医用诊断 X 射线 相关放射防护知识

1. 医用诊断X射线相关放射防护知识 合肥市卫生局卫生监督所 徐 影 2012年11月30日

2. 主要内容 • 医用诊断X射线放射防护的基础知识 • 《放射工作人员职业健康管理办法》 《放射诊疗管理规定》相关内容

3. X射线基础(X射线的发现) • 1895年11月8日，德国物理学家伦琴在研究阴极射线管中气体放电现象时，发现一种人眼看不见但能穿透物体、并能使荧光材料发光的射线。由于当时无法解释它的原理，不明它的性质，故借用数学中代表未知数的“X”作代号，称为X 射线，一直延用至今。由于伦琴发现了X 射线，逐渐形成了一门崭新的学科——医用放射诊断学。他的发现为自然科学的医学开辟了一条崭新的道路。为此，1901 年伦琴荣获物理学第一个诺贝尔奖。

4. X射线基础(1895年12月22日诞生了第一张X光照片)

5. X射线基础 1896年X线开始应用于医学。主要是临床的骨折和体内异物的诊断。当时使用的X线机的管电压只有40kV～50kV，管电流强度电流仅有1mA，当时拍摄一张手的X线照片要用30min～1h。 一百多年来，X射线影像设备发展历史，也就是围绕不断提高X射线影像质量和降低病人剂量的发展历史。

6. X射线基础(X射线诊断学关键技术发展简史)

7. 原子结构 电子轨道 • 壳层里可以容纳的最大电子数目可用2n2来表示，但是，原子核最外面的壳层却最多只能容纳8个电子 • 在某一轨道上的电子具有一定的能量。K壳层轨道上的电子能量最低，越往外层轨道上的电子能量越高。 锌（Zn）原子的结构

8. 原子能量的改变 • 激发——电子可以吸收外来的能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，这种现象叫做激发。 • 电离——如果吸收外来的能量较大，使得轨道上的电子脱离原子核的吸引力(束缚)而成为自由电子，这种现象叫做电离。 • 特征X射线——当电子从能量较高的外层轨道跃迁到能量较低的内层轨道时，电子将多余的能量以X射线（光子）的形式发射出来。(不同原子的特征X射线各异)

9. 连续X射线 + + 特征X射线 X射线基础(X射线产生的原理) X射线的产生1：高能电子经过原子核，受到核库仑场作用，损失能量以连续谱X射线形式释放。 X射线的产生2：高能电子击飞原子内层电子，外层电子补充空穴时释放特征X射线。

10. X射线基础(医用X射线的产生) 在医学诊断用的X线管中，被加热的灯丝发射出电子，在30～120千伏高压的作用下，灯丝射出的电子被吸引到阳极靶子上，这些电子与靶内的原子相互作用产生X射线，X射线穿过管壁发射出来。只有少于1%的入射电子能量转换成了X射线，99%的转化成热能。 旋转阳极式X线管 左图：

11. X射线基础(医用X射线的产生)

12. X射线基础(医用X射线的产生)

13. + Ee ：电子的动能 E γ: γ射线的能量 Ei :第i层电子结合能 γ射线 光电效应 光电子 X射线基础（X射线与物质的相互作用） 光电效应

14. 出射γ射线 + θ 入射γ射线 Compton电子 Ee ：电子的动能 E γ: γ射线的能量 θ :散射角（如图） meC2 :电子的静态质量能 Compton效应 X射线基础（X射线与物质的相互作用） 康普顿效应： 康普顿散射降低图象的对比度

15. X射线基础（X线的性质） X线在本质上属电磁波。 物理特性： (a)穿透作用: X线波长短，能量大，能穿透一般光线不能穿透的物质。用来检查人体内部器官的结构是很合适的。 (b)荧光作用: 当X线照射某些物质时可产生荧光，利用这一性质，可以在荧光屏上直接观察X线图像。

16. X射线基础（X线的性质） 物理特性： (c)电离作用:具有足够能量的X线光子不仅能击脱物质原子轨道上的电子，使该物质产生一次电离，而且脱离原子的电子又与其它原子相碰，还会产生二次电离。 气体分子被电离后，其电离电荷很容易被收集，于是人们可以根据气体分子电离电荷的多少来测定X线的剂量。许多X线检测器就是利用这一原理制成的。

17. X射线基础（X线的性质） 物理特性： (d):生物效应:X线是一种电离辐射。生物细胞经一定量的X线照射后会受到损害甚至坏死。利用X线的这个效应，可以用放射治疗的方法来破坏肿瘤组织。当然，人体受到一定剂量X线的照射后，也会导致正常组织的损伤。

