放射生物效应与防护核医学与核药学教学学习课件

第三章 放射生物效应与防护,照射量(exposure) 是直接度量x、射线对空气电离能力的量，以X表示。定义：x或射线在单位质量为dm的空气中与原子核相互作用，释放出来的全部正负电子完全被阻止时，所产生的同一种符号的离子总电荷的绝对值dQ与dm之比。 X=dQ/dm SI单位：库仑千克-1 旧专用单位伦琴，R。,1.常用辐射量及其单位,吸收剂量 (absorbed dose) 任何被照射物质每单位质量(dm)所吸收的任何电离辐射的平均能量dE，用D表示。 D=dE/dm 吸收剂量的SI单位为戈瑞，符号Gy。 1Gy=1Jkg-1 旧单位是拉得，符号rad。 1Gy=100 rad,当量剂量 (dose equivalemt，H) 衡量各种辐射对生物机体危害程度的物理量。定义：吸收剂量与辐射权重因数的乘积，用H表示 H=WD D：辐射在组织T中所致的 平均吸收剂量； W：辐射权重因子。 如定光子的W =1，则 粒子的W=20 SI单位是焦耳千克-1 。专名为希沃特，符号是Sv,剂量当量只限用于放射防护.,常用辐射量及单位换算,2 电离辐射的生物效应,目的与意义,针对其危害，进行正确的辐射防护； 根据其规律，指导正确的诊断治疗。,一、生物效应发生机制,物理阶段 10-16 10-18s 辐射机体 电离、激发交出部分或全部能量机体获得能量,物理化学阶段,四个阶段,生物学阶段 细胞水平的变化（细胞膜通透性增加，染色体畸 变等）。 组织器官功能障碍，机体损伤。 不同损伤结局不同： 生物效应严重 机体不可逆损伤 死亡 生物效应较轻 机体细胞代偿、修复、再生 康复,化学阶段 线粒体的氧化磷酸化、DNA、DNA蛋白及其他蛋白质的合成代谢受到抑制。 组织中DNA含量减少，分解产物增多，蛋白质分解代谢增强，出现负氮平衡。 生物大分子物质发生变化,四个阶段,两种作用,(一) 原发作用：指机体在电离辐射作用下，能量的吸收、传递、转化以及与此相应的生物大分子和细胞、亚细胞结构的损伤与破坏。原发作用又分为直接作用和间接作用。,（二）继发作用：所谓继发作用是指在原发作用的基础上，进一步引起机体代谢紊乱，功能障碍，形态学上的变化以及临床症状的出现和发展。,原发作用,1.直接作用(direct effects)：是指电离辐射直接作用于具有生 物活性的大分子，如核酸、蛋白质等，使其发生电离、激发或化 学键断裂而造成分子结构和性质的改变。,2. 间接作用(indirect effects):是指电离辐射作用于体液中的水分 子(机体内水占体重的70%)，引起水分子的电离和激发，形成化学性 质活泼的不稳定的自由基(如H，OH)，再作用于生物大分子，可导致 生物大分子的损伤和一系列生理、生化的紊乱。,四个阶段，两种作用,原发作用,继发作用,辐射对DNA分子原发作用模式图,二、影响生物效应的因素,与辐射有关的因素,与环境有关的因素,与机体有关的因素,1.辐射剂量与剂量率 (1).不论内、外照射剂量大,效应大； (2).总剂量相同，剂量率大、效应大； (3).剂量过大,可造成不可修复的损伤。 2.辐射的种类 (1).相同能量,射线不同,效应不同； (2).同种射线，能量不同，效应不同，能量大效应大。 3.照射条件 (1).外照射：； (2).内照射：； (3).剂量相同：全身局部，均匀不均匀； (4).受照部位不同效应不同，如头、胸、腹四肢效应。 4.照射次数与照射面积,（一）与辐射有关的因素,(二)与机体有关,1.生物种系 (1). 种系不同,效应不同:一般种系演化越高，效应敏感性 越大,如多C单C，哺乳两栖类 2.生物个体 (1).同种系不同个体有差异 (2).同一个体不同阶段有差异：如胚胎幼成老 3.组织与细胞 (1).相同个体,不同组织,效应不同:如淋巴组织脂肪组织 (2).不同细胞效应不同：如淋巴细胞成纤维细胞网状C (3).细胞状态:细胞分裂旺盛效应高，如幼稚C成熟细胞 (4).亚细胞及分子水平的辐射敏感性:DNAmRNArRNA tRNA蛋白质。