(仅供参考)辐射的医学应用及安全防护

辐射的医学应用与防护
四川大学 周荣
课程目录
• X射线诊断的放射防护与安全 • 放射治疗的放射防护与安全 • 核医学的放射防护与安全
第一篇
X射线诊断的放射防护与安全
X射线的发现
1895年11月8日，Wilhelm Conrad Röntgen 发现从他的阴极射线发生器发出 的不可见的射线可透过物体使胶片感光。
辐射屏蔽要求设计。
– （3）所有贯穿屏蔽墙体的导线管道不能影响该屏蔽墙体总体屏蔽效能。 – （4）使用电子标称能量大于10MeV的加速器时，治疗室的屏蔽设计中必
须考虑对中子辐射的屏蔽问题。
– （5）治疗室应当有足够的使用面积；出入治疗室的通道应当是迷宫式； 迷宫口的防护门应当与加速器运行启动开关连锁。
X射线是电磁辐射
X射线诊断的临床应用
• 普通X射线诊断
– 利用的是X射线（波长0.008nm-0.031nm)特有的穿透作用 – X射线透视和摄影
• 特殊X射线诊断检查
– 人为引入种类较多的造影（对比）剂，在需要检查的组织器官中或 周围间隙形成对X射线吸收衰减的明显差别，从而获得有诊断价值 的影像，如消化道钡餐造影检查。
– 超高压治疗(兆伏射线)，包括直线加速器产生的高能X 线、高能电子束及60Co(1.25MeV)，137Cs(0.66MeV)。
– 高LET射线治疗，有快中子、质子、负π介子、重离子 治疗等。
肿瘤放射治疗应用
• 体腔内照射：属近距离放疗，将体腔管或 放射源置于体腔内进行照射。也可将放射 性核素（32P，198Au等）注入胸、腹腔内进 行照射。
• 出束口构件、空气、治疗设备（治疗床、相关辅助设施等） 和治疗室内的墙壁、地板、顶棚，甚至受照患者的身体都 可以成为散射线的来源。
• 康普顿效应是光子(X、γ射线)散射的主要来源，发生该效 应对应的光子能量范围很广，放疗常用的光子能量都在该 范围以内；对于电子，由于其质量轻，故与物质相互作用 时发生散射的几率很大。
– 延长人体到辐射场的距离，可减少其受照射剂量。 – 为了取得更好的防护效果，还需在辐射源和人体之间
设置一定厚度的屏蔽体，用以减少和消除射线对人体 的危害。
放射治疗场所的屏蔽
• 常用的屏蔽材料
– ①对辐射的衰减能力，即防护性能好； – ②结构性能好； – ③抗辐射； – ④耐腐蚀； – ⑤材料的来源、价格、加工、安装、维修方
放射治疗过程中射线来源
漏射线
• 从医用射线装置的射线出口或防护套中泄漏出的非可控射 束。
• 漏射线的数量及其漏射方向由射线装置的相关设计和构件 的加工组合所决定。
• 漏射线能量与初始射束相差不大，对职业人员危害较大。 但一般可通过实际测量确定漏射线的主要方向。漏射线在 标准距离(1m)处造成的吸收剂量率通常是衡量射线装置本 身辐射防护性能的一个重要指标。
华西医院已投入使用的ELEKTA公司SYNERGY R型
IGRT直线加速器,这也是我国第一台带Cone Beam CT的
直线加速器
加速器治疗头
KV级影像
探测板
Cone Beam
KV级X线管 CT(XVI)
MV级影像探 测器(Iview)
碳纤床面
医用加速器
电子加速器运行中可能产生的辐射
加速类型
加速电子
• 组织间照射：将含有放射源的管道或针插 入肿瘤组织内照射，现多用后装治疗机进 行治疗，属近距离放疗的一种。
• 内照射：口服或静脉注射放射性核素进行 治疗（属核医学范畴）。
放射治疗过程中射线来源
散射线
• 散射线为一切离开原发射线方向的辐射。无论何种射线类 型，只要从射线出口发出，便会经由与物质的各种相互作 用过程发生能量和运动方向的改变，即散射。
体外照射类型与射线的选择
– 近距离放疗：表面剂量高，对深部组织损伤小，适用 于表浅肿瘤。
– 远距离放疗：源与皮肤的距离大于50cm，剂量分布均 匀，深度量高，适用于深部肿瘤。
根据射线质的不同远距离放疗可划分为：
– 千伏级X线治疗，有接触治疗(30～60kV)，浅层治疗 (60～140 kV)，中层治疗(140～180 kV)，深层治疗 (180～400 kV)。
便等。
放射治疗场所的屏蔽
• ①β辐射的防护：主要选择铝、有机玻璃、混凝土等低 原子序数的物质，它们能使韧致辐射减少到最低限度
• ②X、γ射线的防护：铅、铅玻璃和铅橡皮具有抗辐射、 耐腐蚀、对X、γ射线衰减能力强、结构及机械性能差、 价格较贵、对1Mev以上光子的衰减能力差等特点。铁 具有防护性能、机械强度高、可制作成固定式防护器 件等特点。水成本较低，但结构性能差。土具有成本 较低、结构性能好、屏蔽能力稍差等特点。
放射治疗过程中射线来源
感生放射性
• 入射粒子能量大于10 MeV时，就有足够的能量将靶核打 碎而产生感生放射性核素，因此高能加速器治疗室内相对 于低能加速器治疗室更容易产生感生放射性。
