眼晶体位于体表浅层, 是辐射敏感器官, 易于受到辐射损伤, 当受到一定电离辐射照射后, 可能发生放射性白内障。发生可查出眼晶体浑浊的剂量(率)阈值, 对急性照射为0.5 ~ 2.2 Gy, 慢性照射为5 Gy, 年剂量率大于0.1 Gy·a^-1。而发生白内障的剂量(率)阈值, 对急性照射为5 ~ 10 Gy, 慢性照射大于8 Gy, 年剂量率大于0.15 Gy·a^-1[1]。

为了区分放射性白内障和非放射性白内障需要估算眼晶体剂量。此外, 由于放射性白内障的发生有一定潜伏期, 为了预测眼晶体受照后发生白内障的可能性, 也需要估算眼晶体剂量。再者, 在对放射工作人员进行辐射防护评价时, 有时也需要估算眼晶体剂量。

由于受电子平衡及体表吸收和散射的影响, 在眼晶体所在的浅表层中剂量变化复杂, 所以像皮肤剂量一样眼晶体剂量的估算也存在较大的难度, 可能存在较大的误差。此研究的目的之一就在于推荐采用合理的方法及较可靠的资料, 规范眼晶体剂量的估算, 制定相应的标准, 使眼晶体剂量的估算有可比性和相对较好的可靠性。为了适应放射性疾病临床诊断和辐射防护评价的需要, 本研究力图给出简便适用的眼晶体剂量估算方法。

1 关于眼晶体剂量估算的一般原则

为了较可靠的估算眼晶体剂量, 一般应依据实际的场所或个人剂量监测数据, 或者通过模拟测量直接得到眼晶体剂量。只是在确实无法获得上述数据时, 才可考虑采用近似的推算方法来粗略的估算眼晶体剂量。

根据眼晶体的解剖学位置和放射性白内障的发病部位, 来确定表示眼晶体剂量的深度, 按ICRP 26号出版物^[2]的建议: “对于成年人, 一般认为眼晶体前表面的赤道带是最易诱发晶体混浊的解剖区域。为了防护的目的, 赤道带可以认为位于眼球表面之后3 mm的地方。”上述建议也一直为人们所应用^{[3, 4]}, 所以, 一般可用眼球表面下3 mm深处的吸收剂量来表示眼晶体剂量。如果受照时眼睑遮盖眼球(即闭眼时), 则用上眼睑表面下8 mm深处的吸收剂量表示眼晶体剂量。

对于眼晶体剂量监测, 可使用具有一定厚度覆盖物的薄的剂量计置于眼或靠近眼的部位测量。覆盖物和剂量计均应用组织等效材料构成。由于反映眼晶体剂量的适当厚度为1 mm, 而一个合适的薄的平面剂量计应能累积深度为2.5到3.5 mm之间的剂量^[4], 所以薄的剂量计厚度应不大于1 mm。覆盖物的前表面至剂量计的灵敏体积中心的质量厚度应为300 mg/ cm²(有眼睑遮盖时应为800 mg/cm²)。

如果利用组织等效体模进行模拟剂量测量, 可将薄的剂量计置于体模相应于眼晶体的前表面赤道位置处进行模拟测量, 体模的眼表面至剂量计灵敏体积中心的质量厚度亦应为300 mg/cm²(模拟有眼睑遮盖时应为800 mg/cm²)。

只有对眼晶体剂量进行正确的场所或个人剂量监测, 或者进行正确的模拟测量, 才能进一步较准确可靠的估算眼晶体剂量。

由于放射性眼晶体的损伤不但与眼晶体剂量有关, 也不同程度的受射线的种类、射线能量、剂量率、分次照射的次数和照射间隔时间等影响, 所以, 当进行眼晶体剂量估算时, 除给出眼晶体剂量外, 还应给出上述受照条件。

针对我国的实际, 既有已逐步开展剂量监测的情况, 又存在过去大都未进行剂量监测的实际, 以及在事故发生时许多受照人员往往也未佩戴个人剂量计, 有时事后的模拟测量无论对职业照射或事故照射也无法进行, 只有这时, 才可采用近似的推算方法来粗略的估算眼晶体剂量。例如可参照最近颁布实施的《外照射慢性放射病剂量估算规范》(GB/T 16149) ^[5]中第3.3条中给出的方法, 进行近似累积照射量、空气比释动能或粒子注量的估算。

