一.绪论,核物理与辐射防护基本知识课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,检验核医学,绪论及,核物理与辐射防护基本知识,管超楠,检验核医学（laboratory nuclear medicine）,01,核素示踪,体外放射分析,检验,02,spect/ct,pet/ct,pet/核磁,影像,03,GD甲亢,甲状腺癌,真红细胞增多症,治疗,单光子发射计算机断层成像术,(Single-Photon Emission Computed Tomography,SPECT),正电子断层成像术pet/ct,检验核医学的由来,1896年 法国物理学家 贝克勒尔,Henri Becquerel,天然铀的放射性,1923年 赫维塞 Hevesy,首次使用,32,P当做示踪剂,1959年 Berson和Yalow,创建了放射免疫分析技术,免疫放射分析,酶的放射分析,核物理基础知识,原子结构模型,核素及其相关概念,原子atom 质子proton-,p,中子neutron-,n,原子质量单位atomic mass unit-,amu,1 amu相当于1/12的,12,C原子质量,科学定义：1amu=一个质量数；,1amu=0质量数,原子质量数=质子数和中子数之和，用,A,表示,质子带1e电荷；核外电子带1e,-,电荷,1e=4.8028*10,-10,静电单位,核内带几个质子，正电荷就是几个e，用,Z,表示，,Z,又称原子序数。,核素符号,原子能量状态分为基态和激发态，用,m,表示,Am,X,核素,原子核内质子数相等的一类核，称为元素,element,1,1,H、,2,1,H、,3,1,H;,99,43,Tc、,99m,43,Tc。,核素：是原子核内质子数相同、中子数相同、能量状态一致的一类核。,核素是元素的基本单位。,同质异能素isomer：是质子数相同，中子数相同，能量状态不一致的核素。,同位素isotope：是质子数相等，中子数不同，能量状态不一致的核素。,放射性核素和稳定性核素,放射性核素radioactive nuclide：,自主发生核结构或能量状态改变，生成另一种核素，释放某种粒子的核素,稳定性核素stable nuclide：不具有自主发生核衰变或者发生几率极小的核素。,衰变几率半衰期,半衰期1，000，000，000，000，000年,核衰变,衰变-释放粒子的衰变,通式：,A,Z,X ,A-4,Z-2,Y +,4,2,He + Q,母核 子核 粒子 聚变能,粒子速度约为光速1/10，空气中射程3-8厘米，在水中和机体中只有0.06-0.16mm，穿透力弱，射程短,衰变-释放或捕获电子的核衰变,_,通式：,A,Z,X ,A,Z1,Y +,0,1,e + Q + v（v）,母核 子核 粒子 聚变能 正反中微子,-粒子穿透能力教粒子强，射程长，但电离能力弱，能被铝箔或组织吸收。,反中微子：电中性，质量比电子小的基本粒子,电子俘获 electron capture：当核内中子数相对不足时，还可以从原子核外最内层（K层）的轨道上俘获一个电子进入核内，使核内一个质子转化为中子，发生p+en+v的转变，达到稳定的核结构,衰变：处在激发状态的子核，撤退到基态，多余的能量以光子形式释放。在衰变的过程中，子核的Z和A均不变，称为同质异能跃迁，简称跃迁,衰变通式：,Am,Z,X ,A,Z,X + h,激发态母核 基态子核 光子（射线）,射线是从原子内核释放的波长短，频率高的电离辐射，穿透能力强，电离能力强,131,I,的物理特性,131,I,发射,和射线,4,天,射线能量,0.,364,M,ev,射线射程几米,射线能量,0.61 M,ev,射线在组织内射程,2-4mm,、三种射线本质,射线：带正电荷的高速运动粒子流，电量2e+，质量4amu，氦原子核，质量重很容易被物质吸收,射线：高速运动电子流，可以穿透几毫米铝板，电离能力强,射线：一种光子流，本质属于电磁波，性质接近x射线，具有极强穿透力，无直接电离能力,放射性衰变基本规律,衰变常数与衰变公式,每个原子核的衰变是独立的，但是由多个核组成的放射性物质，核衰变却表现出一定的规律：,衰变时间和衰变的原子核数目成正相关,N/t=-N,是比例常数，称为衰变常数decay constant，物理学意义单位时间内核的衰变几率。