放射线对人体的影响ppt课件.ppt

放射线对人体的危害 放射物理与防护 2 1 天然辐射 宇宙射线如 射线 陆地射线如放射性元素的衰变 本类辐射也叫本底辐射是人类受到电离辐射的主要来源 对人体危害有限 自然界的的一些放射性物质 它们一般会放出那几种射线 一 辐射源分类 天然辐射 人工辐射 3 放射性物质衰变产生的 射线 4 2 人工辐射含医用放射性诊断和放射性治疗辐射 核弹爆炸 核动力生产等 医用放射性诊断和放射性治疗辐射和核动力生产辐射剂量较小 不会对人体产生严重危害 5 日本核电站泄漏的主要放射性物质 6 核辐射与普通的辐射 如热和光 之间的基本区别在于 核辐射具有足够的能量引起电离 细胞主要由水组成的 在水中的电离将使分子发生变化并会形成一种对染色体有害的化学物质 这种损伤使细胞的结构和功能发生变化 7 人们发现辐射生物效应有2个特点 第一个是机体吸收的能量不大 生物效应却很大 例如6 0Gy的X射线可使人或高等动物发生致死效应 若将这些能量转换为热能 才可使体温升高0 002度 若以热辐射代替电离辐射 需大1 10万倍的能量才能引起机体死亡 第二个是短暂的作用引起长期效应 射线穿过受照机体只是瞬间完成 而它引起的生物效应却能持续很长时间 8 辐射引起的生物效应是一个非常复杂的过程 生物机体吸收辐射能量到生物效应发生 乃至机体损伤或死亡要经历许多性质不同的变化 有机体物质分子的变化 细胞功能 代谢和结构的变化 以及完整机体各个组成部分之间相互关系的变化 在人体内 这些变化可能显示出临床症状 如放射性病 白内障或在以后较长时期内出现的癌 从变化时间来看 有些变化瞬间即逝 有些需时较久 甚至延迟数年 9 生物效应产生的过程和机理 10 几种电离辐射的相对危害性 11 核电厂常见的辐射为 辐射 辐射 辐射和中子辐射 电离辐射对人体的危害 主要在于辐射的能量导致构成人体组织的细胞受到损伤 由于电离辐射的类型不同 因此它们对人体的危害情况也不一样 相对而言 有的辐射产生外照射的危害性大一些 而有的辐射产生内照射的危害性大一些 所谓外照射和内照射就是辐射源分别在人体外和人体内对人体形成的照射 12 粒子质量大 电荷多 在物质中的射程很短 能量最大的 粒子在空气中的射程只有几厘米 但难以穿透人体皮肤外表的角质层 因为角质层是一层无生命组织 粒子几乎不存在外照射危害的问题 13 粒子一旦进入人体 其射程短这一特点就显得非常重要了 此时 辐射源被人体活组织所包围 损伤几乎都集中在 粒子源点的附近 若 粒子沉积在人体内的某个器官 粒子的能量就会被该器官全部吸收 这样 该器官就会受到严重的损害 因此 粒子的内照射危害是很值得重视的 14 与 粒子相比 粒子在空气中的射程较远 能量较高的 粒子才能穿透人体皮肤进入浅表组织几毫米 因此 粒子具有外照射的危害 不过 它只能造成人体皮肤和浅表组织的受照 是一个轻微的外照射源 粒子同样也有内照射的危害 但与 粒子相比 其危害性要小些 因为 粒子在组织中射程较远 在组织的某个小体积内放出的能量较 粒子小 因此 这个小体积内组织的损伤也较小 15 射线和 射线在空气和其它物质中射程很远 穿透力强 即使离辐射源很远 也可能对人体造成外照射的危害 当人体处于 射线或 射线辐射场中时 可能会使所有的器官和组织均受到照射 因此 就外照射而言 射线与 粒子相比具有更大的危害性 由于 射线在人体组织中的射程很远 甚至贯穿人体 因而交给组织中某一小体积内的能量较少 损伤也较小 可见 就内照射而言 射线对人体的危害要比 粒子小得多 16 中子不带电 无论在空气中还是在其它物质中 它均有很远的射程 因此 与 射线和 射线一样 中子对人体的影响主要是外照射的危害 但由于中子的品质因子是 射线和 射线的20倍 因此 同样的吸收剂量 中子对人体的相对危害性要比 射线和 射线大得多 中子几乎不存在内照射的问题 因为中子源进入人体的机会是极为罕有的 17 综上所述 核电站常见的几种辐射 就其相对危害性而言 辐射和 辐射的潜在危害主要在内照射 而 辐射 包括 射线 和中子辐射的潜在危害主要在外照射 这些相对不同的危害性也是辐射防护关注的重点 