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1、Radiation effectiveness放射线在医学上的应用nX射线在诊断方面的应用（透视、摄影、CR、DR、造影检查 、 数字减影、X-CT）n放射线在治疗方面的应用n放射性核素在诊断和治疗方面的应用n一个多世纪以来，辐射技术有了长足发展 ，在给人类带来巨大利益的同时，对人类 也有着潜在的危害。n实际上人们最初并不了解辐射的危害及对 人的损伤，这部分是由于辐射效应的迟发 性，以及即使看到了这些损伤，又往往将 其归咎于其他一些因素造成的，诸如电效 应、紫外线等。n世界上第一例辐射诱发癌症的报道，是 1902年10月在德国汉堡医学会展示的。n该患者1898年开始用其右手检验X射线装 置，1
2、902年在照射范围内形成皮肤溃疡 并发展成癌症，后虽截肢，但几年后因腋 下转移而死亡。n人类为了在电离辐射应用中最大限度地获 取利益，同时保护自身和后代及其它物种 免受电离辐射的有害影响，人们在辐射生 物效应方面进行了长期不懈的研究。n 当今，人类受到照射的辐射源主要有两 类：天然辐射源和人工辐射源。n首先，电离辐射是自然环境的一部分。n生活在地球上的人类每时每刻都受到自然 界中存在的各种电离辐射的照射，只不过 并不为我们直接感知，n这类由天然辐射造成的辐射通常称为天然 本底辐射，是迄今人类在正常生活条件下 ，受到电离辐射的最主要来源。n其次，是人类自身的社会活动，包括经济 、军事、医疗等领域
3、的活动产生和使用的 各种人工辐射源的照射。n就人工辐射而言，其中医疗辐射为主要来 源。n人类受天然辐射和人工辐射照射所占的比 例分别为67.6%和30.7%，其他的辐射照 射占1.7%。天然本底辐射 n天然辐射源主要有三类：宇宙射线、宇生 放射性核素和原生放射性核素。n宇宙射线来自外层空间，主要成分是高能 质子和高能粒子，称为初级宇宙射线。n由于大气层、电离层等的存在，初级宇宙 辐射很难直接达到地面。n但它在大气层中与氮、氧等核素发生作用 ，形成次级宇宙辐射，包括介子、电子、 光子、质子等辐射到地面。天然本底辐射n宇宙辐射的强度随着海拔高度而变化，约 1万米高空，当量剂量率约为5Sv/h，随
4、着高度降低而逐渐减弱。n宇生放射性核素是初级宇宙辐射在生成次 级宇宙辐射的同时，生成的氢-3、铍-4、 碳-14、钠-24等放射性核素。n原生放射性核素是指存在于地壳中的放射 性核素，即天然放射性核素，如钾-40、 铀-238和钍-232等。天然本底辐射n这些天然辐射，人类都不可避免地会受到其辐射 。n照射方式一般可分为两种，如辐射来自体外，称 为外照射，像宇宙辐射，及存在于地表、建筑物 材料中的原生放射性核素，都会造成对人体的外 照射。n另一种是放射性核素通过人们饮水、摄食和呼吸 进入人体内部，形成内照射，如铀-238衰变系中 的气态子体氡-222，扩散到大气中，并生成放射 性子体产物，以气
5、溶胶形式悬浮在大气中，会通 过呼吸进入人体。天然本底辐射n1982年，联合国原子辐射效应科学委员 会在报告中指出，天然辐射对人体造成的 平均年有效剂量约为2mSv，其中内照射 约比外照射高1倍。n天然本底辐射涉及到地球上的所有居民， 以较为恒定的剂量率为人类所共同接受。n因此，往往以天然本底辐射的照射水平作 为基准，将各种人工辐射源的照射水平与 之进行比较。人工辐射n当今人类所受到照射的人工辐射源，主要是医疗 照射，以及核试验，核动力生产等。n 医疗照射主要指的是X（）射线检查，也包括 核医学检查和放射治疗，其中后两项所占的份额 极小。n由于各个国家医疗服务水平不同，各国居民的医 疗照射的频率
