放射肿瘤学/物理学/辐射防护

辐射防护

有效剂量

• 剂量当量
  • H = 吸收剂量 (D) * W_R * N
  • 说明了不同的放射治疗方式对同一组织的不同的影响（例如，高 LET 比低 LET 具有更高的生物学影响）
  • W_R，以前称为 Q，是品质因数
  • N 是几何因子
  • 单位为西弗 (Sv)
  • X 射线、γ 射线、电子：1
  • 中子 <10 keV：5
  • 中子 10 keV - 100 keV：10
  • 中子 >100 keV 至 20 MeV：10
  • 中子 >20 MeV：5
  • 质子 >2 MeV：2-5
  • α 粒子、重核：20
• 有效剂量当量
  • 给定器官接受的所有类型辐射的总有效剂量。这在估计核爆炸等情况下器官的有效剂量时可能很有用。
  • H_T: Σ_R (D * W_R)
• 有效剂量
  • 多个组织和多种类型的辐射的全身有效剂量
  • E: Σ_T (H_T * W_T)
  • 性腺：0.20
  • 骨髓、结肠、胃、肺：0.12
  • 乳房、膀胱、食管、肝脏、甲状腺：0.05
  • 皮肤、大脑、肾脏、唾液腺：0.01
  • 剩余 14 个组织的复合：0.1
• 承诺剂量：50 年剂量当量的积分

暴露来源

• 自然本底 (~3 mSv)
  • 氡：每年 2 mSv (占总量的 56%)。EPA 行动水平 148 Bq/m³ (4 pCi/l)
  • 内部：每年 0.4 mSv (占总量的 11%)
  • 陆地非氡：每年 0.3 mSv
  • 宇宙：每年 0.3 mSv
  • 按位置
    • 美国平均：每年 0.8 mSv
    • 大西洋海岸：每年 0.3 mSv
    • 伊朗拉姆萨尔：每年 390 mSv
    • 跨国美国航班：每次航班 0.05 mSv
• 人为本底
  • 诊断 X 射线：每年 0.4 mSv (占总量的 11%) - 历史数据，使用 CT 扫描时可能高达每年 3 mSv
    • 胸部 X 射线：每次检查 0.08 mSv
    • 牙科 X 射线：每次检查 0.1 mSv
    • 全身 CT：每次检查 11 mSv
  • 核医学检查：每年 0.1 mSv

暴露限值

• 年度暴露限值 (NCRP #91/116)
  • 职业暴露
    • 辐射工作者：每年 50 mSv (实际接收的平均剂量约为 2 mSv)
    • 晶状体：每年 150 mSv
    • 单个器官（例如，手）：每年 500 mSv
    • 紧急允许剂量：0.5 Sv (=50 R)
  • 公众暴露
    • 不频繁：每年 5 mSv
    • 连续：每年 1 mSv
    • 晶状体：每年 15 mSv
    • 单个器官：每年 5 mSv
    • 按年龄：10 mSv x 年份
    • 可忽略的个人剂量：每年 0.01 mSv
  • 儿童
    • 儿童 <18 岁：每年 1 mSv
    • 胚胎/胎儿：每年 5 mSv
    • 胚胎/胎儿（宣布怀孕后）：每月 0.5 mSv
• 区域限制
  • 受控区域：每周 1 mSv = 每年 50 mSv
  • 不受控区域：每周 0.1 mSv = 每年 5 mSv
• 剂量率标志
  • 受控区域标志：>0.02 mSv/h
  • 辐射区域标志：>0.05 mSv/h
• 运输
  • 运输指数 (TI) 是距离包裹表面 1 米处的剂量率
  • 容器必须符合 DOT 批准
  • 容器上必须有放射源警告标签
  • 标签上必须注明放射性活度和放射性核素
• 白色标签：无剂量率
  • 黄色 II：剂量率 0-0.01 mSv/h
  • 黄色 III：剂量率 0.01 - 0.1 mSv/h
• 遗传显著剂量 (GSD)
  • 性腺的当量剂量，按整个群体中暴露个体的年龄加权。它是对整个群体造成相同遗传损伤的剂量，即使每个群体成员都接受了这种剂量
  • 自然本底：0.25 mSv
  • 医疗诊断：0.2-0.3 mSv
  • 核医学：0.02 mSv
• 加倍剂量
  • 加倍剂量估计为一组特定基因的自发突变率和诱发突变率的平均比率
  • 人类自发突变率约为每基因 3 x 10^-6
  • 小鼠诱发突变率约为每基因每 Gy 3 x 10^-6
  • 导致突变风险加倍的剂量 (加倍剂量) 约为 1 Gy
  • 来自广岛/长崎的人类数据表明加倍剂量的平均值略高，为 1.6 Sv
• 辐射诱发癌症的风险
  • 剂量和剂量率有效因子 (DDREF)：剂量 >0.2 Gy 或剂量率 >0.1 Gy/hr 使辐射致癌率翻倍
  • 全人群致死性癌症：5% / Sv (白血病为 20% = 1% / Sv)
    • 高剂量或高剂量率风险：10% / Sv
  • 工作人群致死性癌症：4% / Sv (不包括风险更高的儿童)
    • 高剂量或高剂量率风险：8% / Sv
  • 生殖人群的遗传性疾病：0.2% / Sv
  • 工作人群的遗传性疾病：0.1% / Sv
  • 人群超额风险 = 人群 (人) * 超额风险 (每 Sv 风险) * 暴露 (Sv)
• 胎儿暴露期间智力障碍的风险
  • 风险为每 1 Sv 40%
  • 最大的风险是在 8-15 周之间；在 16-25 周，该风险降低了 4 倍。
  • IQ 每 1 Sv 下降 30 分
  • 阈值不超过 0.2 Gy

