輻 射 物 理 與 防 護 陳 博 洲 義 守 大 學 生 物 醫 學 工 程 學 系
Outline 基 礎 放 射 物 理 核 種 衰 變 游 離 輻 射 與 物 質 的 作 用 醫 用 輻 射 輻 射 劑 量 與 單 位 輻 射 健 康 效 應 輻 射 防 護 2011/10/26 ISU-IMRI 2
輻 射 (Radiation) 輻 射 是 一 種 具 有 能 量 的 波 或 粒 子 游 離 輻 射 ( 放 射 線 ) 2011/10/26 ISU-IMRI 3
原 子 (Atom) Particle Mass (kg) Mass(Amu) Charge Electron 9.109 10-31 0.000549-1 1.6 10-19 (C) Proton 1.673 10-27 1.00728 +1 Neutron 1.675 10-27 1.00867 0 2011/10/26 ISU-IMRI 4
原 子 質 量 單 位 (Atomic Mass Unit) 1 mole = 6.02 10 23 12.0000g = 12.000amu 6.02 10 23 1amu =1/(6.02 10 23 )g = 1.6605 10-27 kg 2011/10/26 ISU-IMRI 5
電 子 能 階 2011/10/26 ISU-IMRI 6
原 子 核 能 階 2011/10/26 ISU-IMRI 7
核 種 的 符 號 A Z X N 60 60 Co ; Co ; 27 33 27 60 Co 2011/10/26 ISU-IMRI 8
同 位 素 (Isotope) 同 位 素 是 指 質 子 數 相 同 而 中 子 數 ( 或 質 量 數 ) 不 同 的 一 些 原 子 3 He 4 He 5 He 6 He 8 He 2011/10/26 ISU-IMRI 9
週 期 表 2011/10/26 ISU-IMRI 10
同 重 素 (Isobar) & 同 中 素 (Isotone) 同 重 素 (isobar): 質 量 數 A 相 同 的 原 子 Xe 133 133 54 55 Cs (A=133) 同 中 素 (isotone): 中 子 數 相 同 的 原 子 54 55 25 Mn Fe (N=29) 26 2011/10/26 ISU-IMRI 11
游 離 輻 射 的 發 現 德 國 科 學 家 侖 琴 ( Wilhelm Conrad Roentgen,1845-1923 ) 法 國 科 學 家 貝 克 勒 爾 ( Antonie Henri Becquerel, 1852-1908 ) 法 國 居 里 夫 婦 (Pierre Curie,1859-1906 ; Marie Curie,1867-1934 ) 2011/10/26 ISU-IMRI 12
侖 琴 (Roentgen) X-ray Nov 8, 1895 Nobel Prize on Physics (1901) Crook s tube 2011/10/26 ISU-IMRI 13
首 張 X 光 片 2011/10/26 ISU-IMRI 14
貝 克 勒 爾 (Becquerel) Uranium (1896) Nobel Prize on Physics (1903) 2011/10/26 ISU-IMRI 15
Pierre and Marie Curie Discovery of Po (1898) and Ra (1898). Nobel Prize on Physics (1903) Nobel Prize on Chemistry (1911) 2011/10/26 ISU-IMRI 16
放 射 性 核 種 2011/10/26 ISU-IMRI 17
放 射 性 核 種 特 性 1. 自 發 放 出 輻 射 2. 具 有 一 定 的 半 衰 期 (T1/2) 3. 原 子 數 目 隨 時 間 呈 指 數 衰 減 2011/10/26 ISU-IMRI 18
自 發 放 出 輻 射 218 84 Po Pb Bi 214 82 214 83 2011/10/26 ISU-IMRI 19
半 衰 期 (T1/2) 某 放 射 性 核 種 的 原 子 數 目 衰 減 到 它 初 始 值 一 半 所 需 要 的 時 間 238 U- 45 億 年 60 Co 的 -5.27 年 198 Au 的 -2.69 天 2011/10/26 ISU-IMRI 20
指 數 衰 減 N=N 0 e -λt T 1/2 = 0.693/λ 2011/10/26 ISU-IMRI 21
活 度 (Activity) 所 謂 活 度 就 是 放 射 性 物 質 在 單 位 時 間 內 發 生 核 蛻 變 的 次 數 A =λn= λn 0 e -λt 1 貝 克 (Bq) = 1 蛻 變 / 秒 2011/10/26 ISU-IMRI 22
居 里 居 里 (Ci): 1 克 鐳 226 在 一 秒 中 產 生 核 蛻 變 的 次 數 (1 秒 中 會 有 3.7 10 10 個 鐳 226 原 子 蛻 變 為 氡 222 原 子 ) 1Ci( 居 里 )=3.7 10 10 Bq 1mCi( 毫 居 里 )=1 10-3 Ci 1μCi( 微 居 里 )=1 10-6 Ci 2011/10/26 ISU-IMRI 23
