核医学物理基础PPT优秀课件

《核医学物理基础PPT优秀课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《核医学物理基础PPT优秀课件（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一章第一章第一章第一章核医学物理基础核医学物理基础核医学物理基础核医学物理基础 福建省立医院核医学科福建省立医院核医学科福建省立医院核医学科福建省立医院核医学科 何品玉何品玉何品玉何品玉供供8年制及年制及7年制临床医学等专业用年制临床医学等专业用 核核 医医 学学 NUCLEAR MEDICINE主主 编编 张永学张永学副主编副主编 匡安仁匡安仁 黄黄 钢钢1原子结构原子结构原子核中子质子电子+ +第一节第一节 原子结构原子结构KLM2 原子由质子、中子和电子组成。质子与中原子由质子、中子和电子组成。质子与中子组成原子核。子组成原子核。 每个电子都沿着自己的固定轨道围绕着原每个电子都沿着自己

2、的固定轨道围绕着原子核运动，处于不同轨道电子具有不同的能量，电子核运动，处于不同轨道电子具有不同的能量，电子总是首先占据着位能较低的内层。每层所能容纳子总是首先占据着位能较低的内层。每层所能容纳的最多电子数为的最多电子数为2n2。 质子带正电，电子带负电，质子带正电，电子带负电，中子不带电。质子数与电子数相等，中子不带电。质子数与电子数相等，整个原子呈中性。整个原子呈中性。磷原子（磷原子（ 15 P17）结构示意图）结构示意图32323X X为元素符号为元素符号Z Z为质子数为质子数 ( (原子序数原子序数) )N N为中子数为中子数A为质量数（为质量数（A=Z+N）原子核结构表示： AXN，

3、可省略为AX如：如：131I 78（131 I） 32 P17（32 P）z535315154元素、元素、同位素、核素、同位素、核素、同质异能素同质异能素 元素元素质子数相同的一类原子。化学性质相同，而物理质子数相同的一类原子。化学性质相同，而物理特性可有差异，如特性可有差异，如131131I I和和127127I I 核素核素质子数、中子数相同，且原子核处于相同能量状质子数、中子数相同，且原子核处于相同能量状态的一类原子。态的一类原子。5 同质异能素同质异能素 具有相同的质量数和质子数，但核能态不同具有相同的质量数和质子数，但核能态不同 的原子，彼此称同质异能素。的原子，彼此称同质异能素。

4、如：基态核素与激发态核素（如：基态核素与激发态核素（9999TcTc与与99m99mTcTc） 基态原子核的最低能量状态（稳定态）基态原子核的最低能量状态（稳定态） 激发态比基态高的能量状态（不稳定态）激发态比基态高的能量状态（不稳定态） 6 同位素同位素质子数同，中子数不同质子数同，中子数不同, ,在周期表上处于相同在周期表上处于相同 位置的核素，互称为同位素位置的核素，互称为同位素 如：如： 131I78、 125I72、 123I70、 127I74 1H（氕（氕 pie）、）、2H（氘（氘dao）、）、3H（氚（氚chuan） 同位素具有化学性质相同，生物学特征相同，但物理同位素具有化

5、学性质相同，生物学特征相同，但物理 性质有差异的特点性质有差异的特点 53535353535353537 每种元素包括若干种核素，已知核素有每种元素包括若干种核素，已知核素有23002300多种，多种， 分别属于分别属于100100余种元素。余种元素。 核素因物理性质不同，分为：核素因物理性质不同，分为： 稳定性核素稳定性核素 Z20 N/Z1 Stability 不稳定性核素不稳定性核素（放射性核素）（放射性核素） Z83 Unstability 8一、核力与放射性核素一、核力与放射性核素1.原原子子核核内内存存在在两两种种力力 库库仑仑斥斥力力质质子子之之间间存存在在相相互互排排斥的力；核

6、力中子与质子之间存在互相吸引的力。斥的力；核力中子与质子之间存在互相吸引的力。2.2.放放射射性性核核素素 核核内内两两种种力力不不能能保保持持平平衡衡或或核核能能量量处处于于激激发发态态。原原子子核核不不稳稳定定，需需通通过过核核内内结结构构或或能能级级调调整整(自自发发衰衰变变)才能趋于稳定的核素。才能趋于稳定的核素。 3.稳稳定定核核素素 中中子子数数与与质质子子数数的的比比例例在在一一定定范范围围内内能能使使库库仑仑斥斥力力与与核核力力平平衡衡时时或或核核能能量量处处于于基基态态稳稳定定状状态态。原原子子核核稳稳定，不会自发衰变的核素定，不会自发衰变的核素。 发生核衰变取决于核内结构特

7、征与能量状态发生核衰变取决于核内结构特征与能量状态第二节第二节 放射性放射性核核衰变衰变9二、放射性衰变及衰变类型二、放射性衰变及衰变类型 放射性衰变放射性衰变 放射性核素放射性核素自发自发地进行核内结构地进行核内结构 或能级调整，释放出一种或一种以或能级调整，释放出一种或一种以 上的射线并转化为另一种核素的上的射线并转化为另一种核素的过程过程 10放射性衰变类型放射性衰变类型 衰变放射性核素自发地从核内放出衰变放射性核素自发地从核内放出 射线（射线（粒子）的衰变。粒子）的衰变。 粒子实际上是氦核（粒子实际上是氦核（ 4He ） AXA4Y+ 4HeQ 226Ra222Rn4He4.937Me