18 辐射的生物效应 19 1 躯体效应 somaticeffects 指出现在受照者本身的效应 包括全身效应和局部效应 躯体效应是由于人体普通细胞受到损伤引起的 并且只影响受照人本身 躯体效应根据其显现时间可分为早期效应和晚期效应 1 按效应出现的对象分为躯体效应和遗传效应 20 1 按效应出现的对象分为躯体效应和遗传效应 躯体的早期效应躯体的早期效应是指受照之后几个小时到几周内就会出现的那种效应 包括造血组织 消化系统及中枢神经系统等的效应 根据效应发生的急缓又可分为急性效应 acuteeffects 包括急性放射病和急性放射性皮肤损伤 和慢性效应 chroniceffects 包括慢性放射病和慢性放射性皮肤损伤 21 远期效应 long termeffects 把经历潜伏期较长的躯体效应称为晚期效应 主要指受照6个月以后出现的机体变化 晚期效应的表现主要有各种癌症 白内障 不育症 寿命缩短等 由于晚期效应的潜伏期较长 很容易同其它的因素 如工业污染 化学药物或长期不良的生活习惯所引起的效应相混 故不能确切地判明引起效应的原因 1 按效应出现的对象分为躯体效应和遗传效应 22 关于远期效应的潜伏期 日本原爆受害者肿瘤发生率随时间的变化 0 10年 20年 30年 40年 白血病 白血病之外的肿瘤 2年 23 1 按效应出现的对象分为躯体效应和遗传效应 2 遗传效应 geneticeffects 指出现在受照者后代的效应 遗传效应则是由于生殖细胞受到损伤引起的 将影响受照者的子孙后代 主要是指畸形 低智 白痴等 与晚期效应一样 遗传基因的变化或突变既可由电离辐射诱发 也可由非电离辐射因素诱发 电离辐射也只是增加了遗传效应的发生几率而已 24 随机性效应 stochasticeffects 发生几率与剂量成正比 而严重程度与剂量无关的辐射效应 在辐射防护感兴趣的低剂量范围内 可以假定随机性效应的发生几率与受照剂量之间存在着线性无阈的关系 依据这个假定 就可把一个器官或组织若干次受照剂量简单地相加 用以评价该器官或组织受到的总的辐射影响 随机性效应包括躯体晚期效应中的各种癌症和遗传效应 2 按效应发生的规律分类 25 确定性效应 deterministiceffects 通常情况下存在剂量阈值的一种辐射效应 超过阈值时 剂量愈高则效应的严重程度愈大 辐射造成的眼晶体混浊 放射性白内障 皮肤放射损伤 造血功能障碍 生育能力减退和免疫功能下降等都属于确定性效应 不仅其严重程度 其发生频率也随剂量而变化 是大量细胞杀伤的综合效果确定的 26 确定性效应与随机性效应 剂量 剂量 几率 严重程度 阈值 随机性效应 确定性效应 27 确定性效应 deterministiceffects 随机性效应 stochasticeffects 有剂量阈值 无剂量阈值 效应的严重程度与剂量成正比 发生几率与剂量成正比 严重程度与剂量无关 28 影响电离辐射生物学效应的因素 有以下几方面 29 1 射线种类不同射线产生的生物效应不同 高LET 传能线密度 辐射的生物效应大于底LET的辐射 射线为高LET辐射 受照相同的剂量 射线的相对生物效应为X或 射线的10倍 1 与辐射有关的因素 30 2 受照剂量总的规律是剂量愈大 效应愈显著 但并不完全是呈直线关系 至少有指数及S型两种关系 指数曲线可反映病毒 细菌 某些低等原生物的规律 而S型曲线则符合于多细胞生物和高等动物的规律 可见下图 31 32 3 受照剂量率一般情况下剂量率越大 生物效应越显著 但当剂量率达到一定的程度时 生物效应与剂量率之间则失去比例关系 同时 要引起急性放射损伤必须要有一定的剂量阈值 4 分次照射由于机体有代偿修复的能力 当机体受到同一剂量的照射时 在分次给予的情况下 其生物效应低于一次给予的效应 见表5 5 33 34 5 照射的面积和部位当其他照射条件相同时 受照面积越大 效应越显著 机体不同部位对射线的敏感性也不一样 当照射剂量和剂量率相同时 各部位的敏感顺序大致为 腹部 盆腔 头部 胸部及四肢 35 6 照射方式可分为内照射和外照射 不论内照射和外照射 