医学辐射防护学课件

医学辐射防护学及其新进展简介医学辐射防护学及其新进展简介一、辐射剂量及其基本单位电离辐射所作用的空间称为辐射场辐射剂量专门用来描述辐射场的性质，辐射对介质的电离能力，辐射对介质的能量传递。它与辐射的各种效应直接相关。1、照射量χ描述光子（χ、γ射线）对空气的电离能力，旧用单位为伦琴（R）1R=1静电单位电量/cm3空气，现统一使用的SI单位为C·Kg-1，即对每千克空气电离产生1库仑电量，1C·Kg-1=3.876×103R一、辐射剂量及其基本单位2、吸收剂量（D）描述任何电离辐射作用于任何介质时的能量传递，其旧有单位为拉值（rad）1rad=100尔格/克SI单位为戈瑞（Gy，旧译格雷）1Gy=1J·Kg-1（焦耳/千克）1Gy=100rad专门针对某一器官（组织）的吸收剂量称为器官剂量DTDT=εT/mT2、吸收剂量（D）3、当量剂量（HT·R）

吸收剂量（能量传递）相同时，不同电离辐射的生物学意义不一样（这主要与射线的传能线密度（LET，Kev/μm）有关），必须引入修正因子，使生物效应的量度能归一，比较。因而国际辐射防护委员会（ICRP）早就定义了一个为辐射防护目的引入的剂量当量概念即H=D·Q·N，其中Q为辐射的品质因子，N为其它一切必要修正因子的乘积。在ICRP最近的60号出版物中，推荐了一个由器官或组织中的平均吸收剂量导出的新量，定名为当量剂量（HT·R）3、当量剂量（HT·R）辐射在器官或组织中产生的当量剂量HT·R由下或给出：HT·R=WR·DT·R式中，DT·R是辐射R在器官或组织中产生的平均吸收剂量；WR是ICRP定义的辐射权重因子（见下表）由于WR是无量纲量，所以当量剂量的SI单位与吸收剂量的相同，即J·Kg-1，专用名为希沃特（旧译西弗），符号为Sv1Sv=1J·Kg-1辐射在器官或组织中产生的当量剂量HT·R由下或给出：表1辐射权重因子（WR）辐射种类与能量范围WR光子电子及介子中子质子（反冲质子除外）α粒子，裂变碎片，重核所有能量所有能量<10Kev10~100Kev100Kev~2Mev2~20Mev>20Mev>2Mev115102055520表1辐射权重因子（WR）辐射种类与能量范围WR光子所有能4、有效剂量（E）随机性效应发生概率和当量剂量之间的关系，还随受照器官或组织的不同而变化，因此，ICRP的最近出版物推荐了一个组织权重因子WT（见下表），由不同组织的WT加权求和的当量剂量定义为有效剂量E。E=∑WT·HT式中HT是器官或组织T的当量剂量，WT是器官或组织T的权重因子（所有WT之和为1）有效剂量E与随机性效应的相关性更好，有效剂量的SI单位仍为J·Kg-1，希沃特（Sv）T4、有效剂量（E）T表2组织权重因子组织与器官组织权重因子，WT性腺红骨髓结肠肺胃膀胱乳腺肝食道甲状腺皮肤骨表面其余组织或器官0.200.120.120.120.120.050.050.050.050.050.010.010.05表2组织权重因子组织与器官组织权重因子，WT性腺0.20二、辐射源及其对人类的照射1、天然辐射源（1）天然辐射的分类宇宙射线：来自宇宙的质子和α粒子，与大气中原子核作用产生各种次级粒子，包括电子、介子、光子、质子和中子等，是地面宇宙射线的主要成分。宇生核素：宇宙射线与大气作用产生的放射性核素，如3H、14C等。原生核素：存在于地壳中的天然放射性核素，其种类很多，较受注意的是铀、镭、钍、氡、40K和14C等，其中40K最重要，含量也较高，并且是参与人体代谢的元素之一。二、辐射源及其对人类的照射土壤、岩石和海水中40K的含量最高，而淡水中40K可忽略不计（见表3）。土壤中放射性核素含量取决于岩石的性质，一般火石岩最高，石灰岩最低。表3土壤、岩石和水中天然放射性核素的含量核素天然放射性核素含量土壤（μμCi/g）岩石（μμCi/L）淡水（μμCi/g）海水（μμCi/L）40K0.8~2.42.2~22300226Ra0.1~1.90.4~1.30.01~1.00.05232Th0.02~1.50.1~1.30.01~0.05238U0.03~0.60.4~1.30.01~700.7~1.2土壤、岩石和海水中40K的含量最高，而淡水中40K可空气中的天然放射性核素主要是铀、钍衰变系中的气态氡、钍及它们短寿命的子体，218Po、214Pb、214Bi和216Po、212Bi等。其浓度受许多因素影响（见表4）。表4空气中220Rn浓度地点220Rn浓度（Ci/L）铀、钍矿内<10-10混凝土建筑物内1×10-12~2×10-11陆地内海洋上10-14~10-131×10-15~6×10-15同一地点，氡浓度在一昼夜之间就可相差数倍到10倍左右。一般凌晨高于午后，秋冬高于春夏。室内又受通风条件的影响，一般情况下，室内高于室外。空气中的天然放射性核素主要是铀、钍衰变系中的气态氡、动植物食品中的天然放射性核素主要是40K，其次有226Ra、14C等。其中陆地上动植物食品中40K的平均含量约2.4mμCi/kg（鲜重），豆类食品可达8mμCi/kg左右，226Ra约0.1~6mμCi/kg，生物体内每克碳中约含14C6.1mμCi。随空气、水和食品进入人体的天然放射性核素可对人体造成内照射。表5若干天然放射性核素每日食入量及人体内含量核素每日食入量（mμCi）人体内含量（mμCi）3H14C40K210Pb226Ra232Th238U16~601.2×103~1.8×1031.6×103~2.4×1031~170.5~1.80.30.62.5×102~1×1037.7×1048×104~1.2×1057.5~10230~402.050~90动植物食品中的天然放射性核素主要是40K，其次（2）天然辐射对人类的辐射剂量外照射：来自宇宙射线的高能粒子流和地壳本身的天然放射性核素，其对人体的有效剂量分别为0.355mSv/年和0.41mSv/年。