10-人体内照射剂量估算简介
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第四章内照射剂量估算
所谓内照射剂量，是指放射性核素通过某种途径被摄入人体后,放射性核素对人体所产生的照射剂量。
由于放射性物质进入人体后,除放射性核素的自发衰变以及人体的代谢过程而排泄出体外，将有相当一部分滞留于体内，从而直接且不间断地对人体组织产生照射，这种照射无法通过一般的时间、距离和屏蔽等控制方法来控制。
因此内照射是更危险的照射，其剂量的确定也比外照射更复杂一些，它涉及到更多的因素。
内剂量学的主要内容就是研究放射性物质在人体内传输、辐射能量在体内转移、能量沉积的规律，确定源组织对靶组织照射的剂量、剂量当量，实现剂量分布的测量和计算分
析靶组织中剂量分布等。
第一节内照射剂量学的相关概念
一、摄入(量)（INTAKE）：
放射性核素进入人体的过程。
其主要摄入途径为吸入、食入、伤口或皮肤；由于某一
事件，或者在某一时间段内摄入体内的活度。
二、吸收量（UPTAKE）：
放射性核素进入系统循环的量。
（或者可以说放射性核素从入体部位转移进入细胞外
体液的量）
三、沉积量（DEPOSI TION）：
被沉积的放射性核素的量。
例如，在一次急性吸入之后在呼吸道内的沉积，或者在食
入之后在胃中的沉积
四、含量（CONTEN T）：
存在于模式的某生物学隔室内的放射性核素的量。
这种隔室可以是一个器官、一群组织、全身或者某个排泄隔室。
五、有效半减期（e ffective half-live）：
进入体内或某一特定器官的放射性核素，由于生物学代谢过程和自发核转变，而减少
到初始摄入量的一半所需要的时间。
六、参考人：
在辐射防护上，为了在共同的生物学基础上计算放射性核素的年摄入量限值而规定的一种假想的成年人模型，其解剖的生理的特性具有典型性。
七、活度中值空气动力学直径(AMAD)：
空气动力学直径是一个单位密度球在空气中沉降时，为达到与所论颗粒相等的终点速度需要的直径值。
所谓AMAD是这样的一个值：一种特定空气溶胶中的气载活度的一半小于AM AD的颗粒相联系，一半与大于A M AD的颗粒相联系。
在沉积主要取决于惯性碰撞与沉降时使用，一般AMAD大于约0.5μm。
八、年摄入量限值(ALI，Ij,inh, L ,Bq)：
是某一放射性核素的活度，当这样的活度被摄入后会使具有参考人特征的个人所接受的照射达到职业照射的年剂量限值。
九、待积当量剂量（H50）：
摄入某一放射性核素之后，在一个器官或组织中的剂量当量率在50年内的时间积分。
十、源组织和靶组织
放射性物质进入人体组织后，这些含有放射性物质的组织具有放射源的性质，称为源组织，放射性物质的辐射能量被源组织和其它组织吸收，吸收放射性物质的辐射能量的组
织称为靶组织。
一般来说源组织同时也是靶组织，除源组织外，靶组织还会包括其它组织。
十一、比有效能量S E E(T ←S)
是指在源器官(S)内，每次核转变所发射的某一特定的辐射i ，授与每克靶器官的能量（兆电子伏），并用辐射权重因子进行修正后的值。
任何放射性核素j 对靶器官T 和源器官S 的比有效能量S E E(T ←S)j 用下式计算：
SEE(T ←S)j=
十二、全身含量:
全身蓄积的某种放射性核素的总量，有时称为“体内负荷量”或“全身滞留量”。
以上常常用放射性活度的单位来表示。
dt t H H o t t
)(50
500
⎰+
=
第二节放射性核素进入人体的途径及其代谢过程
一、放射性核素进入人体的途径
发射性核素进入人体的途径有多种,一般情况下分为以下四种：
1. 吸入
含有放射性的气体、液体或固体通过呼吸道而进入体内。
吸入体内的含有放射性的液体或固体，在空气中均以气溶胶的形式存在，也就是在空气中悬浮着的那些液体或固体微粒。
