放射生物效應(yīng)與放射防護(hù)

關(guān)于放射生物效應(yīng)與放射防護(hù)第1頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、作用機(jī)理四個(gè)階段兩種作用第2頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三

其中前三個(gè)階段又稱電離輻射的原發(fā)作用過(guò)程，可在極短的時(shí)間內(nèi)完成。而后一階段又稱為電離輻射的繼發(fā)作用過(guò)程，可延續(xù)至數(shù)天、數(shù)月、數(shù)年甚至更長(zhǎng)時(shí)間。在這期間，一方面由于射線的作用引起機(jī)體的一系列損傷，另一方面，機(jī)體又在不斷地進(jìn)行修復(fù)。這兩種相反過(guò)程的消長(zhǎng)和變化，決定電離輻射生物效應(yīng)的轉(zhuǎn)歸。

第3頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三

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(zhì)等，使其發(fā)生電離、激發(fā)或化學(xué)鍵斷裂而造成分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)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(jī)體內(nèi)水占體重的70%)，引起水分子的電離和激發(fā)，形成化學(xué)性質(zhì)活潑的不穩(wěn)定的自由基(如H·OH·)，再作用于生物大分子，而發(fā)生一系列變化。

第4頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三

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在本質(zhì)上沒(méi)有區(qū)別。第5頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三

電離輻射的能量沉積是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程。如果在細(xì)胞內(nèi)的關(guān)鍵部位沉積足夠的能量，就有可能損傷細(xì)胞。損傷的細(xì)胞若不能得到及時(shí)而充分的修復(fù)，就會(huì)妨礙細(xì)胞的存活或增殖，或產(chǎn)生一個(gè)雖能存活但業(yè)已改變的細(xì)胞。這兩個(gè)結(jié)果對(duì)機(jī)體的影響是完全不同的。前者可導(dǎo)致確定性效應(yīng)的發(fā)生，而后者可導(dǎo)致隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生。第6頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三電離輻射生物效應(yīng)的發(fā)生機(jī)理非常復(fù)雜，最根本的作用是射線作用于生物大分子（核酸、蛋白質(zhì)、酶等）引發(fā)一系列改變（細(xì)胞改變、組織器官改變直至機(jī)體死亡），同時(shí)機(jī)體各細(xì)胞、組織又是相互聯(lián)系整體，會(huì)相互影響。實(shí)驗(yàn)研究表明，輻射損傷細(xì)胞產(chǎn)生的損傷信號(hào)可導(dǎo)致臨近未受照細(xì)胞出現(xiàn)同樣的損傷效應(yīng)即：輻射旁效應(yīng)。電離輻射旁效應(yīng)的提出,是對(duì)某些傳統(tǒng)觀念有力的挑戰(zhàn),有助于深入理解輻射生物效應(yīng),特別是低劑量輻射生物效應(yīng)的本質(zhì),以及對(duì)放射腫瘤臨床起到重要的指導(dǎo)作用。

第7頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、放射生物效應(yīng)的影響因素影響電離輻射生物效應(yīng)的因素比較復(fù)雜，一般可歸結(jié)為與輻射有關(guān)的因素、與受照機(jī)體放射敏感性有關(guān)的因素以及與環(huán)境有關(guān)的因素三個(gè)方面。生物效應(yīng)的大小是各方面因素綜合作用的結(jié)果。（一）與輻射有關(guān)的因素1、照射劑量與劑量率在條件相同的情況下，一般認(rèn)為在一定的劑量范圍內(nèi)機(jī)體受照劑量越大，產(chǎn)生的生物效應(yīng)越嚴(yán)重。吸收劑量是決定生物效應(yīng)大小的基本依據(jù)。

第8頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三不同劑量對(duì)人體損傷的估計(jì)

第9頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、照射方式及射線的種類

照射的方式分為內(nèi)照射和外照射兩種。內(nèi)照射是指放射性核素或放射性物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)，在體內(nèi)發(fā)射出射線對(duì)機(jī)體進(jìn)行的照射。外照射是指放射性核素或放射源在體外，機(jī)體受其發(fā)射出的射線照射。由于不同的射線具有不同的電離能力和穿透能力，因此產(chǎn)生的生物效應(yīng)也不相同，就一種射線而言，在不同的照射方式下產(chǎn)生的生物效應(yīng)也不一樣。