例 題 原 有 3.2 10 7 個 放 射 性 原 子, 經 過 5 個 半 衰 期 後, 剩 下 幾 個? N 3.2 10 7 e 0.693 ( ) 5T T 1/ 2 1/ 2 10 6 2011/10/26 ISU-IMRI 24
輻 射 的 能 量 輻 射 的 能 量 愈 大, 穿 透 力 愈 強 能 量 單 位 : 焦 耳 (J) 電 子 伏 (ev): 一 個 電 子 經 電 位 差 為 1 伏 特 的 電 場 加 速 所 獲 得 的 能 量 1eV=1.602 10-19 J 2011/10/26 ISU-IMRI 25
輻 射 的 能 量 粒 子 : 動 能 (1/2mv 2 ) 電 磁 波 : E=hν E= 能 量 (J 或 MeV) h= 浦 朗 克 常 數 =6.626 10-34 J s =4.14 10-21 MeV s ν= 頻 率 (1/s) 2011/10/26 ISU-IMRI 26
電 磁 波 2011/10/26 ISU-IMRI 27
質 能 互 換 E = mc 2 E : 能 量 (J) m : 物 質 質 量 (kg) c : 光 在 真 空 中 的 速 度 (c =3 10 8 m/s) 2011/10/26 ISU-IMRI 28
質 能 互 換 1 electron mass: 9.1 10-31 (3 10 8 ) 2 / 1.6 10-13 = 0.511MeV 1 amu: (1/6.02 10 23 ) (3 10 8 ) 2 / 1.6 10-13 = 931.5MeV 2011/10/26 ISU-IMRI 29
游 離 與 激 發 2011/10/26 ISU-IMRI 30
核 種 衰 變 2011/10/26 ISU-IMRI 31
阿 伐 粒 子 (α 粒 子 ) 氦 原 子 核 (He 2+ ) 2011/10/26 ISU-IMRI 32
貝 他 粒 子 (β - 粒 子 ) 3 1 H 氚 ( ) 質 子 1 3 氦 3 ( 2He ) 質 子 2 電 子 E 1 E 3 max 中 子 2 中 子 1 氚 的 β- 衰 變 2011/10/26 ISU-IMRI 33
- Decay 2011/10/26 ISU-IMRI 34
+ 蛻 變 p + n+ + + 13 13 N C 7 6 0 1 2m o C 2 2011/10/26 ISU-IMRI 35
加 馬 射 線 (γ) 高 能 階 低 能 階 2011/10/26 ISU-IMRI 36
同 質 異 能 素 (isomer) Am X A X Z Z 99m 43 T Tc 1 / 2 6h 99 Tc E 43 0.140 MeV 2011/10/26 ISU-IMRI 37
電 子 捕 獲 (Electron Capture) p e n M L K 電 子 捕 獲 E.C. hv L x-ray K x-ray 2011/10/26 ISU-IMRI 38
鈉 22 的 衰 變 圖 22 Na EC, 10.2% +, 0.554 MeV 89.8%, 1.277 MeV 22 Ne 2011/10/26 ISU-IMRI 39
內 轉 換 (Internal Conversion) E = h -Φ k 層 轉 換 電 子 k 層 電 洞 N Z N-1 Z+1 N-1 Z+1 a) 母 核 b) 子 核 c) 層 電 洞 最 後 狀 態 2011/10/26 ISU-IMRI 40
內 轉 換 2011/10/26 ISU-IMRI 41
鄂 惹 電 子 (Auger Electrons) 2011/10/26 ISU-IMRI 42
游 離 輻 射 與 物 質 的 作 用 2011/10/26 ISU-IMRI 43
粒 子 與 物 質 的 作 用 帶 電 粒 子 在 物 質 中 運 動 時, 不 斷 發 生 游 離 而 損 失 其 能 量, 待 能 量 耗 盡, 就 停 留 在 物 質 中 射 程 : 入 射 粒 子 自 起 始 點 到 完 全 停 止 點 之 間 的 直 線 距 離 在 空 氣 中 的 射 程 僅 幾 公 分, 在 生 物 體 中 的 射 程 約 千 分 之 一 公 分 2011/10/26 ISU-IMRI 44
β 粒 子 與 物 質 的 作 用 最 大 射 程 :β 能 譜 中 最 大 能 量 (E max ) 所 對 應 的 射 程 ( 空 氣 中 : 約 幾 公 尺 ) 能 穿 過 人 體 組 織 幾 公 厘, 造 成 皮 膚 及 眼 球 水 晶 體 的 傷 害 可 穿 透 紙 張, 但 可 被 塑 膠 或 鋁 片 阻 擋 β 粒 子 所 引 起 的 制 動 輻 射 (x 射 線 ) 亦 可 能 造 成 體 外 曝 露 2011/10/26 ISU-IMRI 45
光 子 與 物 質 的 作 用 光 電 效 應 康 普 吞 效 應 成 對 產 生 2011/10/26 ISU-IMRI 46
醫 用 輻 射 2011/10/26 ISU-IMRI 47
游 離 輻 射 的 來 源 天 然 游 離 輻 射 人 造 游 離 輻 射 2011/10/26 ISU-IMRI 48