空气中的这些微粒大小、形状和排列都很不规矩，具有是一定分布。
如果某个气溶胶粒子的放射性活度(质量)是上述分布的放射性活度(质量)的中值，而它在空气中沉降时的终点速度与直径中的一个单位密度球的终点速度一样，则称φ为上述分布的气溶胶粒子的放射性活度(或质量)中值空气动力学直径，以AMAD(或MMAD)表示，单位μm
放射性气溶胶被吸入后，依赖于它们的物理及化学性质可以有许多可能的归宿，除有一部分直接被呼出外，其余则在呼吸道系统的各段沉积下来，这些沉积的部分或者直接进入体液，或者由粘液向纤毛转移到消化道，在消化道又有一部分被吸收进入体液。
放射性核素在上述过程中的转移速率和份额，很大程度上依赖于气溶胶粒子的化学形态，如吸入呼吸系统深部的放射性化合物是非转移的，则它可以以很低的速率向肺，淋巴结转移，在肺淋巴结内的非转移性物将比较长期的滞留下来。
2．食入
放射性核素通过口腔经消化道进入体内。
食入只发生一个短时间内，但当环境介质受到放射性物质污染时，可导致长时间的食入。
如食入是非转移性的,则其中大部分将通过胃肠道随分辨排出，可转移的很大一部分将主要经小肠吸收而进入体液。
3. 通过皮肤吸收
完好的皮肤能有效的防止大部分放射性物质进入体内，但有两种例外，蒸汽态或液态的氧化氚和碘蒸汽和碘溶液或碘化合物溶液，它们将通过完好的皮肤而被吸收。
4．通过伤口进入
当皮肤出现破裂、刺伤或擦伤时，放射性物质可能透入皮下组织被吸收进入体液。
放射性核素可以通过以上四种方式单一或组合方式进入体内。
不同方式进入人体后，在人体内的分布有其自身的特点，因此对人体所形成的内照射方式也不同。
二、体内的放射性核素的移位和沉积
(一) 沉积和沉积量
放射性物质进入并驻留于器官或组织之内称为沉积。
放射性物质在体内从一个器官或组织到另外一个器官或组织的易位称作转移。
食入的放射性物质会随食物在胃肠道中转移，放射性核素还可以利用渗透和扩散透过生物膜而转移到体液中。
不同的放射性物质透过生物膜的能力有很大差别，易于通过机体生物膜且易于转移的放射性物质称为可转移的放射性物质，相反难于通过机体生物膜且不易转移的放射性物质称为不可转移的放射性物质。
摄入时在呼吸系统和胃肠道的沉积为直接沉积,放射性核素通过体液然后沉积到器官或组织的沉积称为内吸收沉积或相关沉积。
驻留于所考虑器官内的物质的量为沉积量。
(二) 廓清和滞留
放射性核素从所考虑的器官内移出的过程称为廓清,廓清和放射性衰变是器官和组织内
放射性物质改变的两种方式。
放射性物质在器官、组织的驻留称为滞留，在摄入、沉积或吸收后器官、组织或全身放射性物质的量的多少为滞留量。
三、排出和排泄
物质随尿、粪、汗和呼出气体从体内移出的过程称为排出。
其中随尿、粪的排出称为排泄。
随汗和尿排出的物质是被吸收到细胞间液而后被排出的,这种经过了被细胞间液吸收而后被排出的过程称为相关排出,随粪排出的包括两种成分,除了相关排出外还有直接排出的。
直接排出指放射性物质以一定的廓清半衰期直接由血液排出到膀胱或直接由血液排出到肠胃道。
放射性核素进入体内后，由于核素的自身衰变和参与人体的内循环，核素在人体内某一器官或组织的地剂量时随时间而动态变化的。
体液是可转移的化合物，是由身体一部分转移到另一部分的主要媒介物，体液中的放射性核素一部分通过肾、肝、肠、皮肤或肺排出，其余的将沉积在它所亲和的那个器官中，个别的在全身均匀分布。
人体排泄物中放射性核素的出现，可以作为体内放射性污染的一种指标，全身污染物的排出速率与它们在体液中的浓度相关联，测定排出速率，推出初始吸收量和估算内照射剂量。
第三节 放射性核素在人体内的分布和滞留
一、有效半减期(effec tive half-live)
放射性物质的数量，有其自身的规律：指数衰减：
t e N N r λ-=0
λ
r 是衰变常数，表示放射性物质因放射性衰变所致的单位时间减少的份数值。
