基本的劑量學諸量
1. 等價劑量
對每種輻射來說，由輻射 R 在組織或器官 T 中產生的等價劑量+ (equivalent dose, HT×R )，定義為 R 在 T 中產生的平均吸收劑量 (average absorbed dose, DT, R)，與輻射的加權因數 (radiation weighting factor, wR )，的乘積：
HT,R = wR ×DT,R
表 1為 NCRP 指定的 wR 的值 (關於 ICRP 所推薦的值，除了倒數第 2 行質子的 wR = 5 以外，其餘與此相同)。當輻射由具有不同 wR 值的成分組成時， 則 T 中的等價劑量為所有組分別貢獻之和：
HT = 
式中，DT,R 的單位是戈雷 (Gy, 1 Gy = 1 J kg-1)，HT,R 和 HT 的單位是西弗(Sv, 1 Sv = 1 J kg-1)
等價劑量代替了等效劑量。這兩個量在概念上是不同的。等效劑量是按照以射質因數為加權的吸收劑量來定義的，它是點的函數，而等價劑量是直接由平均吸收劑量乘以加權因數， wR，所求出的。
表 1 中所涵蓋的輻射類型和能量，ICRP 和 NCRP 介紹了計算 wR 的近似值方法，其計算方法與計算平均射質因數 
一樣。射質因數是按照直線能量轉移 (LET)所定義的。為此目的，可計算 ICRU+ 指定的30 cm 直徑的標準組織球中，在 10mm 深度處按劑量平均的 Q 值。此即在預定深度處的 Q，於是有：
wR @ 
= 
式中 D (L) dL 是直線能量轉移在 L 到 L + dL 之間的吸收劑量。
輻射加權因數和 Q 與 L 之間的關係都是以限定的相對生物效能( relative biological effectiveness, RBEM )，的值為基礎。在 NCRP 第 116 號 報告和ICRP 第 60 號出版物中包含了這些資料。
| 輻 射 |
wR |
X 和 g 射線、電子、正子和介子 |
1 |
中子，能量 |
＜ 10 keV |
5 |
|
10 keV 到100 keV |
10 |
|
＞ 100 keV 到 2 MeV |
20 |
|
＞ 2 MeV 到 20 MeV |
10 |
|
＞ 20 MeV |
5 |
質子，非碰撞質子與能量 ＞ 2 MeV |
2a |
a 粒子，分裂碎片與非相對論重核 |
20 |
|
| a ICRP 第 60 號出版物推薦 wR = 5 |
表1 NCRP 第 116 號報告規定的輻射加權因數，wR 值
2. 有效劑量
由於身體的不同組織對輻射之回應不同，所以由給定的等價劑量所產生的機率效應的機率，一般將取決於受曝露的特定組織或器官。考慮到這種差別之後，ICRP 和 NCRP 指定了組織加權因數 (tissue weighting factor)，如表 14.2 所示，當對所有組織 T 求和時，其值為 1。在一給定組織中的等價劑量， HT，乘以wT 加權因數後，得到一個量，打算將該量與對個人的總危害聯繫起來，而與 T 是那一個組織無關。該危害包括各種癌症的不同死亡率和病態、嚴重的遺傳效應以及相應的壽命損失時間等。表 14.2 暗含著，肺部受到 1 mSv 的等價劑量與甲狀腺受到 (0.12 / 0.05)× (1 mSv) = 2.4 mSv 的等價劑量具有相同大小的機率效應的總危害。
| 組織或器官 |
wT |
性腺 |
0.20 |
骨髓 |
0.12 |
結腸 |
0.12 |
肺 |
0.12 |
胃 |
0.12 |
膀胱 |
0.05 |
乳腺 |
0.05 |
肝 |
0.05 |
食道 |
0.05 |
甲狀腺 |
0.05 |
皮膚 |
0.01 |
骨表面 |
0.01 |
其餘的器官 |
0.05 |
| 註：這些數據適用於很寬的年齡範圍和男女人數相等的參考群體。在定義有效劑量時，這些數據可用於工作人員、用於全體人群組和任一種性別的群體。wT 值是根據該器官之危害對總危害的貢獻之約略數值求得的。 |
表2 組織加權因數，wT
受曝露個人所有機率效應的風險由有效劑量 ( effective dose, E )，表示。有效劑量被定義為所有組織之加權後的等價劑量之和，即：
E = 
像 HT 一樣，E 的單位是西弗 (Sv)。所有機率效應之風險只與有效劑量之值有關，而不管身體是否均勻受曝露。在全身均勻照射下，身體各處的 HT 都一樣大。由於組織加權因數之和為 1，於是有：
E = 
這是任何一點的等價劑量之值。有效劑量取代了有效等效劑量。後一個量的定義與 E 的定義一樣，只是式中的 HT 為器官或組織的等效劑量。
應當瞭解式中所包含的程序，已在輻射防護應用中建立起來。如表 2 之注腳中所指，wT 值是對具很寬年齡範圍、相等數量的男人和女人的參考人群簡化和約略數後的值。