18. X射线基础（X线的性质） 化学特性： （e）感光作用：能使胶片感光，胶片乳剂中的溴化银受X光照射感光，经过化学显影，还原出黑水的金属银颗粒。 （f）脱水作用（着色作用）：某些物质经X光长期照射后，因结晶脱水而逐渐改变颜色。

19. 相关基础知识简介 辐射 辐射: 以粒子或电磁波形式传递的能量。 • 粒子：中子n，质子p，α、β、重带电粒子等 • 电磁波：普通电磁波、X、γ射线。 • 辐射之所以有健康危害,是因为其具有能量。 • 大体上，能量转移越大，辐射的危害越大。

20. 不同种类电磁波的波长

21. 相关基础知识简介 电离辐射与非电离辐射 电离辐射-能量引起原子电离的辐射(>10eV) 核辐射(n, p, α,β,X/γ,其它带电粒子等)都是电离辐射 非电离辐射-能量不足以引起原子电离的辐射(<10eV) 紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波 (电离:原子失去电子) 放射工作人员主要关心电离辐射

22. 人类辐射照射来源 相关基础知识简介 • 辐射源分类 • 天然辐射源：自然界存在的能释放出放射线的物质 • 人工辐射源：人工生产的能释放电离辐射的装置或经加工提炼的天然辐射源。军事应用、核能生产、工农业生产和应用 、医用辐射照射、核事故 、未来应用

23. 相关基础知识简介 人类年均受照的有效剂量(mSv)

24. 相关基础知识简介 辐射量及其单位 • 吸收剂量(D) 吸收剂量是单位质量被照射物质平均吸收的辐射能量。用符号D 表示。电离辐射作用于机体而引起的生物效应，主要取决于机体吸收辐射能量的多少。 吸收剂量单位(SI)是：戈瑞 ( G y ) 1Gy＝1Ｊ／ｋg (专用单位) 对X.γ射线而言：Ｄ＝ｆ.Ｘ （f为吸收系数：与入射光子的能量及受照物质的原子序数和密度有关） ｆ(空气)：0.873

25. 相关基础知识简介 当量剂量HT 辐射生物学特点:电离辐射种类不同所产生的生物效应不同。 即使吸收剂量相同, 不同的辐射对同一器官/组织造成的生物学效果不同. 引入辐射权重因子WR , 定义组织或器官的当量剂量HT,R 组织或器官当量剂量: 总当量剂量: 单位：J/kg 专用名称：Sievert, Sv（希沃特） 1 Sv = 1 J/kg

26. 相关基础知识简介 （辐射权重因子WR）

27. 相关基础知识简介 有效剂量E： 体内所有组织器官加权后的当量剂量之和 即使当量剂量相同, 不同器官/组织的生物学效果不同。 引入组织权重因子WT定义有效剂量E 单位：J/kg 专用名称：Sievert, Sv（希沃特） 1 Sv = 1 J/kg 历史上曾使用过的单位：雷姆，1rem＝0.01Sv

28. 相关基础知识简介 人体器官或组织的权重因子WT

29. 相关基础知识简介 辐射量及其单位 • 照射量(X) 照射量是指χ或γ射线的光子在单位质量(dm)空气释放出所有正负电子完全被空气阻止时，在空气中产生同一种符号的离子的总电荷量。 照射量的SI单位是：库仑／千克 ｃ／ｋｇ 专用单位是：伦琴 1Ｒ＝2.58×10-4ｃ／ｋｇ

30. 相关基础知识简介 辐射量及其单位 • 吸收剂量(D) 电离辐射作用于机体而引起的生物效应，主要取决于机体吸收辐射能量的多少。吸收剂量是单位质量被照射物质平均吸收的辐射能量。用符号D表示。 吸收剂量单位(SI)是：戈瑞 ( G y ) 1Gy＝1Ｊ／ｋg (专用单位) Ｄ＝ｆ.Ｘ （f为吸收系数，与受照物质的原子序数和密度有关） ｆ(空气)：0.873

31. 相关基础知识简介 当量剂量HT 辐射生物学特点:电离辐射种类不同所产生的生物效应不同。 即使吸收剂量相同, 不同的辐射对同一器官/组织造成的生物学效果不同. 引入辐射权重因子WR , 定义组织或器官的当量剂量HT,R 组织或器官当量剂量: 总当量剂量: 单位：J/kg 专用名称：Sievert, Sv（希沃特） 1 Sv = 1 J/kg

