ICRP新框架計算的內照射劑量系數

汪傳高，陳倩蘭，夏益華，王薇，龐洪超，駱志平，陳凌

(中國原子能科學研究院，北京，102413)

輻射劑量中的內照射劑量不能直接測量，只能根據活度測量結果通過生物動力學模型、劑量模型及參數計算獲得。這類計算涉及大量模型及數據因而工作量龐大，是輻射防護中較精密而復雜的計算任務，均由國際放射防護委員會(ICRP)的專門任務組計算給出各種轉換系數、因子，供大家使用。

1 內照射劑量系數計算的演變

基于1980年代以來所獲得的最新科學數據，ICRP對涉及內照射劑量計算的相關領域作了多方面的重要修改，使其更具現實性：

(1)劑量學計算模式與參數的改變(ICRP 103號出版物[1]等要求的演變為標志)：

I.對輻射權重因子wR和組織權重因子wT作了修正，重要器官由原來的13組改為15組；乳腺的組織權重因子由0.05改為0.12，性腺則由0.2改為0.08。

II.確定統一采用以醫學顯像資料為基礎的參考男性和參考女性體素模型，替代以前的數學模型。

III.有效劑量采用參考男性和參考女性器官當量劑量的性別平均計算。

IV.在對α﹑β照射的靶器官劑量的計算中，明確了對輻射更敏感的部位。

(2)在生物動力學模型及參數方面[2]，根據新積累的放射性核素在實驗和內照射人員中的研究成果，特別是用于確定核素從呼吸道、消化道吸收入血的信息和進入人體系統后的生物動力學行為的信息，ICRP最新出版物按元素分別給出。

I.自ICRP第66號出版物[3]對吸入物質D、W、Y(ICRP第30號出版物)改為F、M、S后，ICRP 第130號[4]及ICRP 第141號出版物[2]對呼吸道模型的再次修訂，呼吸道模型進一步細化，修訂后的呼吸道模型減少了(相對原來的呼吸道模型)吸入物質在肺部的吸收入血，其吸收入血參數是根據更充分的活體測量和實驗數據研究推導得出。另外，修訂后的呼吸道模型增加了職業照射常遇到的一些核素的新的物質類別[2]，因為數據表明這些物質類別的參數明顯不同于默認的F、M、S類別的，且這些物質的吸收入血參數能從現有的活體測量數據中得出，不同研究也得出了一致結論，因此ICRP也給出這些核素的特定物質類別對應的劑量系數、滯留及排泄份額；

II.ICRP第100號出版物的消化道模型[5]替代了ICRP 第30號出版物[6]的胃腸道模型，該消化道模型參數按不同食物類別、不同年齡段兒童、男/女性成年人分別給出，并且明確闡述了消化道各個區域內誘發癌癥的靶區位置[5]；

III.ICRP根據更充分信息對核素的系統模型的修正，如ICRP第141號出版物[3]修訂了超鈾錒系核素的系統模型，替換了ICRP第67號出版物的超鈾錒系核素系統模型。

(3)ICRP 第 107號出版物[7]根據核素物理特征的可靠信息頒布了最新的核衰變相關數據，該數據不僅考慮了連續能量的β射線，還考慮了核衰變的離散能量(α、γ、轉換電子、俄歇電子、特征X射線)，替代ICRP 第 38號出版物數據。

(4)ICRP第133號出版物[8]發布了根據ICRP第103號出版物定義的參考男性、參考女性的比吸收份額(SAF)數據，給出了光子、電子、α粒子以及中子輻射在各種源-靶器官的能量吸收份額/單位靶器官組織質量(SAF)，該數據被ICRP用于計算吸入、食入途徑的劑量系數，SAF數據根據在體素模型或數學模塊模型(當體素模型分辨率不能描述一些組織器官結構時，采用數學模塊模型，比如呼吸道、對電子及α粒子計算時的消化道)中的粒子輸運模擬得出。

在綜合以上各方面進展和改變的基礎上，ICRP從2015年左右(從第130號出版物開始)不斷發布職業內照射相關系列性出版物[2,4,9-10]，共5個報告，目前已發布4個報告。新生物動力學模型和劑量模型更為復雜、更接近真實，新出版物給出了在“新的計算框架”下的“比吸收份額”、“劑量系數”，新數據相對舊數據整體差異不大，但新生物動力學模型和劑量模型讓給出的內照射數據可信度更高，能更充分地解釋內照射監測數據[2]；新數據擴展了已有數據，給出了內照射常見的一些核素的特定化學形態的劑量系數等數據，提高了內照射評價水平，能更好地保護工作人員[2]。新數據根據不同時間體內或排泄物中活度測量結果直接求得待積劑量的函數Z(t)，這些對于防護界來說，都是應該高度關注的。本文選取了32種常見核素(約75種物態分類)的原有數據(主要基于《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》[11])的相關數據與ICRP新計算的劑量系數進行了比較。

2 劑量系數比較

ICRP關于職業人員內照射劑量評價的新版報告已經發布了4個，還有一個報告未發布。本文基于已發布的報告[2,9-10]選取了32種常見核素的吸入和食入相關系數進行了比較，列于表1。

由表1可見：

表1 ICRP新舊出版物職業人員吸入和食入內照射劑量評價相關系數的比較(續)

表1 ICRP新舊出版物職業人員吸入和食入內照射劑量評價相關系數的比較(續)

表1 ICRP新舊出版物職業人員吸入和食入內照射劑量評價相關系數的比較(續)

表1 ICRP新舊出版物職業人員吸入和食入內照射劑量評價相關系數的比較(續)

表1 ICRP新舊出版物職業人員吸入和食入內照射劑量評價相關系數的比較(續)

表1 ICRP新舊出版物職業人員吸入和食入內照射劑量評價相關系數的比較(續)

表1 ICRP新舊出版物職業人員吸入和食入內照射劑量評價相關系數的比較

32種核素中吸入情況下AMAD為1 μm對應的劑量系數比舊版高的有18個(占56%)，AMAD為5 μm對應的劑量系數比舊版高的16個(占50%)；32種核素中，232Th肺慢速吸入類(S類)情況下的劑量系數變化最大(增加4倍以上)；32種核素食入情況下的劑量系數均變小。

同一核素不同吸入類型的劑量系數變化可能不一致，如232Th，S類的劑量系數為原來的4倍以上，而M類的劑量系數為原來的1/3左右。

ICRP最新出版物的劑量系數對核素化合物種類的劃分更為豐富，如钚，除了增加F類以外，還給出了一些具體化合物的劑量系數，包括二氧化钚氣溶膠、混合氧化態钚、1 nm二氧化钚氣溶膠、硝酸钚氣溶膠等。

3 結語

ICRP舊出版物給出了774個核素的劑量系數，ICRP新出版物目前已給出了573個核素的劑量系數，還有Be、F、Na、Mg、Al、Si、Cl、K、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、Ge、As、Se、Br、Rb、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Re、Os、Pt、Au、Hg、Tl、At、Fr等38種元素的同位素將在第5個報告中出版。與舊版的劑量系數相比，雖由于影響因素太多，還難于看出變化規律，但新版給出的各種核素的劑量系數均產生或大或小的改變，有的變化可達4倍，而且核素化合物種類的劃分更為豐富。

總體上，ICRP新出版物在劑量學計算模式與參數、生物動力學模型及參數、核衰變相關參數等內照射評價相關領域的不斷更新的大框架下進行了修訂。除了給出了修訂后的劑量系數，還給出了便于根據不同時間體內或排泄物中活度測量結果直接求得待積劑量的函數Z(t)等最新結果，更加的細致，更方便相關人員的使用。