吸收剂量 剂量是游离辐射给予某材质的单位质量中测量到的能量。 量测吸收剂量的SI单位是格雷(Gy)。 1 Gy =  Gy可用于任何种类的辐射。 Gy并未描述不同辐射的生物效应。 剂量学上的量 量 定义 新单位 旧单位  曝露 每单位空气质量中的电荷 1R = 2.58×10-4 C/kg -- 仑琴(R)  辐射种类R对组织T的吸收剂量 DT, R 组织T的每单位质量所吸收的辐射R之能量 1 rad = 100 ergs/g 1 Gy = 1 Joule/kg 1 Gy = 100 rads 格雷(Gy) 辐射吸收剂量(rad)  对组织T的等价剂量 HT 不同辐射种类对T的剂量贡献总和，每个乘上辐射加权因子(wR) HT =ΣR wR DT, R 西弗(Sv) 仑琴等价人(rem)  有效剂量 E 对受到曝露的组织与器官的等效剂量总和，每个乘上适当的组织加权因子(wT) E =ΣT wT HT 西弗(Sv) rem   辐射防护 为了处理与管制游离辐射对工作人员与一般公众的伤害之实用目的，使用加权因子(以前称为射质因子Q)。 辐射加权因子是个以相对低-LET辐射为标准用来评估已知辐射的每单位剂量的效能。 加权因子是用来转换物理剂量(Gy)为等价剂量(Sv)的无单位因子，即将不同种类的辐射生物效应放在一般刻度上。 加权因子不是RBE。 加权因子代表实际关联到低水平人类曝露的实验性RBE表面的保守判断。 辐射加权因子 辐射种类与能量范围 辐射加权因子，WR  X与γ射线，所有能量范围 1  电子正子与介子，所有能量范围 1  中子：   < 10 MeV 5  10 keV至100 keV 10  > 100 keV至2 MeV 20  > 2 MeV至20 MeV 10  > 20 MeV 5  质子，(不含反跳质子)且能量> 2 MeV 2-5  α粒子、分裂碎片、重核 20  [ICRU 60, 1991] 从上表中列出的辐射种类与能量，可用下列关系来计算加权因子。 影像已移除   [图1 in UCRP, 1991] Q = 1.0 L < 10 keV/(m Q = 0.32L–2.2 10 ( L ( 100 keV/(m Q = 300/(L)1/2 L ( 100 keV/(m L = 在水中的未限制LET(keV/(m) 辐射 标准LET值 1.2 MeV 60Co加马 0.3 keV/(m 250 kVp x射线 2 keV/(m 10 MeV质子 4.7 keV/(m 150 MeV中子 0.5 keV/(m 14 MeV中子 12 keV/(m 重带电粒子 100-2000 keV/(m 2.5 MeV阿伐粒子 166 keV/(m 2 GeV Fe离子 1,000 keV/(m 组织加权因子 组织 组织加权因子，WT 性腺 0.20 红骨髓 0.12 结肠 0.12 肺脏 0.12 胃 0.12 膀胱 0.05 乳房 0.05 肝脏 0.05 食道 0.05 甲状腺 0.01 骨骼表面 0.01 其余器官 0.05 [ICRP 60, 1991; NCRP 116, 1993] 约定等价剂量：当核种进入人体后，时间与剂量的积分。职业曝露用50年，一般公众用70年。 约定有效剂量： 50年或70年与有效剂量的积分。 曝露之量测：光子 电磁辐射在空气中的游离 影像已移除 Fig 12.1 in Turner J. E. Atoms, Radiation, and Radiation Protection, 2nd ed. New York: Wiley-Interscience, 1995.   量测在STP下空气中因游离所产生的电荷(库仑)。 在空气中的曝露单位是仑琴：1 R = 2.58×10-4 C/kg 在空气中的吸收剂量 1R =  = 8.8×10-3 1R =8.8×10-3 Gy在空气中 影像已移除 Fig. 12.2 in [Turner].   反应与能量有关(~ 300 keV - 2 MeV) 在空气中与低-Z腔壁以康普吞散射为主 布拉格-格雷原理 目的：测定受辐射曝露的组织中吸收剂量。 布拉格-格雷原理与在空气中剂量转成在材质中剂量有关。 组织剂量： 剂量计材质是组织等效(相同元素组成)。 影像已移除 Fig. 12.3 in [Turner].   条件 电子平衡：腔壁厚度 > 二次带电粒子的最大射程。 腔壁厚度并不足以衰减掉辐射。 腔壁与气体有类似的电子散射特性。 吸收剂量的量测：光子 组织等效游离腔 石墨/二氧化碳 碳近似组织等效物 影像已移除 Fig. 12.4 in [Turner].   Dw = Dg =  Dw = 对腔壁的剂量 Dg = 对空气的剂量 Ng = 在空气中游离的数目 W = 在空气中产生一离子对所需的能量 m = 空气质量 一带电粒子射束的吸收剂量 影像已移除 Fig. 12.9 in [Turner].    