内照射：呼吸道吸入的氡气（包括222Rn和220Rn）和通过食物、饮水进入人体的40K是对人体内照射的主要贡献。二者之和为2.4mSv/年，其中内照射约占2/3，外照射1/3，需指出，各地天然本底不同，对人所致年有效剂量也不一样，如我国广东阳江地区为3.6mSv/年，印度的喀拉拉邦和巴西的大西洋沿岸，达6~30mSv/年（2）天然辐射对人类的辐射剂量表6天然本底辐射所致年有效剂量辐射源年有效剂量（mSv·a-1）外照射内照射合计宇宙线直接电离成分0.300.03中子成分0.0550.055宇生放射性核素0.0150.015原生放射性核素40K0.150.180.3387Rb0.0060.006238U素0.11.241.34232Th系0.160.180.34合计0.81.62.4表6天然本底辐射所致年有效剂量辐射源年有效剂量（mSv·a2、人工辐射源由于人类的生产、医疗及其它活动所产生或使用的辐射源，包括：核爆炸、核能生产、核反应堆及加速器制备人工放射性核素，医用X线机、加速器、辐照站、工业探伤、工业产品中的某些发光材料，某些电器产品和电视机等等。人工辐射源对人类的照射情况复杂，分布不均，受照人群各异，必须以法律、法规来监控、规范。与人工辐射有关的从业人员和受照个体是监控的重点。2、人工辐射源三、电离辐射的生物效应1、电离辐射生物效应的作用机理电离辐射体液间接作用原子电离激发、变性（物理阶段）分子结构和功能变化（化学阶段）细胞损伤（生物阶段）器官组织损伤染色体基因水平远期效应遗传效应代偿修复间接作用自由基三、电离辐射的生物效应电离辐射体液原子电离激发、变性分子结2、电离辐射生物效应的分类（1）近期效应和远期效应近期效应也称急性或早期效应，远期效应也称晚期、远后或慢性效应。当机体受到高剂量、高剂量率照射后，有足够的能量沉积于细胞内，破坏了细胞的增殖功能或导致细胞死亡，引起受照组织、器官的功能障碍或病理改变，在临床上表现为急性放射反应或急性放射损伤。若一次受照剂量较低或低剂量率长期照射，受照细胞未因辐射致死，可产生亚致死性损伤的修复或发生再增殖的修复。根据损伤程度和可修复作用，辐射生物效应可在受照后数周数月到若干年后才显现，称为晚期效应。2、电离辐射生物效应的分类（2）躯体效应和遗传效应辐射诱发的机体生物效应，显现在受照射者本人身上的称为躯体效应（Somaticeffect）。躯体效应发生于体细胞，这类细胞的存活时间不能超过个体的寿命期限，因此躯体效应一定要在受照射者的生存期显现出来。辐射也可影响受照射者的后裔，如辐射诱发的各种遗传性疾病，称为遗传效应（geneticeffect）。遗传效应发生于胚胎细胞，此类细胞的功能是将遗传信息传递给新的个体，使遗传信息在受照者的第一代或更晚的后代中显现出来。（2）躯体效应和遗传效应（3）随机效应与确定性效应随机效应：（stochasticeffect）即生物效应的发生率与照射剂量线性相关，不存在剂量阈值，且效应的严重程度与剂量无关，如致畸、致癌效应等。确定性效应：（旧称非随机效应，ICRP建议改称，deterministereffect）辐射剂量超过阈值时效应发生，此后效应的严重程度与所受辐射剂量正相关，如骨髓损伤，晶状体损伤，性细胞损伤，皮肤恶性病变等。（3）随机效应与确定性效应剂量随机效应发生几率剂量确定性效应严重程度阀剂量随机效应发生几率剂量确定性效应严重程度阀3、影响辐射生物效应的因素（1）与辐射有关的因素A辐射的种类B吸收剂量和吸收剂量率C照射面积、部位及均匀度D照射方式（2）与机体有关的因素A生物种类的敏感性B个体敏感性C组织器官的敏感性（3）与环境有关的因素A温度B氧C化学物质3、影响辐射生物效应的因素表7机体各种细胞对辐射的敏感性敏感分类细胞种类脏器所需的照射剂量（Gy）细胞死亡的后果开始损伤（个别细胞死亡）严重损伤（大部分细胞死亡）对辐射高度敏感性淋巴细胞幼稚红细胞幼稚粒细胞幼稚巨核细胞精原细胞卵细胞（成熟）小肠隐窝细胞腺脏、淋巴结甲状腺骨髓骨髓骨髓睾丸卵巢小肠0.25~0.50.25~0.50.5~10.5~10.5~10.50.51~24~64~655~65~63~43~48淋巴细胞减少症贫血粒细胞减少症血小板减少症无精、不孕症不孕症肠炎症状中等度敏感性表皮细胞皮脂腺细胞毛束细胞汗腺细胞眼晶体状成骨细胞血管内皮细胞皮肤、粘膜皮肤皮肤皮肤眼骨血管系统33333~44~68~128.5~188.5~18712~258~108~1012~40皮肤营养不良、溃疡皮肤干燥脱毛汗分泌障碍晶体混浊、白内障骨发育及再生停滞血流障碍对辐射高稳定性脾上皮肝细胞小管上皮神经质细胞神经细胞肌细胞网状细胞结缔组织细胞骨细胞肺泡上皮内、外分泌腺肝脏肾脏中枢神经系统中枢及周围神经骨骼肌、心肌等网状组织系统全身各处骨骼肺脏10~4030~60功能障碍营养不良变性过程组织坏死表7机体各种细胞对辐射的敏感性敏感分类细胞种类脏器所需的4、辐射的确定性效应

ICRP在60号出版物中指出：如果人体组织或器官受到照射，有足够多的细胞被杀死或不能繁殖和发挥正常功能（细胞的丢失率>补偿率），则将丧失器官的功能，这种效应现象称为确定性效应。这种效应的严重程度与剂量有关，且有一个阈值剂量。当低于阈剂量时，由于细胞丢失较少，不会出现组织或器官的功能损伤。当高于阈剂量时，剂量越大损伤越严重，确定性效应包括全身小剂量照射的放射反应，大剂量照射所致不同类型不同程度的放射病，局部组织器官照射的放射损伤，如骨髓、甲状腺、肺、眼晴晶体、皮肤及性腺反应。4、辐射的确定性效应（1）全身照射的效应1）小剂量照射的放射反应

