随着我国核技术应用的快速发展，放射源或射线装置在工业、农业、医疗和科学研究领域的应用日趋广泛^[1-2]。放射线技术给生产生活带来巨大利益的同时，辐射事故也时有发生^[3]。2004年山东济宁辐照装置事故^[4]、2014年南京放射源丢失事故^[5]等辐射事故造成人员受到放射损伤，甚至死亡。辐射事故发生后，受照剂量估算对评估受照者伤情以及开展后续辐射损伤治疗有重要作用。剂量估算通常可采用物理剂量估算或生物剂量估算方法^[6]。目前，生物剂量估算方法能较准确地估算较均匀急性照射受照者的剂量^[7]，即侧重于估算全身受照剂量；对不均匀和局部照射则只能给出相当于均匀照射的剂量，难以准确估算局部组织或器官的受照剂量。而物理剂量估算方法通过收集受照者的受照参数并进行模拟估算，可以得出受照者各个组织或器官的吸收剂量^[6]，同时也能给出受照者局部剂量分布图，是对不均匀或局部受照者进行剂量估算的理想方法。本研究利用物理剂量估算方法估算某工业探伤意外受照事件中某受照人员剂量。

1.蒙特卡罗与体模：本研究中蒙特卡罗计算程序是基于Geant4二次开发的程序^[8-9]，精细光子电子物理模型采用G4EmStandardPhysics_option3，光子电子的截断长度为0.1 mm。采用中国成年男性体素体模^[10]，体模由中国参考人男性面元体模(CRAM_S)^[11]体素化而来，该体模已成功应用于2014年南京事故受照人员的剂量估算^[9]。体模高1.70米，重60 kg，分辨率x、y方向为1.741 mm，z方向为1 mm。体模中包含103个组织或器官，可分别估算出单个组织或器官的平均吸收剂量。再根据国际原子能机构(IAEA)标准^[12-13]列出的辐射敏感器官，将这些组织和器官剂量合并统计为组织权重因子涉及的组织或器官的吸收剂量。

2.剂量分布图：本程序通过统计单个体素内沉积的能量，再除以该体素质量得到该体素的吸收剂量。接着，利用不同颜色标记不同的吸收剂量区间，并将指定吸收剂量值的体素连线，绘制出局部组织的等受照剂量曲线分布图。

3. 手部剂量估算：根据事件调查，受照者在操作过程中双手持拿含放射源的前导管约7~8 min，期间未佩戴铅手套，受照部位主要为其双手拇指、食指、中指。估算中采用保守条件，假设受照者手部总受照时间为8 min，且不考虑屏蔽。由于本估算中使用的体模姿态无法调整，为估算放射源对双手的照射剂量，将放射源分别设置在受照者左手和右手手心一侧的手指位置(距离手指表面约5 mm)进行两次模拟，位置关系见图 1。造成事件的放射源为¹⁹²Ir，活度为59 Ci(2.183 TBq)，¹⁹²Ir源每次转化发射的光子总能量为0.816 5 MeV，主要发射的光子能量及分支比为0.296 MeV(28.72%)，0.309 MeV(29.68%)，0.317 MeV(82.71%)，0.468 MeV(47.81%)^[14]；每次转化发射的主要电子能量及分支比为3.75×10^-5 MeV(42.2%)，5.60×10^-5 MeV(68.3%)，1.64×10^-4 MeV(16.6%)，1.71×10^-4 MeV(36.1%)，1.70×10^-3 MeV(17.7%)，0.162 MeV(41.4%)，0.21 MeV(48.0%)^[14]。

A.放射源对受照者左手的照射；B.放射源对受照者右手的照射；C.放射源对受照者其他组织和器官的照射 图 1 模拟放射源与体模位置关系 A. exposure to the left hand; B. exposure to the right hand; C. exposure to other tissues and organs Figure 1 The relative location between the simulated radioactive source (the clover in the figures) and the phantom

4.器官剂量估算：在估算¹⁹²Ir源造成受照者手部以外其他组织或器官的吸收剂量时，根据受照者自诉的操作过程，考虑正常人的动作习惯并采用偏保守假设，将放射源的位置设置在其腹部前侧距皮肤表面约20 cm处，见图 1。需要说明的是，由于本估算使用的体模姿态为站姿，前臂和手的位置与实际情况差别较大，但放射源相对于躯干的位置可以反映真实情况，所以估算对象局限于躯干及头部的组织或器官，而不包括全身性组织或器官(如皮肤、肌肉、红骨髓和骨表面等)。

1.手部剂量：由光子照射所致剂量估算结果分别得出受照者左右手的受照剂量分布图, 见图 2。从图中可以看出，光子对受照者整个手部都造成照射，受照者双手手掌大部分区域受照剂量在2~ 10 Gy，手指部分为10~20 Gy，手指部受照剂量最大处可>20 Gy。为探求电子线照射对受照者手部的剂量贡献，本研究还估算了β衰变照射剂量(此时并未包含前述γ衰变照射剂量)，见图 3。从图中可以看出，即使不考虑放射源包壳对电子线的屏蔽效应，电子线仅对受照者手部表面约3 mm以内的皮肤和组织造成明显照射剂量，对手指深部和手掌深部，特别是掌骨和指骨造成的照射剂量可以忽略。考虑到¹⁹²Ir衰变产生的β粒子能量较小，射程较短，且放射源通常有包壳，因此，本次事件中，放射源对受照者手部的放射损伤应主要考虑γ光子照射产生的效应。