3. 約定等價劑量
當一種放射性核種進入人體後，將分布於各個組織和器官中、並在一段時間內照射它們。設在 to 時刻攝入一種放射性核種，則在器官或組織 T 中的約定等價劑量〔committed equivalent dose, HT (
)〕，被定義為：
HT (
) =
這裡，
是器官 T 在 t 時刻的等價劑量率。除非另有說明，攝入後的積分時間 
對於職業性應用取 
= 50 年，對於公眾成員取 
= 70 年+。
4. 約定有效劑量
在攝入放射性核種後的約定有效劑量〔committed effective dose，E (
)〕，是各個組織 T 中約定等價劑量與加權因數乘積之和，即：
E (
) = 
對於其有效半化期小於幾個月的放射性核種，實際上是在攝入後一年之內就已實現。如果放射性核種在人體內留存一段長的時間，則該核種授與的年平均等價劑量和有效劑量將比其約定量小得多。
約定有效劑量替代了約定有效等效劑量。後者的定義類似於式，只是 HT 代表器官或組織 T 中約定等效劑量。
5. 集體的量
上述定義的量只與單一個人的曝露有關。 ICRP另定義其它的劑量學量，用於人群組或群體受到輻射的曝露。用人群組或群體的平均等價劑量，
和平均有效劑量乘以該組或群體的人數，即得到集體等價劑量 ( collective equivalent dose, ST )，和集體有效劑量 ( collective effective dose, S )。於是該集體量的單位為 “人×西弗 (person - sievert)”，它可以和該群體或人群組之給定曝露的全部後果聯繫起來。ICRP 另外還定義了集體劑量負擔 (collective dose commitments )，表示由一指定事件對關鍵人群組 (critical population group)，或者對全世界人群造成的人均劑量率 ( per caput dose rate, 
或 
)，對無限長時間的積分。
6. 用於輻射防護的風險評估
許多機構，包括 ICRP、NCRP、放射線影響研究所 ( Radiation Effects Research Foundation, RERF)、聯合國原子輻射效應科學委員 ( United Nation Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, UNSCEAR)、英國國家放射防護局 (National Radiological Protection Board of the United Kingdom, NRPB)、和美國國家科學研究院 (National Academy of Sciences) -國家研究學會 (Radiation Research Society) 等，均從事輻射致癌和致遺傳效應的風險評估研究。基於所有這些研究工作，ICRP 和 NCRP 認為，在低劑量和低劑量率曝露條件下，其標稱終生致死癌 (nominal lifetime fatal cancer risk) 的風險值，對於所有年齡的群體可以採用 5 × 10-2 Sv-1，對於工作人員群體採用 4 × 10-2 Sv-1。這些數值反映出這種風險評估比高劑量和高劑量率條件下得到的數據約低 1 倍 (降低了因數 2)〔此即稱為劑量和劑量率效能因子 ( dose and dose - rate effectiveness factor, DDREF )， 約為 2 〕。
輻射曝露產生的危害 (detriment) 除了致死癌外，還必須包括其它有害的效應。ICRP 和 NCRP 估計非致死癌造成的危害，對於整個人群群體為 1.0 ×10-2 Sv-1，對於工作群體則為 0.8 ×10-2 Sv-1。相應地嚴重遺傳效應值分別為 1.3 × 10-2 Sv-1 和 0.8 × 10-2 Sv-1。於是，其總危害(當量致死癌的風險)對於所有年齡的人群其值為 7.3×10-2 Sv-1，對於工作人員群體值為 5.6 × 10-2 Sv-1，這些數據匯集在表 3 中。ICRP 和 NCRP 把這些量稱為 “機率係數 (probability coefficients)”，傾向於在簡要概念中使用術語 “風險 (risk)”，而不用該量的數值。
表 3 中所列的數據構成了下面將要介紹的輻射防護限值的關鍵性基礎。然而，應當記住，使用這些數據時，要瞭解其不確定度，而且要不斷地加以討論和評估。
表3 機率效應之機率係數
| 危害 |
成年工作者 (10-2 Sv-1) |
整個人群 (10-2 Sv-1) |
致死癌 |
4.0 |
5.0 |
非致死癌 |
0.8 |
1.0 |
嚴重遺傳效應 |
0.8 |
1.3 |
總計 |
5.6 |
7.3 |