小剂量外照射的含意包括两个方面：一是指一次照射较小的剂量；二是指长期受低剂量率的慢性照射。ICRP认为“一次急性照射不超过0.5Gy或一年内多次受照小于0.1Gy为小剂量照射”。我国根据人员和动物实验结果，“将一次受照1.0Gy以下或经常受超允许剂量的慢性照射划为小剂量”。当受照剂量较小时，主要表现为放射反应。如全身受照剂量低于1.0Gy时，一般不会发生明显的急性放射损伤，但部分受照者可出现某种程度的临床症状和血液学变化。反应程度及持续时间与受照剂量大小和受照者的机体状况有关。（1）全身照射的效应表8人体受小剂量γ线照射后早期临床表现剂量（Gy）症状血液学变化<0.1无明显变化不明显，一般在正常值范围内波动0.1~0.25无明显变化淋巴细胞数略降后升高，渐恢复，白细胞数变化不明显0.25~0.50约2%人员呈轻微头晕、乏力，食欲下降、睡眠障碍等淋巴细胞及白细胞数略低于正常值，有的下降约25%，但较快恢复到正常水平0.5~1.0约5%人员呈轻度头晕、乏力，不思饮食、失眠、口渴等淋巴细胞、白细胞、血小板可降至照前的25%~50%，半年内可恢复到正常水平表8人体受小剂量γ线照射后早期临床表现剂量（Gy）症状血值得注意的是，近年来一些研究结果证明，低剂量照射可发生刺激作用，包括促进细胞增殖及修复，增强免疫力，使机体自然防御功能得到提高等。这种现象被称为电离辐射的刺激或兴奋效应，也称为适应性反应。这种现象由于涉及到辐射防护及辐射危害评价的基本概念与原则，因而引起人们的高度重视。但依据现有研究结果，包括动物及人体流行病学调查结果，尚不能确定低剂量辐射照射的刺激效应或适应性反应能给机体带来好处并能超过低剂量照射的有害作用。因此，对低剂量照射的刺激效应，还需进行深入研究。值得注意的是，近年来一些研究结果证明，低剂量照2）全身急性放射损伤

在短时间内全身或身体大部分受较大剂量照射时发生，可表现为骨髓型、肠型或脑型急性放射病。骨髓型急性放射病又称造血型急性放射病，是以骨髓等造血组织的损伤为基本病变。这种类型的放射病以白细胞数量减少、感染和出血等为主要临床表现，具有典型的病程阶段性，即可分为初期、假愈期、极期和恢复期。胃肠型急性放射病以胃肠道为基本病变，以频繁呕吐、严重腹泻及电解质代谢紊乱为主要临床表现。这种严重的急性放射病一般具有初期、假愈期和极期3个阶段病程。脑型急性放射病是以脑组织损伤为基本病变，以意识障碍、定向力丧失、共济失调、肌张力增强、抽搐及震颤等中枢神经系统症状为特殊临床表现。这种极其严重的急性放射病，一般只具有初期和极期两阶段病程。2）全身急性放射损伤一般认为，受照剂量越大损伤越严重，照后发生死亡的时间越短。为此，ICRP1999年根据已有研究结果，提出了人体全身低LET辐射急性均匀照射时，引起不同急性综合征状和死亡时间的剂量范围见表9表9人体全身急性均匀低LET辐射照射时引起不同综合症状和死亡的剂量范围全身吸收剂量（Gy）引起死亡的主要效应照后死亡时间（d）3~5损伤骨髓（LD50/30）30~603~15损伤胃肠道和肺10~20>15损伤神经系统1~5一般认为，受照剂量越大损伤越严重，照后发生死3）急性放射病的发生率和死亡率与辐射剂量的关系表10急性放射病发生率与辐射剂量的关系剂量（Gy）发生率（%）0.700.901.001.051.101.201.251.351.401.602.001102030405060708090993）急性放射病的发生率和死亡率与辐射剂量的关系表10急性表11急性放射病死亡率与辐射剂量的关系*剂量（Gy）死亡率（%）2.002.602.803.003.203.503.603.754.004.505.50110203040506070809099*指在受照后未进行必要的医学救治，较新的文献认为，健康成人的LD50/60的剂量范围为3~5Gy表11急性放射病死亡率与辐射剂量的关系*剂量（Gy）死亡（2）不同组织器官的确定性效应1）骨髓骨髓是人体重要的造血组织，对辐射较敏感。全身单次照射1Gy以下，因造血细胞仅轻度减少，不影响人的活存。中等致死剂量全身照剂后，可导致出现骨髓型急性放射综合征，感染及出血为主要死因。7~10Gy的急性照射，若不治疗可使100%人员死亡。骨髓局部照射30~40Gy可造成局部坏死，继而发生萎缩、纤维化和造血组织被脂肪代替，在分次或长期照射情况下，造血组织的耐受力提高。例如人体资料表明，若照射时间长达数月时，骨髓可能耐受3~10Gy的剂量。这就提示，造成致死性骨髓再生障碍的阈剂量可能超过每年1Sv（2）不同组织器官的确定性效应2）性腺人体睾丸受到0.15Gy照射后，可使精子数量减少，引起暂时性丧失性生育能力，经过数周到数月的不育期后仍可恢复。剂量较大时恢复期延长，剂量超过3~5Gy时，可引起持久（永久）性不育；受照6Gy以上，受照射者100%发生永久性不育。卵母细胞是对辐射最敏感的。UNSCEAR（联合国原子辐射效应委员会）最近提出，两侧卵巢同时受到0.65~1.5Gy的照射，可迅速引起生育力障碍，但这种损害可恢复，只有一次剂量达3Gy以上才可能导致永久性不育。2）性腺3）眼晶体人眼晶体一次受到约2GyX线或γ线的急性照射即能发生可观察到的晶体混浊，分次照射约需5Gy以上。