电离辐射的生物效应及防护

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1、电离辐射的生物效应与安全防护电离辐射的生物效应与安全防护1. 电离辐射基础知识电离辐射基础知识2. 电离辐射的电离辐射的 产生的过程和机理产生的过程和机理 生物效应的分类生物效应的分类3.人类受到的电离辐射人类受到的电离辐射 天然辐射天然辐射 人工辐射人工辐射4.辐射防护辐射防护1放射性放射性:核素衰变放射出粒子的现象核素衰变放射出粒子的现象,称为放射性称为放射性 (radioactivity);放射性同位素放射性同位素:具有衰变活性的同位素具有衰变活性的同位素,称为放射性称为放射性 同位素同位素(radio isotope); 放射性同位素衰变而释放出过剩能量时放射性同位素衰变而释放出过剩能

2、量时,产生产生的主要衰变产物有的主要衰变产物有粒子、粒子、粒子和粒子和辐射。辐射。X射线：原自电子从较转移到较高的能量状态。射线：原自电子从较转移到较高的能量状态。1. 电离辐射基础知识电离辐射基础知识2电离辐射的能量电离辐射的能量转移过程转移过程2.1 生物效应产生的过程和机理生物效应产生的过程和机理2. 电离辐射的电离辐射的生物效应生物效应3单链断裂：单链断裂： DNA损伤（分子水平）损伤（分子水平）双链断裂：双链断裂： 错误修复错误修复C可以实现无差错可以实现无差错 修复修复4细胞水平损伤细胞水平损伤细胞死亡细胞死亡间期死亡间期死亡增殖死亡增殖死亡增殖死亡增殖死亡间期死亡间期死亡增殖死亡

3、增殖死亡间期死亡间期死亡间期死亡间期死亡功能障碍功能障碍结构改变结构改变增殖死亡增殖死亡5细胞水平损伤细胞水平损伤细胞变异细胞变异（modification)异常细胞异常细胞 克隆克隆细胞转化细胞转化癌症癌症transformationcancer变异变异6细胞凋亡细胞凋亡(apoptosis)变异细胞的程序性死亡变异细胞的程序性死亡（programmed death）镜下表现：胞核浓缩、断裂镜下表现：胞核浓缩、断裂 凋亡小体凋亡小体机理：机理：P53基因基因 激活自我致死程序激活自我致死程序是变异细胞免于患癌的重要机制是变异细胞免于患癌的重要机制7细胞凋亡细胞凋亡(apoptosis)8分子

4、水平分子水平细胞死亡细胞变异体细胞生殖细胞体细胞生殖细胞功能障碍不孕肿瘤遗传效应确定性效应多细胞死亡导致随机性效应单一细胞变异导致DNA损伤细胞水平细胞水平临床症状临床症状效应效应生物效应产生的过程和机理生物效应产生的过程和机理92.2 2.2 电离辐射所致生物效应的分类电离辐射所致生物效应的分类躯体效应躯体效应（somatic effects）定义：发生在受照者本人身上的效应定义：发生在受照者本人身上的效应依据效应发生的个体：依据效应发生的个体：遗传效应（遗传效应（hereditary effects）定义：发生在受照者后代身上的效应定义：发生在受照者后代身上的效应10关于遗传效应关于遗传效

5、应4由生殖细胞的变异引起由生殖细胞的变异引起4辐射照射引起的遗传效应没有特异性辐射照射引起的遗传效应没有特异性4迄今没有人类资料肯定辐射所致遗传迄今没有人类资料肯定辐射所致遗传 效应的发生效应的发生11电离辐射所致生物效应的分类电离辐射所致生物效应的分类依据效应发生的时期依据效应发生的时期 潜伏期（潜伏期（latent period): 从受到照射到临床上特定效应的发生所需的时间从受到照射到临床上特定效应的发生所需的时间早期效应（早期效应（early effects）受到照射后数周之内发生的效应受到照射后数周之内发生的效应晚发效应（晚发效应（Late effects）受到照射后数月以后发生的效

6、应受到照射后数月以后发生的效应12关于早期效应关于早期效应日本核临界事故日本核临界事故（99.09.30）事故发生时的位置图事故发生时的位置图S氏（氏（10Gy）20分钟后感觉麻木、分钟后感觉麻木、呕吐、腹泻呕吐、腹泻O氏（氏（17Gy）：）：意识丧失、呕吐、意识丧失、呕吐、腹泻、淋巴细胞数腹泻、淋巴细胞数13关于晚期效应的潜伏期关于晚期效应的潜伏期日本原爆受害者肿瘤发生率随时间的变化日本原爆受害者肿瘤发生率随时间的变化010年年20年年30年年40年年白血病白血病之外的肿瘤2年年14辐射致癌的潜伏期辐射致癌的潜伏期终生终生16-24年年10年年其他癌症其他癌症40年年8年年2年年白血病白血病

