辐射损伤效应与防护原则课件

辐射损伤效应与防护原则,一、电离辐射的基本概念二、电离辐射的生物效应三、放射防护基本原则四、放射诊疗的防护管理五、开展医疗照射的质量保证工作六、我国医疗照射存在的问题,电离辐射是广泛存在于宇宙和人类生存环境中的自然现象。由于它的特殊性：看不见、闻不到、摸不着，长久以来人们没有感觉到它的存在。其实人类就是在天然本底辐射条件下进化、繁衍和发展的。1895年德国物理学家伦琴发现了一种具有很强穿透能力的射线，称其为X射线；1896年法国学者贝可勒尔发现铀盐可放射出射线，并能使胶片感光，进一步证实了电离辐射的存在；1898年居里夫人证实钍与铀一样具有放射性，不久又发现了同位素钋和镭。此后，核辐射技术有了很快的进展。1924年,G.Hevesy发明放射性示踪技术电离辐射被发现后，X射线最早被用于医学诊断和治疗。,X-线的发现,伦琴（WKRONTGEN，1845-1923）,伦琴夫人安娜,居里夫人,Hevesy,电离辐射损伤效应的发现居里夫人及其女儿死于白血病线球管的制造者格鲁伯的手部发生了特异性皮炎。涂夜光表的许多工人因镭积蓄于骨骼中而死于贫血或骨癌。从上述教训中使人们认识到研究辐射生物效应和放射防护的重要性和必要性。,第二次世界大战、核能工业出现以后，真正引起世界各国的重视。我国从50年代末期开始辐射损伤的研究工作。目前对辐射损伤已有了比较全面的认识,并制定了一系列的防护法规和标准。使人们在充分利用放射性获得效益的同时能有效地保护好自己。,一、电离辐射的基本概念,辐射的种类辐射是不需要介质参与而传递能量的一种现象。根据辐射性质的不同可分为：电磁辐射（宇宙线、射线、x射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等），电磁辐射仅有能量而无静止质量。粒子辐射是高速运动的粒子，既有能量，又有静止质量。如粒子、电子、质子、中子、负介子和带电重离子等。,电磁辐射：实质上是电磁波，按波长分为射线、x射线、紫外线是涉及放射医学和放射生物学的主要电磁辐射,电离辐射的基本概念,电离辐射的基本概念,按与物质的作用方式分为电离辐射和非电离辐射物质的电离：物质的原子或分子从辐射吸收能量而导致电子轨道上的一个或几个电子从基态激发到脱离原子的现象称为电离。非电离辐射：只能引起原子或分子的振动、转动或电子在轨道上能级的改变，不能引起物质的电离。,作用于人体的电离辐射源,天然辐射宇宙射线、陆地辐射、氡、开采工业人工辐射人工辐射源包括射线装置、粒子加速器和核反应堆等医疗照射医用诊断射线装置、核医学检查、放射治疗职业照射核燃料循环、国防活动、工农业应用、医学应用、天然辐射源（煤开采、航空）,电离辐射的基本概念,我国的放射防护法规把产生射线的设备分为两类：放射性同位素和射线装置。放射性同位素：可根据需要制成放射源，在任何时间、任何环境下一直放射出射线。如-辐照装置、Co-60治疗机、Ir-192探伤机等。射线装置：只有在通电状态下产生射线。如X射线机、CT机、加速器等。,电离辐射的基本概念,电离辐射作用于人体的方式,电离辐射作用于人体的方式基本上可以分为两种：辐射源位于人体外部，其射线作用于人体称外照射；辐射源（放射性核素）通过各种途径进入人体内进行照射。称内照射。,外照射的方式简单，较易防护时间防护缩短照射时间距离防护增大与源的距离屏蔽防护设置防护屏障内照射情况复杂，防护较难围封隔离保洁去污个人防护建立内照射监测系统放射性废物处理,二、电离辐射的生物效应,电离辐射作用于机体后，其能量传递给机体的分子、细胞、组织和器官所造成的形态和功能的后果，称为电离辐射的生物效应。在机体受照后，细胞内发生连续而复杂的变化过程。其中原初作用十分重要，是生物损伤效应的始动阶段。射线照射后能量的吸收和传递、分子的激发和电离，在10-18-10-12秒内完成；自由基产生、化学建断裂等生化过程，则在1秒之内完成。生物学阶段出现临床表现多在数小时内甚至数天内乃至数月内才出现，这与照射剂量有关。,（一）电离辐射损伤的机理,电离辐射物质分子电离和激发生物大分子的损伤发生细胞代谢、功能和结构的改变机体损伤发展过程如图4-1。