其对机体的作用规律原则上是一致的 但也有其特征 内照射的生物效应受放射性核素的理化性质 侵入途径 分布 代谢 排出特点以及有效半衰期等因素影响 外照射受辐射源强度 源与受部位距离及受照时间等 这些因素直接影响机体受照剂量 同时受单向和多向照射影响 36 总之 生物效应除与吸收剂量有关外 还受上述多种条件的影响 即辐射的传能线密度 LET 越大 剂量率越高 照射面积越大 生物效应越明显 单次均匀照射较多次间隔照射生物效应要强 37 当辐射的各种照射条件相同时 机体及其不同的组织细胞的放射敏感性不同 1 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 其放射敏感性越高 单细胞生物 多细胞生物 鱼类 两栖类及爬行类 鸟类 哺乳类 即使高等哺乳类动物中 其放射敏感性也并不完全一致 2 与机体有关的因素 38 2 生物个体的放射敏感性同一种系中的不同个体其放射敏感性不同 总的规律是 胚胎期 胎儿期 幼儿期 青少年期 成人期 老年期 由于老年各种功能的衰退 机体代偿 修复能力以及耐受能力的下降 其敏感性较健康成人高 39 3 不同器官组织和细胞的放射敏感性同一个体的不同组织和细胞其放射敏感性有很大差异 一般认为淋巴组织 脾 淋巴结 胸腺和扁桃体等 骨髓 胃肠上皮 尤其小肠隐窝上皮细胞 性腺和胚胎组织为高度敏感的组织 肌肉 软骨 骨组织 结缔组织和脂肪对射线耐受性较高 其他组织介于中度或轻度敏感之间 40 4 亚细胞和分子水平的放射敏感性同一细胞的不同亚细胞结构的放射敏感性存在着很大的差异 其放射敏感性的顺序为 DNA mRNA rRNA和tRNA 蛋白质 41 1 温度机体受照时降低温度或处于冰冻状态可使辐射损伤减轻 称为温度效应 可能由于低温状态自由基扩散受阻 新陈代谢水平降低 影响细胞敏感性 动物体内氧状态改变等原因 3 与环境有关的因素 42 2 氧受照的组织 细胞其辐射效应随周围介质中氧浓度的增加而增加 称氧效应 氧可以与自由基 R作用而产生有机的过氧化物自由基 RO2 致使生物大分子的化学成分发生变化 并处于不可修复的状态 43 3 化学物质某些激素和化学制剂的存在 可以降低机体的辐射敏感性 对机体起保护作用 称抗放药物 某些化学物质的存在增强电离辐射的生物效应 称为辐射敏感剂 可提高乏氧细胞对射线的敏感性 44 放射损伤 45 1 外照射急性放射病在战时 和平时都有可能发生 如核武器实验和核爆炸 核事故 医疗照射 应急照射等情况下都有可能发生 主要由 X射线和中子引起 根据受照剂量大小 病理变化和临床特点可分为三型 及骨髓型 bonemarrowform 肠型 intestinalform 和脑型 cerebralform 见表 46 表各型外照射急性放射病剂量范围分型剂量范围 Gy 骨髓型1 10肠型10 50脑型 50 47 最常见的是骨髓型急性放射病 主要的病理变化是造血组织损伤 表现为造血功能障碍 出血和感染 临床分为 1 轻度放射病 1 2Gy 2 中度放射病 2 4Gy 3 重度放射病 4 6Gy 4 极重度放射病 6 10Gy 48 骨髓型急性放射病一般有四期 即初期 假愈期 极期和恢复期 一切的治疗必须赶在假愈期前进行 否则预后不良 肠型一般病程10天左右 短则3 4天死亡 目前还无法救治 脑型临床主要表现为以中枢神经系统障碍为主的综合症 病程更短 49 2 外照射慢性放射病指放射性工作人员在较长时间内连续或间断受到超剂量当量限制的外照射 达到一定累积剂量后引起的以造血组织损伤为主并有其它系统改变的全身性疾病 50 3 内照射放射病比较少见 临床见到的多为放射性核素内污染 即指体内放射性核素超过其自然存在量 内污染可见于从事开放型放射性工作的职业人员 医源性的内污染 放射事故和停留在核爆炸落下灰区域的人员等 可通过呼吸道 消化道 正常皮肤 粘膜和伤口进入 其吸收 分布 代谢和排出 对机体的损伤 均受放射性核素理化性质的影响 51 52 4 放射性皮肤损伤当皮肤长期超剂量的职业照射 局部受到医源性照射 见于放疗或皮肤敷贴等治疗不当 放射性核素沾染表皮等情况时 