8、v （镭） （氡） 2ZZ-228886211 衰变衰变时放出衰变衰变时放出粒子（电子）。因核粒子（电子）。因核 内中子数过多，中子转变为质子的过程。内中子数过多，中子转变为质子的过程。 AX A YQ 32P32S1.71MeV ZZ+1151612 （正电子衰变）衰变时放出（正电子衰变）衰变时放出粒子，因粒子，因 核内中子数过少，由质子转变为中子的过程。核内中子数过少，由质子转变为中子的过程。 A X A YQ 18 F18O0.66MeV98ZZ1 13 电子俘获衰变电子俘获衰变 因核外中子相对不足，从核外最内层（因核外中子相对不足，从核外最内层（K层）上层）上 俘获一个电子，使核内一个

9、质子转变为一个中子的过程。俘获一个电子，使核内一个质子转变为一个中子的过程。 A X0e A Y 55Fe0 e55 Mn 衰变过程放出：特征衰变过程放出：特征X射线、俄歇电子、射线、俄歇电子、射线和内转换电子射线和内转换电子-126125Z-1Z或或内转换电子内转换电子 衰变及内转换模式图衰变及内转换模式图衰变及内转换模式图衰变及内转换模式图14 衰变衰变衰变衰变衰变衰变往往是继发于往往是继发于衰变或衰变或衰变后发衰变后发生，这些衰变后，原子核还处于较高能生，这些衰变后，原子核还处于较高能量状态，原子核以放出量状态，原子核以放出-ray -ray 释放出过剩释放出过剩能量能量99Mo 99m

10、Tc + - - 99Tc + (T T1/21/2: 66.02d; 6.02h): 66.02d; 6.02h) 原子核从激发态回复到基态时，放出原子核从激发态回复到基态时，放出射线的过程。射线的过程。 Am XA Y 99m Tc99 Tc15 三、衰变规律三、衰变规律 （一）衰变规律：衰变中原子核数目是随着（一）衰变规律：衰变中原子核数目是随着 时间按指数规律减少的。时间按指数规律减少的。 Nt=N0et16 （二）放射性活度与比放射性活度（二）放射性活度与比放射性活度 放射性活度：放射性活度：一定量的放射性核素在单位时间一定量的放射性核素在单位时间 内发生的核衰变数。放射性活度内发生

11、的核衰变数。放射性活度 也是随时间按指数规律减少。也是随时间按指数规律减少。 A A0et 国国 际际 单单 位：位：贝克（贝克（Bq）：表示一秒内发生）：表示一秒内发生 一次核衰变。一次核衰变。 临床使用剂量常用：临床使用剂量常用： KBq=103Bq ，MBq=103K Bq ， GBq=103 MBq ， TBq=103 GBq。 17旧旧 制制 单单 位：位：居里（居里（Ci）：表示每秒发生）：表示每秒发生 3.71010 次核衰变。次核衰变。居里与贝克换算关系：居里与贝克换算关系：1Ci=3.71010Bq 比放射性活度：比放射性活度：单位质量（容积）放射性制剂单位质量（容积）放射性

12、制剂 中的放射性活度。中的放射性活度。 Bq/ml ，Bq/mg或或Ci/ml ，Ci/mg 。18 （三）半衰期（三）半衰期 1物理半衰期：在单一的放射性衰变过程中，物理半衰期：在单一的放射性衰变过程中， 放射性活度降低至原有值的一半时，所需放射性活度降低至原有值的一半时，所需 要的时间。用要的时间。用T1/2表示。表示。 是每一种放射性核素所特有的。如：是每一种放射性核素所特有的。如： 131I（8d）、）、99Mo（67h）99mTc（6.02h）99Tc（2105y） 2生物半衰期：由于生物过程排出使放射性生物半衰期：由于生物过程排出使放射性 活度减少一半所需要的时间。活度减少一半所需

13、要的时间。 用用Tb表示。表示。 3有效半衰期：由于放射性衰变和生物排出有效半衰期：由于放射性衰变和生物排出 的综合作用使放射性活度较少一半所需要的综合作用使放射性活度较少一半所需要 的时间。用的时间。用Te表示。表示。19。原子原子。 n n 物质：气体 液体 固体 包括人体 等第三节第三节 射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用 20 一一 带电粒子与物质的相互作用带电粒子与物质的相互作用 （一）电离与激发（一）电离与激发 带电粒子通过物质时，与物质原子的核外电带电粒子通过物质时，与物质原子的核外电 子发生静电作用，核外电子获得能量，产生两种子发生静电作用，核外电子获得能量，产生两种 作

14、用：作用：21 电离：核外电子获得足够的能量后电离：核外电子获得足够的能量后:核外电子核外电子脱离了轨道脱离了轨道带负电的带负电的自由电子自由电子物质原子物质原子失去核外电子失去核外电子 带正电离子带正电离子离离 子子 对对 电离作用是射线使物质引起物理、化学变化及生物学效电离作用是射线使物质引起物理、化学变化及生物学效 应的主要机制应的主要机制22 激发：核外电子获得能量，不足以脱离轨道成为自由电子，激发：核外电子获得能量，不足以脱离轨道成为自由电子， 只能跃迁到能量高的轨道，使原子处于激发态。只能跃迁到能量高的轨道，使原子处于激发态。 电离作用强弱（电离度）电离作用强弱（电离度） 在单位路

