某人不慎攝入一放射核種,使肺共接受1 mGy 的β-ray 及0.5 mGy 的α-particle,已知肺的組織加權因數為0.12,試求肺的有效劑量為多少mSv?
詳細解析
本題觀念
本題要分兩層計算:先把肺吸收的 β 射線與 α 粒子劑量轉成肺的等效劑量,再乘上肺的組織加權因數,得到有效劑量。吸收劑量的單位 mGy 只表示單位組織吸收的能量;不同輻射對生物組織造成的傷害不同,所以必須先乘輻射加權因數,才能用 mSv 表示等效劑量。
β 射線的輻射加權因數為 1,α 粒子則為 20。雖然 α 粒子的吸收劑量只有 0.5 mGy,卻因加權因數較大而貢獻 10 mSv 的等效劑量;因此不能直接把 1 mGy 與 0.5 mGy 相加後,再只乘肺的 0.12。
選項分析
A. 0.18 mSv:不正確。這個數值近似只把 1 mGy 與 0.5 mGy 做簡單加總後乘 0.12,忽略 α 粒子的高輻射加權因數,因此低估了肺的等效劑量。
B. 1.32 mSv:正確。β 射線貢獻為 1 mGy × 1 = 1 mSv;α 粒子貢獻為 0.5 mGy × 20 = 10 mSv。肺的總等效劑量是 11 mSv,再乘肺組織加權因數 0.12,得到 11 × 0.12 = 1.32 mSv。
C. 6.12 mSv:不正確。這不是依 β 的輻射加權因數 1、α 的輻射加權因數 20 及肺組織加權因數 0.12 依序計算的結果。主要錯誤在於沒有正確處理兩種輻射的個別加權,或把組織加權因數套用到錯誤的中間量。
D. 9.17 mSv:不正確。若將總吸收劑量直接乘以 α 的高加權因數,或在加權順序中重複套用因數,可能得到偏高的數值;本題應把 β 與 α 分開計算後再相加,最後只乘一次肺的組織加權因數。
答案解析
本題依公告答案選 B。計算可分成三步。第一步,將各輻射的吸收劑量乘以對應的輻射加權因數:
β:1 mGy × 1 = 1 mSv。 α:0.5 mGy × 20 = 10 mSv。
第二步,將同一器官的兩種輻射等效劑量相加,肺的總等效劑量為 1 + 10 = 11 mSv。第三步,肺的組織加權因數為 0.12,因此有效劑量為 11 × 0.12 = 1.32 mSv。合併公式可寫為:E = [1 × 1 + 0.5 × 20] × 0.12 = 1.32 mSv。
本題的關鍵不是直接比較 1 mGy 與 0.5 mGy,而是先注意 α 粒子的生物效應加權較高。有效劑量是用於整體輻射防護風險比較的量,並不等同於肺局部的吸收劑量;先分清吸收劑量、等效劑量與有效劑量,便能避免單位與加權順序錯誤。
核心知識點
- 等效劑量的基本概念為:器官吸收劑量乘以輻射加權因數。
- β 射線的輻射加權因數為 1,α 粒子為 20;同樣的 mGy 下,α 粒子的等效劑量貢獻較大。
- 有效劑量還要把各器官的等效劑量乘以組織加權因數並加總;本題只有肺,所以再乘 0.12。
- 先分別處理不同輻射,再相加;不能先把 β 與 α 的吸收劑量相加後套用單一輻射加權因數。
- 本題依序為吸收劑量 → 等效劑量 → 有效劑量:β 與 α 的等效劑量合計 11 mSv,肺有效劑量為 1.32 mSv。考試計算時把各步驟與單位寫清楚,先算等效劑量再做器官加權,最不容易漏掉 α 的高加權。