放射腫瘤學/物理學/輻射防護

輻射防護

有效劑量

• 劑量當量
  • H = 吸收劑量 (D) * W_R * N
  • 說明了不同的放射治療方式對同一組織的不同的影響（例如，高 LET 比低 LET 具有更高的生物學影響）
  • W_R，以前稱為 Q，是品質因數
  • N 是幾何因子
  • 單位為西弗 (Sv)
  • X 射線、γ 射線、電子：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
  • 質子 >2 MeV：2-5
  • α 粒子、重核：20
• 有效劑量當量
  • 給定器官接受的所有型別輻射的總有效劑量。這在估計核爆炸等情況下器官的有效劑量時可能很有用。
  • H_T: Σ_R (D * W_R)
• 有效劑量
  • 多個組織和多種型別的輻射的全身有效劑量
  • E: Σ_T (H_T * W_T)
  • 性腺：0.20
  • 骨髓、結腸、胃、肺：0.12
  • 乳房、膀胱、食管、肝臟、甲狀腺：0.05
  • 皮膚、大腦、腎臟、唾液腺：0.01
  • 剩餘 14 個組織的複合：0.1
• 承諾劑量：50 年劑量當量的積分

暴露來源

• 自然本底 (~3 mSv)
  • 氡：每年 2 mSv (佔總量的 56%)。EPA 行動水平 148 Bq/m³ (4 pCi/l)
  • 內部：每年 0.4 mSv (佔總量的 11%)
  • 陸地非氡：每年 0.3 mSv
  • 宇宙：每年 0.3 mSv
  • 按位置
    • 美國平均：每年 0.8 mSv
    • 大西洋海岸：每年 0.3 mSv
    • 伊朗拉姆薩爾：每年 390 mSv
    • 跨國美國航班：每次航班 0.05 mSv
• 人為本底
  • 診斷 X 射線：每年 0.4 mSv (佔總量的 11%) - 歷史資料，使用 CT 掃描時可能高達每年 3 mSv
    • 胸部 X 射線：每次檢查 0.08 mSv
    • 牙科 X 射線：每次檢查 0.1 mSv
    • 全身 CT：每次檢查 11 mSv
  • 核醫學檢查：每年 0.1 mSv

暴露限值

• 年度暴露限值 (NCRP #91/116)
  • 職業暴露
    • 輻射工作者：每年 50 mSv (實際接收的平均劑量約為 2 mSv)
    • 晶狀體：每年 150 mSv
    • 單個器官（例如，手）：每年 500 mSv
    • 緊急允許劑量：0.5 Sv (=50 R)
  • 公眾暴露
    • 不頻繁：每年 5 mSv
    • 連續：每年 1 mSv
    • 晶狀體：每年 15 mSv
    • 單個器官：每年 5 mSv
    • 按年齡：10 mSv x 年份
    • 可忽略的個人劑量：每年 0.01 mSv
  • 兒童
    • 兒童 <18 歲：每年 1 mSv
    • 胚胎/胎兒：每年 5 mSv
    • 胚胎/胎兒（宣佈懷孕後）：每月 0.5 mSv
• 區域限制
  • 受控區域：每週 1 mSv = 每年 50 mSv
  • 不受控區域：每週 0.1 mSv = 每年 5 mSv
• 劑量率標誌
  • 受控區域標誌：>0.02 mSv/h
  • 輻射區域標誌：>0.05 mSv/h
• 運輸
  • 運輸指數 (TI) 是距離包裹表面 1 米處的劑量率
  • 容器必須符合 DOT 批准
  • 容器上必須有放射源警告標籤
  • 標籤上必須註明放射性活度和放射性核素
• 白色標籤：無劑量率
  • 黃色 II：劑量率 0-0.01 mSv/h
  • 黃色 III：劑量率 0.01 - 0.1 mSv/h
• 遺傳顯著劑量 (GSD)
  • 性腺的當量劑量，按整個群體中暴露個體的年齡加權。它是對整個群體造成相同遺傳損傷的劑量，即使每個群體成員都接受了這種劑量
  • 自然本底：0.25 mSv
  • 醫療診斷：0.2-0.3 mSv
  • 核醫學：0.02 mSv
• 加倍劑量
  • 加倍劑量估計為一組特定基因的自發突變率和誘發突變率的平均比率
  • 人類自發突變率約為每基因 3 x 10^-6
  • 小鼠誘發突變率約為每基因每 Gy 3 x 10^-6
  • 導致突變風險加倍的劑量 (加倍劑量) 約為 1 Gy
  • 來自廣島/長崎的人類資料表明加倍劑量的平均值略高，為 1.6 Sv
• 輻射誘發癌症的風險
  • 劑量和劑量率有效因子 (DDREF)：劑量 >0.2 Gy 或劑量率 >0.1 Gy/hr 使輻射致癌率翻倍
  • 全人群致死性癌症：5% / Sv (白血病為 20% = 1% / Sv)
    • 高劑量或高劑量率風險：10% / Sv
  • 工作人群致死性癌症：4% / Sv (不包括風險更高的兒童)
    • 高劑量或高劑量率風險：8% / Sv
  • 生殖人群的遺傳性疾病：0.2% / Sv
  • 工作人群的遺傳性疾病：0.1% / Sv
  • 人群超額風險 = 人群 (人) * 超額風險 (每 Sv 風險) * 暴露 (Sv)
• 胎兒暴露期間智力障礙的風險
  • 風險為每 1 Sv 40%
  • 最大的風險是在 8-15 周之間；在 16-25 周，該風險降低了 4 倍。
  • IQ 每 1 Sv 下降 30 分
  • 閾值不超過 0.2 Gy