15、程上产生的离子对数目（电离密度）在单位路程上产生的离子对数目（电离密度）23电离度大小因素：电离度大小因素： 射线带电量射线带电量 射线速度射线速度 物质密度物质密度 电离度大电离度大 大大 慢慢 大大 电离度小电离度小 小小 快快 小小 射线电离度最大，穿透力小（射程射线电离度最大，穿透力小（射程微米微米级）级） 射线电离度次之，穿透力较大（射程射线电离度次之，穿透力较大（射程毫米毫米级）级） 射线、射线、射线用于治疗疾病射线用于治疗疾病24 （二）韧质辐射（二）韧质辐射高速带电粒子通过物质时，受到核电场高速带电粒子通过物质时，受到核电场 力的作用，急剧失去能量而释放出力的作用，急剧失去能量

16、而释放出X射线。射线。 只有能量较高的只有能量较高的粒子才产生韧致辐射。粒子才产生韧致辐射。 韧致辐射发生几率与韧致辐射发生几率与粒子能量成正比；与通过物粒子能量成正比；与通过物 质的原子序数平方成正比。质的原子序数平方成正比。 粒子的屏蔽物应用低密度材料粒子的屏蔽物应用低密度材料 如：有机玻璃如：有机玻璃25（三）散射三）散射带电粒子在行进途中，易受物质原子核电场力带电粒子在行进途中，易受物质原子核电场力 的作用，而改变前进方向，这种现象称散射。的作用，而改变前进方向，这种现象称散射。 粒子散射作用明显粒子散射作用明显 粒子散射不明显，行进基本是直线。粒子散射不明显，行进基本是直线。（四）湮

17、灭辐射正电子衰变产生的正电子，通过物质能量（四）湮灭辐射正电子衰变产生的正电子，通过物质能量 耗尽时与物质中的自由电子结合，而转变为两个方向相耗尽时与物质中的自由电子结合，而转变为两个方向相 反、能量各位反、能量各位0.511MeV的的光子而自身消失。光子而自身消失。 PETPET成像原理就是利用湮灭辐射。成像原理就是利用湮灭辐射。26二二 x、射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用 1.光电效应光电效应 射线通过物质时，将全部的能量转移给射线通过物质时，将全部的能量转移给 物质原子的核外电子（内层），核外电子获得物质原子的核外电子（内层），核外电子获得 能量后脱离原子而发射出去成为光电子。

18、能量后脱离原子而发射出去成为光电子。 低能的低能的射线（射线（0.5MeV以下）在高原子序以下）在高原子序 数的物质中光电效应显著。数的物质中光电效应显著。 电离度最小（次级电离），穿透力最大，用于诊断疾病。电离度最小（次级电离），穿透力最大，用于诊断疾病。27 2.康普顿散射康普顿散射 能量较大的能量较大的射线将部分能量转移给轨道电子，射线将部分能量转移给轨道电子， 使之脱离原子，成为康普顿电子，而光子本身改变使之脱离原子，成为康普顿电子，而光子本身改变 方向继续前进。方向继续前进。 3.电子对生成电子对生成 足够大的能量（大于足够大的能量（大于1.022Mev）的）的射线，在射线，在 物质

19、原子核电场的相互作用下，产生一对正负电子。物质原子核电场的相互作用下，产生一对正负电子。28三种作用效应三种作用效应 光电效应光电效应 康普顿效应康普顿效应 电子对效应电子对效应 产生次级电子产生次级电子电离效应电离效应次级电子使次级电子使物质原子电离物质原子电离射线射线第第 1 1 步步初级作用初级作用第第 2 2 步步次级作用次级作用29射线的应用与防护30第四节 辐射剂量与单位31第第第第二二二二章章章章核医学仪器核医学仪器核医学仪器核医学仪器福建省立医院核医学科福建省立医院核医学科福建省立医院核医学科福建省立医院核医学科 何品玉何品玉何品玉何品玉供供8年制及年制及7年制临床医学等专业用

20、年制临床医学等专业用 核核 医医 学学 NUCLEAR MEDICINE主主 编编 张永学张永学副主编副主编 匡安仁匡安仁 黄黄 钢钢32 一一 核医学仪器核医学仪器 在医学中探测和记录放射性核素放出射线的种在医学中探测和记录放射性核素放出射线的种 类、能量、活度及其随时间变化在空间分布的仪类、能量、活度及其随时间变化在空间分布的仪 器。器。 二二 放射性探测仪器的结构与作用原理放射性探测仪器的结构与作用原理 放射性探测仪器结构包括：射线探测器和分析放射性探测仪器结构包括：射线探测器和分析 与记录脉冲信号的电子测量装置。与记录脉冲信号的电子测量装置。331、放射性探测器，俗称探头。、放射性探测

21、器，俗称探头。 作用：将射线能量转变为电能量，即将射线转变为电讯号作用：将射线能量转变为电能量，即将射线转变为电讯号 电离探测器：以气体为媒质，利用电离作用的原理电离探测器：以气体为媒质，利用电离作用的原理 如：活度计如：活度计 闪烁探测器：以固体或液体为媒质，利用荧光现象的原理闪烁探测器：以固体或液体为媒质，利用荧光现象的原理 如：如：SPECT、PET 闪烁探头组成：闪烁体、光电倍增管及前置放大器闪烁探头组成：闪烁体、光电倍增管及前置放大器 作作用用原原理理：射射线线闪闪烁烁体体（射射线线能能量量变变成成光光能能）光光电电倍倍增增管管（ 光光能能变变电电信信号号并并逐逐级级放放大大）前前置