6、和所受剂量相差很大。n在发达国家，接受X（）射线检查的频率每年 约每千人口300900人次，发展中国家居民接受 X（）射线检查的频率约为发达国家的10%左 右。人工辐射n我国每年为每千人口150次左右。n世界医疗照射年人均有效剂量为0.6mSv ，我国为0.3mSv，低于世界平均水平。n随着国民经济的快速发展和医疗保健服务 的完善，医疗照射水平会不断增加。n伴随核技术的发展，核能已成为世界上重 要的能源之一。n核能生产包括铀矿开采和化学处理，核燃 料生产，反应堆运行，及核燃料的后处理 。人工辐射n每一环节都会有少量放射性物质排放到环境 中，对其周围的居民形成照射。n据粗略估计，2000年，年人
7、均有效剂量达 到1Sv，只相当天然本底照射的0.05%， 即使到2500年也不过是天然辐射照射水平 的1%。n大气层核试验产生的裂变产物，会形成全球 性的放射性沉降物，称之为落下灰。人工辐射n落下沉降在地表空气中，被人吸收后形成 内照射，沉降于植物或土壤中，形成外照 射或被食入引起内照射。n从1945年到1980年止，世界各核国家共 进行了423次大气层核试验。n这种核试验所引起的人均年有效剂量，在 1963年达到最大，相当于天然辐射源引 起的年平均有效剂量的7%，目前则低于 1%。人工辐射n除上述几种人工辐射源外，人类还受到其 他一些杂散辐射源的照射，如人们生产和 生活活动（燃煤发电、磷肥生
8、产造成的环 境放射性污染等）增大的天然辐射源的照 射以及微量放射性消费品等人工辐射源的 照射。n但所造成的有效剂量很小，总计低于天然 辐射的1%。Radiation effectivenessn nRadiation effectivenessRadiation effectivenessn nFactorsFactors affected the affected the effectivenesseffectivenessSo much today!辐射对人体健康的影响n辐射对人体的影响是在原子水平相互作用 的结果，这些原子相互作用以电离或者轨 道电子激发的形式存在，结果是能量沉积 在组织
9、中，沉积的能量引起分子的变化。n当一个原子被电离，它的化学性质发生变 化。n如果该原子是大分子的组成部分，电离可 能引起分子的破裂或分子内原子的重排。辐射对人体健康的影响n异常分子可能表现不适当的功能或功能丧 失，这能导致一系列损伤或细胞死亡。n这个过程是可逆的：电离的原子可以被自 由电子吸引重新变为中性，分子可被修复 ，被电离辐损伤的细胞和组织可再生和恢 复。病例1病例1病例2病例2病例33 angiograms3 angiograms 1 angioplasty1 angioplastyCoronary Coronary stentstent placement and placement
10、 and atherectomyatherectomy 1st, 172 min2nd 83 min 1st, 172 min2nd 83 min 3 coronary angiograms3 coronary angiograms 2 angioplasties2 angioplasties 80 min80 minUnsuccessful angioplastyUnsuccessful angioplasty 145 min145 min6 procedures6 procedures in 12 yearsin 12 years85 min65 min75 min75 min125 mi
11、n110 min5 hr TIPS5 hr TIPS3 TIPS 13 hrSection1 radiation effectiveness一、按辐射效应影响广度分为躯体效应： 出现在受照者本身的效应例如： 辐射致 癌、白内障、皮肤的良性损伤、骨髓内血细胞减少致 造血障碍、性细胞受损致生育能力减退等 遗传效应：影响受照者后代的效应。 遗传效应是指辐照对受照者性细胞遗传物质的效应和 这些效应所引起的生育方面的异常以及后代遗传性缺 陷。躯体效应按其出现的范围又可分为整体效应 和局部效应。整体效应如内、外照射引起的急慢性放射病 ，局部效应如放射线引起的局部皮肤损伤和眼晶体的损伤。Section1 r
12、adiation effectiveness二、按辐射损伤出现时间的早晚分为：n近期效应和远期效应n近期效应是指辐射损伤在几分钟或几天内发生。 近期效应按效应发生的快慢分急性效应和慢性效 应n远期效应一般发生在受照后一定时期，通常为数 年以后。它可以发生在急性放射损伤已恢复的病 人中，也可以发生在受长期小剂量照射的人员中 。如辐射所致的白内障、辐射致癌和辐射的遗传 效应。n近期效应可分为：急性放射综合征（血液 综合征、胃肠综合征、中枢神经综合征） ，局部组织损伤（皮肤、性腺、肢体）， 血液抑制，细胞遗传损伤等。n远期效应可分为：白血病，其他恶性肿瘤 （骨肉瘤、肺癌、甲状腺癌、乳腺癌）， 局部组
13、织损伤（皮肤、性腺、眼睛），寿 命缩短，遗传损伤等。n本 结 果 仅 表 示 在 过 去 发 生 过 ， 并 不 表 示 目 前 仍 然 存 在 Section1 radiation effectivenessn三、按辐射损伤效应发生的规律的性质分为：n 随机性效应（ stochastic ）：效应发生的几率取决于剂量， 严重程度与剂量无关。又 分为：致癌效应和遗传效应。n 确定性效应（ deterministic ）：效应的严重程度与剂量大小有关，存在剂量阈值。如：躯体效应中的白内障确定性效应的严重程度与剂量的关系随机性效应的发生度与剂量的关系n人类对于辐射致癌效应的资料，主要来源 于原子弹
14、爆炸受照人群的流行病学研究、 接受放射治疗的患者和对从事放射线有关 的工作人员的研究。 nICRP列出了与放射线有关的12种癌症， 包括甲状腺癌、乳腺癌、肺癌、食道癌、 胃癌、肝癌、结肠癌、胰腺癌、唾液腺癌 、肾与膀胱肿瘤以及白血病等12种。 Single-dose threshold Approximate Effect (Gyt) OnsetEarly transient erythema22 - 24h Main Erythema610 d Temporary epilation33 wk Permanent epilation73 wk Dry desquamation144 wk M
15、oist desquamation184 wkRadiation Induced.Skin CancerLung CancerBreast CancerLiver CancerThyroid CancerBone CancerSection2 factors affected the effectivenessn放射线引起的生物效应是一个非常复杂的过程 。射线作用于机体后，以直接作用（direct effect）和间接作用（indirect effect）两 种方式使细胞分子发生反应，造成其损伤。 n射线的粒子或光子的能量被DNA或具有 生物功能的其他分子直接吸收 ，使生物 分子发生化学变化，
16、这个效应为直接效应 。电离辐射的这种作用称为直接作用。n电离辐射对核酸大分子的直接作用，主要 引起碱基的破坏或脱落、单链或双链断裂 、氢键破坏、螺旋结构中出现交联，或核 酸之间、核酸与蛋白质之间出现交联。n电离辐射对蛋白质的直接作用可引起蛋白 质侧链发生变化，氢键、二硫键断裂，导 致高度卷曲的肽链出现不同程度的伸展， 空间结构改变。n间接作用：辐射的能量向生物分子传递时，通 过扩散的离子及自由基起作用，并被生物分子 所吸收而产生的生物学效应称为间接效应或间 接作用。n自由基定义：带有一个或多个不配对电子的分 子或原子团。n间接作用主要是指辐射通过水的原发辐射分解 产物（ H，OH，H2，H2O2）等对生物大分子 的作用，引起后者的损伤。n电离 H2OHOHe-n进一步电离：H2Oe -HOH-n结合：HOHHOH n HOH-OH-H nOH OH H2O2（过氧化氢