发生白内障的阈剂量单次照射时为5Gy，长期分次照射为5~14Gy，中子对眼晶体的损伤作用较低LET辐射强，例如有文献报道，一些人员由于受到估计为0.7~1Gy的中子、γ线混合照射而发生了白内障。3）眼晶体4）肺吸入性内照射是肺部辐射损伤的主要因素，肺的辐射损伤作用，在受照后的早期（80~180d）反应为急性放射性肺炎，一般情况下，低LET辐射急性照射时，引起肺炎的阈剂量约在5Gy以上，引起人体死亡的剂量约为10Gy。分次照射可明显减缓辐射的损伤作用，例如在6~8周内分次照射，使5%人员中发生晚期肺纤维化的剂量为40~45Gy，使50%人员发生的剂量为60~65Gy。4）肺5）甲状腺成年人甲状腺对辐射不太敏感，但生长发育中的儿童甲状腺较敏感。低LET照射急性照射引起成人甲状腺细胞形态变化和功能减退所需剂量约为10Gy，在30d内分次照射时，剂量达25~30Gy才能出现粘液水肿。儿童甲状腺受放射性落下灰事故性内照射和外照射时，总剂量达1~4Gy，可引起功能抑制及生长迟缓。5）甲状腺6）皮肤单次照射3~5Gy可引起红斑及暂时性脱毛，7Gy以上可引起永久性脱毛，剂量达10Gy以上可引起水泡或坏死、溃疡。分次或延续性照射引起相同效应的剂量要比单次照射明显增加，例如引起干性脱屑要在30Gy左右，而引起晚期皮肤溃疡要达到约60Gy。6）皮肤7）宫内照射（胚胎和胎儿）的确定性效应辐射对胚胎和胎儿也可引起确定性效应。ICRP在新建议书中以现有生物学资料为依据，提出经动物实验证明，使胚胎致死的阈剂量为0.1Gy，引起胎儿畸形和发育障碍的阈剂量也在0.1Gy左右。此外，宫内照射还可引起胎儿智力降低或严重智力障碍，最近的研究表明，怀孕头8周及25周以后，效应不明显，而8~15周效应最显著，其阈剂量为0.12~0.5Gy。7）宫内照射（胚胎和胎儿）的确定性效应表12引起成年人不同组织确定性效应的阈剂量估算值组织效应单次照射的总当量剂量（Sv）高度分割或迁延照射的总当量剂量（Sv）多年受高度分割或迁延照射的年剂量率睾丸卵巢眼晶体骨髓暂时不育永久不育不育可检出混浊视力障碍（白内障）造血抑制0.153.5~6.52.5~6.00.5~2.05.0(b)0.5NA(a)NA6.05>8NA0.42.0>0.2>0.1>0.15>0.4（A）NA表示不适用，因为该阈值取决于剂量率而非总剂量（B）给出的范围是2~10Sv表12引起成年人不同组织确定性效应的阈剂量估算值组织效应5、辐射的随机性效应

随机性效应是指剂量与效应的发生概率之间存在着线无阈的关系，（但它的严重程度与剂量大小无关），剂量大发生的概率高，即是任何小的电离辐射都可产生这种效应，只不过发生的概率低而已。辐射的随机性效应，包括在受照射者本人身上诱发的躯体效应（主要表现为白血病和癌症），以及在受照者后代身上所诱发的遗传效应。这两种效应一般都是在受照后晚期才表现出来，因而它们属于辐射的远后效应。5、辐射的随机性效应（1）辐射的致癌效应1）辐射致癌效应的一些特点A辐射诱发的癌症与自然发生的癌症之间难以区分B它与年龄、性别及组织器官等因素有关C辐射诱发癌症有一定的潜伏期D概率统计的数学模型，至今仍存在争议（1）辐射的致癌效应2）辐射致癌的危险估计ICPR过去的出版物——危险、危险度ICPR60号出版物——概率、后果和后果的期望值UNSCEAR——危险系数统计人群来源主要有三日本原子弹爆炸幸存者9.1万人英国强直性骨髓炎放疗病人1.4万人子宫颈癌放疗病人18万人2）辐射致癌的危险估计表13低LET辐射低剂量照射时，全年龄人口特定致死性癌症的终生概率组织、器官概率10-4Sv-1组织、器官概率10-4Sv-1骨髓骨表面膀胱乳腺结肠肝肺总计5053020851585食管子宫皮肤胃甲状腺其他30102110850500表13低LET辐射低剂量照射时，全年龄人口特定致死性癌症（2）辐射的遗传效应辐射的遗传效应在后代可表现为：性别比例改变，流产或难产，畸胎，死胎，婴幼儿死亡率增高及某些特殊遗传疾病增加等。电离辐射所致的遗传效应，是由于辐射作用于生殖细胞中的遗传物质，引起基因突变或引起携带基因的染色体的结构和数目变化，即染色体畸变。这些改变可在受照者的近几代，主要在头两代，显示出明显的遗传效应，其中有的是可威胁生命的严重损伤。（2）辐射的遗传效应很显然，对人类而言，获取和积累有关辐射遗传产应的统计学资料是非常困难的，因此，人体辐射遗传效应的危险估计值，是以动物实验观察资料为基础推论到人体的。ICRP60号出版物根据已有资料，推算出当全体人口受到低LET辐射照射时，辐射诱发的严重遗传效应在平衡时（即受照后的所有各代）的概率系数为1.3×10-2Sv-1。很显然，对人类而言，获取和积累有关辐射遗传产应（3）宫内照射的随机性效应受照胎儿似乎易发生在10岁之内表现出来的儿童白血病及其他的儿童癌症。ICRP（1990）引用有关资料，提出生前受照所致的致死性癌症的概率估计值为2.8×10-2Sv-1。并假定在整个妊娠期内概率是固定不变的。但由于可应用的资料有限，不同报告概率估计值也不同，如有的概率估计值为13×10-2Sv-1。（3）宫内照射的随机性效应四、我国现行辐射防护标准的基本剂量限值1、放射工作人员的年剂量限值放射工作人员的年剂量限值是指一年工作期间所受外照射的当量剂量与一年内摄入放射性核素所产生的待积当量剂量二者的总和，但不包括天然本底照射和医疗照射。