22、置放放大大器器（电电信信号号再再次次放大）放大）主放大器主放大器342、分析和记录脉冲信号的电子测量装置、分析和记录脉冲信号的电子测量装置 作用：对脉冲信号进行甄别和分析，无用的信号被甄别作用：对脉冲信号进行甄别和分析，无用的信号被甄别 掉，有用信号通过脉冲高度分析器送入计数器或相应的记掉，有用信号通过脉冲高度分析器送入计数器或相应的记 录仪记录，得出数据。录仪记录，得出数据。 组成：脉冲高度分析器、计数率仪计数器等。组成：脉冲高度分析器、计数率仪计数器等。 35探测器探测器探测器探测器511 KeV 射线射线511 KeV 射线射线+-PET显像原理：正电子湮灭辐射和符合探测：l俘获-形成电

23、子偶l 质能转换成光子对l 能量相等（511kev）l 方向相反3637 三三 核医学显像仪器核医学显像仪器 1.照相机照相机 2. SPECT（single photon emission computed tomography） 3. PET（positron emission tomography） 4. SPECT与与PET比较比较 5. TCT与与ECT的特点的特点 TCT（transmission computed tomography，穿透型，穿透型CT） ECT（emission computed tomography，发射型，发射型CT） 6. SPECT/CT、PET/CT

24、38第第第第三三三三章章章章放射性药物放射性药物放射性药物放射性药物福建省立医院核医学科福建省立医院核医学科福建省立医院核医学科福建省立医院核医学科 何品玉何品玉何品玉何品玉供供8年制及年制及7年制临床医学等专业用年制临床医学等专业用 核核 医医 学学 NUCLEAR MEDICINE主主 编编 张永学张永学副主编副主编 匡安仁匡安仁 黄黄 钢钢39（一）基本概念（一）基本概念 1. 放射性药物放射性药物含有放射性核素的药物。含有放射性核素的药物。 用核标记技术将放射性核素标记在化合物分子结用核标记技术将放射性核素标记在化合物分子结 构上，放射性核素起可被探测的作用或治疗作用，构上，放射性核素

25、起可被探测的作用或治疗作用， 被标记的化合物根据其生物学特性决定放射性药物被标记的化合物根据其生物学特性决定放射性药物 在体内的分布。在体内的分布。 40 2. 类型类型 放射性核素分子或离子放射性核素分子或离子 （如，（如，133Xe气体分子、气体分子、131I离子）离子） 放射性核素标记化合物放射性核素标记化合物 （如，（如，99mTcECD、99mTcRBC）41 （二）医用放射性核素来源（二）医用放射性核素来源 1.反应堆生产反应堆生产 如：如：131I 2.加速器生产加速器生产 如：如：18F 3.核素发生器核素发生器 如：如：99mTcO442放射性核素发生器放射性核素发生器从放射

26、性核素母子体系中周期性地分从放射性核素母子体系中周期性地分离出放射性子体的装置。又称离出放射性子体的装置。又称“母牛母牛”。99Mo99mTc发生器发生器99Mo（T1/2=2.7d） 99mTc (T1/2=6h) 99Tc母体核素母体核素 子体核素子体核素43（一）裂变型发生器：（一）裂变型发生器： Al2O3（二）凝胶型发生器：（二）凝胶型发生器： ZrMoO344 （三）诊断放射性药物（三）诊断放射性药物 1. 放射性核素选择放射性核素选择 合适的半衰期合适的半衰期 衰变方式与射线能量衰变方式与射线能量 不同仪器有不同的要求不同仪器有不同的要求45 2. 放射性药物的生物学特性放射性药

27、物的生物学特性 在靶器官中浓聚快，在血液中清除快。在靶器官中浓聚快，在血液中清除快。 靶靶/非靶比值高非靶比值高46（四）治疗放射性药物（四）治疗放射性药物 1. 放射性药物选择放射性药物选择 （1）半衰期）半衰期 （2）衰变类型（）衰变类型（、） （3）生物学特征）生物学特征 放射性药物引入体内后选择性到病变组织放射性药物引入体内后选择性到病变组织 （靶向作用），靶（靶向作用），靶/非靶比值高。非靶比值高。 核素放出射线能对病变组织产生致死杀伤作用核素放出射线能对病变组织产生致死杀伤作用。47 （五）（五）99mTc标记放射性药物的制备标记放射性药物的制备 （六）放射性药物的质量控制（六）放

28、射性药物的质量控制 1. 放射性核素纯度放射性核素纯度 2. 放射化学纯度放射化学纯度 3. 化学纯度化学纯度48第第第第四四四四章章章章辐射生物效应与辐射生物效应与辐射生物效应与辐射生物效应与辐射防护辐射防护辐射防护辐射防护福建省立医院核医学科福建省立医院核医学科福建省立医院核医学科福建省立医院核医学科 何品玉何品玉何品玉何品玉供供8年制及年制及7年制临床医学等专业用年制临床医学等专业用 核核 医医 学学 NUCLEAR MEDICINE主主 编编 张永学张永学副主编副主编 匡安仁匡安仁 黄黄 钢钢49 辐辐射射防防护护(radiation (radiation protection) pr

29、otection) 的的目目的的就就是是要要把把放放射射线线对对人人的的影影响响减减少少到到最最低低限限度度。只只有有掌掌握握有有关关射射线线对对人人体体影影响响的的知知识识和和防防护护措措施施，才才能能趋趋利利避害，化害为利。避害，化害为利。 Radiation Radiation need need not not be be feared, feared, but but it it must be respectedmust be respected。50 （1 1）对对病病人人主主要要是是内内照照射射（即即放放射射性性核核素素进进入入人体内产生的照射），对医务人员主要是外照射人体内产

