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1、 电离辐射的生物效应电离辐射的生物效应3.1 生物效应产生的过程和机理生物效应产生的过程和机理3.2 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3.3 确定性效应确定性效应3.4 随机性效应随机性效应基本生物学概念基本生物学概念: : DNA 硷基对硷基对A-T；C-G无穷的排列方式无穷的排列方式由两条螺旋状排列的核苷酸链组成基本生物学概念基本生物学概念: : 基因（gene）DNA链上具有一定功能的一段核苷酸序列基因突变（mutation）:DNA发生可遗传的变异。点突变（point mutation)诱变剂（mutagen）:能引起突变的物质。物理诱变剂 化学诱变剂 生物诱变剂
2、1 物理过程与能量转移（10-16s以下） 电离：产生初级电子，次级电子 作用对象：生物大分子（核酸，蛋白质，酶）3.1 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 物理化学作用（10-12s以下） 自由基的生成: H2O2, HO2 , H- , OH-3 分子组成及性质的改变 细胞膜； 核膜电离辐射的能量转移过程电离辐射的能量转移过程3.1 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： 错误修复错误修复可以实现无差错可以实现无差错 修复修复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
3、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变异变异细胞凋亡(apoptosis)变异细胞的程序性死亡（programmed death）镜下表现：胞核浓缩、断裂 凋亡小体机理：P53基因 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分子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
4、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3.2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关于遗传效应关于遗传效应由生殖细胞的变异引起由生殖细胞的变异引起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迄今没有人类资料肯定辐射所致遗传效迄今没有人类资料肯
5、定辐射所致遗传效应的发生应的发生关于遗传效应关于遗传效应英国儿童白血病事件的起诉与败诉英国儿童白血病事件的起诉与败诉放射科医师后代的流行病学调查放射科医师后代的流行病学调查（英、美、日、中）（英、美、日、中）3.2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
6、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应受到照射后数月以后发生的效应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3.2电离辐射所致生物效应
7、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3.3 确定性效应确定性效应3.3.1 急性放射病定义：人体一次
8、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急性放射病临床特点临床特点: :1.损伤范围广,波及机体所有组织和器官, 表现为复杂的临床症状和体症。2.主要损伤器官的变化,可决定和影响病 情的发展和预后3.在一定照射剂量范围内,机体有自动恢 复的潜力.急性放射病症状与剂量的关系: 剂量剂量(Gy) 症 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%的人恶心，呕吐的人恶心，呕吐死亡阈值死亡阈值LD50/60天(造血器官死亡)LD100/60天(消化器官死亡)急性放射病分类分 类剂量（
9、Gy）临床表现病理变化骨髓型放射病3-5出血，感染骨髓抑制肠型（肺障碍）5-15高烧，腹泻电解质失调肠上皮分裂停止，脱落脑型15神经系统障碍脑炎，脑水肿3.3.2 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 1.0 1.0血小板血小板 20 1020 104 1.0 1.0淋巴细胞淋巴细胞 3-43-4天天红细胞红细胞 120120天天血小板血小板 8-98-9天天血血血血细胞寿命细胞寿命细胞寿命细胞寿命3.3.3 生殖系统的影响不孕
10、的阈值不孕的阈值(Gy):(Gy): 1 1次次急性照射急性照射 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/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次次急性照射急性照射 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3.3.4 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
11、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3.3.5 眼组织的放射损伤水晶体水晶体: : 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水晶体水晶体 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
12、反比一次急性照射一次急性照射多次照射多次照射混混 浊浊 0.5-2.00.5-2.0 5 5白内障白内障 5.05.0 8 8症状与阈值症状与阈值症状与阈值症状与阈值3.4 随机性效应随机性效应-辐射致癌辐射致癌3.4.1 癌症的概念与起源癌症(cancer):增生失控并侵入周围组织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3.4.2 癌症的多阶段发生学说(multi-stage)始动期始动期(initiation):原癌基因的激活, 抑
13、癌基因的失活淘汰机制:DNA修复, 免疫系统的识别监视消除癌症是否出现和何时出现促进期促进期(promotion): 变异细胞变异细胞 癌细胞癌细胞发展期发展期(progression):癌细胞的恶性性质增加 癌症3.4.3 人类辐射致癌的分析方法流行病学(epidemiology):对人群中某种疾病的时间, 空间分布及其影响因素的研究癌症危险:危险(risk): 某种有害效应发生的概率发病率(incidence)死亡率(mortality)3.4.3 人类辐射致癌的分析方法危险系数(risk coefficient): (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超额绝对危险(e
14、xcess absolute risk, EAR):照射组癌症发病率与对照组癌症发病率之差照射组癌症发病率与对照组癌症发病率之差辐射致癌危险系数以EAR为指标EAR系数: 单位剂量的增加例数单位剂量的增加例数单位单位: 10-2Sv -1辐射致癌的潜伏期最小潜伏期最小潜伏期 中央值中央值最大潜伏期最大潜伏期白血病白血病2 2年年8 8年年4040年年其他癌症其他癌症1010年年16-2416-24年年终生终生ICRP Publ. 60(1990)ICRP Publ. 60(1990)辐射致癌危险系数与合计危害12种癌症, 低LET(DDREF=2)校正对一般公众: 510-2 Sv-1职业照射: 410-2 Sv-1考虑严重遗传效应考虑严重遗传效应: :合计危害合计危害: : 610-2 Sv-13.5 影响人类辐射致癌的因素影响人类辐射致癌的因素宿主因素:性别与激素遗传学易感性年龄与时间因素:环境及生活因素的复合作用:剂量学因素:
