放射生物效應與防護

關于放射生物效應與防護第1頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

照射量(exposure)是直接度量x、γ射線對空氣電離能力的量，以X表示。定義：x或γ射線在單位質量為dm的空氣中與原子核相互作用，釋放出來的全部正負電子完全被阻止時，所產生的同一種符號的離子總電荷的絕對值dQ與dm之比。

X=dQ/dmSI單位：庫侖·千克-1舊專用單位倫琴，R。§1.常用輻射量及其單位

當量劑量

(doseequivalemt，H)

衡量各種輻射對生物機體危害程度的物理量。定義：吸收劑量與輻射權重因數(shù)的乘積，用H表示

H=W·DD：輻射在組織T中所致的平均吸收劑量；W：輻射權重因子。如定光子的W=1，則

α粒子的W=20SI單位是焦耳·千克-1

。專名為希沃特，符號是Sv,劑量當量只限用于放射防護.

吸收劑量

(absorbeddose)

任何被照射物質每單位質量(dm)所吸收的任何電離輻射的平均能量dE，用D表示。

D=dE/dm吸收劑量的SI單位為戈瑞，符號Gy。

1Gy=1J·kg-1舊單位是拉得，符號rad。

1Gy=100rad第2頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四名稱國際制單位SI舊專用單位單位換算放射性活度（A）貝可（Bq）居里（Ci）1Bq=2.703×10-11Ci1Ci=3.7×1010Bq照射量（X）庫侖/千克（C·Kg-1）倫琴（R）1C·Kg-1=3.877×103R1R=2.58×10-4C·Kg-1吸收劑量（D）戈瑞（Gy）拉得（rad）1Gy=100rad1rad=0.01Gy當量劑量（H）希沃特（Sv）雷姆（rem）1Sv=100rem1rem=0.01Sv常用輻射量及單位換算

第3頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§2.電離輻射的生物效應目的與意義針對其危害，進行正確的輻射防護；根據(jù)其規(guī)律，指導正確的診斷治療。第4頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四一、生物效應發(fā)生機制

物理階段

10-16~10-18s輻射機體電離、激發(fā)交出部分或全部能量機體獲得能量。物理－化學階段四個階段第5頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

生物學階段◆細胞水平的變化（細胞膜通透性增加，染色體畸變等）?！艚M織器官功能障礙，機體損傷?！舨煌瑩p傷結局不同：生物效應嚴重機體不可逆損傷死亡生物效應較輕機體細胞代償、修復、再生康復

化學階段

線粒體的氧化磷酸化、DNA、DNA蛋白及其他蛋白質的合成代謝受到抑制。組織中DNA含量減少，分解產物增多，蛋白質分解代謝增強，出現(xiàn)負氮平衡。生物大分子物質發(fā)生變化。四個階段第6頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四兩種作用

(一)

原發(fā)作用：指機體在電離輻射作用下，能量的吸收、傳遞、轉化以及與此相應的生物大分子和細胞、亞細胞結構的損傷與破壞。原發(fā)作用又分為直接作用和間接作用。

（二）繼發(fā)作用：所謂繼發(fā)作用是指在原發(fā)作用的基礎上，進一步引起機體代謝紊亂，功能障礙，形態(tài)學上的變化以及臨床癥狀的出現(xiàn)和發(fā)展。第7頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四原發(fā)作用1.直接作用(directeffects)：是指電離輻射直接作用于具有生物活性的大分子，如核酸、蛋白質等，使其發(fā)生電離、激發(fā)或化學鍵斷裂而造成分子結構和性質的改變。2.間接作用(indirecteffects):是指電離輻射作用于體液中的水分子(機體內水占體重的70%)，引起水分子的電離和激發(fā)，形成化學性質活潑的不穩(wěn)定的自由基(如H·，OH·)，再作用于生物大分子，可導致生物大分子的損傷和一系列生理、生化的紊亂。第8頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四四個階段，兩種作用原發(fā)作用繼發(fā)作用第9頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四輻射對DNA分子原發(fā)作用模式圖第10頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四二、影響生物效應的因素與輻射有關的因素與環(huán)境有關的因素與機體有關的因素第11頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四1.輻射劑量與劑量率

(1).不論內、外照射劑量大,效應大；

(2).總劑量相同，劑量率大、效應大；

(3).劑量過大,可造成不可修復的損傷。

2.輻射的種類

(1).相同能量,射線不同,效應不同；

(2).同種射線，能量不同，效應不同，能量大效應大。

3.照射條件

(1).外照射：γ＞β＞α；

(2).內照射：γ＜β＜α；

(3).劑量相同：全身>局部，均勻>不均勻；

(4).受照部位不同效應不同，如頭、胸、腹＞四肢效應。4.照射次數(shù)與照射面積

（一）與輻射有關的因素第12頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四(二)與機體有關的因素1.生物種系

(1).種系不同,效應不同:一般種系演化越高，效應敏感性越大,

如多C＞單C，哺乳>兩棲類.2.生物個體

(1).同種系不同個體有差異

(2).同一個體不同階段有差異：如胚胎＞幼＞成＞老.3.組織與細胞

(1).相同個體,不同組織,效應不同:如淋巴組織>脂肪組織;(2).不同細胞效應不同：如淋巴細胞＞成纖維細胞>網狀C;(3).細胞狀態(tài):細胞分裂旺盛效應高，如幼稚C＞成熟細胞;(4).亞細胞及分子水平的輻射敏感性:DNA＞mRNA＞rRNA