30、生的照射），对医务人员主要是外照射 （2 2）由由于于放放射射性性药药物物在在体体内内的的特特殊殊分分布布，病病人人全身受照剂量小，个别器官、组织受照剂量高。全身受照剂量小，个别器官、组织受照剂量高。核医学辐射的特点核医学辐射的特点51第一节第一节 天天 然然 本本 底底 辐辐 射射52一一. . 宇宙射线宇宙射线 星球碰撞、爆炸等形成的微粒在宇宙空间磁星球碰撞、爆炸等形成的微粒在宇宙空间磁场的作用下形成的高能粒子流，其中主要是质子，场的作用下形成的高能粒子流，其中主要是质子，其次是其次是粒子和重离子等。粒子和重离子等。 （一）初级宇宙射线（一）初级宇宙射线（二）次级宇宙射线（二）次级宇宙射线

31、 初级宇宙射线从宇宙空间进入大气层后，与初级宇宙射线从宇宙空间进入大气层后，与空气分子发生核反应形成光子、电子、质子、中空气分子发生核反应形成光子、电子、质子、中子、子、介子等射线以及产生介子等射线以及产生3 3H H、1414C C、7 7BeBe、2222NaNa、8585KrKr等放射性核素，形成对地球的天然辐射。等放射性核素，形成对地球的天然辐射。 能量范围宽，强度随海拔高度、纬度能量范围宽，强度随海拔高度、纬度的不同而变化。对人体产生外照射。的不同而变化。对人体产生外照射。 53系列衰变有系列衰变有铀系铀系、锕系锕系和和钍系钍系三种，其共同特征：三种，其共同特征：二二. . 地球辐射

32、地球辐射 （一）天然存在的放射性系列衰变（一）天然存在的放射性系列衰变 （1 1）起始衰变的母体核素有可以与地球年龄相比的半衰期。）起始衰变的母体核素有可以与地球年龄相比的半衰期。（2 2）数十次系列衰变直到成为稳定性铅为止衰变产物均是）数十次系列衰变直到成为稳定性铅为止衰变产物均是放射性核素，衰变过程中有放射性氡气（放射性核素，衰变过程中有放射性氡气（222222RnRn2 2）产生。）产生。（3 3）最终变成稳定性铅。）最终变成稳定性铅。 地球辐射对人体的影响地球辐射对人体的影响有外照射和内照射。有外照射和内照射。 （二）（二）4040K K、1414C C等单独存在的天然放射性核素等单独

33、存在的天然放射性核素54三三. . 本底当量时间本底当量时间 表示在临床核医学防护工作中，病人所受的辐表示在临床核医学防护工作中，病人所受的辐射剂量的大小可以用相当于在多长时间（几月或几射剂量的大小可以用相当于在多长时间（几月或几年）内受的天然本底辐射的剂量。年）内受的天然本底辐射的剂量。 例如，一般病人在一次普通的核医学显像过程例如，一般病人在一次普通的核医学显像过程中全身接受的平均辐射剂量约为中全身接受的平均辐射剂量约为3.6 mSv 3.6 mSv ，大约相，大约相当于世界上多数地区一年的平均天然本底辐射剂量当于世界上多数地区一年的平均天然本底辐射剂量(1-6 mSv)(1-6 mSv)

34、。 55第二节第二节 放射线对人体的影响放射线对人体的影响56一一. .确定性效应和随机效应确定性效应和随机效应（一）确定性效应（一）确定性效应(determinate effect) (determinate effect) 确定性效应是指辐射损伤的严重程度与确定性效应是指辐射损伤的严重程度与所受剂量呈正相关，有明显的阈值，剂量未所受剂量呈正相关，有明显的阈值，剂量未超过阈值不会发生有害效应。一般是在短期超过阈值不会发生有害效应。一般是在短期内受较大剂量照射时发生的急性损害。内受较大剂量照射时发生的急性损害。 57确定性效应确定性效应58（二）随机效应（二）随机效应(stochastic (

35、stochastic effects)effects) 随机效应研究的对象是群体，是辐射效随机效应研究的对象是群体，是辐射效应发生的几率（或发病率而非严重程度）与应发生的几率（或发病率而非严重程度）与剂量相关的效应，不存在具体的阈值。剂量相关的效应，不存在具体的阈值。 59二二. .辐射损伤的化学基础辐射损伤的化学基础产生放射生物效应的最根本的原因产生放射生物效应的最根本的原因1.1.直接作用：放射线与物质的相互作用导致的生直接作用：放射线与物质的相互作用导致的生物分子的电离和激发物分子的电离和激发2.2.间接作用：电离和激发产生的自由基导致的继间接作用：电离和激发产生的自由基导致的继发作用。

36、发作用。 主要是水自由基对生物分子的损伤作用。主要是水自由基对生物分子的损伤作用。 60l自由基（自由基（radicals）：）： 有一个或多个不配对电子而能独有一个或多个不配对电子而能独立存在的原子或分子，具有极高立存在的原子或分子，具有极高的不稳定性和化学反应性，存在的不稳定性和化学反应性，存在的时间极其短暂。的时间极其短暂。61 对核酸分子主要作用于碱基、磷酸二对核酸分子主要作用于碱基、磷酸二酯键、核糖。酯键、核糖。 通过脂质过氧化作用造成体内包括细通过脂质过氧化作用造成体内包括细胞膜、线粒体膜、溶酶体膜、核膜等生物膜胞膜、线粒体膜、溶酶体膜、核膜等生物膜的损伤，使生物膜的能量传递、物质

37、转运、的损伤，使生物膜的能量传递、物质转运、信息识别等功能受到影响。信息识别等功能受到影响。 自由基直接作用于自由基直接作用于生物大分子生物大分子62一定的低剂量对生物生命活动的一定的低剂量对生物生命活动的辐射兴奋效应辐射兴奋效应(hormesis)(hormesis)。 三三. .低辐射剂量的兴奋效应低辐射剂量的兴奋效应 曾报告的低辐射剂量兴奋效应：曾报告的低辐射剂量兴奋效应：曾报告的低辐射剂量兴奋效应：曾报告的低辐射剂量兴奋效应： l增增进动进动物的生物的生长与发长与发育育l延延长寿长寿命命l改善幼改善幼体体存活率存活率l改善改善伤伤口口愈愈合合l增增强对强对感染的抵抗力感染的抵抗力l降低

38、致癌降低致癌机机率率63l进一步的研究还发现其作用机制方面，进一步的研究还发现其作用机制方面，有免疫兴奋效应，有免疫兴奋效应，DNA修复的兴奋效应，修复的兴奋效应，诱导自由基和活性氧清除等。诱导自由基和活性氧清除等。l实验研究还证实低剂量辐射兴奋效应发实验研究还证实低剂量辐射兴奋效应发生过程中有相应的基因表达和表达产物生过程中有相应的基因表达和表达产物蛋白质的合成，这些基因及其表达产物蛋白质的合成，这些基因及其表达产物通过上调或下调相应的基因的表达来影通过上调或下调相应的基因的表达来影响上述过程。响上述过程。 64 但但由由于于辐辐射射生生物物效效应应是是一一个个复复杂杂的的问问题题，低低剂剂

39、量量辐辐射射的的兴兴奋奋效效应应还还有有很很多多急急待待解解决决的的问题，问题， 与传统的随机效应的理论也相矛盾。与传统的随机效应的理论也相矛盾。 还有待于进一步的探索和验证。还有待于进一步的探索和验证。 低低剂剂量量辐辐射有害射有害 ? ? 有益有益 ? ? 沒沒有影有影响响 ? ?65四四. . 辐射对机体组织的损伤辐射对机体组织的损伤 （一）组织的辐射敏感性（一）组织的辐射敏感性 自然界中不同种类的动物，同种动物的不同自然界中不同种类的动物，同种动物的不同个体以及同一个体的不同组织在受到同样剂量的个体以及同一个体的不同组织在受到同样剂量的照射时引起的损伤都是不同的。照射时引起的损伤都是不

40、同的。 总的来讲，高等动物比低等动物辐射敏感性总的来讲，高等动物比低等动物辐射敏感性高，分裂增殖活跃的细胞、分化程度较低的组织高，分裂增殖活跃的细胞、分化程度较低的组织细胞辐射敏感性高。以上的规律也有例外。细胞辐射敏感性高。以上的规律也有例外。66（二）造血组织的辐射损伤（二）造血组织的辐射损伤 造血组织的辐射损伤可以通过外周血细胞的造血组织的辐射损伤可以通过外周血细胞的变化反映，易于观测，故有变化反映，易于观测，故有生物剂量仪生物剂量仪之称。之称。 1. 1.造血组织损伤的特点造血组织损伤的特点 血血液液系系统统的的辐辐射射损损伤伤主主要要是是造造血血细细胞胞增增殖殖能能力力的抑制或丧失。的

41、抑制或丧失。 造造血血组组织织受受损损伤伤的的程程度度可可以以反反映映受受照照剂剂量量的的大大小小。血血液液系系统统的的变变化化是是辐辐射射损损伤伤的的临临床床诊诊断断和和预预后后判判断的指针。断的指针。67 2. 2.造血干细胞有极高的辐射敏感性，受射线照造血干细胞有极高的辐射敏感性，受射线照射后造血干细胞可因辐射致细胞坏死（射后造血干细胞可因辐射致细胞坏死（necrosisnecrosis）和细胞凋亡和细胞凋亡(apoptosis)(apoptosis)，其数量随受照剂量呈指，其数量随受照剂量呈指数规律下降。受较大剂量照射后，造血干细胞被破数规律下降。受较大剂量照射后，造血干细胞被破坏，数

42、量急剧减少，余下的造血干细胞通过自我复坏，数量急剧减少，余下的造血干细胞通过自我复制和分化为祖细胞以恢复造血功能。故具有极大的制和分化为祖细胞以恢复造血功能。故具有极大的潜在修复能力。在受到极其严重的辐射损伤后，才潜在修复能力。在受到极其严重的辐射损伤后，才必须进行干细胞移植，轻度损伤时可采取输血治疗必须进行干细胞移植，轻度损伤时可采取输血治疗等措施。等措施。 68 3.3.外外周周血血细细胞胞的的变变化化: :辐辐射射对对外外周周血血细细胞胞的的作作用用不不明明显显，主主要要是是抑抑制制造造血血细细胞胞的的增增殖殖能能力力使使血血细细胞胞的的来来源源减减少少，引引起起外外周周血血细细胞胞数数