滞留在体内的放射性物质，其数量不但因放射性衰变而减少，而且由于机体的代谢，一部分放射性物质将从体内排出，令λb 为生物排出常数，用它表示体内放射性物质因生物排出所致单位时间内减少的份数。
于是单位时间内减少的总份数值为:
λ称为体内放射性核素的“有效减少常数”。
而放射性衰变常数λr 和物理半衰期Tr 有如下关系:
与之类似有:
T
693.0=
λ
b
b T 693
.0=
λ 代入(1)式有:
b
r T T T 693
.0693.0693.0+
= b
r b
r T T T T T +=
∙
Tb 称为生物半排期，它表示由于机体的自身生物代谢作用，某种放射性核素从体内排出一半所需的时间。
Tb 只与元素的种类有关，对于某个元素的所有同位素，它们的生物半排期都是一样的。
T 称为有效半减期，它表示放射性核素由于放射性衰变和生物排出，在体内减少一半所经历的时间。
因此，体内放射性核素活度q :
t e q q λ-=0
0q 为t=0时放射性活度。
如问题涉及到某器官，因某种生物廓清过程使该核素在器官内减少一半所需要的时间，
r
r r T T 693
.02ln ==
λb
r λλλ+=
称为核素在该器官中的“生物半廓清期”，相应滞留在器官中的放射性核素，由于物理衰变和生物廓清数量减少一半所经历的时间T ，称为放射性核素在该器官中的“有效半滞留期”。
二、滞留分数方程和排出分数方程 滞留分数和排出分数 设全身一次吸收放射性核素0q (Bq )，t 天后的滞留量为)(t q (Bq )，显然单位时间全身滞留量的减少等于单位时间内由于生物排出和物理衰变而减少的数量。
即:
)()()
(t q t E dt
t dq r λ+=-
)(t q r λ为t 时刻单位时间内衰变掉的量。
dt
t dq )
(-
为t 时刻单位时间由于衰变和生物代谢使得核素的减少量。
写成:
00)
()()(q t q q t E dt q t dq r λ+
=-
设
写成:
)()
(r y dt
t dr -=)(t r r λ- 即放射性核素一次吸收后的“有效滞留分数”，它表示初始全身含量在t 时刻剩下的分数：.
)
()(q t E t y =
即放射性核素一次吸收后的“有效排出分数”，它表示时刻t 时，单位时间内的生物排出量占初始全身含量的分数。
放射性核素的生物代谢和排出仅由元素的性质决定，与同位素的种类无关。
)(t r 可表示为物
理衰变和生t e r λ-物代谢函数)(t R 的乘积: )()(t R t e t r r *=-λ
)(t R 叫做放射性
核素一次吸收后的“滞留分数”，它表示当不考虑放射性衰变(r λ=0)时，由于生物代谢的作用，初始全身含量在时刻剩t 下来的分数,适用于该元素的同位素。
)()(q t q t r =
把 )()(t R t e t r r *=-λ代入 )()
()(t r dt
t dr t y r *--=λ 可得:
--*=-dt
t dR t e
t R t e t y r
r r )()()(λλλ)(t R t e r r *-λλ
dt
t dR t e
r
)(λ--=
)(t Y t
e
r
*=-λ
dt
t dR t Y )
()(-
=叫做放射性核素一次吸收后的“排出分数”，它表示当不考虑放射性衰变时(r λ=0)，t 时刻单位时间内的排出量点全身初始含量的分数。
1. 滞留分数方程和排出分数方程 在放射性核素代谢的实际研究工作中，一般先得到排泄数据，用数学方法导出排出分)(t Y 数方程，然后再由导)(t Y 出相应的滞
留分数的表)(t R 达式。
可溶性物质从体内的排出大致可分三类：
1）一类在体内并不显著地聚集在任何一个组织中，它的排出遵从指数规律:
t
ke
t Y r λ-=)(
如氧化氚、氯化物和钋的化合物，在半对数坐标纸上是一条直线。
2）二类 象碘、铯等在体内主要集中在一个器官内，可以表示为若干个指数项之和：
21
1)(k t
e
k t Y r +=-λt
e
r 2
λ-+······
在半对数坐标纸上分段。
3）三类亲骨性元素,锶、镭、钚等分段表示为指数项和幂函数项之和。
)
1(21)(+--==n rb
t
k t
e
k t Y λ
近年来作了大量的研究、实测，已给出了大量元素在体内的分布和滞留分数方程。
在单次摄入的情况下，可根据t 时刻观察到的滞留量q(t )、排出量E(t)来推算初始含量:
)()(0t E t q q =
或 )
()
(0t y t E q =
第四节 放射性核素体内分布的库室模型
前言：
为计算源器官对靶器官产生的待积剂量当量，必须知道源器官滞留的放射性活度，这
就要求了解摄入的放射性核素在体内的全部转移过程。
放射性核素经呼吸系统（吸入）或胃肠道系统（食入）摄入进入体液，在呼吸道系统和胃肠道系统有一个转归过程，进入到体液的放射性核素要转移到各个器官或组织，再由器官或组织廓清，也存在一个转移过程，为了描述这些转移过程，分别建立了库室模型、呼吸系统模型、胃肠道模型等，而经皮肤和伤口摄入的核素，认为直接进入体液。
一、库室模型的内容 放射性核素在体内的传输过程虽然极其复杂，但是通过大量的实验数据表明，除碱土金属外，放射性核素在人体任何一个器官或组织中的滞留量、在没有新的补充输入来源的条件下，可以表示为一个或几个指数项之和组成。
库室模型的主要内容如下： 1. 人体是由若干个器官或组织组成，任意一个器官或组织可以包含一个或若干个库室，即任意一个器官或组织是由一个或多个库室构成。
全身体液由一个库室构成，称为转移库室ａ，一个器官究竟包括几个库室由核素的性质决定，如肾对钋由一个库室，对铌由两个库室构成；
2. 当核素一次进入库室时，核素从任意库室的减少受一级动力学支配，也就是说这种减少遵从指数规律，于是一个元素在任何一个器官或组织中的滞留可用单个指数项或若干个指数项之和来描述；
3. 放射性核素无论是吸入或食入，它们将以一定的速率向体液转移（转移库室ａ）， 进入体液的放射性核它们向身体不同器官和组织转移；
4. 进入转移库室ａ的物质以一级动力学廓清，生物半廓清期为Ｔａ＝0.25天（λａ＝0.693/Ｔａ）（如无特殊说明都认为是这样）在转移库室中发生的核转变数是均匀分布在7
0ｋｇ的整个身体中；
5. 放射性核素从各个组织库室以适当的速率向排泄途径转移，生物半廓清常数分别
为λａ、λｂ、λｃ······表示；
6. 不存在从排泄途径或组织库室向转移库室的反馈，不计算排泄途径的剂量。
二、体内放射性核素转归的动力学方程
根据库室理论，可以列出时t 刻任意库室的滞留量的)(t q 微分方程．
ａ：
)()()()
()
(t q t q t I t d t dq a r a a a λλ--= （1） ｂ：
)()()()
()
(t q t q t q t d t dq b r b b a a b λλλ--= （2） 对ｃ，ｄ．．．各组织库室可列出与ｂ组织库室同样的方程，仅常数不同。
式中（ｔ）是放射性核素摄入后，ｔ时刻进入转移库室的速率，ｂ为转移库室ａ向组
织库室ｂ的转移的分数。
第五节 胃肠道的剂量学模式
食入放射性核素后,放射性核素在胃肠道中的沉积、转移及由胃肠道向体液（T ）的转移用胃肠道剂量学模型描述。
从内照射的角度上来讲,将胃肠道分为胃(ST: Stoma c h)、小肠(SI: Small Intes t ine)、上部大肠(ULT: Upper Large Intes t ine)和下部大肠(L LT: Lower L arge Intes t ine)四个部分,其中每一部分构成一个库室，图 所示为胃肠道模型的示意图。
一、 胃肠道模型及核素的转移动力学方程.