每种放射性核素都具有固定常数,半衰期t,1/2,：放射性原子核数因衰变而减少一半所经历的时间,1/2,放射性衰变基本规律,放射线活度：单位时间内放射性原子核衰变的核数，用I表示。,（物理量）,放射性比活度：单位化学质量的放射性物质所具有的放射性活度，用S表示。,（化学量）,放射性浓度：单位体积的放射性物质所具有的放射性活度，用C表示,（液态放射性物质）,放射性活度单位，贝克勒尔（Becquerel，Bq）。1Bq为每秒发生一次核衰变。旧制单位，居里（Ci）。每秒发生3.7*10,10,次核衰变：,1Ci=3.7*10,10,Bq37GBq,1mCi=3.7*10,7,Bq=37MBq,1,Ci=3.7*10,4,Bq=37kBq,放射量校正,核衰变导致放射性物质随着时间的流逝而逐渐减少，放射性物质在使用时必须校正放射量，及放射性活度,。,射线与物质的相互作用,带电粒子与物质的相互作用,带单粒子进入物质后，因有自身的库仑电场，电场间的作用产生能量转化。主要的效应有：,激发,：带电粒子与外层电子作用，因静电产生加速作用，电子在轨道上发生跃迁，从低能到高能，使原子从基态达到激发态。,放射性探测器,电离,：因库仑力的静电作用，使的外层电子加速，脱离轨道，成为自由电子。,散射：因库仑力的静电作用，带电粒子改变运动方向和能量,轫致辐射 bremsstrahlung radiation,：,高速粒子通过原子核附近时，因库仑力的减速，将部分或者全部动能转化为电磁辐射。,轫致辐射 bremsstrahlung radiation,带电粒子的能量越大，产生轫致辐射的几率越大；（,32,P,14,C,3,H）,轫致辐射的产生与物质的Z,2,成正比；,轫致辐射的产生与带电粒子的m,2,成反比。,32,P 敷贴治疗,32,P关节腔注射，真红细胞增多症,契伦科夫辐射Cerenkov radiation：,高能粒子入射折射率较大的透明介质时，若其在该介质中的运动速度vc/n（c为光在真空中的速度，n为介质的折射率），则在粒子经过的径迹上，将沿一定方向发射出近紫外光波长的微弱可见光。,契伦,科夫辐射并非介质中运动的粒子（或物体）本身发出的辐射，而是介质中的极化电流发出的。在粒子物理学中,契伦科夫,辐射是一项非常重要的研究手段。例如Belle 实验的契伦科夫计数器，以及研究微中子震荡的超级神冈探测器，都是目前运作中的实际应用。,湮灭辐射 annihilation radiation：,粒子与物质相互作用而能量耗尽时，将于物质中的自由电子结合，正负电荷抵消，转化为两个方向相反、能量各为0.511MeV的光子。,吸收：带电粒子产生作用后，能量逐渐消耗至全部消失，粒子运行停止，和周围物质发生作用，不复存在。,射线与物质的相互作用,射线与物质的相互作用,光电效应 photoelectric effect：当射线入射物质与其原子核外电子碰撞时，将全部能量传递给该电子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚变成自由电子，称为光电子，而射线因失去全部能量而消失。,(电离：带电粒子，因库仑力的静电作用，使的外层电子加速，脱离轨道，成为自由电子。),光电效应的发生几率与物质原子序数四次方（Z,4,）成正比；与射线能量三次方（E,3,）成反比。,低能射线入射高Z物质，光电效应发生几率最大。,光电效应最重要的应用防护,射线与物质相互作用,康普顿效应 compton effect：,高能量射线入射物质，与核外电子（外层轨道）发生非弹性碰撞，一部分能量传递给电子，使成为自由电子（康普顿电子），而射线仍有剩余能量在物质内改变运动方向。,射线与物质的相互作用,电子对效应（电子对生成）：,当大于1.022MeV的射线入射物质后，射线受到原子核的核力场作用转化为一对正负电子，而射线消失，多余的能量作为电子对的动能。,产生的正负电子在物质中发生激发和电离而消耗能量，当正电子能量耗尽时，立即与物质中一个负电子结合，,发出能量相等方向相反的一对光子，即正电子湮没辐射。（pet/ct）,射线与物质的相互作用,射线的吸收,由于射线与物质的相互作用产生光电效应、康普顿效应、电子对生成而导致射线能量减弱的现象。