可发生放射性皮肤损伤 1 急性放射性皮肤损伤包括急性放射性皮炎和放射性皮肤粘膜溃疡等 是指局部一次或短时间 数日 内受到多次大剂量照射所引起的皮肤损伤 参考剂量为5Gy 临床表现可分为三度 即 度 度 度 病程发展也分为初期 假愈期 极期和恢复期 53 2 慢性放射性皮肤损伤包括慢性放射性皮炎 慢性放射性皮肤 粘膜溃疡 是指局部皮肤长期受到超剂量当量限制的照射 年累积剂量大于15Sv 受照数年后出现慢性皮肤及其附件改变 或由急性迁延而来 也分为三度 54 55 3 放射性皮肤癌继发于放射性皮肤损伤 常发生于受照射严重的部位 从慢性放射性皮炎发展成放射性皮肤癌 平均约10年 X线诱发皮肤癌的适宜剂量为30 50Gy 56 5 放射性白内障电离辐射引起晶体混浊的潜伏期长短相差很大 最短9个月 最长12年 平均2 4年 年龄愈小 潜伏期愈短 剂量愈大 潜伏期愈短 X线或 射线所致白内障的最低剂量 一次照射为2Gy 三周到三个月多次照射的累积剂量4Gy 三个月以上多次照射的累积剂量喂5 5Gy 若照射总剂量超过11 5Gy 则不论照射的次数和经过的时间长短 都会产生白内障 57 上述5种放射损伤的诊断 均有国家标准 58 电离辐射的远期效应 59 1 电离辐射致癌效应通过动物实验和人群流行病学研究 已证明辐射是一种致癌因子 它有诱发几乎所有种系哺乳动物的所有组织肿瘤的能力 辐射致癌主要是通过原癌基因的激活和 或 抑癌基因的失活 导致癌的始动与发展 辐射在肿瘤形成过程 可作为始动因子 也可作为促进因子和发展因子 因此 辐射可视为全致癌因子 另辐射抑制机体内的免疫系统功能 也使癌细胞得以生长 60 2 辐射致眼晶体混浊或白内障眼晶体对辐射较为敏感 在放射防护标准中 把眼晶体列为第一类敏感器官和组织 3 辐射致寿命缩短动物实验证明辐射可致寿命缩短 辐射致寿命缩短且与受照剂量呈直线关系 辐射能否引起人的寿命缩短 迄今尚无资料说明 61 放射线在医学上的应用 1 医学诊断如透视 医学摄影 CR DR 医学造影 数字减影 CT等 2 医学治疗如放疗 X刀 刀等 透视 CT 胃十二指肠钡餐造影 放疗 X刀 刀 62 讨论 放射线检查是否会对人体造成伤害 对于放射线检查 人们并不陌生 到医院体检和就诊时 常需到放射科进行透视检查或者拍片等检查 近几年 X线透视 CT 磁共振等已经成为了常见的检查手段 其大大提高了诊断率和治疗效果 然而 人们对这些检查手段却缺乏认识 甚至在面对 冷冰冰 的庞大机器时还会感觉恐惧 担心放射线会损害自己的身体 63 究竟申请放射线检查时有何注意 患者检查时需要注意什么 放射线是否会对人体造成损害 不同的检查手段具有相应的 重点 和优势 64 X线透视当感冒咳嗽 胸部隐痛时 可以用其以诊断是否存在炎症 结核 肿瘤 当您腹部疼痛 怀疑有膈下游离气体 气液平 可以诊断究竟是肠穿孔还是肠梗阻 当胃肠道不适时 可以诊断是否是溃疡 癌症 息肉 食道静脉曲张 当怀疑是否出现避孕环脱落时 通过它可清晰看到避孕环的位置 65 X线平片X线平片几乎可以用来观察全身的各个系统 如 头 胸 椎体 四肢 骨盆等的炎症 结核 肿瘤 囊肿以及外伤 骨龄 代谢性疾病 退行性变等 由于其检查费用比较低廉 所以用于筛查 不过 其密度分辨率不如CT 也不能像透视一样动态观察病情 66 CTCT主要用于胸部疾病的诊断 可明确肺内是否存在病灶 纵隔有否淋巴结肿大 支气管有无狭窄或阻塞 在腹部则可用其来观察肝 胆 胰 脾 肾存在占位及外伤损伤情况 在颅脑神经系统方面 则可对其肿瘤 出血 梗塞 椎间盘突出 发育畸形等方面作出诊断 CT在观察骨骼密度改变上优于任何检查 但是 其自身也有局限 即在观察软组织上不如核磁共振 67 磁共振在脑梗塞 脑与脊髓的肿瘤 脊柱椎间盘病变上的检查 磁共振明显优于CT 在观察腹腔及盆腔内脏器病变时也有其不可替代的优点 它还可以通过三维成像以及特殊成像方法 不需要增强扫描即可显示血管及胆道的情况 使病变定位诊断更为准确 如此特点是其它检查无法代替的 其缺点是 检查费用高 检查时间长 在骨骼 胃肠道的显示方面受到限制 禁忌证多 例如检查时患者