我国《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》规定，放射工作人员连续从事5年以上的年平均有效剂量（但不可作任何追溯性平均）不应超过20mSv；任何单一年份不应超过50mSv，并同时满足以下要求：四、我国现行辐射防护标准的基本剂量限值1）为了防止有害的确定性效应，任一组织或器官所受年当量剂量不得超过：眼晶体不得超过150mSv，其他单个组织或器官不得超过500mSv。2）为了限制随机性效应，全身均匀照射的年有效剂量不应超过50mSv，当受到不均匀照射时，有效剂量（HE）应满足下列不等式：HE=∑WTHT≤50mSv1）为了防止有害的确定性效应，任一组织或器官所表14各组织器官的年当量剂量限值组织器官当量剂量限值（Cy·a-1）生殖器官乳腺红骨髓肺骨甲状腺其他组织0.20(20rem)0.30(30rem)0.40(40rem)0.40(40rem)0.50(50rem)0.50(50rem)0.50(504rem)表14各组织器官的年当量剂量限值组织器官当量剂量限值（C3）在一年时间内受到内外混合照射的情况下，应满足下列不等式，同时还规定三个月内一次或多次接受的总量不超过所规定的放射工作人员的剂量限值。式中：(HE)外——为外照产生的年有效剂量当量，mSv·a-1

Ij——为放射性核素（j）的年摄入量，Bq·a-1（ALI）j—是放射性核素（j）的年摄入量限值,Bq·a-1(HE)外50mSv·a-1∑j+Ij(ALI)i≤13）在一年时间内受到内外混合照射的情况下，应4）附加限值①从事放射工作的育龄妇女接受照射时，应按大致均匀的月剂量加以控制。②孕妇或哺乳期妇女及16~18岁实习人员，不应在甲种工作条件下工作，不得接受应急照射。③年龄小于16周岁者应按公众成员的剂量限值控制，并不得参加放射工作。4）附加限值时间mSv1/10（记录水平）mSv（rem）3/10（调查水平）mSv（rem）年季月周日时5012410.20.0255(0.5)1.2(0.12)0.4(0.04)0.1(0.01)0.02(0.002)0.0025(0.00025)15(1.5)3.6(0.36)1.2(0.12)0.3(0.03)0.06(0.006)0.0075(0.00075)表15工作场所当量剂量率值时间mSv1/10（记录水平）3/10（调查水平）年505(2、对公众的剂量限值公众中个人所接受的年当量剂量不得超过放射工作人员限值的1/10，也就是说不应超过下列限值：全身不超过5mSv，在何单个组织或器官不超过50mSv。2、对公众的剂量限值医学辐射防护学及其新进展简介医学辐射防护学及其新进展简介一、辐射剂量及其基本单位电离辐射所作用的空间称为辐射场辐射剂量专门用来描述辐射场的性质，辐射对介质的电离能力，辐射对介质的能量传递。它与辐射的各种效应直接相关。1、照射量χ描述光子（χ、γ射线）对空气的电离能力，旧用单位为伦琴（R）1R=1静电单位电量/cm3空气，现统一使用的SI单位为C·Kg-1，即对每千克空气电离产生1库仑电量，1C·Kg-1=3.876×103R一、辐射剂量及其基本单位2、吸收剂量（D）描述任何电离辐射作用于任何介质时的能量传递，其旧有单位为拉值（rad）1rad=100尔格/克SI单位为戈瑞（Gy，旧译格雷）1Gy=1J·Kg-1（焦耳/千克）1Gy=100rad专门针对某一器官（组织）的吸收剂量称为器官剂量DTDT=εT/mT2、吸收剂量（D）3、当量剂量（HT·R）

吸收剂量（能量传递）相同时，不同电离辐射的生物学意义不一样（这主要与射线的传能线密度（LET，Kev/μm）有关），必须引入修正因子，使生物效应的量度能归一，比较。因而国际辐射防护委员会（ICRP）早就定义了一个为辐射防护目的引入的剂量当量概念即H=D·Q·N，其中Q为辐射的品质因子，N为其它一切必要修正因子的乘积。在ICRP最近的60号出版物中，推荐了一个由器官或组织中的平均吸收剂量导出的新量，定名为当量剂量（HT·R）3、当量剂量（HT·R）辐射在器官或组织中产生的当量剂量HT·R由下或给出：HT·R=WR·DT·R式中，DT·R是辐射R在器官或组织中产生的平均吸收剂量；WR是ICRP定义的辐射权重因子（见下表）由于WR是无量纲量，所以当量剂量的SI单位与吸收剂量的相同，即J·Kg-1，专用名为希沃特（旧译西弗），符号为Sv1Sv=1J·Kg-1辐射在器官或组织中产生的当量剂量HT·R由下或给出：表1辐射权重因子（WR）辐射种类与能量范围WR光子电子及介子中子质子（反冲质子除外）α粒子，裂变碎片，重核所有能量所有能量<10Kev10~100Kev100Kev~2Mev2~20Mev>20Mev>2Mev115102055520表1辐射权重因子（WR）辐射种类与能量范围WR光子所有能4、有效剂量（E）随机性效应发生概率和当量剂量之间的关系，还随受照器官或组织的不同而变化，因此，ICRP的最近出版物推荐了一个组织权重因子WT（见下表），由不同组织的WT加权求和的当量剂量定义为有效剂量E。E=∑WT·HT式中HT是器官或组织T的当量剂量，WT是器官或组织T的权重因子（所有WT之和为1）有效剂量E与随机性效应的相关性更好，有效剂量的SI单位仍为J·Kg-1，希沃特（Sv）T4、有效剂量（E）T表2组织权重因子组织与器官组织权重因子，WT性腺红骨髓结肠肺胃膀胱乳腺肝食道甲状腺皮肤骨表面其余组织或器官0.200.120.120.120.120.050.050.050.050.050.010.010.05表2组织权重因子组织与器官组织权重因子，WT性腺0.20二、辐射源及其对人类的照射1、天然辐射源（1）天然辐射的分类宇宙射线：来自宇宙的质子和α粒子，与大气中原子核作用产生各种次级粒子，包括电子、介子、光子、质子和中子等，是地面宇宙射线的主要成分。