影像已移除 Fig. 3.3 in [Turner].   剂量计算 阿伐与低能量贝他射源分布于组织中。 放射核种被摄入或吸入而分布在体内各处称为体内射源。 许多放射核种随着特定的新陈代谢路径，像化学元素一样作用并集中在特定组织中。 例：碘集中在甲状腺 镭与锶为趋骨物 氚会透过体内水分布在全身 铯倾向分布于全身 若一个体内沈积的放射核种发射出的粒子射程短，则其能量会被包含它们的组织所吸收。 令： A = 组织内放射核种的活性浓度，Bq/g = 平均阿伐或贝他粒子能量，每次蜕变的MeV 吸收剂量率是： = A×1.60×10-13×103 = 1.60×10-10 A Gy/s 加马射线的点射源  = =  = 剂量率  = 能量通量率(MeV/cm2 sec) C = 活度(Bq) E = 每次蜕变的能量 (MeV) (en/( = 空气的质量能量吸收系数(cm2/g) (对于在~60 keV与2 MeV之间的光子是相同的) 光子的射束 剂量= 吸收能量/质量 剂量 =  =  ((en/() = 质量能量吸收系数(cm2/g) N = 光子通量(光子/cm2) E = 每个光子的能量 ( = 密度 x = 厚度 A = 面积 中子的吸收剂量 ?弹性碰撞(较高能量) ?捕获(热中子) 热中子 D =  ( = 热中子通量(n/cm2) N = 原子密度(cm-3) ( = 捕获截面(每个元素而言) E = 捕获反应的能量 ( = 组织密度 组织中主要的热中子捕获反应 14N(n, p)14C ( = 1.7 barns Q = 0.626 MeV EP = 0.58 MeV，在水中射程 ~ 8 (m EC = 0.04 MeV 能量为局部沈积的 1H(n,γ)2H ( = 0.33 barns 2.22 MeV 加马 ((/() = 0.05 cm2/g ((en/() = 0.025 cm2/g 剂量的贡献与「靶」的大小有关 单位密度软组织中的基本元素 元素 原子 cm-3 捕获截面，σ H 5.98×1022 0.33 barns O 2.45×1022 0.00019 barns C 9.03×1021 0.0035 barns N 1.29×1021 1.70 barns 快中子的吸收剂量 散射：假设平均能量损失为1/2 Emax 首次碰撞剂量 转当平均自由路径相较时比靶大则代表吸收剂量。 以每个个别中子的给予剂量表示 单位是每中子/cm2的剂量(Gy cm2) D =  N = 原子密度(cm-3) σS = 散射作用截面(对每个元素而言) Qave = 碰撞中平均能量转移(1/2Emax) ρ = 组织密度 必须对每个元素计算剂量。 例：计算一个5 MeV中子与组织氢元素首次碰撞剂量。 5 MeV中子 σS = 1.61 barns N = 5.98×1022 cm-3 每次散射碰撞的平均能量，Qave = 2.5 MeV D = 3.88×10-11 Gy cm2 中子在软组织中的首次碰撞剂量之结果 (表12.6 in [Turner].) 中子能量(MeV) 单位通量中子与各种元素的首次碰撞剂量(10-11Gy cm2 )   H O C N 总共  0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.10 0.20 0.30 0.50 0.70 1.0 2.0 3.0 5.0 7.0 10.0 14.0 0.091 0.172 0.244 0.369 0.472 0.603 0.914 1.14 1.47 1.73 2.06 2.78 3.26 3.88 4.22 4.48 4.62 0.002 0.004 0.005 0.008 0.012 0.017 0.034 0.052 0.122 0.089 0.390 0.156 0.205 0.244 0.485 0.595 1.10 0.001 0.001 0.002 0.003 0.004 0.006 0.012 0.016 0.023 0.029 0.036 0.047 0.045 0.079 0.094 0.157 0.259 0.000 0.001 0.001 0.001 0.001 0.002 0.003 0.003 0.004 0.005 0.007 0.012 0.018 0.024 0.032 0.048 0.077 0.094 0.178 0.252 0.381 0.489 0.628 0.963 1.21 1.62 1.85 2.49 3.00 3.53 4.23 4.83 5.28 6.06  资料来源：摘自「中子和中子与γ射线混合场中吸收剂量的测量」，美国标准局第75号手册，华盛顿，哥伦比亚特区。(1961)