢者放射衛生防護標準 GB16348-2010,放射診斷相關標準,79,3、腫瘤放射治療中的放射危險來源腫瘤放射治療：利用射線治療惡性腫瘤的一種方法。分為遠距離放射治療和近距離放射治療。腫瘤放射治療產生射線23、的來源：放射性核素：產生的、射線 X射線治療機：X射線 加速器：電子束、質子束、中子束以 及其他粒子束。模擬定位機：輔助設備，X射線，類。,80,3、腫瘤放射治療中的放射危險來源（續）遠距離放射治療使用的治療機：鈷治療機：射線，密封源，類，活度一般 在500010000Ci，至少1000Ci。X射線治療機：X射線，射線裝置，50kV X射線接觸治療機，4050kV X射線淺表治療機，50150kV X射線深部治療機，150300kV，類,81,遠距離放射治療使用的治療機：（續）醫用加速器：射線裝置，類，低能：50MeV以下 電子直線加速器：（1）50MeV以下，一般540MeV（2）運行中產生24、的輻射：電子束；軔致輻射、中子射線；、射線。,82,3、腫瘤放射治療中的放射危險來源（續）近距離放射治療使用的治療機：后裝治療機：射線治療，密封源、類 60Co、137Cs、192Ir。組織植入：、射線治療，密封源、類 125I、103Pd鈀、241Am等。表面敷貼器：射線治療，密封源、類 32P、90Sr、204Tl等。,83,放射治療相關標準（1）電子加速器放射治療放射防護要求 GBZ126-2011（2）醫用X射線治療衛生防護標準 GBZ131-2002（3）醫用射束遠距治療防護與安全標準 GBZ161-2004（4）后裝源近距離治療衛生防護標準 GBZ121-2002（5）X、射線頭部25、立體定向外科治療放射衛生防護標準 GBZ168-2005（6）低能射線粒子源植入治療的放射防護與質量控制 檢測規范 GBZ178-2014,84,4、臨床核醫學中的放射危險來源臨床核醫學：將放射性藥物引入機體進行疾病 診斷和治療。其工作場所一般為乙、丙級。臨床核醫學中放射線的來源：放射性藥物：產生的、射線等。相關診斷設備：SPECT、PET/CT,85,4、臨床核醫學中的放射危險來源常用的放射性藥物：200余種 顯像類放射性核素：99mTc、18F等 治療類放射性核素：131I、32P 等臨床核醫學相關設備：SPECT：99mTc產生的射線。PET/CT：18F 產生的+射線；CT機產生的X射線；類 PET用小型回旋加速器。類,86,核醫學相關標準（1）臨床核醫學放射衛生防護標準 GBZ120-2006（2）放射性核素敷貼治療衛生防護標準 GBZ134-2002（3）生產和使用放射免疫分析試劑（盒）衛生防護標準 GBZ136-2002（4）臨床核醫學的患者防護與質量控制規范 GB16361-2012,核醫學常用的放射性核素,核醫學常用的放射性核素（續）,核醫學常用的放射性核素（續）,90,謝謝！,