宇生核素：宇宙射线与大气作用产生的放射性核素，如3H、14C等。原生核素：存在于地壳中的天然放射性核素，其种类很多，较受注意的是铀、镭、钍、氡、40K和14C等，其中40K最重要，含量也较高，并且是参与人体代谢的元素之一。二、辐射源及其对人类的照射土壤、岩石和海水中40K的含量最高，而淡水中40K可忽略不计（见表3）。土壤中放射性核素含量取决于岩石的性质，一般火石岩最高，石灰岩最低。表3土壤、岩石和水中天然放射性核素的含量核素天然放射性核素含量土壤（μμCi/g）岩石（μμCi/L）淡水（μμCi/g）海水（μμCi/L）40K0.8~2.42.2~22300226Ra0.1~1.90.4~1.30.01~1.00.05232Th0.02~1.50.1~1.30.01~0.05238U0.03~0.60.4~1.30.01~700.7~1.2土壤、岩石和海水中40K的含量最高，而淡水中40K可空气中的天然放射性核素主要是铀、钍衰变系中的气态氡、钍及它们短寿命的子体，218Po、214Pb、214Bi和216Po、212Bi等。其浓度受许多因素影响（见表4）。表4空气中220Rn浓度地点220Rn浓度（Ci/L）铀、钍矿内<10-10混凝土建筑物内1×10-12~2×10-11陆地内海洋上10-14~10-131×10-15~6×10-15同一地点，氡浓度在一昼夜之间就可相差数倍到10倍左右。一般凌晨高于午后，秋冬高于春夏。室内又受通风条件的影响，一般情况下，室内高于室外。空气中的天然放射性核素主要是铀、钍衰变系中的气态氡、动植物食品中的天然放射性核素主要是40K，其次有226Ra、14C等。其中陆地上动植物食品中40K的平均含量约2.4mμCi/kg（鲜重），豆类食品可达8mμCi/kg左右，226Ra约0.1~6mμCi/kg，生物体内每克碳中约含14C6.1mμCi。随空气、水和食品进入人体的天然放射性核素可对人体造成内照射。表5若干天然放射性核素每日食入量及人体内含量核素每日食入量（mμCi）人体内含量（mμCi）3H14C40K210Pb226Ra232Th238U16~601.2×103~1.8×1031.6×103~2.4×1031~170.5~1.80.30.62.5×102~1×1037.7×1048×104~1.2×1057.5~10230~402.050~90动植物食品中的天然放射性核素主要是40K，其次（2）天然辐射对人类的辐射剂量外照射：来自宇宙射线的高能粒子流和地壳本身的天然放射性核素，其对人体的有效剂量分别为0.355mSv/年和0.41mSv/年。内照射：呼吸道吸入的氡气（包括222Rn和220Rn）和通过食物、饮水进入人体的40K是对人体内照射的主要贡献。二者之和为2.4mSv/年，其中内照射约占2/3，外照射1/3，需指出，各地天然本底不同，对人所致年有效剂量也不一样，如我国广东阳江地区为3.6mSv/年，印度的喀拉拉邦和巴西的大西洋沿岸，达6~30mSv/年（2）天然辐射对人类的辐射剂量表6天然本底辐射所致年有效剂量辐射源年有效剂量（mSv·a-1）外照射内照射合计宇宙线直接电离成分0.300.03中子成分0.0550.055宇生放射性核素0.0150.015原生放射性核素40K0.150.180.3387Rb0.0060.006238U素0.11.241.34232Th系0.160.180.34合计0.81.62.4表6天然本底辐射所致年有效剂量辐射源年有效剂量（mSv·a2、人工辐射源由于人类的生产、医疗及其它活动所产生或使用的辐射源，包括：核爆炸、核能生产、核反应堆及加速器制备人工放射性核素，医用X线机、加速器、辐照站、工业探伤、工业产品中的某些发光材料，某些电器产品和电视机等等。人工辐射源对人类的照射情况复杂，分布不均，受照人群各异，必须以法律、法规来监控、规范。与人工辐射有关的从业人员和受照个体是监控的重点。2、人工辐射源三、电离辐射的生物效应1、电离辐射生物效应的作用机理电离辐射体液间接作用原子电离激发、变性（物理阶段）分子结构和功能变化（化学阶段）细胞损伤（生物阶段）器官组织损伤染色体基因水平远期效应遗传效应代偿修复间接作用自由基三、电离辐射的生物效应电离辐射体液原子电离激发、变性分子结2、电离辐射生物效应的分类（1）近期效应和远期效应近期效应也称急性或早期效应，远期效应也称晚期、远后或慢性效应。当机体受到高剂量、高剂量率照射后，有足够的能量沉积于细胞内，破坏了细胞的增殖功能或导致细胞死亡，引起受照组织、器官的功能障碍或病理改变，在临床上表现为急性放射反应或急性放射损伤。若一次受照剂量较低或低剂量率长期照射，受照细胞未因辐射致死，可产生亚致死性损伤的修复或发生再增殖的修复。根据损伤程度和可修复作用，辐射生物效应可在受照后数周数月到若干年后才显现，称为晚期效应。2、电离辐射生物效应的分类（2）躯体效应和遗传效应辐射诱发的机体生物效应，显现在受照射者本人身上的称为躯体效应（Somaticeffect）。躯体效应发生于体细胞，这类细胞的存活时间不能超过个体的寿命期限，因此躯体效应一定要在受照射者的生存期显现出来。辐射也可影响受照射者的后裔，如辐射诱发的各种遗传性疾病，称为遗传效应（geneticeffect）。遗传效应发生于胚胎细胞，此类细胞的功能是将遗传信息传递给新的个体，使遗传信息在受照者的第一代或更晚的后代中显现出来。