2 眼晶体剂量的估算方法 2.1

对X和γ射线受照人员, 当已知其眼部位的辐射场的自由空气比释动能、光子注量或照射量时, 可依据下式求得眼晶体吸收剂量

(1)

(2)

(3)

式中: D—眼晶体吸收剂量, Gy;

C_kp —由空气比释动能求得眼晶体吸收剂量的转换系数, Gy/Gy;

K_a —空气比释动能, Gy;

C_{φ p}—由光子注量求得眼晶体吸收剂量的转换系数, Gy·cm²;

Φ_p —光子注量, cm^-2;

C_xp —由照射量求得眼晶体吸收剂量的转换系数, Gy·C^-1·kg;

X —照射量, C·kg^-1。

表 1提供一些照射条件下的转换系数C_kp, C_{φ p}和Cxp的值可根据C_kp值和K_a与Φ_p、X之间的关系计算得到^[6]。

对于非单能光子的平均C_{φ p}值, 即, 可近似依据下式求得:

(4)

式中: C_{φ pi} —对i种能量的光子, 由光子注量求得眼晶体吸收剂量的转换系数, Gy·cm²;

Φ_pi —i种能量光子的注量, cm^-2;

P_i —i种能量的光子注量Φ_pi占全部光子注量Φ_p的百分比。

根据式(4)求得值后, 则可依据式(2)计算眼晶体吸收剂量。

2.2

对电子束受照人员, 当已知眼晶体部位的辐射场的电子注量, 则可依据下式求得眼晶体吸收剂量

(5)

式中: D —眼晶体吸收剂量, Gy;

C_{φ e} —由电子注量求得眼晶体吸收剂量的转换系数, Gy·cm²;

Φ_e —电子注量, cm^-2。

文献[7]中提供垂直入射条件下的C_{φ e}值。对于非垂直入射条件下, 由电子注量求得眼晶体吸收剂量的转换系数C_{φ ea}可依据下式求得。

(6)

式中: C_{φ ea} —对于垂直入射条件下, 由电子注量求得眼晶体吸收剂量的转换系数, Gy·cm²;

—由电子注量求得眼晶体吸收剂量的转换系数的入射角相关因子。文献[6]中给出 (3, α)的参考值。

2.3

对受到外部β射线照射的人员, 当已知入射到眼球表面处的电子注量率, 则可依据下式求得眼晶体吸收剂量

(7)

式中: D —眼晶体吸收剂量, Gy;

C_{φ β} —由β射线注量率求得眼晶体吸收剂量率的转换系数, Gy·h^-1·cm²·s;

射线的电子注量率, cm^-2·s^-1;

_t —眼晶体受β射线照射时间, h。

文献[8]提供了垂直入射的宽束β射线的C_{φ β}值。

对于非垂直入射条件下C_{φ β}值的修正可按公式(6)的类似方法利用入射角相关因子进行修正。

2.4

对眼部受到β射线核素污染的人员, 可依据下式求得眼晶体吸收剂量

(8)

式中: D —眼晶体吸收剂量, Gy;

C_cβ —眼部单位污染面密度所致眼晶体的吸收剂量率, Gy·h^-1·Bq^-1·cm²;

σ—眼部污染面密度, Bq·cm^-2;

t —眼部β核素污染照射眼晶体的时间, h。

文献[9]给出β核素在眼部的圆形污染面积分别为1cm²和100cm²时, 每单位污染面密度所致眼晶体的吸收剂量率, 即C_cβ。

3 讨论

由于在实际的眼晶体剂量估算中, 眼晶体受照的射线种类、射线的能量和受照的几何条件等可能十分复杂, 本研究不可能对各种具体受照条件都给出具体的估算方法, 而只能就眼晶体剂量估算的一般原则和方法进行必要的探讨和研究, 给出一些典型照射条件下的剂量估算方法。对于更复杂的眼晶体剂量估算问题, 特别是较严重事故的眼晶体剂量估算, 应尽可能通过模拟测量加以解决。