,射线与物质作用的三种效应比较,电离辐射防护基本知识,辐射生物效应：电离辐射的能量传递给生物机体后所引起的变化和反应,一，辐射生物效应发生机制,原发作用：1，直接原发作用（,电离辐射直接作用生物活性分子，引起损伤,）：2，间接原发作用（通过水的原发副产物对生物大分子的作用）。,继发作用：在生物大分子损伤基础上，代谢改变，细胞结构功能破坏，导致组织，器官病变。,二，辐射生物效应分类,根据生物效应后果：1，躯体效应（受照射者本身）；2，遗传效应。,根据症状出现时间：1，急性效应（近期效应）；2，慢性效应（远期效应）。,根据辐射防护角度：1，随机效应；2，确定性效应。,电离辐射防护基本知识,随机效应（stochastic effect):,辐射发生几率与辐射剂量成正比，严重程度与剂量无关，且无阈值的辐射效应。,比如：遗传效应、致癌效应,确定性效应（deterministic effect):,辐射效应发生的严重程度与辐射剂量大小成正比、具有剂量阈值的效应。,比如：皮肤损伤、造血功能障碍、生育能力下降和白内障。,电离辐射防护基本知识,影响辐射生物效应的主要因素,一，与辐射有关的因素,1，射线种类-电离能力,2，吸收剂量与吸收剂量率-单位时间机体接受照射剂量,3，照射条件：照射方式、照射部位、照射范围和分次照射。,二，与机体有关的因素,1，生物种系,2，生物个体,3，组织细胞以及组织细胞内环境,电离辐射防护基本知识,常用辐射量,当量剂量,（equivalent dose，H,T,):按辐射的质加权后，某一组织或器官的吸收剂量。衡量不同辐射对机体危害程度的物理量。SI=,J*kg-1,，专名为,希沃特,Sievert，简称希伏,Sv,，与旧制单位rem换算关系为,1Sv=100rem,。,有效剂量 effective dose,：,在全身均匀照射的情况下，人体各组织或器官的当量剂量与相应的,组织权重因数,乘积的和，用E表示。,组织或器官组织权重因数（W,T,）,电离辐射防护基本知识,常用辐射量,照射量,（exposure)：在质量为dm的空气中，X线或线释放的全部次级电子被空气完全阻止时，所形成的同种符号离子的总电荷绝对值为dQ，dQ除以dm的值，称为照射量，用,X,表示，国际制单位(SI),C*kg,-1,，旧制单位伦琴(R)的换算关系：1C*kg,-1,=3.876*10,3,R,照射量率(exposure rate):单位时间内的照射量。SI=,C*(kg*s）,-1,吸收剂量,（absorbed dose）：单位质量物质吸收任何电离辐射的平均能量。用D表示，SI=,J*kg,-1,，,符号为Gy，,1Gy=1J*kg,-1,，旧制单位rad，,1Gy=100rad,。,吸收剂量率：单位时间吸收剂量，SI=Gy*s,-1,电离辐射防护基本知识,放射卫生防护,一，放射卫生防护基本法规,放射防护基本原则,实践的正当化; 防护的最优化; 个人剂量限值,剂量限值:受控实践使个人受到的有效剂量或当量剂量不得超过的值，限制随机效应发生的几率。剂量限值体系：,基本限值：年有效剂量限值、器官或组织的年当量剂量限值和次级限值；,导出限值：应实际工作需要，由基本限值推导出的限值,管理限值：,参考水平：,电离辐射防护基本知识,外照射防护,（、X、硬和中子源等射线）,控制放射源的质和量,控制受照时间-,时间,增加放射源与所关心点的距离-,距离,设置屏蔽-,屏蔽,电离辐射防护基本知识,内,照射防护,开放型的放射性源，可能通过呼吸道、消化道、皮肤侵入机体。,放射性工作场所分级,开放型源工作场所分级,1mCi=3.7*10,7,Bq=37MBq,电离辐射防护基本知识,工作场所的区域划分,控制区；,监督区；,非限制区,。,电离辐射防护基本知识,放射性核素的安全操作与管理,操作时，穿戴防护服，佩戴个人剂量计,个人防护用品保持清洁和完整,严禁在场所内进食，饮水，吸烟和存放食物,小心使用玻璃制品,不准用有机溶剂洗手或涂抹皮肤（乙醚、氯仿、乙酸乙酯和甲苯）,甲级场所工作完毕后，严格执行卫生通过制度,操作液体放射性物质必须在铺有吸水纸的瓷盘内进行,凡装有放射性物质的容器，标明标签,工作完毕后进行场所监测,低能量放射性核素放免药盒可在一般实验室操作,电离辐射防护基本知识,放射性废物处理,一，放置衰变法,半衰期60d，10个半衰期后，监测比活度，达到标准后排放,二，稀释排放法,浓度较小的放射性气体,三，浓缩贮存法,焚烧等缩小体积，保存进惰性固体介质中固化,电离辐射防护基本知识,谢谢,