多排螺旋CT基础诊断与临床应用
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第一节 X线的辐射防护与安全

一、相关概念

吸收剂量(D):数值上等于被照射物体所接受得X线总能量除以被照射物体的质量的商,是度量单位质量的受照物体吸收辐射能量单位多少的物理量。

当量剂量(HT):不同类型辐射导致的生物学效应不同,剂量当量考虑了辐射类型对吸收剂量的影响。

剂量当量HT=ΣωRDT,R,单位是希沃特(Sv)。

ω R称为辐射权重因数,代表不同类型辐射的相对危害效应。对于X线、γ射线、β射线以及质子辐射,ω R为1;对于α射线,ω R为20。
有效剂量(E):辐射对不同组织器官造成的伤害不同,有效剂量衡量一定剂量当量的辐射对不同的器官伤害。

ω T称为组织权重因数,代表不同器官或组织对发生辐射随机性效应的不同敏感性(表2-1-1)。例如,对于脑组织和甲状腺,其有效剂量可表达为:ω甲状腺×H甲状腺+ω脑组织×H脑组织,其中,ω甲状腺和ω脑组织代表了甲状腺和脑组织对辐射的敏感度;而H甲状腺和H脑组织是其接受的剂量当量。
表2-1-1 2007年ICRP修正后的ωT参数值
天然本底:与天然源或环境中不受控制的任何其他源有关的剂量、剂量率或放射性浓度,通常认为该术语包括与天然源有关的剂量、剂量率或放射性浓度。一般不需要人为干预。
人工辐射源:指放射性物质和载有放射性物质或产生辐射的器件,包括含放射性物质消费品、密封源、非密封源、辐射发生器和拥有放射性物质的装置、设施及产生辐射的设备。必须进行防护,保证安全。

二、电离辐射对人体健康的影响和对其危险性的评估

辐射损伤人体的机制很复杂,目前有很多研究模型,比较能得到大家认同的模型有两种。一种认为辐射通过电离细胞分子结构中的原子直接破坏细胞DNA;另一种认为辐射产生自由基,自由基有可能会参与化学反应,最终改变或损害细胞DNA。
根据辐射效应的发生与剂量之间的关系,可以把辐射对人体的危害分为确定性效应和随机效应两种情况:
确定性效应:确定性效应还被称为“有害的组织反应”,是指组织或器官受电离辐射照射能在可能足够大的范围内诱发细胞死亡,从而损害受照射组织或器官的功能的效应。只有在辐射剂量超过某一阈值时,才能在人体中观察到。超过这一阈值剂量,剂量越高,确定性效应越严重。但在有限程度上可能还取决于受照个体的情况。确定性效应的实例包括红斑和急性辐射综合征(辐射病)。如果这种效应具有致命的或威胁到生命或导致降低生活质量的永久性伤害,则被称为严重确定性效应。
随机效应:辐射照射还能诱发非致命性细胞转化,这些细胞可能仍保留细胞分裂的能力。如果发生非致命性细胞转化的细胞为体细胞,就会存在非致命性细胞转化在一段潜伏期后导致受照人罹患癌症的可能性;或者若为生殖细胞,则可能导致遗传效应。
实际上,正常情况下非常少量的辐射会产生怎样的影响仍然存在争议。主要有两个模型来预测低剂量辐射的影响:线性无阈值模型和阈值模型。线性无阈值模型假定机体反应与辐射暴露呈直线(即直接与辐射量呈比例关系),受到的辐射量越大,疾病越有可能发生。阈值模型则认为某个水平以下的任何辐射都是安全的,只有超过了这个水平,辐射损伤的概率才会随着所受辐射量的增加而增大。一些作者甚至提出低水平的辐射有生物正效应(hormetic)模型。BSS标准(IAEA出版的首部《国际辐射防护和辐射源安全的基本安全标准》,简称BSS)采用线性无阈值模型。

三、辐射水平

根据联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCER)的报告,世界范围内天然存在的辐射源包括氡引起的照射的平均年辐射剂量为2. 4mSv。在大规模人口中调查中发现,约65%接受1~3mSv的年剂量,约25%的人口接受低于1mSv的年剂量,约10%的人口接受高于3mSv的年剂量。综合我国公众受各种电离辐射源所致照射剂量,仍以天然本底为主要贡献者,占总照射剂量的91. 9%,其次为医疗照射,占4. 9%,人工污染源中,大气层核试验放射性落下灰污染对公众也造成一定的照射剂量,占总剂量的2. 4%。
根据BSS分类标准可将照射分为计划照射情况、应急照射情况和现存照射情况,对于三类照射情况中的每类照射情况,又进一步分为职业照射、公众照射和医疗照射。计划照射有明确当量限值,其值如下:

(一)职业照射

1.对于年龄在18岁以上的工作人员的职业照射,剂量限值为:
(1)连续5年以上年平均有效剂量20mSv(5年内100mSv),并且任何单一年份内有效剂量50mSv。
(2)连续5年以上眼晶状体接受的年平均当量剂量20mSv(5年内100mSv),并且任何单一年份内当量剂量50mSv。
(3)一年中四肢(手和脚)或皮肤接受的当量剂量500mSv。
额外限制适用于已通知怀孕或正在哺乳期的女性工作人员的职业照射。
2.对于年龄在16~18岁正在接受涉及辐射的就业培训的实习生的职业照射和年龄在16~18岁在学习过程中使用源的学生的照射,剂量限值为:
(1)一年中有效剂量6mSv。
(2)一年中眼晶状体接受的当量剂量20mSv。
(3)一年中四肢(手和脚)或皮肤接受的当量剂量150mSv。

(二)公众照射

对于公众照射,剂量限值为:
(1)一年中有效剂量1mSv。
(2)在特殊情况下,在单一年份中可适用一个更高的有效剂量值,条件是连续5年以上平均有效剂量每年不超过1mSv。
(3)一年中眼晶状体接受的当量剂量15mSv。
(4)一年中皮肤接受的当量剂量50mSv。
在明确上述照射限制的前提下,我们还应该有这样一种意识,不能简单地将个人剂量限值理解为“安全”与“危险”的界限,如上述,辐射的随机性效应在低剂量水平是否存在阈值,尚未有肯定性的结论。剂量限制的定义与选定的数值,可理解为这一剂量水平所引起的危险度与一般工业部门中的平均职业性危险度相当,而超过这一限值,可能会带来附加的危险,在正常情况下是不可接受的。
针对CT的使用,BSS所述内容说明:①CT的辐射防护遵循最优化原则,而不是花钱最多原则或花钱最少原则。②医疗照射遵循最正当性原则,能满足医疗诊断质量的最低辐射剂量就是医疗照射可接受的辐射剂量,不管它比公众照射剂量限值高或低。③实行最优化原则。满足诊断,剂量最低,满足需求,陪护最少。④医疗照射剂量值是不断发展变化的。