辐射安全防护2

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1、电离辐射生物效应吉林大学第二医院放疗科 刘林林什么是电离辐射 ？电离辐射是一切能引起物质电离的辐射 总称，其种类很多，高速带电粒子有粒 子、粒子、质子，不带电粒子X射线、 射线。 电离辐射的来源天然辐射： 人类主要接收来自于自然界的天然辐射 。它来源于太阳，宇宙射线和在地壳中 存在的发射性核素。从地下溢出的氡是 自然界辐射的另一种重要来源。从太空 来的宇宙射线包括能量化的光量子，电 子，射线和X射线。在地壳中发现的主 要发射性核素有铀，钍和钋,及其他发射 性物质。它们释放出，或射线。电离辐射的来源人造辐射： 辐射广泛用于医学，工业等领域。人造 辐射主要用于：医用设备(例如医学 及影 像设备)；

2、研究及教学机构；核反应堆及 其辅助设施，如铀矿以及核燃 料厂。 诸 如上述设施必将产生放射性废物，其中 一些向环境中泄漏出一定剂量的辐 射。 放射性材料也广泛用于人们日常的消费 ，如夜光手表，釉料陶瓷，人造假牙， 烟雾探测器等。电离辐射的相对生物效应 相对生物效应（RBE） 定义：X或射线引起某种生物效应（往 往以机体某种损伤表示之）所需要的吸 收剂量与所研究的电离辐射引起相同生 物效应所需吸收剂量的比值（倍数）， 即为相对生物效应。 应当指出，RBE值并不是一成不变的 ，它可因某些因素而变化。 一、电离辐射的直接作用 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

3、分子发生化学 变化，这个效应为直接效应。电离辐射的这种 作用称为直接作用。 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。 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。二、电离辐射的间接作用 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 。自由基定义：带有一个或多个不配对电子的分 子或原子团。 (一)间接作用主要是指辐射通过

4、水的原发射解 产物（ H，OH，ea-q，H2，H2O2）等对生 物大分子的作用，引起后者的损伤(二）自由基的损伤机制 1、自由基破坏细胞膜，使膜脂质过氧 化，引起膜结构的破坏； 2、自由基使细胞蛋白质氧化、脱氢， 造成蛋白质的失活、结构改变、化学链 的断裂，或使蛋白质交联和聚合，从而 影响蛋白质的正常功能；3、自由基使糖链的断裂和失活； 4、自由基引起核酸的损伤，造成细胞 死亡 辐射量及其单位 一、放射性活度 放射性活度（radioactivity）简称活 度，它的SI单位是“S-1”，SI单位专名是贝 可勒尔（Becquerel），符号为Bq。1Bq 1次衰变/秒。 暂时与SI并用的专用单

5、位名称是居 里，符号为Ci。1Ci3.71010Bq或1Bq 1s-12.70310-11Ci 二、照射量 照射量（exposure dose）X是dQ除以dm所 得的商，其中dQ的值是在质量为dm空气中， 由光子释放的全部电子（负电子和正电子）在 空气中完全被阻止时所产生的离子总电荷的绝 对量，即：XdQ/dm。单位：库仑千克-1（ C/kg）。 暂时与SI并用的照射量的专用单位名称是 伦琴（Roentgen），符号为R，目前尚无SI单 位专名，与SI单位的关系为1R2.5810-4Ckg- 1。 三、吸收剂量 吸收剂量（absorbed dose）定义为d除以 dm所得的商，其中d是致电离

6、辐射给予质量为 dm的受照物质的平均能量。即Dd/dm。 吸收剂量的SI单位是焦耳千克-1（Jkg-1） ，SI单位专名是戈瑞（gray），符号Gy。 暂时与SI并用的专用单位名称是拉德，符 号为rad。1Gy1Jkg-1100rad，或1rad10-2Jkg-110-2Gy。影响电离辐射生物学作用的 主要因素 一、与辐射有关的因素 （一）辐辐射种类类 （二）照射剂剂量 半数致死剂剂量： （LD50）or LD50/30 （三）剂剂量率 (四）分次照射 （五）照射部位 当照射剂剂量和剂剂量率相同时时，腹部照 射的全身后果最严严重，依次为为盆腔、头颈头颈 、胸部及四 肢。（六）照射面积积 （七）

7、照射方式 二、与机体有关的因素 放射敏感性：指当一切照射条件完 全一致时，机体或其组织、器官对辐射作用的 反应强弱或速度快慢不同。若反应强，速度快 ，其敏感性就高，反之则低。（一） 生物种系的放射敏感性 总的趋势是：种系演化越高，机体组织结 构越复杂，则其放射敏感性越高 。 （二） 个体发育的放射敏感性 总的来说，放射敏感性随着 个体发育过程而逐渐降低. 胚胎植入前期:照 射母体胚胎大量死亡，人为妊娠第09日， 小鼠为05日。器官形成期:受到照射出现大 量畸形。人为第942天，小鼠为第513天。 器官形成期后:个体的放射敏感 性逐渐下降。 应当强调指出，胚胎和胎儿期 受照射的儿童发生某些类型的

8、癌症和白血病的 危险度增高。 (三) 不同组织和细胞的放射敏感性 Bergonie和 Tribondeau定律： 一种组织的放射敏感性 与其细胞的分裂活动成正比而与其分化 程度成反比的结论,但卵母细胞和淋巴细 胞例外，这种细胞并不迅速分裂，但 两者都对辐射极为敏感。 (四) 亚细胞和分子水平的敏感性 DNAmRNArRNA 和rRNA蛋白质 辐射对人体的影响 人体所受的辐射照射分为内照射和 外照射两类，进入人体内的辐射源对人 体产生的照射称为内照射，而处在体外 的辐射源对人体产生的照射称为外照射 。不论是内照射还是外照射，都有可能 对人体健康产生一定的影响。 辐射效应分类人体受到电离辐射照射后