第10頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三3、照射次數(shù)與照射面積

在相同的劑量條件下，分次照射和單次照射產(chǎn)生的生物效應(yīng)不同，照射次數(shù)分的越多，間隔的時(shí)間越長(zhǎng)，引起的生物效應(yīng)越輕。在相同的劑量條件下，受照的面積愈大，生物效應(yīng)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(jī)體造血系統(tǒng)受到嚴(yán)重?fù)p害的緣故。相同劑量的同種射線，分隔的次數(shù)愈多，時(shí)間間隔愈長(zhǎng)，生物效應(yīng)就越輕，其原因與機(jī)體的代償和修復(fù)過(guò)程有關(guān)第11頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三總劑量相同，照射次數(shù)不同時(shí)大白鼠的死亡率

第12頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三（二）與受照機(jī)體放射敏感性有關(guān)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(jī)體結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其射線的敏感性越高。多細(xì)胞生物比單細(xì)胞生物敏感，哺乳類比鳥(niǎo)類、魚(yú)類、兩棲類敏感性高。2、生物個(gè)體在同一種系中個(gè)體敏感性不同，而個(gè)體在不同的發(fā)育階段敏感性也有差異，一般是隨著個(gè)體的發(fā)育生長(zhǎng)，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。

第13頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三3、同一個(gè)體的不同器官、組織和細(xì)胞放射敏感性各異一般認(rèn)為：代謝旺盛的細(xì)胞較代謝不旺盛的細(xì)胞、分裂活動(dòng)旺盛的細(xì)胞比不旺盛的細(xì)胞敏感，胚胎及幼稚細(xì)胞較成熟細(xì)胞敏感。除以上因素外，受照時(shí)機(jī)體狀態(tài)對(duì)引起的生物效應(yīng)也有一定影響。4、亞細(xì)胞及分子水平的輻射敏感性依次為：DNA＞mRNA＞rRNA＞tRNA＞蛋白質(zhì)。第14頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三機(jī)體組織的放射敏感性分類

第15頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三（三）與環(huán)境有關(guān)的因素（介質(zhì)因素）比如溫度增高，效應(yīng)增大，相反則降低；氧氣濃度增大，效應(yīng)增大；某些激素(如雌激素)和化學(xué)制劑（比如甘露醇）對(duì)輻射有抗輻射作用，稱為輻射保護(hù)劑；還有一些能起增強(qiáng)的作用，稱為輻射增敏劑。前者保護(hù)正常組織，后者為提高放療效果。第16頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、放射生物效應(yīng)效應(yīng)分類國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)建議將輻射生物效應(yīng)按其發(fā)生機(jī)制分為隨機(jī)效應(yīng)和確定性效應(yīng)兩大類。1、隨機(jī)效應(yīng)(stochasticeffects)：是指輻射效應(yīng)的發(fā)生幾率(而非重嚴(yán)程度)與劑量相關(guān)的效應(yīng)。隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生幾率隨受照劑量的增加而增大，但效應(yīng)的嚴(yán)重程度與劑量大小無(wú)關(guān)。一般認(rèn)為，隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生沒(méi)有劑量閾值，即生物效應(yīng)的發(fā)生概率與受照劑量呈線性無(wú)閾關(guān)系。

第17頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三

隨機(jī)效應(yīng)主要包括輻射誘發(fā)癌癥和遺傳效應(yīng)兩類。輻射對(duì)受照者本人，除了誘發(fā)癌癥外，并不引起其他隨機(jī)性效應(yīng)。由于遺傳與生理的差異，個(gè)體對(duì)輻射誘發(fā)癌癥的敏感性是不同的。但總的來(lái)說(shuō)，輻射誘發(fā)癌癥的概率是很低的。如果輻射引起生殖細(xì)胞的損傷，這個(gè)損傷可以傳遞下去并表現(xiàn)為受照者后代的遺傳紊亂。這種隨機(jī)性效應(yīng)稱為遺傳效應(yīng)。遺傳效應(yīng)只在動(dòng)植物研究中出現(xiàn)，尚未被確認(rèn)在人類發(fā)生。第18頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三

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(jiàn)的染色體畸變（染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目的改變）。

2、確定性效應(yīng)(deterministiceffects)：指效應(yīng)發(fā)生的嚴(yán)重程度與受照劑量相關(guān)，有劑量閾值，閾值以下不會(huì)發(fā)生這種效應(yīng)，閾值以上可能發(fā)生這種效應(yīng)。如不育、白內(nèi)障、造血機(jī)能低下、壽命縮短等皆屬于。

第19頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三成年人睪丸、卵巢、眼晶體及骨髓的確定性效應(yīng)的估計(jì)值