• 在约为2mGy 年剂量中，感生放射性造成的剂量贡献占到 1 /3以上。能量在1 GeV 以上的加速器工作人员所受到的 照射剂量中，大约有50%的剂量来自于感生放射性。
• 射线的治疗作用：肿瘤细胞的生长和分裂比正常细胞快。 高剂量射线可杀死或破坏肿瘤细胞，抑制它们的生长、繁 殖和扩散。正常细胞也会受到破坏，但是大多数都会恢复。
• 放疗的副作用：电离辐射可以破坏或消灭癌细胞，同时也 损伤正常细胞，损伤的轻重主要取决于治疗剂量和治疗部 位及病人的健康状况。
肿瘤放射治疗应用
• X射线的确定性效应：是指其严重程度取决于受照射剂量 大小，并且存在有剂量阈值的一类效应。例如单次照射睾 丸0.15Sv可导致暂时不育，3.5~6.0Sv可导致永久不育； 眼晶体0.5~2.0Sv可致混浊，5.0Sv可致白内障。
接受医疗照射的受检者与患者的放射防护与安全
X 射线诊断医疗照射的正当性判断：利大于弊 X 射线诊断医疗照射的 防护最优化 X 射线诊断医疗照射的指导水平
• 老式后装治疗机使用的核素是226Ra，但由于其毒性、防护难度和 衰变子体等因素现已弃用。取而代之的是192Ir、60Co和137Cs， 37～370GBq（1～10Ci）的高活度192Ir源普遍用于高剂量率 （HDR）的后装治疗。近10多年来，137Cs源通过不同结构的设计 一直成为很多低剂量率（LDR）后装治疗机的首选。
放射防护的新基本标准GB 1887Hale Waihona Puke -2002X光机的质量控制
• X光机的质量控制由医学物理师来完成 • 检查的项目：
– X光机的装配评估 – 瞄准器评估 – 半价层评估 – 电流（mA)曝光线性度评估 – 电压（kVp）的精确度和重复性评估 – 时间的精确度和重复性评估 – 自动曝光控制和密度控制 – 进入皮肤的曝光量测量 – 图象质量评估 – 评估报告和建议
防护概要
放疗中对患者的防护不是要求避免对患者的照 射，而是要求设法使肿瘤靶体积邻近的正常组 织或器官受到的漏射辐射和散射辐射的剂量减 少到可以合理做到的尽量低的水平，降低放射 治疗并发症的发生率。
进行防护的意义在于：
• 适应我国电离辐射医学应用迅速发展的趋势
• 维护医疗职业人员、患者或受检者和公众免受 过度辐射危害。
后装治疗机的安全防护
• （1）定期检测密封源包壳的完整性 • （2）治疗室的屏蔽 • （3）职业人员的防护：需佩戴个人剂量计 • （4）患者的防护
放射治疗场所的屏蔽
• 外照射防护的基本方法有：时间防护、距离防护 和屏蔽防护
– 人体受到照射的累积剂量与受照时间成正比，照射时 间越长，吸收的剂量越多，对身体健康的损害也越大。
双光源64排螺旋CT
现代多排螺旋CT可以以低于毫米级的空间分辨率覆盖整个身体， 而扫描时间只有5到15秒
乳房X线照相术(Mammography)
• 乳房X线照相术在早期乳腺癌的探测中扮演着中心角色， 因为早在患者和医师能够触摸到肿瘤之前两年，通过它就 可以显示出乳房的变化。
• 给乳房很小剂量的X线照射来形成一个乳房内部组织的图 象，通过X射线在不同区域不同的衰减后用胶片或数字图 象接受器来得到图象。
诊断用X光片
诊断用X光片
诊断用X光片
诊断用X光机
诊断用X光机
计算机断层扫描（ Computed Tomography，CT）
CT扫描机
CT扫描原理
Godfrey N Hounsfield, 英国工程师，发明了第一台CT扫描机，并与 物理学家A M Cormack一起获得了1979年度的医学和生理学诺贝尔 奖。
IAEA建议的成人CT扫描的剂量水平限制
检查部位
多次扫描的平均剂量(mGy)
头部
50
腰脊椎
35
腹部
25
一些观察
• 因为现代的CT机扫描速度很快，大多数的医生包括许多放射工作 者感觉速度快会降低辐射的剂量；
• 但事实上，在这种情形下，“时间”和“辐射剂量”并不成正比； • 经过多年的发展，X射线球管已变得越来越强大，所以它们在很
• 由一次乳房X线照相接受到的有效辐射剂量为0.3mSv
乳房X线照相机
乳房X线照相片
X射线诊断中的放射危险来源
• X射线的随机性效应：是指其发生概率（而非严重程度） 与照射剂量的大小有关的一类效应，这种效应发生的概率 正比于照射剂量，在放射防护感兴趣的小剂量范围内不存 在剂量阈值，如X射线等电离辐射诱发癌症以及遗传病患 都属于随机性效应；
电子直线加速器 电子
电子感应加速器 电子
射 束 能 量 （ MeV ）辐射类型
1～10
电子 X射线
＞10
电子 X射线 快中子 热中子 γ射线
1～50
电子 X射线
医用加速器
• 对治疗室的安全防护要求
– （1）治疗室选址和设计时应当考虑确保周围环境的辐射安全。 – （2）对有用射束朝向的墙壁和天棚按主屏蔽要求设计，其余墙壁按散射