在辐射防护领域，当前被采用的通常做法是防护量与实用量并存。防护量由国际辐射单位和测量委员会（ICRP）提出^[1]，用来表示辐射危害和剂量限值，包括经过辐射权重因数（w_R）加权的器官平均吸收剂量（即当量剂量）和用w_R与组织权重因数（w_T）双加权的有效剂量。实用量最初由国际辐射单位和测量委员会（ICRU）提出^[2]，包括周围剂量当量H^*（d）,个人剂量当量H_P（d）。在几个MeV能量以下，对光子和中子等射线而言，通过在标准外照射辐射场中对场所监测设备和个人剂量计进行校准得到的实用量，可以良好估计辐射防护量，并合理解决了防护量无法直接测量的问题，对辐射防护量的推广应用起到了积极作用。然而，对于更高能量辐射，由于射线与物质相互作用变得复杂，对实用量在技术层面的应用产生了很大影响。为此，ICRU提出了一组新的实用量取代现行的上述实用量，包括个人剂量（H_p）和周围剂量（H^*）。该组实用量由ICRU第95号报告^[3]正式发布，现行实用量和新实用量与防护量的关系分别见图1和图2。新实用量引入的必要性、意义以及后续对辐射防护实践会带来哪些影响？笔者带着这些问题，结合个人的一些粗浅认知，从以下几个方面与大家共同探讨。

1 现行实用量的概念缺陷

现行实用量中核心定义是剂量当量（H），在ICRP定义中，H是人体或模体特定深度d处的吸收剂量与在该点处辐射品质因子[Q（L）]的乘积。正如剂量当量与当量剂量的定义所表述的，二者的主要区别在于：为了实际测量需要，剂量当量明确为器官内某一特定点处的剂量；而当量剂量是基于理论计算，建立的基础为器官平均剂量。因此，剂量当量的定义在反映有效剂量和器官剂量时存在以下4个方面的概念缺陷^[4-5]。

1.1 概念过于简化

个人剂量当量和周围剂量当量定义中明确的单一深度d不能完全反映有效剂量定义中所涉及的各组织器官特性及其在人体内的复杂几何关系。

1.2 模体过于简化

H^*（d）定义使用的ICRU球和个人剂量当量H_P（d）使用的板状、柱状和杆状等模体，结构过于简单，没有体现组织器官结构和密度，而用于表征有效剂量的实用量，理应考虑不同组织器官结构和密度的影响。

1.3 定义基础不统一

虽然Q（L）和w_R都反映不同辐射类型的效应，但二者是基于不同的模型计算出来的。Q（L）是根据较高吸收剂量导致人体确定性效应的程度确定的，并基于“线性无阈”模型，外推得到了产生随机性效应水平的值。w_R是从低剂量时诱发随机性效应的相对生物学效能数据中选定的有代表性的数值。比如，对眼晶状体和局部皮肤除发生随机性效应还可能会产生组织反应，因此定义实用量不能仅对应当量剂量，而应对应吸收剂量。

1.4 适用范围

有限现行光子实用量转换系数的计算采用比释动能近似的方法，忽略了生成的次级电子进一步传输的过程。对于高能光子而言，上述近似会造成实用量与防护量的不一致。

2 新实用量的概念与物理意义

现行实用量与有效剂量的理论基础虽然存在差异，但在实际应用中界限却并不明晰。由于就小剂量照射的生物终点而言，并没有足够的事实依据可以规定出相对生物学效能与任何一种物理量的依赖关系。为此，在实际应用中往往采用Q（L）∽L关系计算 $ \overline{{Q}} $ 作为w_R的近似，这种在辐射防护量中引用实用量概念基础的做法，使得防护量与实用量之间的界限变得模糊，w_R的存在实际上也略显多余。为此，ICRU提出了新的实用量。

在ICRU第95号报告中，新的实用量的通用定义为粒子注量和相应转换系数的乘积。各实用量在报告中的具体定义如下。

2.1 周围剂量

H^*的定义周围剂量H^*为辐射场中某一点处辐射注量与注量对应的最大有效剂量转换系数的乘积。

$ H^{*}=\varPhi\cdot h^{*} $

(1)

式中，Φ为辐射场中某点处粒子注量；

h^*为各类辐射条件下辐射注量到最大有效剂量的转换系数。

2.2 眼晶状体定向吸收剂量

$D'_{\rm{lens}} (\Omega) $ 的定义眼晶状体定向吸收剂量 $D'_{\rm{lens}} (\Omega) $ 为在具有特定入射方向的辐射场中，某一点处某种辐射的注量与注量对应的眼晶状体吸收剂量的转换系数的乘积。

$ D'_{\rm{lens}} (\Omega)=\varPhi(\Omega) \cdot d'_{\rm{lens}} (\Omega) $

(2)

式中，Φ（Ω）为某点处特定入射方向某种辐射的注量；

$D'_{\rm{lens}} (\Omega) $ 为辐射的注量到眼晶状体吸收剂量的转换系数。

2.3 局部皮肤定向吸收剂量

D'_{local skin}, i (Ω)的定义局部皮肤定向吸收剂量D'_{local skin}, i (Ω)为在具有特定入射方向的辐射场中，某一点处某种辐射的注量与注量对应的局部皮肤吸收剂量转换系数的乘积

$ D'_{{\rm{local}}\; {\rm{skin}}},\;i (\Omega)=\varPhi(\Omega) \cdot d'_{{\rm{local}} \;{\rm{skin}}}(\Omega) $