＞tRNA＞蛋白質。

第13頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四(三)與環(huán)境有關的因素

1.溫度：溫度增高，效應增大，相反則降低；

2.氧：氧氣濃度增大，效應增大；

3.化學物質：某些激素(如雌激素)和化學制劑對輻射有抗放作用;還有一些能起增強作用。

第14頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四第15頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四輻射效應后果及分類按效應出現(xiàn)的對象分類軀體效應遺傳效應按效應出現(xiàn)時間近期效應遠期效應造血組織、消化系統(tǒng)及中樞神經系統(tǒng)等的效應.輻射致癌白內障、不孕、胚胎效應、遺傳效應及壽命縮短小劑量興奮作用第16頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四按效應發(fā)生的機制

隨機效應(stochasticeffects)：是指輻射效應的發(fā)生幾率(而非重嚴程度)與劑量相關的效應，發(fā)生幾率隨受照劑量的增加而增大，它不存在劑量閾值，如致癌效應和遺傳效應。由于遺傳與生理的差異，個體對輻射誘發(fā)癌癥的敏感性是不同的，但總的來說，輻射誘發(fā)癌癥的概率是很低的。確定性效應(deterministiceffects)：指效應發(fā)生的嚴重程度（非幾率）與劑量相關，有劑量閾值，閾值以下不會發(fā)生這種效應，閾值以上才可發(fā)生這種效應。如不育、白內障、造血機能低下、壽命縮短，放射性皮膚損傷和一些急性放射病等。第17頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

常見確定性效應劑量閾值

（一次照射中組織受到的總當量劑量）

組織和器官

確定性效應

總當量劑量（Sv）睪丸暫時不育0.15永久不育3.5—6.0卵巢永久不育2.5—6.0眼睛體可查出的渾濁0.5—2.0白內障5.0骨髓造血機能低下0.5致死性再生不良1.5第18頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

一、作用于人體的電離輻射源（一）天然輻射源

1.初級宇宙射線、次級宇宙射線：質子、α粒子、光子等。

2.天然放射性核素：土壤、水中：40K、3H、14C、226Ra等。

3.人體內存在的放射性核素：食入、吸入等方式侵入體內：

40K、14C、210Po等。（二）人工輻射源

1.核試驗（1799次，美：921，蘇：624，中：34）;2.核工業(yè)與核動力;3.醫(yī)療照射及職業(yè)照射;4.生活照射?！?放射衛(wèi)生防護第19頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四第20頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四第21頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四二、電離輻射作用于人體的方式1.外照射：指放射源處于機體外，僅其射線作用于人體，這種照射只有當機體處于輻射場中才受到照射，離開輻射場就停照。2.內照射：指放射性核素進入機體后，分布于組織器官中產生經常、持續(xù)照射，直到排完或衰變完為止。3.密封源：指在工作中使用的放射性核素被包在外殼中，在正常情況下不向周圍環(huán)境擴散，也不污染環(huán)境的輻射源。密封源在一般情況下，只產生外照射。4.開放源：指工作中使用直接暴露在工作環(huán)境中的液態(tài)、氣態(tài)、粉態(tài)或氣溶膠等物理狀態(tài)的放射性核素，能向周環(huán)境擴散，并可能侵入機體。開放源既可產生外照射,又可產生內照射.第22頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

基本原則

目的

三、放射防護的目的與基本原則防止一切有害的確定性效應，把隨機效應的發(fā)生率降低到可以接受水平。1.實踐正當性2.防護最優(yōu)化

3.個人年劑量限值指一年內職業(yè)人員所受外照射和內照射劑量的總和，不包括天然本底照射和醫(yī)療。第23頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四類別職業(yè)人員普通大眾有效劑量在規(guī)定的5年內平均不超過20msv·a-1，一年內最多不超過50msv。1msv·a-1當量劑量眼晶體150msv.a-115msv.a-1皮膚500msv.a-150msv.a-1手和足500msv.a-1

——ICRP1990年建議的年劑量限值第24頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四核醫(yī)學室的配置：“Ⅲ區(qū)配置法”Ⅰ清潔區(qū)

Ⅱ中間區(qū)

Ⅲ活性區(qū)第25頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四(二)外照射防護（封閉源）時間防護屏蔽防護距離防護X射線、γ射線：易為高密度材料所吸收，常用鉛、鎢等高原子序數(shù)物質作屏蔽。高能β射線：主要產生軔致輻射，故選低原子序數(shù)物質如鋁、塑料、有機玻璃等作屏蔽。低能β射線：射程極短、無須屏蔽，但易被體表如粘膜、眼角膜、皮膚等吸收造成損害，防護中必須防止被沾染。一般而言外照射防護的重點是γ射線，因為γ射線射程大、穿透力強。第26頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四(三)內照射防護（開放源）防護的原則(預防為主)防護方法

（1）切斷放射性物質進入人體的各種途徑；（2）減少放射性物質進