天 然 游 離 輻 射 宇 宙 射 線 (cosmic ray): 宇 宙 射 線 的 強 度, 依 海 拔 高 度 的 增 加 而 增 加 宇 宙 射 線 強 度 亦 隨 著 緯 度 愈 高 變 得 愈 強 2011/10/26 ISU-IMRI 49
國 內 外 航 線 旅 客 所 受 宇 宙 射 線 的 平 均 劑 量 航 線 ( 往 返 ) 平 均 劑 量 (μsv) 台 北 紐 約 台 北 阿 姆 斯 特 丹 台 北 洛 杉 機 台 北 約 翰 尼 斯 堡 台 北 雪 梨 台 北 新 加 坡 台 北 金 門 台 北 高 雄 台 北 台 南 台 北 蘭 嶼 台 北 馬 公 156 99 93 72 48 15 0.67 0.48 0.23 0.13 0.07 2011/10/26 ISU-IMRI 50
天 然 游 離 輻 射 地 表 的 輻 射 : 空 氣 中 的 輻 射 : 鈾 系 釷 系 及 錒 系 的 子 核 種 氡 氣 飲 食 中 的 輻 射 : 其 中 以 鉀 40 的 含 量 最 大 人 體 內 的 輻 射 : 如 鉀 40 碳 14 銣 87 甚 至 鈾 238 等, 以 鉀 40 占 大 部 分 2011/10/26 ISU-IMRI 51
人 造 游 離 輻 射 醫 療 用 的 輻 射 核 能 電 廠 與 研 究 用 反 應 器 的 輻 射 核 子 武 器 的 輻 射 其 他 民 生 與 工 業 用 的 輻 射 2011/10/26 ISU-IMRI 52
輻 射 來 源 2011/10/26 ISU-IMRI 53
X 光 管 2011/10/26 ISU-IMRI 54
X 射 線 的 產 生 2011/10/26 ISU-IMRI 55
X 光 能 譜 2011/10/26 ISU-IMRI 56
X 光 能 譜 2011/10/26 ISU-IMRI 57
X 光 能 譜 2011/10/26 ISU-IMRI 58
光 電 效 應 完 全 吸 收 λ _ 光 電 子 入 射 光 子 2011/10/26 ISU-IMRI 59
康 普 吞 效 應 λ 康 普 吞 電 子 _ 入 射 光 子 偏 角 _ λ 散 射 光 子 λ<λ 2011/10/26 ISU-IMRI 60
成 對 產 生 1.02 MeV 光 子 完 全 消 失, 有 一 帶 正 電 荷 的 電 子 和 一 帶 負 電 荷 的 電 子 發 射 出 來 互 毀 作 用 (annihilation): 兩 個 0.511 MeV _ 的 光 子 _ 入 射 光 子 電 子 正 子 2011/10/26 ISU-IMRI 61
衰 減 係 數 (attenuation coefficient) N=N o e - x Linear attenuation coefficient Half Value Layer (x h = 0.693/ ) Tenth Value Layer 2011/10/26 ISU-IMRI 62
X 光 成 像 2011/10/26 ISU-IMRI 63
X 光 成 像 2011/10/26 ISU-IMRI 64
輻 射 劑 量 與 單 位 2011/10/26 ISU-IMRI 65
曝 露 (Exposure) 每 單 位 質 量 空 氣 受 光 子 曝 露 所 產 生 的 電 荷 量, 即 是 曝 露, 符 號 為 X 國 際 制 單 位 為 庫 侖 / 千 克 (C/kg), 舊 單 位 為 侖 琴 (R) 1 侖 琴 等 於 2.58 10-4 庫 侖 / 千 克 2011/10/26 ISU-IMRI 66
克 馬 (Kerma) Kinetic Energy Released in the Medium K=dE tr /dm [J/kg] 2011/10/26 ISU-IMRI 67
吸 收 劑 量 (Absorbed Dose) 單 位 質 量 物 質 從 游 離 輻 射 吸 收 的 平 均 能 量 1 戈 雷 (Gy) = 1 J/kg = 100 雷 得 (rad) D=K(1-g) g:the fraction of the energy that is lost to bremsstrahung 2011/10/26 ISU-IMRI 68
Exposure-Absorbed Dose 1R=2.58 10-4 C/kg -1 2.58 10-4 C/kg -1 33.85J/C=0.00873 J/kg air Dmed=X fmed 2011/10/26 ISU-IMRI 69
等 效 劑 量 (Dose Equivalent) H T ( 西 弗 )=D( 戈 雷 ) Q 1 西 弗 (Sv)=100 侖 目 (rem) 輻 射 種 類 x 射 線 γ 射 線 貝 他 粒 子 慢 中 子 快 中 子 質 子 α 粒 子 射 質 因 數 (Q) 1 2.3 10 20 2011/10/26 ISU-IMRI 70
有 效 等 效 劑 量 (Effective Dose Equivalent) 評 估 人 體 全 身 輻 射 風 險 的 劑 量 H W H E T T T 1 西 弗 (Sv)=100 侖 目 (rem) 2011/10/26 ISU-IMRI 71
