放射防护ppt课件 (3).ppt

1 第三章电离辐射生物效应与放射卫生防护 本章主要讲解电离辐射作用于机体后 引起的机体一系列变化 反应 及其机制和影响因素 指导我们在利用核射线造福于人类的同时 如何趋利避害 把危险降到最低 2 人类辐射照射的来源 辐射源分类天然辐射源 人工辐射源 一 天然辐射源宇宙射线 源自宇宙空间及其内容物的射线 如 粒子 光子 电子 中子及质子等原生放射性核素 自地球形成以来就存在于地壳中的放射性核素 如40K 14C 系列衰变 铀系 钍系 锕系 3 成人每年受天然辐射源照射的有效剂量称为天然本底辐射剂量 平均约2 4mSv 年 二 人工辐射源1 核能利用军事利用 核试验 核武器制造 核潜艇 航母 贫铀弹和平利用 核电站 核实验 工农业利用2 医疗照射X线机 SPECT PET 加速器 60Co 医用同位素 介入 4 第一节常用辐射量及其单位 一 照射量X exposure 定义是 x或 射线在质量为dm的空气中与原子核相互作用 释放出来的全部次级电子完全被阻止时 所产生的同一种符号的离子总电荷的绝对值dQ与dm之比 即X dQ dm 照射量的SI单位为库仑 千克 1 C Kg 1 照射量率 5 二 吸收剂量D absorbeddose 每单位质量 dm 被照射物质吸收任何电离辐射的平均能量dE 用D表示 即D dE dm吸收剂量的SI单位为戈瑞 符号Gy 1Gy 1J kg 1吸收剂量率 指单位时间内的吸收剂量 单位是Gy S 1 6 7 三 当量剂量H doseequivalent 当吸收剂量相同时 不同的辐射类型可能会导致不同的辐射效应 因此有必要对吸收剂量进行与辐射类型相关的修正 有 HT R WR DT R式中DT R是辐射R在组织中产生的平均吸收剂量 WR是辐射权重因子 当量剂量的SI单位 焦耳 千克 J Kg 1 SI专用名称为Sv 希沃特 8 随机效应的概率不仅取决于吸收剂量 也取决于辐射的种类与能量 这个与辐射的 质 有关的加权因子称为辐射权重因子WR WR代表该辐射在小剂量诱发随机效应的RBE值 如 射线 20中子 5 射线 1当量剂量只限用于放射防护 用来衡量在小剂量时的辐射危险度 9 确定性效应的剂量阈值 一次照射中组织受到的总当量剂量 10 四 有效剂量 E 在当量剂量相同时 受照组织的不同可能会导致不同的辐射危害 因此要对当量剂量进行与组织类型相关的修正 有 式中WT表示组织权重因子 HT是辐射R在某一组织或器官中产生的当量剂量 SI单位是焦耳 千克 1 J Kg 1 专名为希沃特 符号Sv 11 12 不同电离辐射作用于全身或部分组织器官 当其产生的随机危害相同时 应当具有相等数值的有效剂量 有效剂量是用剂量的尺度表示随机性效应的概率 当量剂量与有效剂量是放射防护的专用量 用于粗略地评价辐射危险 它们只能在远低于确定性效应的剂量阈值下估计随机性效应的概率 13 职业性工作人员的照射水平限值 1 连续5年的年均有效剂量不超过20mSv2 任何一年中的有效剂量不超过50mSv3 眼晶体的年当量剂量不超过150mSv4 皮肤的年当量剂量不超过500mSv非职业性工作人员的照射水平限值 1 年有效剂量不超过1mSv2 眼晶体的年当量剂量不超过15mSv3 皮肤的年当量剂量不超过50mSv 14 第二节放射生物学作用机理 电离辐射生物效应 是指核射线的能量传递给生物机体后 机体内发生的一系列的变化和反应 包括 病理 生理 生化或形态学的变化等 电离辐射生物效应的研究为放射防护标准的制定提供依据 人们对电离辐射生物效应的认识几乎是与射线的发现同时开始的 15 一 发生机制 从机体吸收辐射能量到产生生物变化 损伤 死亡或康复 需经历若干性质不同而又互相联系的阶段 前一个阶段称为电离辐射的原发作用过程 可在极短的时间内完成 后一阶段称为电离辐射的继发作用过程 可延续至数年甚至更长时间 在这期间 一方面由于射线的作用引起机体的一系列损伤 另一方面 机体又在不断地进行修复 这两种相反过程的消长和变化 决定电离辐射生物效应的转归 16 图1 辐射生物效应作用机理示意图 17 在原发作用过程中 