（2）躯体效应和遗传效应（3）随机效应与确定性效应随机效应：（stochasticeffect）即生物效应的发生率与照射剂量线性相关，不存在剂量阈值，且效应的严重程度与剂量无关，如致畸、致癌效应等。确定性效应：（旧称非随机效应，ICRP建议改称，deterministereffect）辐射剂量超过阈值时效应发生，此后效应的严重程度与所受辐射剂量正相关，如骨髓损伤，晶状体损伤，性细胞损伤，皮肤恶性病变等。（3）随机效应与确定性效应剂量随机效应发生几率剂量确定性效应严重程度阀剂量随机效应发生几率剂量确定性效应严重程度阀3、影响辐射生物效应的因素（1）与辐射有关的因素A辐射的种类B吸收剂量和吸收剂量率C照射面积、部位及均匀度D照射方式（2）与机体有关的因素A生物种类的敏感性B个体敏感性C组织器官的敏感性（3）与环境有关的因素A温度B氧C化学物质3、影响辐射生物效应的因素表7机体各种细胞对辐射的敏感性敏感分类细胞种类脏器所需的照射剂量（Gy）细胞死亡的后果开始损伤（个别细胞死亡）严重损伤（大部分细胞死亡）对辐射高度敏感性淋巴细胞幼稚红细胞幼稚粒细胞幼稚巨核细胞精原细胞卵细胞（成熟）小肠隐窝细胞腺脏、淋巴结甲状腺骨髓骨髓骨髓睾丸卵巢小肠0.25~0.50.25~0.50.5~10.5~10.5~10.50.51~24~64~655~65~63~43~48淋巴细胞减少症贫血粒细胞减少症血小板减少症无精、不孕症不孕症肠炎症状中等度敏感性表皮细胞皮脂腺细胞毛束细胞汗腺细胞眼晶体状成骨细胞血管内皮细胞皮肤、粘膜皮肤皮肤皮肤眼骨血管系统33333~44~68~128.5~188.5~18712~258~108~1012~40皮肤营养不良、溃疡皮肤干燥脱毛汗分泌障碍晶体混浊、白内障骨发育及再生停滞血流障碍对辐射高稳定性脾上皮肝细胞小管上皮神经质细胞神经细胞肌细胞网状细胞结缔组织细胞骨细胞肺泡上皮内、外分泌腺肝脏肾脏中枢神经系统中枢及周围神经骨骼肌、心肌等网状组织系统全身各处骨骼肺脏10~4030~60功能障碍营养不良变性过程组织坏死表7机体各种细胞对辐射的敏感性敏感分类细胞种类脏器所需的4、辐射的确定性效应

ICRP在60号出版物中指出：如果人体组织或器官受到照射，有足够多的细胞被杀死或不能繁殖和发挥正常功能（细胞的丢失率>补偿率），则将丧失器官的功能，这种效应现象称为确定性效应。这种效应的严重程度与剂量有关，且有一个阈值剂量。当低于阈剂量时，由于细胞丢失较少，不会出现组织或器官的功能损伤。当高于阈剂量时，剂量越大损伤越严重，确定性效应包括全身小剂量照射的放射反应，大剂量照射所致不同类型不同程度的放射病，局部组织器官照射的放射损伤，如骨髓、甲状腺、肺、眼晴晶体、皮肤及性腺反应。4、辐射的确定性效应（1）全身照射的效应1）小剂量照射的放射反应

小剂量外照射的含意包括两个方面：一是指一次照射较小的剂量；二是指长期受低剂量率的慢性照射。ICRP认为“一次急性照射不超过0.5Gy或一年内多次受照小于0.1Gy为小剂量照射”。我国根据人员和动物实验结果，“将一次受照1.0Gy以下或经常受超允许剂量的慢性照射划为小剂量”。当受照剂量较小时，主要表现为放射反应。如全身受照剂量低于1.0Gy时，一般不会发生明显的急性放射损伤，但部分受照者可出现某种程度的临床症状和血液学变化。反应程度及持续时间与受照剂量大小和受照者的机体状况有关。（1）全身照射的效应表8人体受小剂量γ线照射后早期临床表现剂量（Gy）症状血液学变化<0.1无明显变化不明显，一般在正常值范围内波动0.1~0.25无明显变化淋巴细胞数略降后升高，渐恢复，白细胞数变化不明显0.25~0.50约2%人员呈轻微头晕、乏力，食欲下降、睡眠障碍等淋巴细胞及白细胞数略低于正常值，有的下降约25%，但较快恢复到正常水平0.5~1.0约5%人员呈轻度头晕、乏力，不思饮食、失眠、口渴等淋巴细胞、白细胞、血小板可降至照前的25%~50%，半年内可恢复到正常水平表8人体受小剂量γ线照射后早期临床表现剂量（Gy）症状血值得注意的是，近年来一些研究结果证明，低剂量照射可发生刺激作用，包括促进细胞增殖及修复，增强免疫力，使机体自然防御功能得到提高等。这种现象被称为电离辐射的刺激或兴奋效应，也称为适应性反应。这种现象由于涉及到辐射防护及辐射危害评价的基本概念与原则，因而引起人们的高度重视。但依据现有研究结果，包括动物及人体流行病学调查结果，尚不能确定低剂量辐射照射的刺激效应或适应性反应能给机体带来好处并能超过低剂量照射的有害作用。因此，对低剂量照射的刺激效应，还需进行深入研究。值得注意的是，近年来一些研究结果证明，低剂量照2）全身急性放射损伤

在短时间内全身或身体大部分受较大剂量照射时发生，可表现为骨髓型、肠型或脑型急性放射病。骨髓型急性放射病又称造血型急性放射病，是以骨髓等造血组织的损伤为基本病变。这种类型的放射病以白细胞数量减少、感染和出血等为主要临床表现，具有典型的病程阶段性，即可分为初期、假愈期、极期和恢复期。胃肠型急性放射病以胃肠道为基本病变，以频繁呕吐、严重腹泻及电解质代谢紊乱为主要临床表现。这种严重的急性放射病一般具有初期、假愈期和极期3个阶段病程。脑型急性放射病是以脑组织损伤为基本病变，以意识障碍、定向力丧失、共济失调、肌张力增强、抽搐及震颤等中枢神经系统症状为特殊临床表现。这种极其严重的急性放射病，一般只具有初期和极期两阶段病程。2）全身急性放射损伤一般认为，受照剂量越大损伤越严重，照后发生死亡的时间越短。