人 體 主 要 組 織 或 器 官 的 加 權 因 數 組 織 或 器 官 終 身 危 險 度 因 數 (Sv -1 ) 加 權 因 數 (W T ) 性 腺 4 10-3 0.25 乳 腺 2.5 10-3 0.15 紅 骨 髓 2 10-3 0.12 肺 2 10-3 0.12 甲 狀 腺 5 10-4 0.03 骨 表 面 5 10-4 0.03 其 餘 組 織 * 5 10-3 0.30 總 計 1.65 10-2 1.00 * 其 餘 組 織 取 5 個 接 受 劑 量 最 大 的 組 織, 每 個 組 織 的 W T 取 0.06 2011/10/26 ISU-IMRI 72
輻 射 健 康 效 應 2011/10/26 ISU-IMRI 73
輻 射 生 物 (Radiobiology) Radiobiolgy is the study of the effects of ionizing radiation on biologic tissue DNA is the principal radiation-sensitive molecule 2011/10/26 ISU-IMRI 74
DNA 的 結 構 去 氧 核 糖 核 酸 (deoxyribonucleic acid) 雙 螺 旋 (double-strand helix) 長 幹 五 碳 醣 (Sugar, S) 磷 酸 (phosphate, P) 鹼 基 腺 票 令 (adenine, A) 胞 嘧 啶 (cytosine, C) 鳥 糞 票 令 (guanine, G) 胸 腺 嘧 啶 (thymine, T) 2011/10/26 ISU-IMRI 75
輻 射 對 DNA 的 作 用 直 接 作 用 (Direct Effect) 游 離 輻 射 直 接 作 用 在 DNA 上 的 分 子, 造 成 DNA 傷 害 間 接 作 用 (Indirect Effect) 游 離 輻 射 和 水 作 用, 產 生 自 由 基, 然 後 傷 害 DNA 2011/10/26 ISU-IMRI 76
間 接 作 用 (Indirect Effect) H 2O H 2O H 2 O OH e H 2O H 2 e O H 自 由 基 (Free Radical) 不 帶 電 不 成 對 電 子 化 學 活 性 強 與 其 他 分 子 的 電 子 配 對 平 均 壽 命 約 10-5 秒 H 2 O H OH 2011/10/26 ISU-IMRI 77
細 胞 殘 存 曲 線 (Cell Survival Curve) S S 0 e D / D S: 細 胞 存 活 數 目 S 0 : 細 胞 初 始 數 目 D 0 : 平 均 致 死 劑 量 0 (D-37 劑 量 ) S S 0 e D 0 / D 0 0.37 單 靶 一 次 擊 中 模 型 (Single-target single-hit Model) 2011/10/26 ISU-IMRI 78
多 靶 一 次 擊 中 模 型 (Multitarget single-hit Model) S S 0 D / D0 1 (1 e ) n 每 個 細 胞 靶 必 須 至 少 被 擊 中 一 次 n : 靶 的 數 目 2011/10/26 ISU-IMRI 79
相 對 生 物 效 能 (RBE) Relative Biological Effectiveness RBE = D X /D D X : 產 生 同 樣 生 物 效 應 所 需 的 X 射 線 劑 量 哺 乳 動 物 細 胞 殘 存 分 數 2011/10/26 ISU-IMRI 80
直 線 能 量 轉 移 LET (linear energy transfer) = de/dx LET (kev/μm) Co-60 γ 0.2 250 kvp X 2.0 p- 10 MeV 4.7 α 166 2011/10/26 ISU-IMRI 81
氧 增 比 (OER) Oxygen Enhancement Ratio 氧 : 輻 射 激 活 劑 OER=D( 無 氧 )/D( 空 氣 ) 2011/10/26 ISU-IMRI 82
分 次 授 與 修 復 (repair) 再 生 氧 作 用 (reoxygenation) 2011/10/26 ISU-IMRI 83
輻 射 生 物 效 應 2011/10/26 ISU-IMRI 84
機 率 效 應 與 非 機 率 效 應 機 率 效 應 (stochastic effects) 意 指 輻 射 傷 害 效 應 發 生 的 可 能 性 與 所 受 劑 量 大 小 成 比 例 增 加, 無 低 限 劑 量 值 存 在 遺 傳 致 癌 非 機 率 效 應 (nostochastic effects) 意 指 輻 射 效 應 發 生 的 嚴 重 性 與 所 受 劑 量 大 小 成 正 比, 有 效 應 的 劑 量 低 限 值 皮 膚 的 紅 斑 脫 毛 眼 球 的 白 內 障, 以 及 不 孕 等 2011/10/26 ISU-IMRI 85
機 率 效 應 和 非 機 率 效 應 與 劑 量 關 係 發 生 機 率 嚴 重 程 度 機 率 效 應 非 機 率 效 應 低 限 劑 量 2011/10/26 ISU-IMRI 86
