保健物理电离辐射的生物效应市公开课获奖课件

1、保健物理 第三章 电离辐射生物效应3.1 生物效应产生过程和机理3.2 电离辐射所致生物效应分类3.3 拟定性效应3.4 随机性效应第1页第1页基本生物学概念: DNA 硷基对A-T；C-G无穷排列方式由两条螺旋状排列核苷酸链构成第2页第2页基本生物学概念: 基因（gene）DNA链上含有一定功效一段核苷酸序列基因突变（mutation）:DNA发生可遗传变异。点突变（point mutation)诱变剂（mutagen）:能引起突变物质。物理诱变剂 化学诱变剂 生物诱变剂第3页第3页 1 物理过程与能量转移（10-16s下列） 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

2、，酶）3.1 生物效应产生过程和机理2 物理化学作用（10-12s下列） 自由基生成: H2O2, HO2 , H- , OH-3 分子构成及性质改变 细胞膜； 核膜第4页第4页电离辐射能量转移过程3.1 生物效应产生过程和机理第5页第5页单链断裂： DNA损伤（分子水平）双链断裂： 错误修复C能够实现无差错 修复第6页第6页细胞水平损伤细胞死亡间期死亡增殖死亡增殖死亡间期死亡增殖死亡间期死亡间期死亡功效障碍结构改变增殖死亡第7页第7页细胞水平损伤细胞变异（modification)异常细胞 克隆细胞转化癌症transformationcancer变异第8页第8页细胞凋亡(apoptosis)

3、变异细胞程序性死亡（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主要机制第9页第9页细胞凋亡(apoptosis)第10页第10页小结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效障碍不孕肿瘤遗传效应拟定性效应多细胞死亡造成随机性效应单一细胞变异造成DNA损伤细胞水平临床症状效应第11页第11页3.2电离辐射所致生物效应分类躯体效应（somatic effects）定义：发生在受照者本人身上效应依据效应发生个体：遗传效应（hereditary effects）定义：发生在受照者后代身上效应第12页第12页关于

4、遗传效应由生殖细胞变异引起辐射照射引起遗传效应没有特异性迄今没有些人类资料必定辐射所致遗传效应发生第13页第13页关于遗传效应英国儿童白血病事件起诉与败诉放射科医师后代流行病学调查（英、美、日、中）第14页第14页3.2电离辐射所致生物效应分类依据效应发生时期 潜伏期（latent period): 从受到照射到临床上特定效应发生所需时间早期效应（early effects）受到照射后数周之内发生效应晚发效应（Late effects）受到照射后数月以后发生效应第15页第15页关于早期效应日本核临界事故（99.09.30）事故发生时位置图S氏（10Gy）20分钟后感觉麻木、呕吐、腹泻O氏（17

5、Gy）：意识丧失、呕吐、腹泻、淋巴细胞数第16页第16页关于晚期效应潜伏期日本原爆受害者肿瘤发生率随时间改变030年40年白血病白血病之外肿瘤2年第17页第17页3.2电离辐射所致生物效应分类 拟定性效应（deterministic effects） 随机性效应(stochastic effects)依据效应-剂量关系分类有剂量阈值无剂量阈值效应严重程度 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第18页第18页拟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拟定性效应？第19页第19页3.3 拟定性效应3.3.1 急性放射病定义：人体一次或短时间内分次受到大 剂量照射引起全

6、身性疾患。外照射：1Gy第20页第20页急性放射病临床特点:1.损伤范围广,波及机体所有组织和器官, 表现为复杂临床症状和体症。2.主要损伤器官改变,可决定和影响病 情发展和预后3.在一定照射剂量范围内,机体有自动恢 复潜力.第21页第21页急性放射病症状与剂量关系: 剂量(Gy) 症 状0.10.51.01.53-57-10染色体改变末梢血中淋巴细胞减少10%人恶心，呕吐死亡阈值LD50/60天(造血器官死亡)LD100/60天(消化器官死亡)第22页第22页急性放射病分类分 类剂量（Gy）临床表现病理改变骨髓型放射病3-5出血，感染骨髓克制肠型（肺障碍）5-15高烧，腹泻电解质失调肠上皮分

7、裂停止，脱落脑型15神经系统障碍脑炎，脑水肿第23页第23页3.3.2 对造血组织影响细胞类型 正常值 减少阈值(Gy)白细胞 3500-1000 0.5红细胞 (400-500)104 1.0血小板 20 104 1.0淋巴细胞 3-4天红细胞 120天血小板 8-9天血细胞寿命第24页第24页3.3.3 生殖系统影响不孕阈值(Gy): 1次急性照射 慢性照射 一时性不孕 0.15 0.4/年 永久性不孕 3.5-6 2.0/年男性 1次急性照射 慢性照射 一时性不孕 0.65 1.5 0.4/年 永久性不孕 2.5-6 0.2/年女性第25页第25页3.3.4 皮肤放射损伤剂量(Gy) 急

8、性损伤 慢性损伤0.5 染色体畸变无5一时性脱发及红斑红肿,疼痛,烧灼感伴有功效障碍10一时性溃疡,水泡疤痕色素沉着WBC上升全身中毒症状萎缩,15永久性溃疡,合并感染 败血症慢性顽固性溃疡第26页第26页3.3.5 眼组织放射损伤水晶体: 放射敏感性不小于结膜等其它眼组织水晶体 前面部位上皮细胞发生分裂障碍 混浊 白内障(从前向后推移)潜伏期：6个月-35年，与剂量成反比一次急性照射多次照射混 浊 0.5-2.0 5白内障 5.0 8症状与阈值第27页第27页3.4 随机性效应-辐射致癌3.4.1 癌症概念与起源癌症(cancer):增生失控并侵入周围组织或向远隔部位转移恶性肿瘤致癌因子(c

9、arcinogen):能使正常细胞转变为恶性细胞最后发展为癌症因子 化学原因 物理原因 病毒机体遗传特性, 激素水平, 环境原因, 生活原因第28页第28页3.4.2 癌症多阶段发生学说(multi-stage)始动期(initiation):原癌基因激活, 抑癌基因失活淘汰机制:DNA修复, 免疫系统辨认监视消除癌症是否出现和何时出现增进期(promotion): 变异细胞 癌细胞发展期(progression):癌细胞恶性性质增长 癌症第29页第29页3.4.3 人类辐射致癌分析办法流行病学(epidemiology):对人群中某种疾病时间, 空间分布及其影响原因研究癌症危险:危险(ris

10、k): 某种有害效应发生概率发病率(incidence)死亡率(mortality)第30页第30页3.4.3 人类辐射致癌分析办法危险系数(risk coefficient): (危险度) 单位剂量照射引起危险超额绝对危险(excess absolute risk, EAR):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: 单位剂量增长例数单位: 10-2Sv -1第31页第31页3.4.4 人类放射性癌症(radiogenic cancer)第32页第32页辐射致癌潜伏期最小潜伏期中央值最大潜伏期白血病2年8年40年其它癌症16-24年终身ICRP Publ. 60(1990)第33页第33页辐射致癌危险系数与累计危害12种癌症, 低LET