9、，辐射对人体产生的 效应可以出现在受照射本人或其后裔身上。出 现在受照者本人身上的称为躯体效应；出现在 受照射者后裔身上的称为遗传效应。 国家辐射防护委员会26号出版物中，又将这些 效应分为随机效应和非随机效应（现称为确定 性效应）。 随机性效应是指发生几率（而不是严重程度） 与剂量大小无关的效应，对于这种效应不存在 着剂量的阈值。确定性效应是指严重程度随剂 量而变化的效应，对于这种效应存在着剂量阈 值，低于这个阈值，不会发生有害效应。 辐射效应分类遗传效应和躯体效应中癌的发生都是随机性效 应。为了防护目的，假定了在低水平照射下， 随机性效应的发生率和剂量有着线性无阈的关 系。即发生率和剂量成

10、正比，也就是说即使很 小的剂量，也有可能使人体受到损害，只是发 生的几率是很微小的。 确定性躯体效应表现为机体机能的改变，例 如形成白内障、皮肤的良性损伤、骨髓中细胞 的减少、生育能力的减退、血管或结缔组织 的损伤等，这些效应不会表现在后裔身上， 所以不属于遗传效应。确定性效应的严重程 度（疾患严重程度）取决于剂量的大小，即只 有在机体接受的剂量超过一定阈值时 才能发 生。 辐射效应分类 关于早期效应 日本核临界事故（99.09.30）O氏（17Gy）：意识丧失、呕吐、腹泻、淋巴细胞数为0S氏（10Gy）20分钟后感觉麻木、呕吐、腹泻辐射致癌的潜伏期终生16-24 年10年其他癌 症40年8年

11、2年白血病最大潜伏 期中央值最小潜伏 期辐射损伤机理 电离辐射可使水分子电离，形成自由基（H， OH）和过氧化氢等有害物质。自由基的化学性 质极活泼，过氧化氢为强的氧化剂，它们与细 胞中的硫氢基及其它重要化合物发生反应，造 成细胞损伤。大量研究还证明，电离辐射还可 以直接使细胞中的染色体或其他重要成分断裂 ，从而造成非正常细胞的出现。如果损伤的细 胞是体细胞，则表现为躯体效应；如果损伤的 是生殖细胞，则辐射效应表现在受照者的后代 身上，这就表现为遗传效应 急性放射病定义：人体一次或短时间内分次受到 大剂量照射引起的全身性疾患。外照射：1Gy急性放射病 症状与剂量的关系:剂量(Gy) 症 状0.

12、1 0.5 1.0 1.5 3-5 7-10染色体变化 末梢血中淋巴细胞减少 10%的人恶心，呕吐 死亡阈值 LD50/60天(造血器官死亡) LD100/60天(消化器官死亡)对造血组织影响细胞类型 正常值 减少阈值(Gy) 白细胞 3500-1000 0.5 红细胞 (400-500)104 1.0 血小板 20 104 1.0 血细胞寿命血细胞寿命 淋巴细胞 3-4天 红细胞 120天 血小板 8-9天生殖系统的影响不孕的阈值(Gy):1次急性照射 慢性照射 男性男性一时性不孕 0.15 0.4/年永久性不孕 3.5-6 2.0/年1次急性照射 慢性照射 女性女性一时性不孕 0.65 1

13、.5 0.4/年 永久性不孕 2.5-6 0.2/年皮肤的放射损伤 剂量(Gy) 急性损伤 慢性损伤 0.5 染色体畸变 无 5 一时性脱发及红斑 红肿,疼痛,烧灼感伴有功能障碍 10一时性溃疡,水泡疤痕色素沉着WBC上 升全身中毒症状 萎缩, 15永久性溃疡,合并感染 败血症 慢性顽固性溃疡眼组织的放射损伤眼晶体: 放射敏感性大于结膜等其他眼组织眼晶体 前面部位的上皮细胞发生分裂障碍混浊 白内障(从前向后推移) 潜伏期：6个月-35年，与剂量成反比一次急性照射 多次照射混 浊 0.5-2.0 5白内障 5.0 8剂量与效应的关系 一次全身受到大剂量的照射后能引起的症状 25 伦 无明显自觉症

14、状 可不治疗，酌情观察 2550 极个别人有轻度恶心，乏力等感觉，血液学检 查有变化 增加营养，要观察 50100 极少数人有轻度短暂的恶心，乏力，呕吐，工 作精力下降 增加营养，注意休息，可自行恢复健康 100150 部分人员有恶心，呕吐，食欲减退，头晕乏力 ，少数人一时失去工作能力 症状明显者要对症治疗150200 半数人员有恶心，呕吐，食欲减退，头晕乏力 ，少数人症状较重，有一半人员一时失去工作 能力 大部分人需要对症治疗，部分人员要住院治疗200400 大部分人出现上述症状，不少人症状较严重， 少数人可能死亡400600 全部人员出现上述症状，死亡率约50 均需住院抢救，死亡率取决于治疗的积极性 800以上 一般将100死亡，尽量抢救，或许对个别人 有成效 辐射反应和辐射损伤 身体或遗传的效应取决于几种因素,包括 总剂量和剂量率(放射剂量/单位时间). 随着总剂量或剂量率的增加,可测到效应 的可能性也增加.单剂快速照射几个Gy后 很容易观察到明显的生物效应；但若在 数周或数月内给相同剂量的Gy,则可被机 体耐受而且可测到的急性效应很小. 放射效应还 取决于被照射的身体面积,全 身1次吸收2Gy不致死；但当整体剂量达