組織和效應(yīng)閾值在一單次短時(shí)照射中受到的總劑量當(dāng)量（Sv）在分次很多的照射或遷延照射中受到的總劑量（Sv）多年中每年以分次很多的分次照射或遷延照射接受劑量時(shí)的年劑量率（Sv·a-1）睪丸暫時(shí)不育永久不育卵巢不育眼晶體可查出的混濁視力障礙（白內(nèi)障）骨髓造血機(jī)能低下

0.153.5-6.0

2.5-6.0

0.5-2.05.0

0.5

NANA

6.0

5＞8

NA

0.42.0

＞0.2

＞0.1＞0.15

＞0.4注：NA表示不適用，因?yàn)樵撻撝等Q于劑量率而不是總劑量第20頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三§2放射衛(wèi)生防護(hù)一、作用于人體的電離輻射源（一）、天然輻射源

1、宇宙射線是來(lái)自外層空間的高能粒子流。在進(jìn)入大氣層之前稱為初期宇宙射線，其主要成分是能量為103-1012Mev的質(zhì)子和α粒子。它們與大氣中的原子作用之后產(chǎn)生次級(jí)宇宙射線，其成分為電子、中子、光子和質(zhì)子等。第21頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、環(huán)境介質(zhì)中的天然放射性核素人類生活的周圍環(huán)境介質(zhì)中，都含有天然放射性核素，其主要成分是鈾、釷、錒三個(gè)放射性系所屬的核素和40K、87Rb以及3H和14C等。某地區(qū)環(huán)境介質(zhì)中含有天然放射性核素的濃度，稱為該地區(qū)的天然放射性本底。不同地區(qū)的天然本底差異很大。3、人體內(nèi)的天然放射性核素環(huán)境介質(zhì)中的天然放射性核素，通過(guò)飲食和呼吸道進(jìn)入人體，其中有實(shí)際意義的成分有40K、14C、226Ra、320Po以及222Rn等。第22頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三

以上三種天然電離輻射源對(duì)人體的內(nèi)、外照射稱為天然本底照射，其總劑量約為每年1mSv。（二）、人工輻射源1、職業(yè)照射以放射性工作為職業(yè)的人員，在其工作中所受到的電離輻射照射。其中不包括天然本底照射和醫(yī)療照射。2、醫(yī)療照射個(gè)人接受伴有電離輻射的醫(yī)學(xué)檢查或治療時(shí)所受到的照射。隨著核技術(shù)在醫(yī)藥科學(xué)中的廣泛應(yīng)用，人群受到的劑量可能會(huì)越來(lái)越多。第23頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三

3、人工環(huán)境本底照射由于人工電離輻射源對(duì)環(huán)境的污染或擴(kuò)大應(yīng)用所受到的照射。主要包括：放射工作場(chǎng)所向周圍環(huán)境泄漏的電離輻射和排放的放射性“三廢”；核武器試驗(yàn)全球落下灰；帶有輻射源或放射性核素的日用消費(fèi)工業(yè)品，如電視和電腦等。4、事故和災(zāi)害性照射指在發(fā)生放射性意外事故和核戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)人員所受到的照射。

第24頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三(三)電離輻射作用于人體的方式

1.外照射：指放射源處于機(jī)體外，僅其射線作用于人體，這種照射只有當(dāng)機(jī)體處于輻射場(chǎng)中才受到照射，離開(kāi)輻射場(chǎng)就停止照射。2.內(nèi)照射：指放射性核素進(jìn)入機(jī)體后，分布于組織器官中產(chǎn)生經(jīng)常、持續(xù)照射，直到排完或衰變完為止。

第25頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三

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(kuò)散，也不污染環(huán)境的輻射源。密封源在一般情況下，只產(chǎn)生外照射。4.開(kāi)放源：指在使用和操作過(guò)程中能夠向外界環(huán)境擴(kuò)散，污染環(huán)境，并進(jìn)一步侵入到生物體體內(nèi)，對(duì)生物體進(jìn)行內(nèi)照射放射源。開(kāi)放源既可產(chǎn)生外照射，又可產(chǎn)生內(nèi)照射。第26頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、放射防護(hù)的目的及基本原則

(一)放射防護(hù)的目的：防止一切有害的確定性效應(yīng)，把隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生率降低到可以接受水平。（二）放射防護(hù)的基本原則1、實(shí)踐的正當(dāng)化：指涉及輻射的實(shí)踐，獲得的利益大于所付出的代價(jià)。2、防護(hù)的最優(yōu)化：結(jié)合實(shí)際采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，做到防護(hù)最優(yōu)化。3、個(gè)人劑量限值化：放射工作人員所接受的劑量不得超過(guò)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

第27頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、放射工作人員劑量限值標(biāo)準(zhǔn)