,直接电离直接作用直接激发化学键断裂原发作用水的电离激发间接作用水的辐解产物损伤机制和大分子反应继发作用是个漫长的过程,1、原发作用：指射线作用于机体之后到机体出现明显症状与体征之前所经历的一系列变化过程。包括机体在射线作用下的能量吸收、传递、转化，以及与此相应的生物分子和细胞微细结构的损伤和破坏（1）直接作用：直接电离作用直接激发作用化学键的断裂（2）间接作用：水的原发辐射分解产物和生物大分子反应引起生物大分子的损伤。2、继发作用包括由原发作用引起的生物化学变化、代谢紊乱、功能障碍、病理形态改变以及临床症状的出现和发展。,由于机体的多数细胞含水量很高(一般都在70以上)，细胞内的生物大分子处于含大量水分子的环境中，所以间接作用在辐射损伤的发生机理上占有很重要的地位。电离辐射的作用从10-18秒直至若干年。,电离辐射生物机体吸收能量生物分子电离、激发介质分子电离、激发（直接作用）（间接作用）生物大分子生理效应突变生化损伤(可逆)亚细胞损伤可见损伤细胞死亡远期效应机体死亡图4-1电离辐射损伤发展图解,（二）影响辐射损伤的因素,与辐射有关的因素辐射种类、照射剂量、剂量率、分次照射、照射部位、照射面积、照射方式与机体有关的因素种系的敏感性、发育个体的辐射敏感性、器官、组织和细胞的敏感性、与环境有关的因素温度、氧含量,（三）电离辐射的生物效应分类1、确定性生物效应：机体受射线照射后，若某一组织损失的细胞足够大，而且这些细胞又相当重要，就会出现组织或器官功能不同程度的丧失。当照射剂量很小时，这种损失发生的概率为0，若受照剂量高于某一水平（阈值）时，损伤的概率很快增加到1（100发生）。在超过阈值后，损伤的严重程度随受照剂量的增加而越严重。电离辐射这种生物效应称为确定性效应。只要超过阈剂量，这种效应就一定会发生。,不同剂量X、射线对人体的损伤,剂量（cGy）损伤程度25无明显病变25-50可恢复的机能变化50-100机能、血液变化，无临床征象100-1000各类骨髓型急性放射病（部分死亡）1000-5000肠型、脑型急性放射病（全部死亡）,2.随机性生物效应受照后细胞的结局有三：细胞死亡；细胞未受损伤或损伤后修复正常。细胞发生变异但没有死亡，有可能形成变异了的子细胞克隆，当机体免疫监控不健全时，经过不同的潜伏期后，变异了的子细胞克隆可能恶性变，发生肿瘤。,这种发生概率（不是严重程度）随照射剂量的增加而增大，其严重程度与照射剂量无关，不存在阈值的辐射生物效应称为随机性效应。辐射致癌效应就是典型的随机性效应。若这种变异在性细胞（精子或卵子），基因突变的信息有可能传给后代，则称为遗传效应，是另一种随机性效应。,图1确定性效应与随机性效应剂量-效应曲线的特征右下图的(a)、(b)和(c)表示受照射个体中不同敏感性的变动情况。,辐射造成的健康效应,辐射的致癌性,放射性疾病,放射性疾病：电离辐射所致损伤或疾病的总称。我国职业病目录中的职业性放射性疾病名单中共11种。2002年公布的放射性疾病诊断标准共18种（GBZ95-1122002）。至2009年新发布的放射性疾病诊断标准有10个，修订4个，已审定待公布4个。,放射性疾病,外照射急性放射病外照射亚急性放射病外照射慢性放射病内照射放射病放射性皮肤病放射性白内障放射性肿瘤外照射放射性骨损伤放射性甲状腺疾病放冲复合伤放烧复合伤放射性性腺疾病急性铀中毒放射性膀胱疾病急性放射性肺炎放射性直肠炎（2002年）,三、放射防护基本原则,辐射防护管理目的：防止确定性效应的发生(应用安全)将随机性效应发生的几率降低到可以接受的尽可能低的水平(防护最优化)保障工作人员、受检者与患者以及公众的健康与安全，确保电离辐射的医学应用获取最佳效益。,体现国际标准新进展的基本原则(IAEA-ICRP)电离辐射实践的正当性防护或干预措施的最优化所有相关实践的复合照射不应超过标准规定的限值责任明确，各司其职，各负其责源的设计和运行中引入纵深防御措施通过优质管理和质保等系列措施确保安全提高安全文化素养,（一）辐射实践的正当性为了防止不必要的照射，在进行任何一种包含辐射照射的实践活动之前，都必须经过充分的论证分析，权衡利弊。只有当带来的个人和社会利益大于所付出的代价时，才能认为是正当的。