,(三)与环境有关,1.温度：温度增高，效应增大，相反则降低； 2.氧：氧气浓度增大，效应增大； 3.化学物质：某些激素(如雌激素)和化学制剂对辐射 有抗放作用; 还有一些能起增强作用。,辐射效应后果及分类,按效应出现的对象分类,躯体效应,遗传效应,按效应出现时间,近期效应,远期效应,造血组织、 消化系统及 中枢神经系 统等的效应.,辐射致癌、 白内障、不 孕、胚胎效 应、遗传效 应及寿命缩 短等。,小剂量兴奋作用,按效应发生的机制,随机效应(stochastic effects)：是指辐射效应的发生几率(而非重严程度)与剂量相关的效应，发生几率随受照剂量的增加而增大，它不存在剂量阈值，如致癌效应和遗传效应。由于遗传与生理的差异，个体对辐射诱发癌症的敏感性是不同的，但总的来说，辐射诱发癌症的概率是很低的。,确定性效应(deterministic effects)：指效应发生的严重程度（非几率）与剂量相关，有剂量阈值，阈值以下不会发生这种效应，阈值以上才可发生这种效应。如不育、白内障、造血机能低下、寿命缩短，放射性皮肤损伤和一些急性放射病等。,常见确定性效应剂量阈值 （一次照射中组织受到的总当量剂量）,一、作用于人体的电离辐射源 （一）天然辐射源 1.初级宇宙射线、次级宇宙射线：质子、粒子、光子等。 2.天然放射性核素：土壤、水中：40K、3H、14C、226Ra等。 3.人体内存在的放射性核素：食入、吸入等方式侵入体内： 40K、14C、210Po等。 （二）人工辐射源 1.核试验（1799次，美：921，苏：624，中：34） 2.核工业与核动力 3.医疗照射及职业照射 4.生活照射,3 放射卫生防护,二、电离辐射作用于人体的方式,1.外照射：指放射源处于机体外，仅其射线作用于人体，这种照射只 有当机体处于辐射场中才受到照射，离开辐射场就停照。 2.内照射：指放射性核素进入机体后，分布于组织器官中产生经常、 持续照射，直到排完或衰变完为止。 3.密封源：指在工作中使用的放射性核素被包在外壳中，在正常情况 下不向周围环境扩散，也不污染环境的辐射源。密封源在 一般情况下，只产生外照射。 4.开放源：指工作中使用直接暴露在工作环境中的液态、气态、粉态 或气溶胶等物理状态的放射性核素，能向周环境扩散，并 可能侵入机体。开放源既可产生外照射,又可产生内照射.,基本原则,目 的,三、放射防护的目的与基本原则,防止一切有害的确定性效 应，把随机效应的发生率 降低到可以接受水平。,1.实践正当性 2.防护最优化 3.个人年剂量限值,指一年内职业人员所受外照射和 内照射剂量的总和，不包括天然 本底照射和医疗。,ICRP1990年建议的年剂量限值,(一)开放型放射性工作场所的分级和防护要求 1. 放射性核素毒性分组：可分为极毒、高毒、中毒和低毒四组：,四、实验室中的放射防护,2. 场所的分类与分级 根据使用的放射性核素的等效年用量，把单 位分成一、二、三类。 根据各实验室的放射性核素日操作量把单位 内的工作场所分为甲、乙、丙三级。 一般核医学实验室如不开展标记工作，都属 乙、丙级。,3.实验室的配置与要求“区配置法”,清洁区,中间区,活性区,(二)外照射防护（封闭源）,时间防护,屏蔽防护,距离防护,X射线、射线：易为 高密度材料所吸收，常 用铅、钨等高原子序数 物质作屏蔽。,高能射线：主要产生 轫致辐射，故选低原子 序数物质如铝、塑料、 有机玻璃等作屏蔽。,低能射线：射程极短、 无须屏蔽，但易被体表 如粘膜、眼角膜、皮肤 等吸收造成损害，防护 中必须防止被沾染。,一般而言外照射防护的重点是射线，因为射线射程大、穿透力强。,(三)内照射防护（开放源）,防护的原则 (预防为主),防 护 方 法,（1）切断放射性物质进 入人体的各种途径； （2）减少放射性物质进 入人体的一切机会。,（1） 围封隔离，防止扩散； （2） 除污保洁，防止污染； （3） 讲求个人卫生； （4） 妥善处理放射性废物。,（四）放射性污染及处理,1.放射性污染的来源,2.表面污染