第三章-放射防護課件

第三章

電離輻射生物效應

與放射衛(wèi)生防護本章主要講解電離輻射作用于機體后，引起的機體一系列變化、反應，及其機制和影響因素。指導我們在利用核射線造福于人類的同時，如何趨利避害，把危險降到最低。1人類輻射照射的來源輻射源分類天然輻射源：人工輻射源：一、天然輻射源宇宙射線：源自宇宙空間及其內容物的射線，如α粒子、光子、電子、中子及質子等原生放射性核素：自地球形成以來就存在于地殼中的放射性核素，如40K、14C，系列衰變：鈾系、釷系、錒系2成人每年受天然輻射源照射的

有效劑量稱為天然本底輻射劑量，

平均約2.4mSv/年二、人工輻射源1．核能利用軍事利用：核試驗；核武器制造：核潛艇、航母、貧鈾彈和平利用：核電站、核實驗、工農業(yè)利用2．醫(yī)療照射X線機、SPECT、PET、加速器、

60Co、醫(yī)用同位素、介入3二、吸收劑量D(absorbeddose)每單位質量(dm)被照射物質吸收任何電離輻射的平均能量dE，用D表示：即D=dE/dm

吸收劑量的SI單位為戈瑞，符號Gy，1Gy=1J·kg-1吸收劑量率：指單位時間內的吸收劑量。單位是Gy·S-1

56三、當量劑量H（doseequivalent）當吸收劑量相同時，不同的輻射類型可能會導致不同的輻射效應，因此有必要對吸收劑量進行與輻射類型相關的修正，有：HT·R=WR·DT·R式中DT·R是輻射R在組織中產生的平均吸收劑量，WR是輻射權重因子。

當量劑量的SI單位：焦耳·千克(J·Kg-1)，SI專用名稱為Sv（希沃特）7隨機效應的概率不僅取決于吸收劑量,也取決于輻射的種類與能量,這個與輻射的“質”有關的加權因子稱為輻射權重因子WR。WR代表該輻射在小劑量誘發(fā)隨機效應的RBE值。如：α射線:20中子：5γ射線：1當量劑量只限用于放射防護，用來衡量在小劑量時的輻射危險度。8四、有效劑量（E）在當量劑量相同時，受照組織的不同可能會導致不同的輻射危害，因此要對當量劑量進行與組織類型相關的修正，有：

式中WT表示組織權重因子，HT是輻射R在某一組織或器官中產生的當量劑量。SI單位是焦耳·千克-1(J·Kg-1)。專名為希沃特，符號Sv

10不同電離輻射作用于全身或部分組織器官，當其產生的隨機危害相同時，應當具有相等數值的有效劑量。有效劑量是用劑量的尺度表示隨機性效應的概率。當量劑量與有效劑量是放射防護的專用量，用于粗略地評價輻射危險。它們只能在遠低于確定性效應的劑量閾值下估計隨機性效應的概率。12第二節(jié)放射生物學作用機理電離輻射生物效應：是指核射線的能量傳遞給生物機體后，機體內發(fā)生的一系列的變化和反應（包括：病理、生理、生化或形態(tài)學的變化等）。電離輻射生物效應的研究為放射防護標準的制定提供依據。人們對電離輻射生物效應的認識幾乎是與射線的發(fā)現同時開始的。14一、

發(fā)生

機制從機體吸收輻射能量到產生生物變化（損傷、死亡或康復），需經歷若干性質不同而又互相聯(lián)系的階段，前一個階段稱為電離輻射的原發(fā)作用過程，可在極短的時間內完成。后一階段稱為電離輻射的繼發(fā)作用過程，可延續(xù)至數年甚至更長時間。在這期間，一方面由于射線的作用引起機體的一系列損傷，另一方面，機體又在不斷地進行修復。這兩種相反過程的消長和變化，決定電離輻射生物效應的轉歸。15圖1：輻射生物效應作用機理示意圖

16在原發(fā)作用過程中，射線可通過直接作用和間接作用兩種方式將射線的能量傳遞給生物大分子，從而造成生物大分子的損傷。(如：圖2)。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，引起水分子的電離和激發(fā)，形成化學性質活潑的不穩(wěn)定的水自由基(如H·OH·O2·-)，再作用于生物大分子，使之發(fā)生一系列變化。17注意：直接