43、量量的的下下降降，较较大大剂剂量量的的照射则能引起血细胞寿命的缩短。照射则能引起血细胞寿命的缩短。淋巴细胞嗜中性细胞血紅蛋白Days0 10 20 30 40 50 60血小板69（三）睾丸和卵巢的辐射损伤（三）睾丸和卵巢的辐射损伤 放射线主要抑制精原干细胞和精原细胞的放射线主要抑制精原干细胞和精原细胞的分裂，总的效果就是精子数减少。女性性腺的分裂，总的效果就是精子数减少。女性性腺的放射敏感性较男性性腺略低，放射敏感性较男性性腺略低， 据文献报道，男女受照人员全身一次据文献报道，男女受照人员全身一次1.5 1.5 GyGy照射时，可引起短时间的生殖能力降低，照射时，可引起短时间的生殖能力降低，

44、5.0 5.0 Gy Gy 的全身一次照射可引起的全身一次照射可引起1 12 2年或更长的无生年或更长的无生育，一般育，一般8.0 Gy 8.0 Gy 以上的全身一次照射可引起生以上的全身一次照射可引起生殖能力难以恢复的损害。殖能力难以恢复的损害。 70（四）成年人中枢神经系统属放射（四）成年人中枢神经系统属放射敏感性不太高的组织，但一旦发生敏感性不太高的组织，但一旦发生损伤，往往是不可逆的。损伤，往往是不可逆的。 l1.0 Gy 1.0 Gy 照射可出现脑电图的异常照射可出现脑电图的异常l数十数十GyGy的照射后，可引起脑组织水肿、出血，的照射后，可引起脑组织水肿、出血，严重者发生神经细胞坏

45、死等形态学改变，病人严重者发生神经细胞坏死等形态学改变，病人出现无力、嗜睡，重者昏迷等症状出现无力、嗜睡，重者昏迷等症状 。l50 Gy 50 Gy 以上的一次大剂量照射，引起受照者全以上的一次大剂量照射，引起受照者全身痉挛，乃至死亡。身痉挛，乃至死亡。71 ( (五五) )消消化化道道粘粘膜膜，特特别别是是小小肠肠绒绒毛毛上上皮皮细细胞胞是是更更新新快快、增增生生活活跃跃的的组组织织，辐辐射射敏敏感感性性很很高高，受受射射线线照照射射后后，很很快快引引起起上上皮皮细细胞胞的的分分裂裂抑抑制制，肠肠淋淋巴巴组组织织破破坏坏。由由于于食食物物残残渣渣等等的的刺刺激激，易易于于继继发发感感染染。所

46、所以以受受射射线线照照射射早早期期即即出出现现恶恶心心、呕呕吐吐、食食欲欲不不振振，继继而而出出现现腹腹泻泻、血血大便等消化道症状。大便等消化道症状。72 ( (六六) )皮皮肤肤也也是是辐辐射射敏敏感感性性较较高高的的组组织织之之一一。常常见见的的症症状状是是毛毛发发脱脱落落、指指甲甲发发育育不不良良等。较大剂量照射可引起局部红斑、溃疡等。等。较大剂量照射可引起局部红斑、溃疡等。73（七）辐射致细胞凋亡（七）辐射致细胞凋亡 1.1.辐射致细胞凋亡的特征辐射致细胞凋亡的特征 辐射引起的细胞凋亡具有一般的细胞凋亡的辐射引起的细胞凋亡具有一般的细胞凋亡的特征等。特征等。辐射所致凋亡还发生生物膜通透

47、性的改变，辐射所致凋亡还发生生物膜通透性的改变，细胞膜结构和染色质形态结构的变化等。细胞膜结构和染色质形态结构的变化等。 742.2.辐射所致细胞凋亡主要经历的几个过程辐射所致细胞凋亡主要经历的几个过程l 引发性刺激引发性刺激 l 滞后阶段的调节滞后阶段的调节l 死亡反应死亡反应75l细胞凋亡过程中表达增加的基因：细胞凋亡过程中表达增加的基因： 如如ced 1,2,5,6,7,8,10ced 1,2,5,6,7,8,10（吞噬作用），（吞噬作用）， c- c-fosfos（转录功能），（转录功能），TIMPTIMP（蛋白酶抑制剂功（蛋白酶抑制剂功能），能），RP-2RP-2、RP-8RP-8（

48、转录功能）。（转录功能）。l促进某些细胞凋亡，例如促进某些细胞凋亡，例如ces-2,ced-3,c-ces-2,ced-3,c-myc,TNF-myc,TNF-等。若阻断这些基因的表达，则等。若阻断这些基因的表达，则可抑制细胞凋亡。可抑制细胞凋亡。l少数基因可抑制细胞凋亡，如少数基因可抑制细胞凋亡，如egl-1egl-1、 p53 p53、 bcl-2bcl-2、crm Acrm A等等 。3.3.凋亡相关基因及其表达凋亡相关基因及其表达 76 辐辐射射致致细细胞胞凋凋亡亡还还与与细细胞胞周周期期、射射线线的的线线形形能能量量传传递递系系数数（LETLET）、组组织织的的氧氧浓浓度度以以及及辐

49、辐射射剂剂量量和和剂剂量量率率等等有有关关。细细胞胞凋凋亡亡还还受受到到细细胞胞内内核核酸酸酶酶、CaCa2+ 2+ 浓浓度度、pHpH值等的影响。值等的影响。 总总之之，细细胞胞凋凋亡亡是是一一个个复复杂杂的的过过程程，是是细细胞胞内内在在的的有有规规律律的的变变化化，辐辐射射的的影影响响通通过过基基因因表表达达及及体体内内多多种因素的调控而实现。种因素的调控而实现。4.4.其它影响因素其它影响因素 77第三节第三节 辐射防护的原则和措施辐射防护的原则和措施 78一、辐射防护的目的一、辐射防护的目的 防止有害的确定性效应，防止有害的确定性效应，限限制制随随机机效效应应的的发发生生率率，使使之