輻 射 防 護 2011/10/26 ISU-IMRI 87
輻 射 的 生 物 效 應 效 應 低 限 劑 量 與 劑 量 關 係 例 子 機 率 效 應 無 成 正 比 癌 白 血 病 非 機 率 效 應 有 成 比 例 紅 斑 脫 毛 白 內 障 不 孕 症 2011/10/26 ISU-IMRI 88
輻 射 防 護 的 目 的 防 止 非 機 率 效 應 的 發 生 將 機 率 效 應 發 生 的 機 率 降 低 至 可 接 受 的 程 度 此 處 所 謂 可 接 受 是 指 與 日 常 生 活 中 或 工 作 中 所 遭 受 到 的 危 險 度 相 比 較, 可 以 為 大 多 數 人 接 受 之 意 2011/10/26 ISU-IMRI 89
輻 射 作 業 防 護 系 統 基 本 原 則 正 當 化 : 除 非 可 獲 得 一 正 面 的 淨 利 益, 否 則 不 採 用 任 何 措 施 最 適 化 : 考 慮 到 經 濟 和 社 會 的 因 素 時, 所 有 的 曝 露 應 維 持 合 理 抑 低 (as low as reasonably achievable) 限 制 化 : 個 人 所 接 受 的 年 劑 量 不 應 超 過 法 規 標 準 2011/10/26 ISU-IMRI 90
劑 量 限 制 系 統 每 年 等 效 劑 量 H T 500 毫 西 弗 ( 對 皮 膚 與 四 肢 的 等 效 劑 量 ) 每 年 等 效 劑 量 H T 150 毫 西 弗 ( 對 眼 球 水 晶 體 而 言 ) 有 效 等 效 劑 量 H E 連 續 5 年 總 和 不 超 過 100 毫 西 弗. 單 一 年 不 得 超 過 50 毫 西 弗 2011/10/26 ISU-IMRI 91
游 離 輻 射 防 護 法 第 一 條 為 防 制 游 離 輻 射 之 危 害, 維 護 人 民 健 康 及 安 全, 特 依 輻 射 作 業 必 須 合 理 抑 低 其 輻 射 劑 量 之 精 神 制 定 本 法 ; 2011/10/26 ISU-IMRI 92
游 離 輻 射 防 護 法 第 十 五 條 為 確 保 輻 射 工 作 人 員 所 受 職 業 曝 露 不 超 過 劑 量 限 度 並 合 理 抑 低, 雇 主 應 對 輻 射 工 作 人 員 實 施 個 別 劑 量 監 測 但 經 評 估 輻 射 作 業 對 輻 射 工 作 人 員 一 年 之 曝 露 不 可 能 超 過 劑 量 限 度 之 一 定 比 例 者, 得 以 作 業 環 境 監 測 或 個 別 劑 量 抽 樣 監 測 代 之 前 項 但 書 規 定 之 一 定 比 例, 由 主 管 機 關 定 之 2011/10/26 ISU-IMRI 93
游 離 輻 射 防 護 安 全 標 準 第 五 條 為 防 止 非 機 率 效 應 損 害 之 發 生 及 抑 低 機 率 效 應 之 發 生 率, 以 達 成 輻 射 劑 量 限 制 之 目 的, 輻 射 作 業 應 符 合 下 列 各 款 之 規 定 : 一 利 益 需 超 過 其 代 價 二 考 慮 經 濟 與 社 會 因 素 後, 一 切 曝 露 應 合 理 抑 低 三 個 人 劑 量 不 得 超 過 本 標 準 之 規 定 值 為 管 制 機 率 效 應, 劑 量 限 度 係 以 有 效 等 效 劑 量 表 示 為 防 止 非 機 率 效 應, 劑 量 限 度 係 以 等 效 劑 量 表 示 2011/10/26 ISU-IMRI 94
體 外 曝 露 的 輻 射 防 護 時 間 (Time): 曝 露 時 間 儘 可 能 縮 短 距 離 (Distance): 儘 量 遠 離 射 源 屏 蔽 (Shielding): 用 屏 蔽 物 質 阻 擋 輻 射 2011/10/26 ISU-IMRI 95
時 間 時 間 是 指 受 曝 露 的 時 間 儘 可 能 縮 短 劑 量 = 劑 量 率 曝 露 時 間 事 先 明 瞭 工 作 要 領, 熟 記 工 作 步 驟, 並 熟 練 工 作 技 巧 2011/10/26 ISU-IMRI 96
屏 蔽 屏 蔽 是 指 用 屏 蔽 物 質 把 輻 射 擋 住 考 慮 經 濟 重 量 體 積 輻 射 的 種 類 阿 伐 不 足 構 成 體 外 危 害, 毋 需 屏 蔽 貝 他 因 可 能 連 帶 產 生 制 動 輻 射, 所 以 宜 用 原 子 序 數 較 低 的 物 質 屏 蔽 ( 例 如 壓 克 力 ) 加 馬 宜 用 鉛 等 原 子 序 數 較 大 的 物 質 作 屏 蔽 各 種 屏 蔽 的 厚 度, 除 取 決 於 該 屏 蔽 物 質 的 密 度 外, 尚 與 所 屏 蔽 輻 射 的 能 量 有 關 2011/10/26 ISU-IMRI 97
距 離 距 離 是 指 儘 量 遠 離 射 源 加 馬 及 中 子 均 有 平 方 反 比 的 關 係, 即 距 離 加 倍 則 強 度 將 減 弱 四 倍 貝 他 則 減 弱 更 甚, 以 硫 35 所 放 出 的 貝 他 最 大 能 量 為 0.167 MeV, 在 空 氣 中 的 最 大 射 程 為 24 公 分 阿 伐 則 只 需 幾 公 分 的 距 離 便 可 將 能 量 完 全 釋 放 鋂 -241 所 放 出 5.48MeV 阿 伐 粒 子 的 最 大 射 程 在 空 氣 中 僅 3.07 公 分 而 已 依 射 源 性 質 與 射 源 保 持 距 離, 尤 其 於 操 作 射 源 時, 更 應 注 意 儘 量 使 用 長 柄 工 具 2011/10/26 ISU-IMRI 98
