GOOD放射衛(wèi)生學重點-緒論-核醫(yī)學與放射防護基礎知識

GOOD放射衛(wèi)生學重點_緒論_核醫(yī)學與放射防護基礎知識第一頁，共93頁。InternationalConferenceonthePROTECTIONOFTHEENVIRONMENTFROMTHEEFFECTSOFIONIZINGRADIATIONStockholm,Sweden6-10October2003OrganizedbytheIAEAInco-operationwithUNSCEAR,theECandtheIURHostedbytheGovernmentofSwedenthroughtheSwedishRadiationProtectionAuthorityMailingaddress&informationunder:第二頁，共93頁。InternationalConferenceontheInternationalAtomicEnergyAgencyOrganizedbytheIAEAInco-operationwithUNSCEAR,theECandtheIURHostedbytheGovernmentofAustriathroughtheAustrianRadiationProtectionAuthorityVienna,Austria6-7May2004Mailingaddress&informationunder:第三頁，共93頁。第四頁，共93頁。緒論核醫(yī)學與放射防護的基礎知識第五頁，共93頁。核醫(yī)學的發(fā)展史（1）1934年EnricoFermi發(fā)明核反應堆，生產(chǎn)第一個碘的放射性同位素。1936年JohnLawrence首先用32P治療白血病，這是人工放射性同位素治療疾病的開始。1937年Herz首先在兔進行碘[128I]半衰期（半衰期T1/225分）的甲狀腺試驗，以后被131I（8.4天）替代。1942年JosephHamilton首先應用131I測定甲狀腺功能和治療甲狀腺功能亢進癥

1943年至1946年用131I治療甲狀腺癌轉(zhuǎn)移第六頁，共93頁。核醫(yī)學發(fā)展史（2）1946年7月14日，美國宣布放射性同位素可以進行臨床應用，開創(chuàng)了核醫(yī)學的新紀元1951年BenedictCassen發(fā)明線性掃描機1958年HalO.Anger發(fā)明Anger照相機1959年SolomonA.Berson和RosalynS.Yalow發(fā)明放射免疫分析等對影像核醫(yī)學和體外測定的發(fā)展都起到了很大的推動作用50年代，鉬[99Mo]-锝[99mTc](99Mo-99mTc)發(fā)生器的出現(xiàn)70年代單光子斷層儀的應用和80年代后期正電子斷層儀進入臨床應用，使影像核醫(yī)學在臨床醫(yī)學中的地位有了顯著提高

第七頁，共93頁。原子核一、核的組成二、原子核的能級第八頁，共93頁。分子和原子的概念分子：分子是保持物質(zhì)化學性質(zhì)的最小粒子。原子：原子是化學變化中的最小粒子。原子與分子的主要區(qū)別在于分子在化學反應里可“分”，原子在化學反應里不可“分”。第九頁，共93頁。原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

原子核（質(zhì)子+中子）原子（帶正電）（不帶電）核外電子（帶負電）第十頁，共93頁。關于原子要注意的幾個問題（1）原子核所帶電量和核外電子的電量相等，但電性相反，因此整個原子不顯電性。故核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。（2）電子的質(zhì)量很小，只相當于質(zhì)子或中子質(zhì)量的1/1836，所以原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，故相對原子質(zhì)量≈質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)。第十一頁，共93頁。一、核的組成

原子核(atomicnucleus)：由兩種質(zhì)量幾乎相等的基本粒子－質(zhì)子(Ｐ)和中子(Ｎ)組成,質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。第十二頁，共93頁。原子核的結(jié)構(gòu)及相互關系

第十三頁，共93頁。二、原子核的能級

一般情況下 最低能量狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）放射性核素衰變高能量狀態(tài)（激發(fā)態(tài)）或高能粒子轟擊 第十四頁，共93頁。第一節(jié)核物理基本知識

一、元素、核素、同位素和同質(zhì)異能素二、放射性核素與核衰變?nèi)⒎派湫运プ円?guī)律四、電離輻射與物質(zhì)的相互作用第十五頁，共93頁。（一）元素(Element)