50、之达达到可以接受的水平。到可以接受的水平。总总之之是是使使一一切切具具有有正正当当理理由由的的照照射射保保持持在在可可以以合合理理做做到到的的最最低低水水平。平。79二、辐射防护的原则二、辐射防护的原则 l实践的正当化实践的正当化 l放射防护最优化放射防护最优化 l个人剂量限值个人剂量限值 80三、外照射防护措施三、外照射防护措施 经典的外照射防护的三原则经典的外照射防护的三原则l时间时间(time)(time)防护防护 l距离距离(distance)(distance)防护防护 l屏蔽屏蔽(shielding)(shielding)防护防护 818283四、内照射防护四、内照射防护 开放性放

51、射源可能通过口、呼吸道、皮肤开放性放射源可能通过口、呼吸道、皮肤伤口进入人体。内照射防护的关键是重在预防。伤口进入人体。内照射防护的关键是重在预防。内照射防护的原则是尽一切可能防止放射性核内照射防护的原则是尽一切可能防止放射性核素进入体内，尽量减少实验场所及环境污染，素进入体内，尽量减少实验场所及环境污染，定期进行污染检查和监测，把放射性核素的年定期进行污染检查和监测，把放射性核素的年摄入量控制在国家规定的限值以内。摄入量控制在国家规定的限值以内。 84l放射性核素分组和对放射性工作场所分类放射性核素分组和对放射性工作场所分类 l围封：放射性工作必须在指定的区域进行，避围封：放射性工作必须在指

52、定的区域进行，避免放射性向环境扩散免放射性向环境扩散 l保洁和去污保洁和去污 l个人防护个人防护 l通过严格的环境监测来建立内照射监测系统通过严格的环境监测来建立内照射监测系统 l放射性废物处理放射性废物处理 内照射防护的措施包括以下几方面内照射防护的措施包括以下几方面 85第四节第四节核医学工作人员和患者受辐射剂量比较核医学工作人员和患者受辐射剂量比较 86一、临床核医学检查受照剂量与一、临床核医学检查受照剂量与其它临床检查项目比较其它临床检查项目比较 核核医医学学检检查查中中脑脑、骨骨、心心脏脏显显像像和和肾肾脏脏功功能能检检查查给给药药剂剂量量较较大大，所所受受的的有有效效当当量量剂剂量

53、量辐辐射射剂剂量超过量超过5.0 mSv5.0 mSv，其余有效当量剂量均较低。，其余有效当量剂量均较低。 X X线检查仅有少数部位的摄片检查所受辐射线检查仅有少数部位的摄片检查所受辐射剂量略低于核医学检查，大多数检查均远远高于剂量略低于核医学检查，大多数检查均远远高于核医学检查。核医学检查。 87二、临床核医学检查受照剂量与二、临床核医学检查受照剂量与天然本底辐射比较天然本底辐射比较 据据报报道道在在美美国国一一次次普普通通的的核核医医学学显显像像全全身身接接受受的的平平均均辐辐射射剂剂量量约约为为3.6 3.6 mSvmSv，大大约约相相当当于于世界上平均天然本底辐射剂量（世界上平均天然本

54、底辐射剂量（3.7 mSv3.7 mSv）。）。 国国内内调调查查的的剂剂量量略略高高于于国国外外，若若扣扣除除放放射射性性药药物物剂剂量量因因素素，一一次次核核医医学学检检查查患患者者接接受受的的辐射剂量大概与平均天然本底辐射剂量接近。辐射剂量大概与平均天然本底辐射剂量接近。88三、核医学工作人员所受的辐射剂量分析三、核医学工作人员所受的辐射剂量分析 不不同同工工种种放放射射工工作作人人员员外外照照射射当当量量剂剂量量水水平平年年人人均均剂剂量量0.400.402.38mSv2.38mSv，核核医医学学工工作作人人员员是是0.65 0.65 2.38 2.38 mSv, mSv, 平均平均1

55、.33 mSv1.33 mSv。 无无论论是是不不同同工工种种放放射射工工作作人人员员还还是是核核医医学学工工作作人人员员个个人人年年均均当当量量剂剂量量均均明明显显低低于于国国家家职职业业照照射射年年剂剂量量限限值值的的1/101/10。不不同同工工种种放放射射工工作作人人员员的的个个人人剂剂量量以以介介入入手手术术操操作作人人员员最最高高，核核医医学学工工作作人人员员与与X X线线诊诊断断，放放射射治治疗疗等等工工种种人人员员持持平平或或略略低低。核核医医学学科科与与其其它它放放射射诊诊断断科科室室人员年均当量剂量无差异。人员年均当量剂量无差异。89 值值得得注注意意的的是是各各分分析析表表明明国国内内放放射射检检查查辐辐射射剂剂量量明明显显高高于于国国外外，今今后后更更应应严严格格按按照照放放射射防防护护的的原原则则、措措施施，认认真真管管理理，尽尽量量避避免免不不必必要要的的照照射射，提提高高显显像像灵灵敏敏度度，降降低低使使用用放放射射性性药物用量，把辐射剂量再尽量降低。药物用量，把辐射剂量再尽量降低。9091个人观点供参考，欢迎讨论