體 內 曝 露 的 輻 射 防 護 2011/10/26 ISU-IMRI 99
放 射 性 物 質 侵 入 體 內 的 途 徑 食 入 吸 入 經 由 外 傷 的 傷 口 侵 入 經 由 無 外 傷 的 皮 膚 吸 收 2011/10/26 ISU-IMRI 100
放 射 性 物 質 侵 入 體 內 之 分 佈 與 滯 留 放 射 性 物 質 侵 入 體 內, 通 常 大 部 份 仍 於 數 日 內 徑 由 大 小 便 呼 氣 或 汗 液 排 出 體 外, 其 被 吸 收 部 份, 則 依 其 物 理, 化 學 性 質, 或 均 勻 分 佈 於 全 身, 或 集 中 滯 留 於 某 些 器 官 - 氚 隨 體 液 均 勻 分 佈 於 全 身 - 含 鈉 磷 之 鹽 分, 亦 將 均 勻 分 佈 - 碘 化 物 則 集 中 於 甲 狀 腺 內 - 鋇 锶 銅 鈾 與 鈽, 將 積 滯 於 骨 中 - 鈾 與 鈽 之 氧 化 物 則 將 在 腸 或 肺 部 內, 產 生 局 部 照 射 2011/10/26 ISU-IMRI 101
放 射 性 物 質 侵 入 體 內 之 分 佈 與 滯 留 分 佈 或 積 滯 於 體 內 的 物 質, 將 因 新 陳 代 謝 作 用 慢 慢 排 出 體 外, 其 排 出 一 半 所 需 之 時 間, 稱 為 生 物 半 化 期 1 有 效 半 化 期 1 放 射 半 化 期 1 生 物 半 化 期 2011/10/26 ISU-IMRI 102
防 護 原 則 環 境 方 面 人 員 方 面 放 射 性 物 質 方 面 診 斷 X 光 輻 射 防 護 2011/10/26 ISU-IMRI 103
環 境 方 面 必 須 備 有 抽 氣 設 備 的 氣 櫃, 氣 櫃 內 應 裝 置 前 置 濾 層 絕 對 濾 層 單 獨 使 用 的 放 射 性 廢 水 槽, 廢 水 排 放 之 前 必 須 先 確 定 低 於 管 制 值 操 作 檯 與 地 板 應 使 用 不 易 滲 透 且 易 除 污 的 材 料 ( 塑 膠 板 或 瓷 磚 ) 儲 存 放 射 性 物 質 的 地 方 應 有 適 當 的 屏 蔽 與 抽 氣 設 備 2011/10/26 ISU-IMRI 104
環 境 方 面 放 射 性 廢 料 桶 應 採 用 腳 踏 式 應 於 實 驗 室 入 口 與 盛 裝 放 射 性 物 質 的 容 器 處 張 貼 輻 射 示 警 標 誌 應 以 輻 射 偵 檢 器, 定 期 監 測 工 作 場 所 的 劑 60 量 率 並 確 實 記 錄 60 R 1.5R 5 R 輻 射 示 警 標 誌 圖 ( 圖 內 R 為 內 圈 半 徑 ) 圖 1.23 輻 射 示 警 標 誌 2011/10/26 ISU-IMRI 105
人 員 方 面 工 作 人 員 於 工 作 時 應 按 規 定 穿 戴 工 作 衣 手 套 套 鞋 與 人 員 劑 量 計, 必 要 時 應 穿 戴 防 護 面 具 嚴 禁 用 嘴 吸 移 溶 液 嚴 禁 在 實 驗 室 內 飲 食 抽 煙 及 使 用 化 粧 品 工 作 人 員 皮 膚 若 有 外 傷, 應 避 免 從 事 非 密 封 射 源 的 操 作, 如 必 須 操 作, 應 將 傷 口 妥 善 包 紮 2011/10/26 ISU-IMRI 106
放 射 性 物 質 方 面 射 源 的 輸 入 輸 出 轉 讓 廢 棄 生 產 停 用 及 恢 復 使 用, 均 應 依 規 定 申 報 原 子 能 委 員 會 核 可 射 源 的 接 收 儲 存 使 用 轉 讓 運 送 及 廢 棄 必 須 有 詳 細 的 紀 錄, 並 由 專 人 負 責 以 防 止 失 竊 及 不 當 的 使 用 2011/10/26 ISU-IMRI 107
診 斷 X 光 輻 射 防 護 使 民 眾 患 者 及 工 作 人 員 劑 量 儘 可 能 降 低 體 外 輻 射 Time Shielding Distance 2011/10/26 ISU-IMRI 108
減 少 暴 露 時 間 Exposure=Exposure Rate x Time Less motion Technique: High kvp Collimation High speed film/screen combination Spot film No repeat radiographs Good communication Quality control 2011/10/26 ISU-IMRI 109
距 離 Point Source:Inverse Square Law Portable: 180cm 2011/10/26 ISU-IMRI 110
屏 蔽 HVL (Half Value Layer) TVL (Tenth Value Layer) 1 TVL=3.3 HVL 2011/10/26 ISU-IMRI 111
診 斷 X 光 機 屏 蔽 射 源 屏 蔽 : 100mR/h at 1m 2011/10/26 ISU-IMRI 112
