良邑

再访广岛

 

【德】麦考·帕默  著

郎伦友  译

 

第二章  第九节

 

 

2.9 辐射的剂量

 

   我们已经看到了电离粒子能够用多种方式穿透物质。这些物质常常都是很重要的，而且对于一个靶物质，特别是生物组织，进行所受到的辐射总剂量的全面检测是也很有意义的。由于辐射和物质之间的每种相互作用都涉及能量的转移，所以我们可以用转移的能量的总数去测量总剂量。测量单位是戈瑞（Gray，缩略为 Gy）；1戈瑞被定义为1焦耳/1千克（1J/1kg，1千克质量接受1焦耳能量为1戈瑞）。

   为了理解1戈瑞的能量数值到底是多少，我们可以这样考虑：1焦耳大约等于0.25卡（ cal），这些热能可以把1克水加热0.25℃。因此，1千克水受到1戈瑞剂量的辐射就会被加热大约0.00025℃。γ-射线对人的致死量大约是8戈瑞；这就是说，一个致命的γ-射线剂量将会把人体毫无察觉地加热0.002℃。因此与致命辐射剂量相关的总能量相比是微乎其微的；但每一个单独的电离粒子相关的能量非常大，这使得它们非常有效。

 

2.9.1 剂量与比释动能

 

   我们刚才看到了，剂量是用一个电离粒子转移到一个单位质量靶物质的能量进行定义的。对于这一点，人们可以进行微妙的区分：这样转移的能量有可能保存在单位靶物质中，也有可能以二次辐射的形式逃出了靶物质。（见2.7.3节）逃出的这一小部分能量成为比释动能的一部分。科尔马（Kerma）是Kinetic energy released per unit mass（单位质量释放的动能）的首字母缩略词，但它不属于剂量范畴。

   这种区分对人体来讲有多大的重要性？我们的躯体相当大；因此我们身体中1千克大小的部分所释放的能量将在相邻部分中消耗掉，反之亦然。所以，果蝇和蚕之类才更有理由关心这种差异。根据这本书的目的，我们可以把二者看作是近似于等效的。

 

2.9.2 不同类型粒子对生物的有效性

 

      从本质上讲，所有类型的辐射都会造成相同类型的  细胞遗传损伤（见下文）；不过如果我们每次以戈瑞为单位使用相同的剂量，损伤的程度却是大不相同的。为了说明这种现象，已经在实验观察中根据经验总结出了每种辐射类型的生物权重因子。（表2.1）这些权重因子各有不同的名称；在这里我们将采用“相对生物效应”（RBE，relative biological effectiveness）；为了评价一个给定的辐射剂量的生物效应，人们将物理剂量（以戈瑞Gy为单位）乘以相应的生物权重因子（RBE）。

        生物剂量（希沃特，Sv）= RBE ×  物理剂量（戈瑞，Gy）

 

表2.1  不同电离辐射的生物权重因子（RBE）

 

        辐射类型                      RBE

        ——————————————

        α-射线                     20

        β-射线                       1

        光子（γ-射线和X-射线）         1

        中子                         5

 

   由于RBE因子是无量纲的，所以生物剂量单位——希沃特（Sievert, 或缩略为Sv, 希）——也就等于1焦耳/1千克（1J/1kg），与戈瑞（Gy）相同。至于该用哪个单位，那就取决于背景。不言而喻，表2.1中所列数字都是近似值。在图8.1中，我们将采用佐佐木等人【46】所描述的剂量调节的生物权重因子（RBE），但是表2.1所列中子的生物权重因子的值5，是本书最重要的比较高剂量范围内合理的近似值。

作者：麦考·帕默，医学博士。加拿大滑铁卢大学化学系教授。