作用和間接作用

只是射線能量傳

遞的途徑不同，

兩者所造成的大

分子損傷本質上

是一樣的。兩種

作用往往同時存

在。圖2：輻射對DNA分子原發(fā)作用模式圖

18按照現代放射生物學的觀點，射線作用的"靶"主要是DNA,在輻射引起的細胞內的各種損傷中，最主要的是DNA的損傷。DNA可發(fā)生單鏈或雙鏈斷裂，各種重組變化以及交聯(lián)、糖和堿基份額的變化、堿基取代及缺失等，為了對付始發(fā)性DNA損傷，細胞內形成了復雜的酶介導修復系統(tǒng)。簡單的損傷可被很好地修復，復雜的損傷則易于出現錯誤修復，從而導致細胞增殖死亡或在活細胞中引起穩(wěn)定的遺傳變化。20二、傳能線密度和相對生物效應傳能線密度（linearenergytransfer，LET）：帶電粒子在物質中經過一定距離時由于碰撞而損失的能量，單位是J/m及eV/m。相對生物效應（relativebiologicaleffect，RBE）：以250keV的X射線或60Co的γ射線為基準，X或γ射線引起某種生物效應所需要的吸收劑量與所研究的電離輻射引起相同生物效應所需吸收劑量的比值，即為該種電離輻射的相對生物效應。21（一）與輻射有關的因素1、照射劑量與劑量率

在條件相同的情況下，一般認為在一定的劑量范圍內機體受照劑量越大，產生的生物效應越嚴重。吸收劑量是決定生物效應大小的基本依據。在一定劑量范圍內，機體吸收劑量愈大，生物效應愈明顯。反映這種關系的曲線稱為劑量-效應曲線。目前對人體損害的劑量效應關系主要是根據事故性損害，參考動物實驗材料估計的（表1）?？偽談┝肯嗤瑫r，在一定范圍內，劑量率越大，生物效應愈嚴重。23劑量—損傷效應24

照射的方式：內照射放射性核素進入機體后，分布于組織器官中產生持續(xù)性照射，直到排完或衰變完為止。外照射放射源在體外，機體受其發(fā)射出的射線照射,離開輻射場就停止照射。由于不同的射線具有不同的電離能力和穿透能力，因此產生的生物效應也不相同，就一種射線而言，在不同的照射方式下產生的生物效應也不一樣。26電離能力：α射線的電離能力較強，β射線次之，γ射線的電離能力較弱；穿透能力：γ射線穿透能力較強，β射線次之，α射線穿透能力較弱。因為α射線的電離能力較強、穿透能力較弱，故發(fā)射α射線的放射性核素一旦誤入體內，則在該核素分布的部位可能引起一定的生物效應。如是發(fā)射γ射線的放射性核素，由于γ射線的穿透能力強，在體外照射可對機體產生一定的生物效應。273、照射次數與照射面積

在相同的劑量條件下，分次照射和單次照射產生的生物效應不同，照射次數分的越多，間隔的時間越長，引起的生物效應越輕，其原因與機體的代償和修復過程有關（表2）.

在相同的劑量條件下，受照的面積愈大，生物效應也就愈明顯；全身照射比局部照射的危害大得多，這主要是由于機體造血系統(tǒng)受到嚴重損害的緣故。28（二）與受照機體放射敏感性有關的因素1、生物種系不同種系的生物其放射敏感性不同，規(guī)律是種系演化越高，機體結構越復雜，其射線的敏感性越高。多細胞生物比單細胞生物敏感，哺乳類比鳥類、魚類、兩棲類敏感性高。而在哺乳類動物中人、猴、狗、貓比兔、鼠等敏感性高。2、生物個體在同一種系中個體敏感性不同，而個體在不同的發(fā)育階段敏感性也有差異，一般是隨著個體的發(fā)育生長，其放射敏感性逐漸降低，如胚胎期較胎兒期敏感，幼年、青少年比成年敏感。