元素：凡質(zhì)子數(shù)相同的原子稱為一種元素，它們的原子序數(shù)相同，因此具有相同的化學特性，是組成不同物質(zhì)的基本單位。但其原子核中的中子數(shù)可以不同，因而物理特性可有某些差異。目前，人們已發(fā)現(xiàn)的元素有109種，其中原子序數(shù)為61，95~109為人造元素。第十六頁，共93頁。（二）核素(Nuclide)核素：不僅質(zhì)子數(shù)相同，而且中子數(shù)也相同，因而質(zhì)量數(shù)相同，并處于同一能量狀態(tài)的原子，稱為一種核素。每種元素可以包括若干種核素，目前已知的核素有2300多種,分別屬于100多種元素。第十七頁，共93頁。核數(shù)的表示方法如下：

X是元素符號,Z表示質(zhì)子數(shù)目（即原子序數(shù)）,A表示核子數(shù)。 上右圖某些核素左上角質(zhì)量數(shù)之后加m，表示該核素處于激發(fā)態(tài)，如99mTc第十八頁，共93頁。（三）同位素(Isotope)

同位素：凡屬于同一種元素的不同核素，它們在元素周期表中處于相同的位置，質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，稱為元素的同位素。第十九頁，共93頁。（四）同質(zhì)異能素(Isomer)

同質(zhì)異能素：核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)都相同但核所處能態(tài)不同的核素互為同質(zhì)異能素。第二十頁，共93頁。

同質(zhì)異能武器----第三代、第四代武器----“伽瑪彈”

第二十一頁，共93頁。元素、核素、同位素和同質(zhì)異能素的異同點

第二十二頁，共93頁。二、放射性核素與核衰變

（一）穩(wěn)定性核素和放射性核素

（二）核衰變公式和衰變圖第二十三頁，共93頁。三、放射性衰變規(guī)律

（一）幾個概念（二）放射性活度單位和與質(zhì)量的關系

第二十四頁，共93頁。衰變常數(shù)(λ)

放射性核素在單位時間內(nèi)衰變的原子核數(shù)與當時存有的原子核總數(shù)成正比,每一種放射核素都有自己固定的單位時間內(nèi)衰變百分數(shù),這個百分數(shù)叫做衰變常數(shù)(λ),是放射性核素的重要物理特征參數(shù)。

第二十五頁，共93頁。放射性活度（I）

單位時間內(nèi)原子核衰變的數(shù)量。第二十六頁，共93頁。物理半衰期（T1/2）

放射性活度隨時間按指數(shù)規(guī)律減少，其減少至一半所需要的時間稱作物理半衰期。第二十七頁，共93頁。生物半排期（Tb）

指生物體內(nèi)的放射性核素經(jīng)由各種途徑（生物代謝）從體內(nèi)排出一半所需要的時間。第二十八頁，共93頁。有效半減期（Te）：

指生物體內(nèi)的放射性核素由于從體內(nèi)排出（生物代謝）和物理衰變（放射性衰變）兩個因素作用,減少至原有放射性活度的一半所需要的時間。第二十九頁，共93頁。放射性活度放射性活度(簡稱活度)過去慣稱放射性強度?，F(xiàn)用國際制單位的專門名稱是貝可（Bq），定義為每秒一次衰變。 為了更好地表示各種物質(zhì)中的放射性核素含量,通常還采用比活性及放射性濃度這二個參數(shù)。比活性：指單位質(zhì)量物質(zhì)的放射性活度,單位是Ｂq/g。放射性濃度：為單位體積溶液內(nèi)所含的放射性活度,單位是Ｂｑ/ｍl，亦有用單位摩爾物質(zhì)的放射性活度來描述比活性的,單位是Ｂｑ/mol。第三十頁，共93頁。貝可與居里之間的關系

第三十一頁，共93頁。四、電離輻射與物質(zhì)的相互作用

（一）帶電粒子與物質(zhì)的相互作用（二）X、γ光子與物質(zhì)的相互作用（三）中子與物質(zhì)的相互作用第三十二頁，共93頁。（一）帶電粒子與物質(zhì)的相互作用