如果引进的某种实践的净利益不能超过代价（包括基本生产代价、辐射防护代价及辐射所致机体损伤代价等），属于不正当性实践，应当终止这种实践。,在医疗照射中，其正当性意味着一次比较准确的诊断，或者从治疗中使患者获得了健康。从医学角度判断，接受这种照射比辐射可能诱发的随机性效应或确定性效应的危险更为重要。反之，不做这种照射对患者带来的危险大于预期的辐射危险。因此，这种实践的理由是正当的。医疗照射实践的正当性直接关系到公众所受照射剂量和人群的生物效应发生率。,医疗实践中的正当性有三个层次,在第一个，也是最基本的层次上：医疗中使用辐射被认为好处多于损害在第二个层次上，针对特定对象的特定医疗过程已被认定，认为是正当的，即总的正当性的判断。除考虑患者的医疗照射，也要考虑对工作人员和公众的照射，以及存在潜在照射（事故和意外）的可能性。这是国家专业机构和审管部门的职责在第三个层次上，要考虑为某个患者使用的该医疗过程是正当的，即判断该次特定的应用带来的好处多于损害,（二）辐射防护的最优化在辐射实践的正当性分析之后，确定要照射的实践，此时应进行辐射防护的最优化分析。对于所有的辐射照射，在考虑了经济、技术和社会等诸因素之后，使个人剂量的大小、受照人数的多少和不确定发生照射事件的发生概率，都应保持在可做到的合理的尽可能低的水平，避免一切不必要的照射。在某项辐射防护实践中，不是剂量越低越好，应当使照射剂量降低到合理的可以做到的程度。否则，将会增加辐射防护的代价，所获得的纯利益反而减少。,防护最优化应贯穿于医疗应用辐射的所有阶段，从工作场所、设备和设施的设计、医疗过程的设计到每天的应用（操作规程）防护的最优化包括医疗照射（患者）和职业照射（工作人员）的防护剂量限值：适用于职业照射和公众照射剂量约束值：适用于职业照射、公众照射、科学研究中的志愿者和非职业性护理患者的志愿者诊断用参考水平：适用于医疗照射，与剂量限值和约束值没有联系,（三）个人剂量限值在进行了上述两项分析之后，从安全角度考虑，还要对个人在行动中接受的剂量加以限制，以保证个人不会受到不可接受的辐射危险。辐射实践的正当性及其防护的最优化原则主要与辐射源有关，涉及对某项辐射源的使用和防护是否适宜；而个人剂量限值涉及职业性人员个人和公众个人，与人有关。,国际剂量限值的变迁,国际放射防护委员会（ICRP）19360.2R/日耐受剂量19500.05R/日最大允许剂量19585rem/年最大允许剂量197750mSv/年有效剂量当量199020mSv/年5年平均有效剂量,我国现行辐射防护的基本剂量限值我国现行辐射防护的基本剂量限值，也就是辐射防护标准，是开发和应用电离辐射单位、职业性工作人员及辐射防护工作者必须遵从的技术和行为法规。其内容包括剂量限值（数据标准）和行为准则（行为标准）。,1、基本限值包括剂量限值和次级限值（当基本剂量当量限值不能直接作为一年中摄入放射性核素量的限值时，需要次级限值，即在一年中摄入放射性核素用年摄入量限值加以限制），主要限制职业性人员个人和公众成员中的个人而规定的剂量限值。个人剂量限值是个人在任何一年受到的外照射所产生的有效剂量与在这一年内摄入的放射性核素所产生的待积有效剂量两者之和的限值，不包括医疗照射剂量和天然本底照射剂量。,个人剂量限值,2、导出限值导出限值是将放射性核素的浓度与关键人群组成员受到的剂量联系起来的适合于某种情况的一定模式。通过这种模式将导出限值与基本剂量当量限值联系起来，即由基本限值推导出来的限值。或称推定限值。例如，导出空气浓度、导出食入（饮水和食物）浓度、放射性物质表面污染控制水平、工作场所的剂量率及可以向环境介质中释放的放射性物质的量等，都属于导出限值。,放射性物质污染表面的限值,3、特殊照射剂量限值对事先计划的特殊照射的剂量限值：特殊情况下，需少数人接受超过个人剂量当量限值的照射。事先应做周密的计划，所接受的有效剂量当量在一次事件中不大于100mSv，一生中不大于250mSv；同时，眼晶体和其他单一器官或组织分别不大于150和500mSv。（应有医学观察，并将当量剂量和观察结果记入档案。）对育龄妇女和孕妇的剂量限值：从事放射性职业工作的育龄妇女所接受的照射，应严格按均匀的月剂量率加以控制。对已经确认怀孕的妇女接受的照射，除了按均匀的月剂量率控制以外，在一年内所接受的有效剂量应限制在15mSv。