(3)

式中，Φ（Ω）为某点处特定入射方向某种辐射的注量；

d'_{local skin}（Ω）为辐射的注量对应的局部皮肤的转换系数。

2.4 个人剂量

H_p的定义个人剂量H_p为身体上某一点处辐射注量与注量对应的有效剂量转换系数的乘积

$ H_{{\rm{p}}}=\varPhi\cdot h_{{\rm{p}}} $

(4)

式中，Φ为某点处粒子注量；

h_p为辐射注量对应的有效剂量的转换系数。

2.5 眼晶状体个人吸收剂量

D_{p lens}的定义眼晶状体个人吸收剂量D_{p lens}为辐射在头部或身体某一点处的注量与注量对应的眼晶状体吸收剂量转换系数的乘积

$ D_{{\rm{p}}\; {\rm{lens}}}=\varPhi\cdot d_{{\rm{p}}\; {\rm{lens}}} $

(5)

式中，Φ为某点处粒子注量；

d_{p lens}为辐射的注量对应的眼晶状体吸收剂量的转换系数。

2.6 局部皮肤个人吸收剂量

D_{p loal skin}的定义局部皮肤个人吸收剂量D_{p loal skin}为辐射在身体局部皮肤或四肢某一点处的注量与注量对应的局部皮肤吸收剂量转换系数的乘积

$ D_{{\rm{p}}\; {\rm{local}}\; {\rm{skin}}}=\varPhi\cdot d_{{\rm{p}} \;{\rm{local}}\; {\rm{skin}}} $

(6)

式中，Φ为某点处粒子注量；

d_{p local skin}为辐射的注量到局部皮肤吸收剂量的转换系数。

上述周围剂量和个人剂量均涉及到辐射的注量与有效剂量之间的转换系数^[6]，这些转换系数是利用ICRP/ICRU推荐的成人参考计算模体，在宽平行束辐射场中同时考虑特定入射辐射照射情况下计算得到的。因此，在ICRU第95号报告中给出的辐射注量对应的周围剂量和个人剂量的转换系数均取自ICRP第116号出版物^[7]给出的注量对应的防护量的转换系数。结合周围剂量和个人剂量的定义，可以得出，新实用量与防护量之间唯一的区别在于前者试图利用一个点的典型剂量值来表征全身或某个器官的防护量，也就是说新实用量是防护量的典型值代表，这种代表已经不局限于特定组织深度，比如现行实用量所使用的10 mm、3 mm和0.07 mm。

由此可见，新的实用量与辐射防护量二重体系在物理学意义上实现了进一步统一。这种统一得益于模拟计算能力的发展，使得实用量的应用范围得以扩展，实现了防护量与实用量应用辐射类型和能量范围的统一，同时，使得防护量与实用量使用的计算模型实现了统一。

3 应用新实用量所需的理论和技术准备

最初ICRU引入实用量的一个很重要的原因就是因为辐射防护量是不可直接测量的量。然而，最近ICRU引入的新实用量在适用范围和物理学意义上都与防护量趋于统一，这种统一对实际测量带来哪些影响？一些学者对应用新的实用量对中子和光子周围剂量率仪和个人剂量计的测量和校准带来的影响做了具体分析^[8-10]。这些研究表明，将中子周围剂量当量率仪用于新的实用量的测量，其校准程序并不受影响，仅需改变校准系数，同时，对于扩展量程的雷姆计，在粒子加速器屏蔽测量和空乘人员剂量测量时，也无需改变其设计。然而，就个人剂量计而言，目前大多数是为了测量个人剂量当量而设计的，可能并不适合测量新的实用量，包括个人剂量H_p和局部皮肤吸收剂量D_{p loal skin}。尤其是在高能光子照射的H_p测量时，必须对其重新校准；对于低能光子照射，也有必要重新设计具体的校准算法；但对剂量计的设计是否需要根本性的改变，还有待进一步的研究确认。

基于上述分析，就我国而言，若全面推行在理论和技术层面还需做哪些准备呢？笔者认为，首先，应建立我国国人等效的成人参考计算模体。数字人体模体的构建是利用蒙特卡罗方法计算有效剂量的基础，其构建精度将直接影响辐射的输运特性和模拟计算的准确性。为此，ICRP 和ICRU 决定借鉴已有体素模体^[11]的身高和质量，使用更确切描述人体，由真实人体医学图像数据构建而成的成人参考计算模体来代替以往的四元素模体，然而，ICRP第110号出版物^[12]所建立的成人参考计算模体并不能与我国国人生理特征完全吻合。因此，应借鉴ICRP最新成人参考计算模体构建经验，根据我国国人的生理学特征，建立各机构相互验证、得以公认的男性和女性参考计算模体。然后，应全面构建各类周围剂量率仪和个人剂量计的自校准系统。将基于参考计算模体的蒙卡计算程序内置为监测设备的校准系统，以便对各种辐射类型、较宽能量范围的外照射辐射进行准确监测。此外，就当前而言，最为紧要的一项工作应是加大对新实用量的研讨、培训和推广，动员最广大的科技工作者投入到新实用量应用前的分析、研发和验证工作当中，使其今后的应用更加严谨、适用。

总体而言，新实用量的引入将推动实用量与防护量的有效统一，有利于“一把尺子”度量辐射防护。当然，其广泛应用需要防护专家、计量专家和设备供给方等多方面联合起来共同努力。