1．電離作用

2．激發(fā)作用3．散射作用4．韌致輻射5．湮沒輻射6．吸收作用

7、帶電粒子的射程第三十三頁，共93頁。電離作用

是指射線使物質(zhì)中的原子失去軌道電子而形成正負離子對,它是某些放射性探測器測量射線的物理基礎,又是射線引起物理、化學變化及生物學效應的主要機制。第三十四頁，共93頁。激發(fā)作用

指射線使某些原子的軌道電子從低能級躍遷至高能級。當該電子退激時,能量以光子或熱能形式釋出。 激發(fā)作用也是一些放射性探測器工作的物理基礎,是射線引起物理、化學變化和生物學效應的機制之一。第三十五頁，共93頁。散射作用

指帶電粒子受到物質(zhì)原子核庫侖電場作用而發(fā)生方向偏折。散射作用對測量及防護都有一定影響。

?-

粒子的質(zhì)量遠小于粒子，它引起物質(zhì)電離和激發(fā)的同時，本身有明顯的散射。第三十六頁，共93頁。韌致輻射

?-粒子在介質(zhì)中受到阻滯而急劇減速時能將部分能量轉(zhuǎn)化為電磁輻射,即ｘ射線。 在防護上值得注意,即?-粒子的吸收體和屏蔽物應采用低密度材料,如有機玻璃、鋁等。第三十七頁，共93頁。湮沒輻射

當β+粒子與物質(zhì)作用,能量耗盡時和物質(zhì)中的自由電子(e-)結(jié)合,正負電荷抵消,兩個電子的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為兩個方閩相反、能量各為0.511ＭeV的γ光子而自身消失,這叫做湮沒輻射或光化輻射。第三十八頁，共93頁。吸收作用

射線使物質(zhì)的原子發(fā)生電離和激發(fā)的過程使射線的能量逐漸消耗,當能量全部耗盡,該射線則不再存在,稱作被吸收。第三十九頁，共93頁。帶電粒子的射程

帶電粒子在物質(zhì)中沿著最初入射方向所能穿行的最大直線距離稱為帶電粒子的射程。第四十頁，共93頁。（二）X、γ光子與物質(zhì)的相互作用

γ光子引起初級電離的機制主要有以下三種：1．光電效應

2．康普頓效應

3．電子對生成效應

第四十一頁，共93頁。光電效應

γ光子與物質(zhì)原子相撞時,其能量全部交給原子的一個軌道電子(主要是內(nèi)層)使之脫離原子而釋放出來,此電子稱作光電子,這種現(xiàn)象稱作光電效應,γ光子在此過程中消失。第四十二頁，共93頁?？灯疹D效應

入射γ光子僅將一部分能量傳遞給核外電子使之釋出而本身則發(fā)生散射,這種現(xiàn)象稱作康普頓效應,釋放出的電子稱作康普頓電子,入射γ光子經(jīng)散射后稱為康普頓散射光子。第四十三頁，共93頁。電子對生成效應

當γ光子能量>1.02Ｍｅｖ時,其中1.02ＭｅＶ的能量在物質(zhì)原子核電場作用下轉(zhuǎn)化為一對正負電子,是為電子對生成。余下的能量變成電子對的動能。第四十四頁，共93頁。（三）中子與物質(zhì)的相互作用

中子不帶電荷,不能直接引起電離,但中子可以與物質(zhì)原子核碰撞,使原子核受到反沖而運動,這種反沖核可引起物質(zhì)的電離作用（彈性散射）。中子也可能直接進入物質(zhì)原子核而使之發(fā)生反應（核反應）。第四十五頁，共93頁。第二節(jié)電離輻射量與單位一、照射量和照射量率二、吸收劑量及吸收劑量率三、劑量當量和劑量當量率四、照射量與吸收劑量的關系（了解）五、有效劑量當量和集體劑量當量第四十六頁，共93頁。照射量（X）1．照射量（X）是表示中等能量的γ光子或ｘ射線在空氣中致電離能力的物理量。2．照射量率()單位時間內(nèi)的照射量稱照射量率。第四十七頁，共93頁。照射量和照射量率