1.胃肠道模型内容:
(1)胃肠道由胃(S T)、小肠(SI)、上部大肠(ULI)和下部大肠(L LI)组成，其各以一个 独立的库室来表示，计算剂量时各为独立的靶器官；
(2)食入的放射性核素以一定的速率从胃肠道的一个库室向另一个库室转移,生物廓清常数(也称为转移常数)分别为: λST λSI λULI λLLI ，转移受一级动力学支配； (3)假定放射性核素从胃肠道向体液的转移仅发生在小肠,以吸收常数λS 表示,这一转移过程λS 表示小肠内的放射性核素单位时间内向体液的转移份数，且
SI
S S f λλλ+=
1
1
11f f s SI
-=
λλ 注意:
当11=f 时,食入的放射性核素全部转移到体液意味着放射性物质在小肠内的滞留时间为零， s λ趋于无穷大，也就是食入的放射性核素将在胃部被吸收而不再进入胃肠道的其它部分。
(4)胃肠道模型的有关参数列表一:
表一 胃肠道模型的有关参数
二、食入核素转移的动力学方程
令I(t)为t 时刻,单位时间内食入的放射性核素的数量，则食入的放射性核素在胃肠道各段转移和吸收可用下列一组微分方程描述：
胃(ST)：
)()()()
()
(t q t q t I t d t dq ST r ST ST ST λλ--= 小肠(SI)：
)()()()()
()
(t q t q t q t q t d t dq SI S SI r SI SI st ST SI λλλλ---= 上部大肠(ULI)：
)()()()
()
(t q t q t q t d t dq ULI r ULI ULI SI SI ULI λλλ--=
下部大肠(LLI)：
)()()()
()
(t q t q t q t d t dq LLI r LLI LLI ULI ULI LLI λλλ--= 若食入的放射性核素的子体仍然是放射性的，则子体在胃肠道各段的转移和吸收可用一组类似的方程描述； 解上述方程组可得到食入放射性核素及其子体在胃肠道各段的滞留量随时间的变化。
由吸入而进入呼吸系统的核素,有一部分要转移到胃肠道部分同样用上述方程描述。
二、 从胃肠道转移到体液的放射性核素的数量QG I ---BF
放射性核素从胃肠道向体液转移的速率为λB q SI (t)
故50年转移的数量为:
)()()()
()
(50
t q t q t q t d t dq Q LLI LLI LLI ULI ULI ULI r t t BF
GI
λλλ--==⎰+- )()(50
00
t d t q Q SI S t t BF
GI
λ⎰+-= (Bq) 同样子体核素50年内转移的数量为:
)()('''50
00
t d t q Q SI S t t BF
GI
λ⎰+-= 三、胃肠道各段的待积剂量当量的计算
由若干个包含有j 个放射性核素混合物的源器官S 对任一靶器官T 产生的待积剂量当量H50 T 为:
∑∑∑-⨯=-j i S T S T SEE u H ])()50([106.11050 )(Sv
注意:
从这里开始，特别把摄入1B q 放射性核素j 后，50年内在源器官S 中发生的核转变总数记作u s j ，与此相应的靶器官受到的待积剂量当量记作:h 50T ，因而在放射性活度单位摄入量的情况下，内照射剂量的计算公式可写成:
∑∑∑-⨯=-j i S T S T SEE u h ])([106.11050
∑∑∑-⨯=-j i sj S T SEE u ])([106.110 )/(Bq Sv
食入1Bq 放射性核素后,50年内在胃肠道各段内容物中发生的核转变数及转移到体液的放射性活度:
胃:
r
ST ST U λλ+=
1
小肠:
)
)((r S ST r ST ST
SI U λλλλλλ+++=
上部大肠:
)
)()((r ULI r S ST r ST SI
ST SI U λλλλλλλλλ++++=
下部大肠:
)
)()()((r LLI r ULI r S ST r ST r
SI ST LLI U λλλλλλλλλλλλ+++++=
由胃肠道向体液转移的放射性活度:
)
)((r S SI r ST S
ST BF
GI
Q λλλλλλλ+++=
-
四、通过伤口和无损伤皮肤进入
通过伤口和无损伤皮肤的进入是放射性核素进入体内的另一些途径。
不过大部分物质可能停留在伤口附近，可溶性物质能转移到血液中，从而能转移到身体的其他部分。
不可溶物质将慢慢地转移到局部淋巴组织中，它们在那里逐步溶解，并最终进入血液。
可变份额的不可溶物质，在这个人生命的剩下时间内，可能残留在伤口处或残留在淋巴组织中。