303、同一個體的不同器官、組織和細胞放射敏感性各異一般認為：代謝旺盛的細胞較代謝不旺盛的細胞、分裂活動旺盛的細胞比不旺盛的細胞敏感，胚胎及幼稚細胞較成熟細胞敏感。按照對放射敏感性的程度可將人體的組織分為高度、中度和低度敏感三類，如表3。除以上因素外，受照時機體狀態(tài)對引起的生物效應也有一定影響。4、亞細胞及分子水平的輻射敏感性依次為：DNA＞mRNA＞rRNA＞tRNA＞蛋白質。

3132（三）與環(huán)境有關的因素比如溫度增高，效應增大，相反則降低；氧氣濃度增大，效應增大；某些激素(如雌激素)和化學制劑（比如甘露醇）對輻射有抗輻射作用，稱為輻射保護劑；還有一些能起增強的作用，稱為輻射增敏劑。

33第三節(jié)電離輻射的

生物效應一、隨機效應與確定性效應輻射效應按其發(fā)生機制可分為：隨機效應和確定性效應兩大類。34

(一)隨機效應(stochasticeffects)：

研究的對象是群體，是指輻射效應的發(fā)生幾率與劑量相關的效應。隨機效應的發(fā)生幾率隨受照劑量的增加而增大，但效應的嚴重程度與劑量大小無關。一般認為，隨機效應的發(fā)生沒有劑量閾值，即生物效應的發(fā)生概率與受照劑量呈線性無閾關系。隨機效應主要包括輻射誘發(fā)癌癥和遺傳效應兩類。

35輻射對受照者本人，除了誘發(fā)癌癥外，并不引起其他隨機性效應。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。36遺傳效應如果輻射引起生殖細胞的損傷，這個損傷可以傳遞下去并表現為受照者后代的遺傳紊亂。這種隨機性效應稱為遺傳效應。輻射誘發(fā)遺傳性傷害有二種形式，即基因突變和肉眼能見的染色體畸變（染色體結構或數目的改變）。遺傳效應嚴重程度變化范圍很大，可以表現為第一代子代的顯性突變，也可表現為后幾個子代的隱性突變。

性細胞染色體畸變可能導致后代發(fā)生先天畸形、流產、死產、不孕、遺傳病。3738F3940二)確定性效應(deterministiceffects)

確定性效應是指輻射損傷的嚴重程度與所受劑量呈正相關，有明顯的閾值，劑量未超過閾值不會發(fā)生有害效應。在一般情況下，器官組織喪失一定數量的細胞，功能不受很大的影響。但在足夠大劑量的照射下，一個器官或組織有足夠多的細胞被殺死或不能繁殖和發(fā)揮正常功能，結果將產生臨床上足以觀察到的損害，即為確定性效應。如不育、白內障、造血機能低下等皆屬于。其閾值見表5

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確定性效應的劑量閾值

（一次照射中組織受到的總當量劑量）器官和組織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1.542二、電離輻射致突變及致癌效應三、電離輻射對造血和免疫系統(tǒng)的作用四、輻射所致的壽命縮短五、小劑量低劑量率輻射的興奮效應43第四節(jié)、輻射防護的

