剂量当量

剂量当量（Dose Equivalent） 是辐射防护领域的核心概念，用于量化 不同类型辐射对人体组织的生物效应危害，其核心在于引入 辐射权重因子（$W_R$）修正物理吸收剂量，实现不同辐射危害的标准化比较。以下从定义、计算、应用及标准全面解析：

⚛️ 一、核心定义与公式

1. 基本公式

• $H$：剂量当量（单位：希沃特, Sv）

• $D$：吸收剂量（单位：戈瑞, Gy，1 Gy = 1 J/kg）

• $W_R$：辐射权重因子（辐射类型相关，无量纲）

• $Q$：品质因子（组织内传能线密度LET相关，新版标准已并入 $W_R$）

关键点：

• 1 Sv = 1 J/kg（与Gy单位相同，但含义不同）

• 历史单位：雷姆（rem），1 Sv = 100 rem

2. 辐射权重因子（$W_R$）取值

中子 $W_R$ 细分：

• 0.01 eV ~ 1 keV → $W_R = 20$

• 1 keV ~ 20 MeV → $W_R = 10$

• 20 MeV → $W_R = 5$

📊 二、与相关剂量的区别

注：

• 当量剂量（$H_T$）：针对特定器官（如肺、甲状腺），计算该器官受所有辐射类型照射的总剂量当量。

• 有效剂量（$E$）：引入 组织权重因子（$W_T$）（如骨髓 $W_T=0.12$，性腺 $W_T=0.08$），反映不同器官的辐射敏感性。

🏥 三、临床应用与防护标准

1. 医疗照射参考值

2. 职业与公众剂量限值（ICRP-103标准）

⚠️ 四、辐射损伤剂量阈值

🔬 五、测量与计算实例

1. 中子辐射防护计算

• 场景：工作人员受 5 MeV中子（$W_R = 10$）照射，吸收剂量 $D = 0.1 \text{Gy}$。

• 剂量当量：

  $$H = D \times W_R = 0.1 \times 10 = 1 \text{Sv}$$

  → 超过工作人员年累计限值（20 mSv）的50倍，需紧急处理！

2. 医疗照射风险评估

• 冠脉CTA检查：有效剂量 $E = 10 \text{mSv}$。

  • 癌症风险：按ICRP模型，每1 Sv增加5%终生致癌风险 → 本次检查风险增量约 0.05%（远低于自然癌率30%）。

💎 总结

剂量当量（$H$）是辐射防护的“生物学标尺”：

1. 核心价值：通过 $W_R$ 统一不同辐射的危害度量（如α粒子危害=γ射线的20倍）；

2. 应用场景：

   • 个人剂量监测（剂量计报告单位为Sv）；

   • 医疗照射优化（遵循ALARA原则：As Low As Reasonably Achievable）；

3. 安全边界：

   • 职业人员 20 mSv/年（5年平均），公众 1 mSv/年；

   • 超过 100 mSv 显著增加致癌风险。

关键公式：

$$\large H = D \times W_R$$

国际标准：ICRP-103（2007年发布，现行全球基准）
中国规范：GB 18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》

警示：

• 医疗检查需权衡 诊断收益 与 辐射风险（如避免不必要的重复CT）；

• 辐射作业必须佩戴 个人剂量计（如热释光TLD），实时监控 $H$ 值！