32. 相关基础知识简介 辐射权重因子

33. 相关基础知识简介 有效剂量E： 体内所有组织器官加权后的当量剂量之和 即使当量剂量相同, 不同器官/组织的生物学效果不同。 引入组织权重因子WT定义有效剂量E 单位：J/kg 专用名称：Sievert, Sv（希沃特） 1 Sv = 1 J/kg

34. 相关基础知识简介 人体器官或组织的权重因子WT

35. 相关基础知识简介 电离辐射的生物效应（原发作用和继发作用） • 原发作用 • 可分为直接作用和间接作用。所谓直接作用是指电离辐射直接作用于具有生物活性的大分子，如核酸、蛋白质、酶等，引起电离、激发或化学键断裂，致使其正常功能和代谢作用发生障碍，造成生物大分子损伤。间接作用主要是指电离辐射使水分子电离，形成化学性质非常活泼的自由基(H+、H2O2、OH-、eaq-等)继而作用于生物大分子，造成损伤。人体细胞中含有大量的水分，间接作用显得尤为重要。

36. 相关基础知识简介 电离辐射的生物效应 • 是在细胞损伤的基础上，引起各组织器官和系统的损伤，导致临床症状的出现，甚至机体死亡。 • 继发作用

37. 相关基础知识简介 电离辐射的生物效应 从辐射损伤出现的范围来看，可发生在受照射者本人也可出现在其后裔的身上。出现在受照射者本人身上的称为躯体效应；出现在受照射者后裔身上的称为遗传效应。根据效应出现的时间，也可分为近期效应和远期效应。

38. 相关基础知识简介 电离辐射的生物效应 • 国际放射防护委员会（ICRP）从辐射防护角度出发，将这些效应分成随机性效应和确定性效应二类。

39. 相关基础知识简介 随机性效应 电离辐射的生物效应 • 指损伤发生的几率（而不是严重程度）与剂量大小有关的效应，这种效应不存在剂量的阈值，如白血病和遗传效应的发生可视为随机性效应（也可视为远期效应），接受的剂量越大发生这种效应的机率越大。特点是线性无阈。

40. 相关基础知识简介 确定性效应 电离辐射的生物效应 是指受照组织中大量细胞被杀死或严重损伤，损伤的严重程度随剂量的大小而变化，这种效应存在着剂量阈值，接受的剂量超过阈值，这种效应才会发生，切一定发生。如白内障、皮肤辐射损伤和生育障碍等（也可视为近期效应） 。

41. 相关基础知识简介 放射防护的目的 • 防止确定性（肯定性）效应的发生。 • 限制随机性效应的发生率。

42. 辐射剂量与效应 全部死亡 部分死亡 机能、血液变化。 可恢复的机能变化 无明显病变

43. 相关基础知识简介 职业照射剂量限值

44. 相关基础知识简介 公众照射剂量限值

45. 注： 1、有效剂量限值是为限制随机性效应的发生率定的，当量剂量限值是为防止确定性效应定的。 2、限制孕妇的受照剂量，为保护胎儿，其腹部表面的剂量限值为不超过2 mSv；在怀孕8至15周之间，严重智力障碍的危险度为0.4/Sv。对有生育能力的妇女所接受的照射，应严格按职业照射的剂量限值予以控制。

46. 3、16岁～18岁青少年正处在生长发育阶段，他们在学习过程中可能受到X线的辐射，其剂量限值为：3、16岁～18岁青少年正处在生长发育阶段，他们在学习过程中可能受到X线的辐射，其剂量限值为： 1） 年有效剂量不超过6 mSv； 2） 眼晶体的年当量剂量不超过50mSv； 3） 四肢(手和足)或皮肤的年当量剂量不超过150mSv。

47. 风险 有效剂量 不可接受范围对工作人员的限值（20mSv）/年 源的相关约束 允许范围 职业照射最优化 相关基础知识简介 辐射防护最优化 不可接受水平 3/10水平 1/10水平 调查水平 可耐受水平 可接受水平

48. 注意： • 引入一个辐射实践必须是正当的，受照剂量不能超出剂量限值，同时进行最优化的放射防护设计，将辐射水平降至可合理达到的尽可能低的水平。---放射防护的基本原则 • 安全是相对的，而危险是绝对的，“可以接受的水平”是与其他所谓安全性行业相比而得来的。在一般行业，年危险度在10-3水平是比较普遍的，10-5至10-4危险度被认为是安全水平。

49. 医用X射线的防护

50. X线防护的措施 • 基本措施有三种： 时间防护 距离防护 屏蔽防护