内部来源

• 内部辐射类型
  • 局部吸收：在 1 厘米内（通常是 β 和低能特征性）
  • 穿透：>=1 厘米（内部 γ）
• 每 40 小时周允许的最高体负荷 (MPBB)
  • I-131：甲状腺 0.7 μCi
  • P-32：骨 6.0 μCi
• 有效半衰期
  • 说明了物理半衰期和生物半衰期，始终小于两者
  • t_eff,uptake = (t_{biol, uptake} * t_phys) / (t_{biol, uptake} + t_phys)
  • t_eff,elim = (t_{biol, elim} * t_phys) / (t_{biol, elim} + t_phys)
• 受污染的物品必须存放至衰变（通常为 5 个半衰期）
• 患者在 1 米处的剂量率降至以下水平之前不得出院
  • I-125：0.01 mSv/h
  • Pd-103：0.03 mSv/h
  • Ir-192：0.008 mSv/h
  • I-131：0.07 mSv/h
• 公众成员的总年度剂量不得超过 1 mSv
• 如果满足以下条件，可探望体内含放射性物质的住院患者
  • 总剂量 <5 mSv
  • 经授权用户批准

医疗事件 (NRC 2002)

• 剂量与处方剂量相差
  • 至少 (以及以下的相对值)
    • 50 mSv 有效剂量
    • 500 mSv 器官剂量
    • 500 mSv 皮肤
  • 相对 (给定上述至少值)
    • 总剂量 20%
    • 分数剂量 50%
    • 错误的放射性药物
    • 错误的给药途径
    • 错误的个体
    • 错误的治疗方式
    • 密封源泄漏
• 任何会导致意外的永久性功能损伤的事件
• 必须在下一个日历日之前通过电话通知 NRC
• 必须在 15 天内提交书面报告
• 必须通知转诊医生
• 必须在 24 小时内通知患者，除非转诊医生认为告知患者会造成伤害

屏蔽

• 屏障
  • 一次屏障：衰减直射束
  • 二次屏障：衰减散射辐射和泄漏辐射
• 屏蔽方程：D = B * W * U * T / d²
  • 其中 D 为剂量
  • B 为屏障透射因子
  • W 为工作量：照射时间，以 1 米处的 Gy 为单位，通常为 200-500 Gy/周
  • U 为使用因子：放射治疗照射屏障的时间分数；地板通常为 1，墙壁通常为 1/4，天花板通常为 1/2。使用 IMRT/Cyberknife 时，这些数字会更高
  • T 为占用因子：屏障后区域被占用的时间分数；工作区域 1，走廊 1/4，楼梯 1/8
  • d 为距离：通常以米为单位，从等中心测量