,应急照射：发生事故时，为了制止事故扩大、营救遇险人员、进行抢修或其他应急行动而自愿接受的照射。申请批准开始运行前，必须制定好应急计划、各种相应对策和善后措施。一次应急照射中，全身剂量不得超过250mSv，并满足职业人员确定性效应的年剂量限值。事故照射：是指在发生核辐射事故情况下，工作人员及公众非自愿接受的超过正常限值的照射。此时，只能采取某些干预措施限制事故的发展，减少或限制人员受照剂量。事故照射有效剂量当量超过100mSv的人员，应及时给予医学检查和必要的医学处理，并根据所受剂量、参照健康情况、年龄和专门技能，对其今后能否继续从事放射性工作及从事放射性工作水平，提出建议，并详细记录和存档。,（四）辐射防护措施1、外照射防护措施：外照射防护有距离防护、时间防护和屏蔽防护三种措施。（1）在距离防护方面，因为空间某处的辐射剂量率与距放射源距离的平方成反比，所以与放射源的距离越大，该处的剂量率越小。所以在工作中要尽量远离放射源。在工作中使用机械手、机器人，事故中撤离放射性沾染区等，都属于距离防护。在实际工作中，尽量远离X管，机房空间要求有足够的大，以使X线有比较大的衰减。防护规定100毫安以下X线机机房面积不小于24平方米，200毫安以上要达到36平方米，多球管X线机机房面积适当增加。,（2）时间防护就是要尽量缩短从事放射性工作时间，以达到减少受照剂量的目的。工作人员要做好检查前准备和暗适应尽量缩短曝光时间，要熟练、迅速、准确操作。采取限定工作时间、轮流作业的措施都属于时间防护。（3）屏蔽防护就是在人与放射源之间设置一道防护屏障。因为射线穿过原子序数大的物质，会被吸收很多，从而减少人体的辐射剂量。常用的屏蔽材料有铅、钢筋水泥、铅玻璃等。X线机荧光屏铅玻璃，X线机房墙壁及放射科使用的铅个人防护用品，隔室等都是屏蔽防护的一种方法，X线机机房防护有用线防护厚度不小于2毫米厚铝，散漏线防护不小于1毫米铅。,2、内照射防护措施：一旦放射性物质被摄入体内就会引起内照射，将会连续照射人体，直到放射性衰变完，或者放射性物质被排出为止。内照射防护主要考虑控制放射污染和阻断放射性物质进入体内的途径。主要措施有：（1）控制放射性污染尽可能地减少放射性物质的操作量：包容放射性物质，通常至少要有二级包容，防止破碎、溅失等引起污染，放射性废物应有专门处理；配备防护设施、衣具、洗涤和监测设备等。,（2）阻断放射性物质进入体内的途径：防止放射性物质经呼吸道吸入。呼吸道吸入是造成体内放射性污染的主要途径。在这方面的主要措施有：使用通风橱或手套厢、进行湿式作业等。一般情况下可佩带一般口罩或特殊防护口罩，必要时要带面具和穿气衣。防止放射性物质经食道进入体内。食入被放射性物质污染的食物和饮水，是造成体内放射性污染的另一个途径。所以要加强对水和食品的监测，禁止在工作区或污染区进食。注意防止手的污染。,防止放射性物质经体表进入体内。皮肤被污染后，除会对皮肤造成照射外，放射性物质还会通过正常皮肤或伤口进入体内，造成内沾染。应避免皮肤与放射性物质接触，为此可穿戴一些个人防护器具，如工作服、工作帽、手套和防护鞋等。离开工作场所和污染区时，要彻底清洗，要特别注意一些易污染部位的清洗。洗消前后都应进行体表监测。,四、放射诊疗的防护管理,放射诊疗是指使用放射性同位素、射线装置进行医学诊断、治疗和健康检查的活动。是放射性元素和放射线被发现后最早获得实际应用的领域,也是目前人类所受到的最大的人工电离辐射我国医用辐射单位、人员和设备总数居世界前列我国医疗照射的应用频率不断增长医疗照射影响面广遍及城乡各地涉及人数众多,X射线诊断的检查频度从1987年到1998年，10年左右增长了35%.。其中X-CT检查的频度增涨更为显著(从5%的占22.5%(超剂量照射或欠剂量照射)。1996年-2000年IAEA/WHO国际TLD剂量比对结果显示，其中有的设备输出量的误差高达+45.9%至-49.9%。这些测量结果显示，放射治疗机的应用质量不容乐观。,（6）介入放射学从业人员受照剂量大，健康问题突出介入放射学诊疗程序迅速扩展应用，除放射科外，其他多种科室，如心血管、神经、泌尿、呼吸、胃肠、儿科、妇科、外科等科室均有应用，我国目