7、最大潜伏期最大潜伏期中央值中央值最小潜伏期最小潜伏期ICRP Publ. 60(1990)15电离辐射所致生物效应的分类电离辐射所致生物效应的分类 确定性效应确定性效应（deterministic effects） 随机性效应随机性效应(stochastic effects)依据效应依据效应-剂量关系分类剂量关系分类4有剂量阈值有剂量阈值4无剂量阈值无剂量阈值4效应的严重程度效应的严重程度 与剂量成正比与剂量成正比4发生几率与剂量发生几率与剂量 成正比成正比4严重程度与剂量无关严重程度与剂量无关16确定性效应与随机性效应确定性效应与随机性效应剂量剂量剂量剂量几几率率严严重重程程度度阈值阈值随机

8、性效应随机性效应随机性效应随机性效应确定性效应确定性效应确定性效应确定性效应17 确定性效应确定性效应 急性放射病急性放射病定义：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：1Gy18急性放射病症状与剂量的关系: 剂量剂量(Gy)(Gy) 症症 状状0.10.10.50.51.01.01.51.53-53-57-107-10染色体变化染色体变化末梢血中淋巴细胞减少末梢血中淋巴细胞减少10%10%的人恶心，呕吐的人恶心，呕吐死亡阈值死亡阈值LDLD50/6050/60天天( (造血器官死亡造血器官死亡) )LDLD100/60100/60天天( (消化器官死亡消化器官死

9、亡) )19 对造血组织影响细胞类型细胞类型 正常值正常值 减少阈值减少阈值(Gy)(Gy)白细胞白细胞 3500-1000 0.53500-1000 0.5红细胞红细胞 (400-500)10 (400-500)104 4 1.0 1.0血小板血小板 20 10 20 104 4 1.0 1.0淋巴细胞淋巴细胞 3-43-4天天红细胞红细胞 120 120天天血小板血小板 8-9 8-9天天血细胞寿命血细胞寿命血细胞寿命血细胞寿命20 生殖系统的影响不孕的阈值不孕的阈值(Gy):(Gy): 1 1次急性照射次急性照射 慢性照慢性照射射 一时性不孕一时性不孕 0.15 0.4/0.15 0.4

10、/年年 永久性不孕永久性不孕 3.5-6 2.0/ 3.5-6 2.0/年年男性男性 1 1次急性照射次急性照射 慢性照慢性照射射 一时性不孕一时性不孕 0.650.65 1.5 0.4/1.5 0.4/年年 永久性不孕永久性不孕 2.5-6 0.2/ 2.5-6 0.2/年年女性女性21 皮肤的放射损伤剂量剂量(Gy)(Gy) 急性损伤急性损伤 慢性损伤慢性损伤0.50.5 染色体畸变染色体畸变无无5 5一时性脱发及红斑一时性脱发及红斑红肿红肿, ,疼痛疼痛, ,烧灼感烧灼感伴有功能障碍伴有功能障碍1010一时性溃疡一时性溃疡, ,水泡疤痕色素水泡疤痕色素沉着沉着WBCWBC上升全身中毒症状

11、上升全身中毒症状萎缩萎缩, ,1515永久性溃疡永久性溃疡, ,合并感染合并感染 败血症败血症慢性顽固性溃疡慢性顽固性溃疡22 眼组织的放射损伤眼晶体眼晶体: : 放射敏感性大于结膜等其他眼组织放射敏感性大于结膜等其他眼组织眼晶体眼晶体 前面部位的上皮细胞发生分裂障碍前面部位的上皮细胞发生分裂障碍 混浊混浊 白内障白内障( (从前向后推移从前向后推移从前向后推移从前向后推移) )潜伏期：潜伏期：6 6个月个月-35-35年，与剂量成反比年，与剂量成反比症状与阈值症状与阈值症状与阈值症状与阈值23 随机性效应随机性效应-辐射致癌辐射致癌癌症的概念与起源癌症(cancer):增生失控并侵入周围组织

12、或向远隔部位转移的恶性肿瘤致癌因子(carcinogen):能使正常细胞转变为恶性细胞最后发展为癌症的因子 化学因素化学因素 物理因素物理因素 病毒病毒机体遗传特性, 激素水平, 环境因素, 生活因素24人类辐射致癌的分析方法人类辐射致癌的分析方法流行病学流行病学(epidemiology):对人群中某种疾病的时间对人群中某种疾病的时间, 空间分布及空间分布及其影响因素的研究其影响因素的研究癌症危险癌症危险:危险危险(risk): 某种有害效应发生的概某种有害效应发生的概率率发病率发病率(incidence)死亡率死亡率(mortality)25人类的放射性癌症人类的放射性癌症 (radiog