射线可通过直接作用和间接作用两种方式将射线的能量传递给生物大分子 从而造成生物大分子的损伤 如 图2 1 直接作用 directeffects 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 indirecteffects 是指电离辐射作用于体液中的水分子 引起水分子的电离和激发 形成化学性质活泼的不稳定的水自由基 如H OH O2 再作用于生物大分子 使之发生一系列变化 18 注意 直接作用和间接作用只是射线能量传递的途径不同 两者所造成的大分子损伤本质上是一样的 两种作用往往同时存在 图2 辐射对DNA分子原发作用模式图 19 继发作用是指在生物大分子损伤的基础上 细胞代谢发生改变 功能和结构发生破坏 从而导致组织和器官的一系列病理改变 电离辐射的能量沉积是一个随机过程 如果在细胞内的关键部位沉积足够的能量 就有可能损伤细胞 损伤的细胞若不能得到及时而充分的修复 就会妨碍细胞的存活或增殖 或产生一个虽能存活但业已改变的细胞 这两个结果对机体的影响是完全不同的 前者可导致确定性效应的发生 而后者可导致随机效应的发生 20 按照现代放射生物学的观点 射线作用的 靶 主要是DNA 在辐射引起的细胞内的各种损伤中 最主要的是DNA的损伤 DNA可发生单链或双链断裂 各种重组变化以及交联 糖和碱基份额的变化 碱基取代及缺失等 为了对付始发性DNA损伤 细胞内形成了复杂的酶介导修复系统 简单的损伤可被很好地修复 复杂的损伤则易于出现错误修复 从而导致细胞增殖死亡或在活细胞中引起稳定的遗传变化 21 二 传能线密度和相对生物效应 传能线密度 linearenergytransfer LET 带电粒子在物质中经过一定距离时由于碰撞而损失的能量 单位是J m及eV m 相对生物效应 relativebiologicaleffect RBE 以250keV的X射线或60Co的 射线为基准 X或 射线引起某种生物效应所需要的吸收剂量与所研究的电离辐射引起相同生物效应所需吸收剂量的比值 即为该种电离辐射的相对生物效应 22 三 影响生物学作用的主要因素 影响电离辐射生物效应的因素比较复杂 一般可归结为以下三个方面 与辐射有关的因素 与受照机体放射敏感性有关的因素 与环境有关的因素生物效应的大小是各方面因素综合作用的结果 23 一 与辐射有关的因素 1 照射剂量与剂量率在条件相同的情况下 一般认为在一定的剂量范围内机体受照剂量越大 产生的生物效应越严重 吸收剂量是决定生物效应大小的基本依据 在一定剂量范围内 机体吸收剂量愈大 生物效应愈明显 反映这种关系的曲线称为剂量 效应曲线 目前对人体损害的剂量效应关系主要是根据事故性损害 参考动物实验材料估计的 表1 总吸收剂量相同时 在一定范围内 剂量率越大 生物效应愈严重 24 剂量 损伤效应 25 2 照射方式及射线的种类 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 开放源 指在使用和操作过程中能够向外界环境扩散 污染环境 并进一步侵入到生物体体内 对生物体进行内照射放射源 开放源既可产生外照射 又可产生内照射 26 照射的方式 内照射放射性核素进入机体后 分布于组织器官中产生持续性照射 直到排完或衰变完为止 外照射放射源在体外 机体受其发射出的射线照射 离开辐射场就停止照射 由于不同的射线具有不同的电离能力和穿透能力 因此产生的生物效应也不相同 就一种射线而言 在不同的照射方式下产生的生物效应也不一样 27 电离能力 射线的电离能力较强 射线次之 射线的电离能力较弱 穿透能力 射线穿透能力较强 射线次之 射线穿透能力较弱 因为 射线的电离能力较强 穿透能力较弱 故发射 射线的放射性核素一旦误入体内 则在该核素分布的部位可能引起一定的生物效应 如是发射 射线的放射性核素 由于 射线的穿透能力强 在体外照射可对机体产生一定的生物效应 28 3 照射次数与照射面积 在相同的剂量条件下 分次照射和单次照射产生的生物效应不同 照射次数分的越多 间隔的时间越长 引起的生物效应越轻 