第四十八頁，共93頁。二、吸收劑量及吸收劑量率1．吸收劑量（

D）適用于各種類型的電離輻射,它表示物質(zhì)吸收射線能量的電離輻射量。2．吸收劑量率(

)單位時間內(nèi)的吸收劑量稱吸收劑量率。第四十九頁，共93頁。吸收劑量及吸收劑量率

第五十頁，共93頁。三、劑量當量和劑量當量率劑量當量（H）是在吸收劑量的基礎上考慮剄生物學效應的不同而設置的一種電離輻射量,它是直接反映各種射線被吸收后引起的生物學效應強弱的電離輻射量。劑量當量實為經(jīng)過適當修正后的吸收劑量。劑量當量率(

)指單位時間內(nèi)的劑量當量

劑量當量單位國際制單位是希沃特(Ｓｖ),舊的專用單位為雷姆(ｒｅｍ)1Sｖ=ｌＪ·ｋｇ-ｌ=100rem劑量當量率單位為Ｓｖ·ｓ-ｌ或ｒｅｍ·ｓ-ｌ。第五十一頁，共93頁。五、有效劑量當量有效劑量當量（HE）當所考慮的效應是隨機效應時,在全身受到非均勻照射的情況下,受到危險的各組織或器官的劑量當量與相應的權(quán)重因子乘積的總和為有效劑量當量。ＩＣＲＰ建議,HE全限為50ｍSv·ｙ-ｌ(即5ｒｅｍ·ｙ-ｌ).第五十二頁，共93頁。五、集體劑量當量集體劑量當量（S）由于輻射的隨機性效應,僅以一定的幾率發(fā)生在某些個體身上,并非受到照射的每個人都會發(fā)生,因此要評價群體所受到的輻射危害以采用集體劑量當量(S)更有實際意義。集體劑量當量的單位是“men·Sv”或“men·rem”集體劑量當量是一個廣義量,可用于全世界居民,或一個群體乃至一個個人。第五十三頁，共93頁。第三節(jié)輻射測量儀器基本原理： 將輻射與物質(zhì)的相互作用的各種效應（輻射量）轉(zhuǎn)化為其它可以觀測的物理量。

①輻射探測器，

1、從構(gòu)成分：②核電子儀器分類①放射性測量儀：鑒別輻射粒子的種類（α、β、γ），

2、按測量目的分測量輻射粒子的數(shù)目或數(shù)率，測量輻射粒子能量或能譜②劑量測量儀：測量照射量或照射量率，測量吸收量或吸收量率第五十四頁，共93頁。一、輻射探測器（探頭）（一）蓋革—彌勒（GM）計數(shù)管和正比計數(shù)管

G-M計數(shù)管與正比計數(shù)管的區(qū)別：

G-M計數(shù)管不能區(qū)別粒子能量區(qū)別 正比計數(shù)管產(chǎn)生的電脈沖的幅度與入射粒子能量成正比（二）閃爍計數(shù)器（閃爍探頭）

組成：閃爍體+光電倍增管 功能：①計數(shù)粒子數(shù)目，②依脈沖幅度區(qū)別粒子能量（三）半導體探測器

P—N結(jié)合型半導體探測器

P(positivepole)N(nagitivepole)第五十五頁，共93頁。二、通用核電子儀器常用的三種核電子儀器： 自動定標器； 計數(shù)率儀； 脈沖高度分析器；第五十六頁，共93頁。通用核電子儀器

（一）定標器

是一種主要用于記錄電脈沖數(shù)目的核電子儀器 組成：高壓穩(wěn)壓電源、脈沖放大器、脈沖甄別器、計數(shù)器、定時器（二）計數(shù)率儀

是一種直接指示單位時間內(nèi)的平均脈沖數(shù)的儀器（三）脈沖幅度分析器

是一種把不同幅度的輸入電壓脈沖加以甄別分組，并按不同高度范圍，分組加以記錄的儀器。第五十七頁，共93頁。γ閃爍計數(shù)器（γscintillationcounter）液體閃爍計數(shù)器（liquidscintillationcountetr）放射性活度計臟器功能測定儀臟器顯像儀器其它三、核醫(yī)學專用輻射儀器第五十八頁，共93頁。四、防護監(jiān)測儀器（一）場所劑量監(jiān)測儀