年劑量當(dāng)量限值(msv·a-1)類別受照器官或部位年劑量當(dāng)量限值放射性工作人員公眾確定性效應(yīng)眼晶體15050

其它單個(gè)器官或組織50050隨機(jī)效應(yīng)全身均勻照射505

非均勻照射

∑/TWTHT≤50∑/TWTHT≤5第28頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、核醫(yī)學(xué)中的安全防護(hù)措施(一)、工作場(chǎng)所的分級(jí)和防護(hù)要求

1、場(chǎng)所的分級(jí)：在放射防護(hù)規(guī)定中，根據(jù)使用的放射性核素的等效年用量，把單位分成一、二、三類，又根據(jù)各實(shí)驗(yàn)室的放射性核素日操作量把單位內(nèi)的工作場(chǎng)所分為甲、乙、丙三級(jí)。一般核醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室如不開(kāi)展標(biāo)記工作。都屬于乙、丙級(jí)。2、實(shí)驗(yàn)室的配置與要求：實(shí)驗(yàn)室的配置一般采取“三區(qū)”配置法，即：Ⅰ清潔區(qū)、Ⅱ中間區(qū)、Ⅲ活性區(qū)。（控制區(qū)、監(jiān)督區(qū)、非限制區(qū)）第29頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三

(二)外照射防護(hù)方法

1、屏蔽防護(hù)：在放射源與生物體之間增加屏蔽物質(zhì)借此吸收或阻擋射線，達(dá)到防護(hù)的目的，根據(jù)放射源的種類不同應(yīng)采用不同的屏蔽材料。

2、距離防護(hù)：增加放射源與生物體之間的距離。增加距離后，放射源與生物體之間的空氣部分吸收少量射線，達(dá)到防護(hù)效果。3、時(shí)間防護(hù)：縮短與放射源接觸的時(shí)間。第30頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三第31頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三(三)內(nèi)照射防護(hù)1、圍封隔離：把開(kāi)放源控制在有限的空間內(nèi)，防止它向環(huán)境擴(kuò)散。如應(yīng)用通風(fēng)櫥、手套箱等以達(dá)到防擴(kuò)散的目的。2、除污保潔：隨時(shí)消除環(huán)境介質(zhì)的污染，監(jiān)測(cè)污染水平，控制向周圍環(huán)境的大量擴(kuò)散，使環(huán)境介質(zhì)的污染濃度盡可能低于國(guó)家規(guī)定的限值。3、個(gè)人防護(hù)：遵守個(gè)人防護(hù)準(zhǔn)則；合理使用個(gè)人防護(hù)用品。第32頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三遵守個(gè)人防護(hù)準(zhǔn)則：就是在開(kāi)放性放射性工作場(chǎng)所中，禁止一切能使放射性核素進(jìn)入人體內(nèi)的行為和活動(dòng)。比如禁止在場(chǎng)所內(nèi)飲水、進(jìn)食、吸煙、化裝等。合理使用個(gè)人防護(hù)用品，比如口罩、手套、工作鞋、工作帽和袖套等。(四)放射性污染的去除及放射性廢物的處理

1、去污技術(shù)：(1)一般性污染的去除：指操作中有計(jì)劃污染的實(shí)驗(yàn)室容器和工具的除污。一般情況下用合成洗滌劑按常規(guī)洗滌法除污可收到滿意效果。第33頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三(2)事故性污染的去除：指非計(jì)劃發(fā)生污染的除污。如遇少量放射性液體濺灑在手腳、工作臺(tái)面情況時(shí)，應(yīng)立即用吸水材料將其吸干，再用濕布由外向里反復(fù)擦洗（與手術(shù)消毒相反）直到污染降低至規(guī)定控制水平以下為止。(3)誤服放射性核素的處理：誤服包括他人投入及自殺應(yīng)及早采取措施，防止吸收、采用嗽口、洗胃、催吐等方法，如已吸收或蓄積到相關(guān)器官，可采用促排藥物加速排出。例如誤服131I、125I后可采用普通KI促排。第34頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、放射性廢物的處理(1)放置衰變：對(duì)于短T1/2(<60天)的固體廢物放置7-10個(gè)半衰期后以普通廢物處理。(2)稀釋排放：對(duì)短T1/2,比活度低的液體或氣體廢物，可用水和空氣稀釋達(dá)到國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后排出。(3)濃縮貯存：對(duì)T1/2較長(zhǎng)，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(nèi)或?qū)ｉT(mén)貯存地)。第35頁(yè)，講稿共38頁(yè)，2023年5月2日，星期三(五)放射工作人員的醫(yī)學(xué)觀察（保健措施）