其原因与机体的代偿和修复过程有关 表2 在相同的剂量条件下 受照的面积愈大 生物效应也就愈明显 全身照射比局部照射的危害大得多 这主要是由于机体造血系统受到严重损害的缘故 29 照射次数 面积与效应关系 30 二 与受照机体放射敏感性有关的因素 1 生物种系不同种系的生物其放射敏感性不同 规律是种系演化越高 机体结构越复杂 其射线的敏感性越高 多细胞生物比单细胞生物敏感 哺乳类比鸟类 鱼类 两栖类敏感性高 而在哺乳类动物中人 猴 狗 猫比兔 鼠等敏感性高 2 生物个体在同一种系中个体敏感性不同 而个体在不同的发育阶段敏感性也有差异 一般是随着个体的发育生长 其放射敏感性逐渐降低 如胚胎期较胎儿期敏感 幼年 青少年比成年敏感 31 3 同一个体的不同器官 组织和细胞放射敏感性各异一般认为 代谢旺盛的细胞较代谢不旺盛的细胞 分裂活动旺盛的细胞比不旺盛的细胞敏感 胚胎及幼稚细胞较成熟细胞敏感 按照对放射敏感性的程度可将人体的组织分为高度 中度和低度敏感三类 如表3 除以上因素外 受照时机体状态对引起的生物效应也有一定影响 4 亚细胞及分子水平的辐射敏感性依次为 DNA mRNA rRNA tRNA 蛋白质 32 33 三 与环境有关的因素 比如温度增高 效应增大 相反则降低 氧气浓度增大 效应增大 某些激素 如雌激素 和化学制剂 比如甘露醇 对辐射有抗辐射作用 称为辐射保护剂 还有一些能起增强的作用 称为辐射增敏剂 34 第三节电离辐射的生物效应 一 随机效应与确定性效应辐射效应按其发生机制可分为 随机效应和确定性效应两大类 35 一 随机效应 stochasticeffects 研究的对象是群体 是指辐射效应的发生几率与剂量相关的效应 随机效应的发生几率随受照剂量的增加而增大 但效应的严重程度与剂量大小无关 一般认为 随机效应的发生没有剂量阈值 即生物效应的发生概率与受照剂量呈线性无阈关系 随机效应主要包括辐射诱发癌症和遗传效应两类 36 辐射对受照者本人 除了诱发癌症外 并不引起其他随机性效应 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 37 遗传效应如果辐射引起生殖细胞的损伤 这个损伤可以传递下去并表现为受照者后代的遗传紊乱 这种随机性效应称为遗传效应 辐射诱发遗传性伤害有二种形式 即基因突变和肉眼能见的染色体畸变 染色体结构或数目的改变 遗传效应严重程度变化范围很大 可以表现为第一代子代的显性突变 也可表现为后几个子代的隐性突变 性细胞染色体畸变可能导致后代发生先天畸形 流产 死产 不孕 遗传病 38 39 F 40 41 二 确定性效应 deterministiceffects 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 剂量未超过阈值不会发生有害效应 在一般情况下 器官组织丧失一定数量的细胞 功能不受很大的影响 但在足够大剂量的照射下 一个器官或组织有足够多的细胞被杀死或不能繁殖和发挥正常功能 结果将产生临床上足以观察到的损害 即为确定性效应 如不育 白内障 造血机能低下等皆属于 其阈值见表5 42 确定性效应的剂量阈值 一次照射中组织受到的总当量剂量 43 二 电离辐射致突变及致癌效应三 电离辐射对造血和免疫系统的作用四 辐射所致的寿命缩短五 小剂量低剂量率辐射的兴奋效应 44 第四节 辐射防护的原则和措施 一 辐射防护的目的和原则1 辐射防护的目的防止确定性效应的发生 限制随机性效应的发生几率 使其保持在可以合理做到的尽可能低的水平 45 2 辐射防护的基本原则 1 实践正当性对于受照的个人乃至整个社会 由实践产生的利益足以补偿由此造成的辐射危害 2 防护最优化由采取防护措施付出的社会代价最小且同时能够保障防护效果尽可能的好 3 个人剂量限值由实践引起的联合照射不会对个人造成不可接受的辐射危险 要保证个人所受到的剂量不超过规定的限值 46 二 放射卫生防护标准 剂量限值 1 职业性工作人员的照射水平限值1 连续5年的年平均有效剂量不超过20mSv2 任何一年中的有效剂量不超过50mSv3 