(二)個人劑量監(jiān)測儀（三）表面污染監(jiān)測儀第五十九頁，共93頁。（一）場所劑量監(jiān)測儀

固定 按形式分 電離室型巡測儀 便攜 1、類型 閃爍體型巡測儀 電離室型較準 按探頭分 計數(shù)管型輕便、經(jīng)濟閃爍體型靈敏2、功能：測工作場所X、γ射線

3、讀數(shù)表示法：mR/h、mrad/h第六十頁，共93頁。(二)個人劑量監(jiān)測儀1、

電離室型個人劑量監(jiān)測儀（個人劑量筆） 直讀 可目測讀數(shù) 類型 非直讀須專門儀器測筆上的殘留電荷2、膠片劑量儀（黑度計） 特點：體小、結(jié)實、價廉、記錄可永久保存

3、熱釋光劑量儀 特點：靈敏度高、量程范圍寬、可重復使用、可以多種形式在多種條件使用 適用：個人、工作場所、環(huán)境

4、玻璃劑量儀 優(yōu)點：量程寬、性能穩(wěn)、重復性好、可重復使用缺點：對清潔度要求高、對環(huán)境濕度要求高

5、幾種個人劑量儀性能比較（表1-5）第六十一頁，共93頁。（三）表面污染監(jiān)測儀1、功能：測工作場所的工作面、衣服、手腳等表面污染水平

2、類型：便攜式、固定式

3、讀數(shù)：粒子數(shù)/分（cpm）

4、特點：帶有超限值報警信號。第六十二頁，共93頁。ThankYou!2023/4/1763第六十三頁，共93頁。反應堆第六十四頁，共93頁。最早的掃描機第六十五頁，共93頁。最早的伽瑪相機第六十六頁，共93頁。最早的攝碘試驗第六十七頁，共93頁。鉬[99Mo]-锝[99mTc](99Mo-99mTc)發(fā)生器第六十八頁，共93頁。穩(wěn)定性核素

穩(wěn)定性核素：當核內(nèi)中子和質(zhì)子數(shù)保持一定比例時,兩種力量平衡,若沒有外來因素(如高能粒子的轟擊)，不會發(fā)生核內(nèi)成分或能級的變化,這種核素稱為穩(wěn)定性核素。目前已發(fā)現(xiàn)的2000多種核數(shù)中，只有274種是穩(wěn)定性核素，屬于81種元素，1700多種屬于不穩(wěn)定性核素。原子核內(nèi)核子之間存在一種強大的引力,稱為核力(nuclearforce)。引力 短程力斥力 長程力原子核能否穩(wěn)定，取決于以上兩種內(nèi)在力量是否平衡。第六十九頁，共93頁。不穩(wěn)定性核素(放射性核素)

核內(nèi)質(zhì)子數(shù)不變，中子數(shù)增加或減少都會使斥力大于引力，此時原子核乃處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需通過核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整才能趨于穩(wěn)定，這種核素稱作不穩(wěn)定性核素。這種核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級的調(diào)整稱為核衰變。核衰變的同時,將釋放出一種或一種以上的射線，這種性質(zhì)叫做放射性。因此，不穩(wěn)定核素又稱作放射性核素。第七十頁，共93頁。核衰變公式和衰變圖

1．α衰變2．β-衰變

3．β+衰變

4．電子俘獲（EC）

5．γ躍遷與同質(zhì)異能躍遷

6．自裂變第七十一頁，共93頁。三種射線的比較

αβγ帶電電子流電子流γ光流能譜單能連續(xù)能譜單能射程（空氣）3~4cm10~20cm無限大電離能力（空氣）1萬~7萬對/cm60~7千對/cm很小穿透力弱中大內(nèi)照射危害大中小外照射危害無中大第七十二頁，共93頁。α衰變

每次衰變釋放出一個α粒子(He)，母核失去二個質(zhì)子和二個中子，子核原子序數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4。這一過程也釋放出衰變能(Q)。第七十三頁，共93頁。β-