图 2 模拟计算得到的受照者左手(A)与右手(B)光子照射所致剂量分布(模拟放射源位置分别对应图 1中A和B) Figure 2 The calculated dose distribution caused by photon irradiation on the left hand (A) and right hand (B) of the exposed person (the position of the simulated source corresponds to A and B in Figure 1 respectively)

图 3 模拟计算得到的受照者左手(A)与右手(B)电子照射所致剂量分布(模拟放射源位置分别对应图 1中A和B) Figure 3 The calculated dose distribution caused by electron irradiation on the left hand (A) and right hand (B) of the exposed person (the position of the simulated source corresponds to A and B in Figure 1 respectively)

2.器官剂量：估算得到受照者各组织或器官的吸收剂量列于表 1。可以看出，器官剂量为0.012~0.207 Gy，其中，胆囊、小肠、结肠、胃等器官的吸收剂量相对较大，而脑、口腔黏膜等器官的吸收剂量相对较小。

表 1(Table 1)

表 1 模拟估算得出的器官或组织的吸收剂量(Gy) Table 1 The absorbed dose of the organs or tissues of the exposed person obtained by simulation (Gy) 器官/组织 吸收剂量 95% CI 器官/组织 吸收剂量 95% CI 脑 0.012 0.012~0.012 胸腔外区 0.036 0.035~0.038 乳腺 0.147 0.143~0.152 胆囊 0.207 0.204~0.210 结肠 0.178 0.177~0.179 心脏 0.089 0.089~0.090 肝脏 0.124 0.123~0.124 肾脏 0.099 0.098~0.100 肺 0.061 0.060~0.061 淋巴结 0.122 0.121~0.123 食道 0.050 0.048~0.051 口腔黏膜 0.044 0.040~0.047 唾液腺 0.046 0.044~0.047 胰脏 0.152 0.150~0.153 胃 0.166 0.164~0.167 前列腺 0.076 0.073~0.079 睾丸 0.074 0.072~0.076 小肠 0.196 0.196~0.197 甲状腺 0.058 0.056~0.061 脾脏 0.068 0.067~0.069 膀胱 0.109 0.107~0.111 胸腺 0.056 0.054~0.058 肾上腺 0.090 0.086~0.093 - - - 注：模拟放射源位置对应图 1中C；“-”.无数据

表 1 模拟估算得出的器官或组织的吸收剂量(Gy) Table 1 The absorbed dose of the organs or tissues of the exposed person obtained by simulation (Gy)

临床诊断表明，受照者手部受照后放射损伤临床表现根据GBZ 106-2016《职业性放射性皮肤损伤诊断》^[15]标准判断，初步考虑患者手部为局部急性放射性损伤3~4度，照射剂量在10~20 Gy左右。即根据临床症状评估得出的剂量范围与本工作通过物理剂量估算给出的范围基本一致(但手指部分区域的物理剂量估算值偏高)。需要说明的是，本研究对手部剂量的估算是采用较保守的假设，即在极端情况下的最大受照剂量。估算中持拿时间按其叙述的最大值，并且假设其手指部位一直握住放射源所在的位置，此外，本研究未考虑放射源的包壳对β射线的屏蔽效应。受照者的真实操作过程可能并非这种极端情况，所以其手部(特别是与放射源距离较近的手指部分)的实际受照剂量可能低于本工作的估算值。

本研究估算的手部以外组织或器官剂量均＜0.25 Gy，睾丸等器官均未达到产生确定性效应的剂量阈值(对单次照射，男性暂时不育的剂量阈值约为0.15 Gy^[16]，本研究估算的睾丸剂量为0.074 Gy)。但计算中尚有一些不足之处，主要是由于伤者不能准确描述其受照过程，且防护服铅当量未知，在本研究中采用了保守的假设，放射源位置设置为在合理范围内尽量贴近人体，且不考虑防护屏蔽。此外，由于本研究中使用的体模姿态无法改变，也即未考虑实际操作过程中手部及手臂对身体其他部分的遮挡效应，所以本计算中部分器官的剂量可能存在高估。但总体来说，本研究中放射源相对于躯干部分和头部的位置大致符合设想的正常人操作情况，估算得到的器官剂量具有参考意义；且本研究是在适当采取保守假设的情况下进行，这样可以避免由于低估受照者的放射损伤程度而贻误治疗。后续如果采用面元体模，体模姿态按照实际情况设置，则可以给出更为精确的估算结果。

综上所述，本研究的估算结果可结合受照者临床表现及生物剂量估算结果综合分析，为伤者临床救治提供参考。特别是局部受照剂量估算，对事故造成的非均匀受照者的伤情评估有重要意义。总之，通过物理剂量估算，可以评估受照者的放射损伤情况，特别是可给出局部受照重点部位的剂量分布，这将为后续医疗救治提供重要剂量依据。

利益冲突  无

作者贡献声明  付熙明负责计算设计、论文撰写和修改；常纯卉负责数据分析；刘玉龙负责采集数据；武祯负责数据验证；陈惠芳、雷翠萍负责材料支持；袁龙负责实施研究和指导论文修改