原則和措施一、輻射防護的目的和原則

1、輻射防護的目的

防止確定性效應的發(fā)生；限制隨機性效應的發(fā)生幾率，使其保持在可以合理做到的盡可能低的水平。442、輻射防護的基本原則（1）實踐正當性對于受照的個人乃至整個社會，由實踐產生的利益足以補償由此造成的輻射危害。（2）防護最優(yōu)化由采取防護措施付出的社會代價最小且同時能夠保障防護效果盡可能的好。（3）個人劑量限值由實踐引起的聯(lián)合照射不會對個人造成不可接受的輻射危險，要保證個人所受到的劑量不超過規(guī)定的限值。45二、放射衛(wèi)生防護標準（劑量限值）1、職業(yè)性工作人員的照射水平限值1）連續(xù)5年的年平均有效劑量不超過20mSv2）任何一年中的有效劑量不超過50mSv3）眼晶體的年當量劑量不超過150mSv4）皮膚的年當量劑量不超過500mSv2、非職業(yè)性工作人員的照射水平限值1）年有效劑量不超過1mSv2）眼晶體的年當量劑量不超過15mSv3）皮膚的年當量劑量不超過50mSv46放射工作人員個人劑量監(jiān)測結果X線診斷：2.08mSv﹒a-1放射治療：1.92mSv﹒a-1核醫(yī)學:2.38mSv﹒a-1X線治療:2.03mSv﹒a-147X線檢查受檢者受照劑量比較平片：胸部0.2mSv；甲狀腺15.26mSv；頭部0.2mSvCT掃描：胸部6.0mSv；甲狀腺195.18mSv；頭部177.53mSv透視:胸部透視115.43mSv48三、放射衛(wèi)生防護措施（一）開放型放射性工作場所的分級和防護要求1、放射性核素毒性分組：可分為高毒、中毒和低毒三組2、場所的分級：根據各實驗室的放射性核素日操作量把單位內的工作場所分為甲、乙、丙三級。3、實驗室的配置：實驗室的配置一般采取"三區(qū)配置法"，即將各工作室劃分為無放射性核素的清潔區(qū)、可能存在放射性核素污染的中間區(qū)以及有放射性核素操作的活性區(qū)。49（二）外照射防護措施工作中受到的外照射的射線主要有：X射線、γ射線、高能β射線、中子等。外照射的特點是受照劑量與放射源的活度、受照時間成正比，與距離的平方成反比。據此防止外照射的主要技術措施有：1、時間防護—盡可能縮短操作時間2、距離防護—增大與源的距離3、屏蔽防護—設置防護屏蔽，如：505152屏蔽防護用的材料X射線、γ射線：易為高密度材料所吸收，常用鉛、鎢等高原子序數物質作屏蔽，屏蔽材料要達到一定的厚度。高能β射線：屏蔽材料密度越高，吸收能力越強，但產生的軔致輻射就越強，故選用低原子序數物質如鋁、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、皮膚等所吸收造成損害，防護中必須防止體表被

β放射性核素沾染（防體表沾染）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。53（三）內照射防護概述內照射防護原則切斷放射性物質進入人體的各種途徑，減少放射性物質進入人體的一切機會。內照射防護基本措施圍封保潔去污個人防護廢物妥善處理54內照射防護的關鍵在于預防放射性核素可能通過口、呼吸道、皮膚粘膜等進入體內，對人體造成很大的危害。55內照射防護的基本措施1、圍封隔離—對于開放源及其工作場所必須采取層層“封鎖隔離”的原則，把開放源控制在有限的空間內，防止它向環(huán)境擴散。方法如：用各種類型的手套箱、熱室等。2、保潔和去污—操作開放源，要完全不污染工作環(huán)境是不可能的。必須隨時清除污染，監(jiān)測污染水平，控制放射性污染向周圍環(huán)境的大量擴散。方法有：在通風櫥中操作、實驗室中安裝空氣凈化裝置、科學地處理各種放射性污染等。5657583、個人防護—遵守個人防護規(guī)則：在開放型放射性工作場所中，禁止一切能使放射性核素侵入人體的行為，如飲水、進食、吸煙等。杜絕用鼻嗅放射性藥品等；合理使用個人防護用品：如口罩、手套、工作帽、防護面具等。個人應佩戴劑量儀，定期體檢等。594、廢物妥善處理—工作中產生的放射性廢物有氣體、液體、固態(tài)三種。處理的總原則是放置衰變、稀釋排放及濃縮貯存三種方法。放置衰變：對于短T1/2(＜60天)的固體廢物放置10個半衰期后按普通廢物處理。稀釋排放：對比活度低的液體或氣體廢物，可用水和空氣稀釋達到國家規(guī)定標準后排出。濃縮貯存：對T1/2較長，體積較大的廢物要采用濃縮(如焚化、硝化、沉淀、離子交換等)縮小體積后貯存(單位內或專門貯存地)。60少量放射性物質灑落的處理液體，以吸水紙吸干；粉末，以濕抹布清除以清水濕抹布仔細清洗，由外而內，呈螺旋形，防止污染擴散。一般清洗3次左右即可，若效果不明顯，可使用去污劑。61皮膚表面去污一旦發(fā)現立即清洗普通肥皂溫清水清洗2~3次禁止使用對皮膚有刺激的去污劑如污染嚴重，選用專用去污劑先清洗手部，再清洗其他皮膚手部清洗注意甲溝、甲床62四、放射工作人員健康管理1、常規(guī)醫(yī)學監(jiān)督放射工作人員就業(yè)前必須進行體格檢查，體檢合格者方可從事放射工作。放射工作人員就業(yè)后