【連載】再訪廣島【20】

再訪廣島

 

【德】麥考·帕默  著

郎倫友  譯

 

第二章  第九節

 

 

2.9 輻射的劑量

 

   我們已經看到了電離粒子能夠用多種方式穿透物質。這些物質常常都是很重要的，而且對於一個靶物質，特別是生物組織，進行所受到的輻射總劑量的全麵檢測是也很有意義的。由於輻射和物質之間的每種相互作用都涉及能量的轉移，所以我們可以用轉移的能量的總數去測量總劑量。測量單位是戈瑞（Gray，縮略為 Gy）；1戈瑞被定義為1焦耳/1千克（1J/1kg，1千克質量接受1焦耳能量為1戈瑞）。

   為了理解1戈瑞的能量數值到底是多少，我們可以這樣考慮：1焦耳大約等於0.25卡（ cal），這些熱能可以把1克水加熱0.25℃。因此，1千克水受到1戈瑞劑量的輻射就會被加熱大約0.00025℃。γ-射線對人的致死量大約是8戈瑞；這就是說，一個致命的γ-射線劑量將會把人體毫無察覺地加熱0.002℃。因此與致命輻射劑量相關的總能量相比是微乎其微的；但每一個單獨的電離粒子相關的能量非常大，這使得它們非常有效。

 

2.9.1 劑量與比釋動能

 

   我們剛才看到了，劑量是用一個電離粒子轉移到一個單位質量靶物質的能量進行定義的。對於這一點，人們可以進行微妙的區分：這樣轉移的能量有可能保存在單位靶物質中，也有可能以二次輻射的形式逃出了靶物質。（見2.7.3節）逃出的這一小部分能量成為比釋動能的一部分。科爾馬（Kerma）是Kinetic energy released per unit mass（單位質量釋放的動能）的首字母縮略詞，但它不屬於劑量範疇。

   這種區分對人體來講有多大的重要性？我們的軀體相當大；因此我們身體中1千克大小的部分所釋放的能量將在相鄰部分中消耗掉，反之亦然。所以，果蠅和蠶之類才更有理由關心這種差異。根據這本書的目的，我們可以把二者看作是近似於等效的。

 

2.9.2 不同類型粒子對生物的有效性

 

      從本質上講，所有類型的輻射都會造成相同類型的  細胞遺傳損傷（見下文）；不過如果我們每次以戈瑞為單位使用相同的劑量，損傷的程度卻是大不相同的。為了說明這種現象，已經在實驗觀察中根據經驗總結出了每種輻射類型的生物權重因子。（表2.1）這些權重因子各有不同的名稱；在這裏我們將采用“相對生物效應”（RBE，relative biological effectiveness）；為了評價一個給定的輻射劑量的生物效應，人們將物理劑量（以戈瑞Gy為單位）乘以相應的生物權重因子（RBE）。

        生物劑量（希沃特，Sv）= RBE ×  物理劑量（戈瑞，Gy）

 

表2.1  不同電離輻射的生物權重因子（RBE）

 

        輻射類型                                 RBE

        ——————————————

        α-射線                                     20

        β-射線                                       1

        光子（γ-射線和X-射線）           1

        中子                                            5

 

   由於RBE因子是無量綱的，所以生物劑量單位——希沃特（Sievert, 或縮略為Sv, 希）——也就等於1焦耳/1千克（1J/1kg），與戈瑞（Gy）相同。至於該用哪個單位，那就取決於背景。不言而喻，表2.1中所列數字都是近似值。在圖8.1中，我們將采用佐佐木等人【46】所描述的劑量調節的生物權重因子（RBE），但是表2.1所列中子的生物權重因子的值5，是本書最重要的比較高劑量範圍內合理的近似值。

作者：麥考·帕默，醫學博士。加拿大滑鐵盧大學化學係教授。