眼晶体的年当量剂量不超过150mSv4 皮肤的年当量剂量不超过500mSv2 非职业性工作人员的照射水平限值1 年有效剂量不超过1mSv2 眼晶体的年当量剂量不超过15mSv3 皮肤的年当量剂量不超过50mSv 47 放射工作人员个人剂量监测结果 X线诊断 2 08mSv a 1放射治疗 1 92mSv a 1核医学 2 38mSv a 1X线治疗 2 03mSv a 1 48 X线检查受检者受照剂量比较 平片 胸部0 2mSv 甲状腺15 26mSv 头部0 2mSvCT扫描 胸部6 0mSv 甲状腺195 18mSv 头部177 53mSv透视 胸部透视115 43mSv 49 三 放射卫生防护措施 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 可分为高毒 中毒和低毒三组2 场所的分级 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 3 实验室的配置 实验室的配置一般采取 三区配置法 即将各工作室划分为无放射性核素的清洁区 可能存在放射性核素污染的中间区以及有放射性核素操作的活性区 50 二 外照射防护措施 工作中受到的外照射的射线主要有 X射线 射线 高能 射线 中子等 外照射的特点是受照剂量与放射源的活度 受照时间成正比 与距离的平方成反比 据此防止外照射的主要技术措施有 1 时间防护 尽可能缩短操作时间2 距离防护 增大与源的距离3 屏蔽防护 设置防护屏蔽 如 51 52 53 屏蔽防护用的材料 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 屏蔽材料要达到一定的厚度 高能 射线 屏蔽材料密度越高 吸收能力越强 但产生的轫致辐射就越强 故选用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 皮肤等所吸收造成损害 防护中必须防止体表被 放射性核素沾染 防体表沾染 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 54 三 内照射防护 概述内照射防护原则切断放射性物质进入人体的各种途径 减少放射性物质进入人体的一切机会 内照射防护基本措施围封保洁去污个人防护废物妥善处理 55 内照射防护的关键在于预防放射性核素可能通过口 呼吸道 皮肤粘膜等进入体内 对人体造成很大的危害 56 内照射防护的基本措施 1 围封隔离 对于开放源及其工作场所必须采取层层 封锁隔离 的原则 把开放源控制在有限的空间内 防止它向环境扩散 方法如 用各种类型的手套箱 热室等 2 保洁和去污 操作开放源 要完全不污染工作环境是不可能的 必须随时清除污染 监测污染水平 控制放射性污染向周围环境的大量扩散 方法有 在通风橱中操作 实验室中安装空气净化装置 科学地处理各种放射性污染等 57 58 59 3 个人防护 遵守个人防护规则 在开放型放射性工作场所中 禁止一切能使放射性核素侵入人体的行为 如饮水 进食 吸烟等 杜绝用鼻嗅放射性药品等 合理使用个人防护用品 如口罩 手套 工作帽 防护面具等 个人应佩戴剂量仪 定期体检等 60 4 废物妥善处理 工作中产生的放射性废物有气体 液体 固态三种 处理的总原则是放置衰变 稀释排放及浓缩贮存三种方法 放置衰变 对于短T1 2 60天 的固体废物放置10个半衰期后按普通废物处理 稀释排放 对比活度低的液体或气体废物 可用水和空气稀释达到国家规定标准后排出 浓缩贮存 对T1 2较长 体积较大的废物要采用浓缩 如焚化 硝化 沉淀 离子交换等 缩小体积后贮存 单位内或专门贮存地 61 少量放射性物质洒落的处理 液体 以吸水纸吸干 粉末 以湿抹布清除以清水湿抹布仔细清洗 由外而内 呈螺旋形 防止污染扩散 一般清洗3次左右即可 若效果不明显 可使用去污剂 62 皮肤表面去污 一旦发现立即清洗普通肥皂温清水清洗2 3次禁止使用对皮肤有刺激的去污剂如污染严重 选用专用去污剂先清洗手部 再清洗其他皮肤手部清洗注意甲沟 甲床 63