診 斷 X 光 機 屏 蔽 : 結 構 屏 蔽 2011/10/26 ISU-IMRI 113
屏 蔽 (Lead Aprons) Equivalent Thickness (mmpb) Weight (lb) Percentage of x-ray attenuation 50 kvp 75 kvp 100 kvp 0.25 3-10 97 66 51 0.5 6-15 99.9 88 75 1.0 12-25 99.9 99 94 2011/10/26 ISU-IMRI 114
Occupational Radiation Exposure 2011/10/26 ISU-IMRI 115
Diagnostic Dose Representative Radiation Quantities from Various Diagnostic X-ray Procedures Examination Technique (kvp/mas) Entrance Skin Exposure (mrad) Mean Marrow Dose (mrad) Skull 76/50 200 10 <1 Chest 110/3 10 2 <1 Cervical spine 70/40 150 10 <1 Lmbar spine 72/60 300 60 225 Abdomen 74/60 400 30 125 Pelvis 70/50 150 20 150 Extremity 60/5 50 2 <1 CT (head) 125/300 3000 20 50 CT (pelvis) 124/400 4000 100 3000 Gonad Dose (mrad) 2011/10/26 ISU-IMRI 116
CT Patient Dose Patient dose = k (IE/σ 2 w 3 h) k : conversion factor I : Beam intensity in mas E : average beam energy in kev σ : system noise w : pixel size h : slice thickness 2011/10/26 ISU-IMRI 117
結 論 有 適 當 防 護, 安 全 使 用 病 人 工 作 人 員 公 眾 的 防 護 輻 射 意 外 的 發 生, 以 人 為 疏 忽 為 首 要 ALARA 2011/10/26 ISU-IMRI 118
移 動 型 X 光 機 之 距 離 限 制 與 滲 漏 輻 射 限 制 移 動 式 X 光 機 之 陽 極 靶 至 皮 膚 距 離 不 得 少 於 30cm 電 容 式 X 光 機 於 非 照 射 時, 當 電 壓 充 至 最 高, 準 直 儀 全 開 情 況 下, 人 體 可 接 觸 表 面 5cm 處 的 滲 漏 輻 射 不 得 大 於 2 mr/h 操 作 人 員 與 患 者 之 距 離 不 得 少 於 180cm 曝 露 開 關 必 須 是 控 鈕 型 如 移 動 型 診 斷 X 光 設 備 經 常 在 某 一 固 定 地 點 使 用, 應 視 為 固 定 型 診 斷 X 光 設 備 2011/10/26 ISU-IMRI 119
CT 之 滲 漏 輻 射 限 制 與 時 間 控 制 當 CT 的 遮 蔽 器 關 閉 時, 距 裝 置 外 表 面 5cm 的 滲 漏 輻 射 不 得 大 於 l00 mr/h 備 有 自 動 終 止 掃 描 裝 置, 在 掃 描 時 間 超 出 預 設 值 的 10% 之 前 能 自 動 終 止 掃 描, 且 掃 描 中 斷 後 必 須 由 人 為 重 新 設 定 掃 描 條 件 後, 始 能 重 新 啟 動 CT 控 制 台 上 應 備 有 各 項 掃 描 條 件 指 示 器, 啟 動 及 終 止 掃 描 裝 置 2011/10/26 ISU-IMRI 120
作 業 時 注 意 事 項 醫 護 工 作 人 員 防 護 - 鉛 衣 的 種 類 及 使 用 移 動 式 鉛 屏 風 受 照 射 者 防 護 - 透 視 檢 查 之 輻 防 觀 念 幼 兒 不 合 作 的 孩 童 之 攝 影 重 症 及 行 動 不 便 病 人 之 攝 影 其 他 操 作 時 注 意 事 項 - 移 動 式 X 光 機 操 作 如 何 為 病 人 做 好 輻 射 防 護 工 作 2011/10/26 ISU-IMRI 121
病 人 輻 射 防 護 原 則 加 強 攝 影 技 術 提 高 診 斷 價 值, 避 免 病 人 重 覆 攝 影 檢 查 前 給 予 病 患 適 當 衛 教 對 兒 童 孕 婦 與 協 助 病 人 的 家 屬 給 予 最 適 當 的 輻 射 防 護 熟 練 的 透 視 技 巧, 以 減 少 透 視 時 間 儘 量 縮 小 照 射 範 圍, 對 於 病 人 的 重 要 器 官, 如 性 腺, 應 給 予 特 別 的 輻 射 防 護, 如 性 腺 防 護 用 具 儘 立 避 免 為 懷 孕 初 期. 尤 其 是 懷 孕 前 3 個 月 內 的 孕 婦, 進 行 放 射 線 檢 查 2011/10/26 ISU-IMRI 122