如微粒物质直接进入血液，它主要沉积在肝、脾和骨髓的吞噬细胞中。
对于残留在伤口处的不溶放射性物质，伤口附近的组织将受到最大的辐射照射。
同医生商议后，可能需要考虑切除受污染的局部组织。
为此，必须精确地确定伤口处污染随深度的变化。
伤口处的以及局部淋巴结中的吸收剂量可根据沉积物质的放射性活度、有关放射性核素的特性、受照组织的质量和从照射起的时间来评定。
如果物质是可溶性的，那么它们可能从伤口处转移到血液中，转移的速度取决于它们的溶解度。
在大多数情况下，这种可溶成分的分布，将同从肺或从胃肠道进入血液的物质的分布相似，但对于直接进入血液的某些化学形态的放射性核素可能有例外情况。
一些物质，诸如氚标记的化合物、有机碳化合物和碘化合物，能穿透无损伤的皮肤。
在这些情况下，一部分放射性将进入血液。
为评估由于这种摄入引起的剂量，需要开发专门的模型。
例如，氚化有机化合物通过皮肤直接被吸收后的行为，同吸入或食入后的行为有很大区别。
对于皮肤污染，需要考虑受污染皮肤区的当量剂量和有效剂量。
一旦全身吸收量已测定，国际放射防护委员会建立的生物动力学模型仅能用于计算可溶部分所产生的有效剂量。
第六节呼吸系统的剂量学模式
为了描述吸入的放射性核素在呼吸系统以及向身体的其它器官和组织的滞留和转移
及廓清规律和所产生的剂量当量，提出呼吸系统模型( 肺模型)。
在大多数情况下，空气中的放射性核素是以气溶胶形式存在的。
所谓气溶胶是指悬浮在空气中的固体或液体的微粒。
以气溶胶方式悬浮在空气中的放射性核素通过呼吸道进入的人体肺部，在肺部的滞留和廓清过程中，一方面会对肺部本身产生直接照射，另一方面通过肺部和胃肠道转移到体液,从而进入的人体的其他组织或器官。
气溶胶微粒在肺中的滞留于许多因素有关，如粒子大小、形状、密度、化学形式及人员是否用口呼吸等。
肺模型的发展经历了多个阶段，目前所采用的肺模型成为新肺模型，所谓新肺模型，是在旧模型的基础上，结合大量有关空气动力学的性质、呼吸生理等方面的资料提出的其模型如图所示，它表示吸入的放射性气溶胶粒子的沉积位置和清除过程。
图二肺模型示意图
该模型把呼吸系统分为三个不同部位鼻咽区（N-P）、气管和支气管区（T-B）以及肺实质（P）三个区域。
D1表示吸入的总数，D2 为呼出的份额，D3、D4、D5分别为沉积在鼻烟区、气管-支气管区和肺区的份数（以D1=1进行计算）。
不同大小的气溶胶粒子在各区的沉积份数见表
（a）至（j）表示与沉积在各区中的粒子清除有关的各种吸收和转移过程。
（a）表示沉积在鼻咽区的粒子向血液的快速转移；（b）表示通过纤毛、粘液的传送将沉积在鼻咽区的粒子清除到胃肠道的过程；（c）的过程与（a）相似；（d）的过程与（b）相似；（f）吞噬细胞、
（g）表示在肺区的次清除纤毛和粘液的传送作用，使沉积在肺区的粒子清除得较快的过程；
过程，比（f）过程要慢得多，但仍然依靠内吞作用和纤毛、粘液的传送，使沉积在肺区的粒子，由气管和支气管进入到胃肠道；（h）表示沉积在肺区的粒子经由淋巴系统的缓慢清除过程；（i）表示经由淋巴系统将放射性粒子清除到血液的次过程；（j）表示经由胃肠道向血液的清除过程。
假定沉积随气溶胶分布的空气动力学特性而变化，并且用三个参数DN-P、DT-B、DP 来描述吸入物质最初沉积在N-P、T-B、P部位中的份额。
当然沉积情况和该气溶胶的直径有关。
为了描述吸入的放射性物质从肺中的廓清，将吸入物质按生物半清除期Tb分为D、W、Y三类：
D类：Tb小于10天
W类：Tb在10天至100天之间
Y类：Tb大于100d
表所示为与吸入化合物类型相关的清除途径及清除参数。
表中每栏内数值的分子表示该途径的生物半清除期，分母表示沉积在各区的放射性粒
子通过该途径的清除分数F i。
表二新肺模型的有关参数
对于工作人员吸入的微粒形态的放射性核素，假定进入呼吸道以及在呼吸道中的区域性沉积情况仅由气溶胶颗粒的大小分布支配。
对于气体和蒸气，情况则有所不同，此时在呼吸道的沉积是随物质而异的。
几乎所有被吸入气体的分子都同气道表面接触，但通常会返回空气中，除非它们溶解在内表层中或同其发生反应。
因此，沉积在各区中的吸入气体或蒸气的份额取决于其溶解度和反应率。
但一般说来，气体或蒸气的区域性沉积特性不能机械地从对其物理和化学性质的了解加以预测，而必须从活体实验研究中获取。
根据呼吸道沉积的初步模式，新的模型将气体和蒸气的溶解度/反应率（SR）分成表Ⅱ所示的三个缺省类别。
随后在呼吸道的滞留以及进入体液的吸收，决定于气体或蒸气的化学性质。
国际放射防护委员会第68号出版物，介绍了将这个模型用于计算工作人员的剂量。