为此，ICRP1999年根据已有研究结果，提出了人体全身低LET辐射急性均匀照射时，引起不同急性综合征状和死亡时间的剂量范围见表9表9人体全身急性均匀低LET辐射照射时引起不同综合症状和死亡的剂量范围全身吸收剂量（Gy）引起死亡的主要效应照后死亡时间（d）3~5损伤骨髓（LD50/30）30~603~15损伤胃肠道和肺10~20>15损伤神经系统1~5一般认为，受照剂量越大损伤越严重，照后发生死3）急性放射病的发生率和死亡率与辐射剂量的关系表10急性放射病发生率与辐射剂量的关系剂量（Gy）发生率（%）0.700.901.001.051.101.201.251.351.401.602.001102030405060708090993）急性放射病的发生率和死亡率与辐射剂量的关系表10急性表11急性放射病死亡率与辐射剂量的关系*剂量（Gy）死亡率（%）2.002.602.803.003.203.503.603.754.004.505.50110203040506070809099*指在受照后未进行必要的医学救治，较新的文献认为，健康成人的LD50/60的剂量范围为3~5Gy表11急性放射病死亡率与辐射剂量的关系*剂量（Gy）死亡（2）不同组织器官的确定性效应1）骨髓骨髓是人体重要的造血组织，对辐射较敏感。全身单次照射1Gy以下，因造血细胞仅轻度减少，不影响人的活存。中等致死剂量全身照剂后，可导致出现骨髓型急性放射综合征，感染及出血为主要死因。7~10Gy的急性照射，若不治疗可使100%人员死亡。骨髓局部照射30~40Gy可造成局部坏死，继而发生萎缩、纤维化和造血组织被脂肪代替，在分次或长期照射情况下，造血组织的耐受力提高。例如人体资料表明，若照射时间长达数月时，骨髓可能耐受3~10Gy的剂量。这就提示，造成致死性骨髓再生障碍的阈剂量可能超过每年1Sv（2）不同组织器官的确定性效应2）性腺人体睾丸受到0.15Gy照射后，可使精子数量减少，引起暂时性丧失性生育能力，经过数周到数月的不育期后仍可恢复。剂量较大时恢复期延长，剂量超过3~5Gy时，可引起持久（永久）性不育；受照6Gy以上，受照射者100%发生永久性不育。卵母细胞是对辐射最敏感的。UNSCEAR（联合国原子辐射效应委员会）最近提出，两侧卵巢同时受到0.65~1.5Gy的照射，可迅速引起生育力障碍，但这种损害可恢复，只有一次剂量达3Gy以上才可能导致永久性不育。2）性腺3）眼晶体人眼晶体一次受到约2GyX线或γ线的急性照射即能发生可观察到的晶体混浊，分次照射约需5Gy以上。发生白内障的阈剂量单次照射时为5Gy，长期分次照射为5~14Gy，中子对眼晶体的损伤作用较低LET辐射强，例如有文献报道，一些人员由于受到估计为0.7~1Gy的中子、γ线混合照射而发生了白内障。3）眼晶体4）肺吸入性内照射是肺部辐射损伤的主要因素，肺的辐射损伤作用，在受照后的早期（80~180d）反应为急性放射性肺炎，一般情况下，低LET辐射急性照射时，引起肺炎的阈剂量约在5Gy以上，引起人体死亡的剂量约为10Gy。分次照射可明显减缓辐射的损伤作用，例如在6~8周内分次照射，使5%人员中发生晚期肺纤维化的剂量为40~45Gy，使50%人员发生的剂量为60~65Gy。4）肺5）甲状腺成年人甲状腺对辐射不太敏感，但生长发育中的儿童甲状腺较敏感。低LET照射急性照射引起成人甲状腺细胞形态变化和功能减退所需剂量约为10Gy，在30d内分次照射时，剂量达25~30Gy才能出现粘液水肿。儿童甲状腺受放射性落下灰事故性内照射和外照射时，总剂量达1~4Gy，可引起功能抑制及生长迟缓。5）甲状腺6）皮肤单次照射3~5Gy可引起红斑及暂时性脱毛，7Gy以上可引起永久性脱毛，剂量达10Gy以上可引起水泡或坏死、溃疡。分次或延续性照射引起相同效应的剂量要比单次照射明显增加，例如引起干性脱屑要在30Gy左右，而引起晚期皮肤溃疡要达到约60Gy。6）皮肤7）宫内照射（胚胎和胎儿）的确定性效应辐射对胚胎和胎儿也可引起确定性效应。ICRP在新建议书中以现有生物学资料为依据，提出经动物实验证明，使胚胎致死的阈剂量为0.1Gy，引起胎儿畸形和发育障碍的阈剂量也在0.1Gy左右。此外，宫内照射还可引起胎儿智力降低或严重智力障碍，最近的研究表明，怀孕头8周及25周以后，效应不明显，而8~15周效应最显著，其阈剂量为0.12~0.5Gy。7）宫内照射（胚胎和胎儿）的确定性效应表12引起成年人不同组织确定性效应的阈剂量估算值组织效应单次照射的总当量剂量（Sv）高度分割或迁延照射的总当量剂量（Sv）多年受高度分割或迁延照射的年剂量率睾丸卵巢眼晶体骨髓暂时不育永久不育不育可检出混浊视力障碍（白内障）造血抑制0.153.5~6.52.5~6.00.5~2.05.0(b)0.5NA(a)NA6.05>8NA0.42.0>0.2>0.1>0.15>0.4（A）NA表示不适用，因为该阈值取决于剂量率而非总剂量（B）给出的范围是2~10Sv表12引起成年人不同组织确定性效应的阈剂量估算值组织效应5、辐射的随机性效应

随机性效应是指剂量与效应的发生概率之间存在着线无阈的关系，（但它的严重程度与剂量大小无关），剂量大发生的概率高，即是任何小的电离辐射都可产生这种效应，只不过发生的概率低而已。辐射的随机性效应，包括在受照射者本人身上诱发的躯体效应（主要表现为白血病和癌症），以及在受照者后代身上所诱发的遗传效应。这两种效应一般都是在受照后晚期才表现出来，因而它们属于辐射的远后效应。5、辐射的随机性效应（1）辐射的致癌效应1）辐射致癌效应的一些特点A辐射诱发的癌症与自然发生的癌症之间难以区分B它与年龄、性别及组织器官等因素有关C辐射诱发癌症有一定的潜伏期D概率统计的数学模型，至今仍存在争议（1）辐射的致癌效应2）辐射致癌的危险