13、enic cancer)26辐射致癌危险系数辐射致癌危险系数危险系数危险系数(risk coefficient): (危险度危险度) 单位剂量照射引起的危险单位剂量照射引起的危险12种癌症：种癌症：一般公众一般公众: : 510-2 Sv-1职业照射职业照射: : 410-2 Sv-127小剂量刺激效应（hormesis)定义： 低剂量照射可以刺激某些细胞功能， 提高机体自然防御功能的现象。机制：刺激DNA修复酶； 免疫学机制283 人类受到的辐射天然辐射天然辐射(natural exposure)： 来自于天然辐射源的电离辐射来自于天然辐射源的电离辐射宇宙射线：宇宙射线：存在于地球上的天然放

14、射性核素：存在于地球上的天然放射性核素：宇生核素宇生核素(cosmogenic)：3H;14C;7Be; 22Na原生核素原生核素(primordial)：三大放射系：三大放射系+钾钾40 238U；232Th；235U29氡（radon): 226Ra 222Rn30人体也是一个小放射源人体也是一个小放射源摄入途径：食物、饮水、呼吸摄入途径：食物、饮水、呼吸核素种类：核素种类： 40K、 14C、87Rb、氡子体氡子体 我国标准成人我国标准成人 40K：4.11105/min 14C: 1.93 105/min31天然辐射所致的年平均有效剂量(UNSCEAR 2000 report)32人为

15、活动引起天然辐射照射增加人为活动引起天然辐射照射增加核工业：铀矿冶炼核工业：铀矿冶炼航空：宇宙射线照射航空：宇宙射线照射燃煤：燃煤发电燃煤：燃煤发电建材成分的改变：建材成分的改变： 煤渣、粉煤灰的再利用煤渣、粉煤灰的再利用 天然石采的利用天然石采的利用33公众所受辐射照射比例（公众所受辐射照射比例（1993年）年）344. 辐射防护辐射防护法规：法规：是使辐射防护管理工作纳入法制管理 轨道的保障标准：标准：是开展辐射防护监测与评价的科学依据法律性质的技术性质的法规条例安 全 准 则安 全 标 准工 业 标 准35我国发展历史我国发展历史60年代：技术管理70年代：行政管理80年代：法制管理放射

16、性同位素与射线装置放射防护条例放射性同位素与射线装置放射防护条例发布单位：国务院发布单位：国务院发布时间：发布时间：1989年年10月月24日日性质：法律地位最高的专门法规性质：法律地位最高的专门法规36辐射防护法规体系存在的问题辐射防护法规体系存在的问题法规性质的文件：法规性质的文件：放射性同位素与射线装置放射防护条例放射性同位素与射线装置放射防护条例民用核设施安全监督管理条例民用核设施安全监督管理条例中低水平放射性废物处置的环境政策中低水平放射性废物处置的环境政策问题：目前没有作为法规体系的龙头问题：目前没有作为法规体系的龙头法律法律没有法律没有法律法规较少法规较少法规体系法规体系没有基础

17、没有基础部门职责不清部门职责不清技术标准难执行技术标准难执行37 辐射防护标准辐射防护标准标准：是对重复性事物和概念所做的统一规定标准：是对重复性事物和概念所做的统一规定国家标准（国家标准（GB）制定：）制定： 国务院标准化行政主管部门制定编制计划，国务院标准化行政主管部门制定编制计划， 组织草拟，统一审批、标号、发布组织草拟，统一审批、标号、发布 现行国标：现行国标：电离辐射防护与辐射源安全基本标准电离辐射防护与辐射源安全基本标准（GB 18871-2002）国家质量监督检验检疫总局）国家质量监督检验检疫总局发布发布38 现行辐射防护标准现行辐射防护标准辐射防护的目的：辐射防护的目的： 防止

18、确定性效应的发生，减少防止确定性效应的发生，减少随机性效应的发生率，使之达到可随机性效应的发生率，使之达到可以接受的水平。以接受的水平。39辐射防护的基本原则辐射防护的基本原则（1）实践的正当化实践的正当化 （justification of practice）（2）防护的最优化）防护的最优化 （optimization of radiation protection） 可合理做到的尽量低的原则可合理做到的尽量低的原则(ALARA： as low as reasonably achievable)（3）剂量限值（）剂量限值（dose limits）40剂量限值剂量限值剂量限值为内外照射之和，但

19、不包括天然本底照射和医疗照射剂量限值为内外照射之和，但不包括天然本底照射和医疗照射41（1 1）时间防护）时间防护 累积剂量与受照时间成正比累积剂量与受照时间成正比 措施：充分准备，减少受照时间措施：充分准备，减少受照时间（2）距离防护）距离防护 剂量率与距离的平方成反比剂量率与距离的平方成反比 措施：远距离操作措施：远距离操作外照射防护三原则外照射防护三原则42（3）屏蔽防护屏蔽防护 屏蔽材料选择的一般原则43对开放源的防护放射性物质进入体内的途径经口，消化道的摄入（ingestion）经呼吸道的吸入（inhalation）经皮肤，伤口的进入（injection）44放射性工作场所控制区的标志4546