移 動 式 X 光 機 操 作 注 意 事 項 實 施 X 光 攝 影 前 需 明 示, 並 請 其 他 病 人 家 屬 及 醫 療 工 作 人 員 離 開 病 房, 或 至 少 離 開 射 源 3 公 尺 以 上, 移 動 困 難 之 病 患, 可 採 取 移 動 式 鉛 屏 風 或 移 動 床 位 等 方 法 操 作 人 員 原 則 上 應 離 開 病 患 和 射 源 3 公 尺 以 上, 如 無 法 離 開 病 患 和 射 源 3 公 尺 時, 應 穿 上 0.25mm 鉛 當 量 以 上 之 鉛 圍 裙, 以 便 減 低 劑 量 實 施 X 光 攝 影 時, 操 作 人 員 應 再 發 出 警 語 ( 如 注 意 X 光 請 迴 避 ) 2011/10/26 ISU-IMRI 123
Thanks for your attentions 2011/10/26 ISU-IMRI 124
新 的 輻 防 量 國 際 放 射 防 護 委 員 (ICRP) 於 1991 年 發 行 第 60 號 出 版 物, 對 於 輻 射 防 護 的 量 也 有 新 的 建 議 本 節 僅 介 紹 其 最 重 要 的 三 個 量 其 中 器 官 劑 量 的 單 位 是 戈 雷, 等 價 劑 量 和 有 效 劑 量 兩 者 的 單 位 是 西 弗 2011/10/26 ISU-IMRI 125
器 官 劑 量 (D T ) 為 了 輻 射 防 護 目 的, 定 義 一 個 器 官 或 組 織 的 平 均 吸 收 劑 量 DT 是 有 用 的, 即 D T m T T 式 中, T 是 授 與 某 一 組 織 或 器 官 的 總 能 量,mT 是 該 組 織 或 器 官 的 質 量 例 如, mt 的 範 圍 可 以 不 到 10g( 卵 巢 ) 到 大 於 70 kg( 全 身 ) 2011/10/26 ISU-IMRI 126
等 價 劑 量 ICRP-60 現 在 推 薦 一 個 由 組 織 或 器 官 中 的 平 均 吸 收 劑 量 導 出 的 新 量, 它 定 名 為 等 價 量 輻 射 R 在 組 織 或 器 官 中 產 生 的 等 價 劑 量 HT.R 由 下 式 給 出 : HT R R D T R 式 中 DT R 是 輻 射 R 在 組 織 或 器 官 T 中 產 生 的 平 均 吸 收 劑 量,WR 是 輻 射 加 權 因 數 由 於 WR 是 無 單 位 的 量, 等 價 劑 量 的 SI 單 位 與 吸 收 劑 量 的 相 同, 即 J kg-1, 其 名 是 西 弗 (Sv) 等 價 劑 量 對 時 間 的 導 數 是 等 價 劑 量 率 H T R 2011/10/26 ISU-IMRI 127
ICRP-60 指 定 的 輻 射 加 權 因 數 W R 值 輻 射 類 型 和 能 量 範 圍 輻 射 加 權 因 數 W R 光 子 所 有 能 量 1 電 子 和 介 子 所 有 能 量 1 中 子 能 量 <10 kev 5 10-100 kev 10 100 kev-2 MeV 20 2-20 MeV 10 >20 MeV 5 質 子 ( 回 跳 質 子 除 外 ) 能 量 >2 MeV 5 α 粒 子, 分 裂 碎 片, 重 核 20 2011/10/26 ISU-IMRI 128
有 效 劑 量 有 效 劑 量 E 是 人 體 所 有 組 織 或 器 官 加 權 後 的 等 價 劑 量 之 和 E T H T H T : 組 織 或 器 官 T 的 等 價 劑 量 T T : 組 織 T 的 加 權 因 數 2011/10/26 ISU-IMRI 129
有 效 劑 量 E R R T T D T R T T R R D T R 式 中,D T R 是 輻 射 R 在 組 織 或 器 官 T 中 產 生 的 平 均 吸 收 劑 量, 在 這 兩 種 表 示 式 中 的 輻 射 係 指 入 射 在 人 體 上 的 或 由 人 體 內 輻 射 源 發 射 的 輻 射 這 兩 種 求 和 表 示 式 顯 然 是 等 同 的 2011/10/26 ISU-IMRI 130
組 織 加 權 因 數 的 推 薦 值 組 織 或 器 官 組 織 加 權 因 數 W T 睪 丸 0.20 紅 骨 髓 0.12 結 腸 0.12 肺 0.12 胃 0.12 膀 胱 0.05 乳 腺 0.05 肝 0.05 食 道 0.05 甲 狀 腺 0.05 皮 膚 0.01 骨 表 面 0.01 其 餘 組 織 或 器 官 0.05 2,3 2011/10/26 ISU-IMRI 131
透 視 X 光 機 - 距 離 限 制, 曝 露 時 間 透 視 裝 置 X 光 機, 其 靶 至 檯 面 距 離 不 得 少 於 30cm 主 屏 蔽 鉛 厚 當 量 在 最 高 管 電 壓 為 70kVp 時 不 小 於 1.5mm Pb eq., 100kVp 時 不 小 於 2.0mm Pb eq. l00kv 以 上 時 每 增 加 l kvp 應 增 0.01mm Pb eq 曝 露 開 關 必 須 是 控 鈕 型, 並 應 有 定 時 計 時 器, 預 定 時 間 一 到 即 能 自 動 停 止, 最 長 設 定 時 間 為 5min 檯 面 曝 露 率 每 分 鐘 不 得 超 過 l0 R/min 2011/10/26 ISU-IMRI 132