內部來源

• 內部輻射型別
  • 區域性吸收：在 1 釐米內（通常是 β 和低能特徵性）
  • 穿透：>=1 釐米（內部 γ）
• 每 40 小時周允許的最高體負荷 (MPBB)
  • I-131：甲狀腺 0.7 μCi
  • P-32：骨 6.0 μCi
• 有效半衰期
  • 說明了物理半衰期和生物半衰期，始終小於兩者
  • 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)
• 受汙染的物品必須存放至衰變（通常為 5 個半衰期）
• 患者在 1 米處的劑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
• 公眾成員的總年度劑量不得超過 1 mSv
• 如果滿足以下條件，可探望體內含放射性物質的住院患者
  • 總劑量 <5 mSv
  • 經授權使用者批准

醫療事件 (NRC 2002)

• 劑量與處方劑量相差
  • 至少 (以及以下的相對值)
    • 50 mSv 有效劑量
    • 500 mSv 器官劑量
    • 500 mSv 皮膚
  • 相對 (給定上述至少值)
    • 總劑量 20%
    • 分數劑量 50%
    • 錯誤的放射性藥物
    • 錯誤的給藥途徑
    • 錯誤的個體
    • 錯誤的治療方式
    • 密封源洩漏
• 任何會導致意外的永久性功能損傷的事件
• 必須在下一個日曆日之前透過電話通知 NRC
• 必須在 15 天內提交書面報告
• 必須通知轉診醫生
• 必須在 24 小時內通知患者，除非轉診醫生認為告知患者會造成傷害

遮蔽

• 屏障
  • 一次屏障：衰減直射束
  • 二次屏障：衰減散射輻射和洩漏輻射
• 遮蔽方程：D = B * W * U * T / d²
  • 其中 D 為劑量
  • B 為屏障透射因子
  • W 為工作量：照射時間，以 1 米處的 Gy 為單位，通常為 200-500 Gy/周
  • U 為使用因子：放射治療照射屏障的時間分數；地板通常為 1，牆壁通常為 1/4，天花板通常為 1/2。使用 IMRT/Cyberknife 時，這些數字會更高
  • T 為佔用因子：屏障後區域被佔用的時間分數；工作區域 1，走廊 1/4，樓梯 1/8
  • d 為距離：通常以米為單位，從等中心測量