前言和辐射生物学基本概念

1、辐射生物学基本概念,人类生存环境中充满了电离辐射 天然辐射它来源于太阳，宇宙射线和在地壳中 存在的放射性核素 人工辐射医用设备(例如医学 及影像设备)；研究及教学机构；核反应堆及其辅助设施，如铀矿以及核燃 料厂 直到19世纪末才认识到电离辐射的存在 放射医学作为一门独立的科学，包括诊断放射学（如X射线诊断）、治疗放射学（如肿瘤放疗）、核医学（如同位素治疗）等。 电离辐射对人体的作用：大剂量急性辐射的危害性？环境低剂量放射性对人群的致癌危险性及其剂量下限？ 国际反核恐怖斗争、核事故的医学救治已引起政府和公众的严重关切。 以上临床医学和预防医学问题的共同基础是放射生物学的基本原理。,辐射生物学基本

2、概念,辐射生物学基本概念,辐射生物学基本概念,电离辐射来源,高能电离辐射 (X-rays, g-rays) X-ray 由X射线机、高能粒子减速, 放射性核素的衰变, 宇宙射线; 荷能粒子 放射性核素的衰变（粒子、粒子、正电子）， 加速器， 宇宙射线; 非荷能粒子中子 核反应（聚变、裂变） 宇宙辐射.,辐射生物学基本概念,辐射生物学基本概念,人工辐射源包括放射性诊断和放射性治疗辐射源如x光，核磁共振等、放射性药物、放射性废物、核武器爆炸的落下灰尘以及核反应堆和加速器产生的照射等。根据有关资料记载，人工辐射源对公众产生的平均 剂量值如下： 辐射源 剂量（毫希/年） 放射诊断：0.22 放射治疗：

3、0.03 医用同位素：0.002 放射性废物：0.002 核爆炸落下尘：0.01 职业照射：0.009 其他辐射源：0.012 核电站周围：0.0010.02,辐射生物学基本概念,辐射危害 人们在长期的实践和应用中发现，少量的辐射照射不会危及人类的健康，过量的照射对人体会产生伤害，使人致病、致癌、致死。受照射时间越长，受到的辐射剂量就越大，危害也越大,防护原则 辐射防护三原则是指： 1.实践的正当性；2.防护水平的最优化；3.个人受照的剂量限值。 国际基本安全标准的剂量限值为： 剂量限值 5年平均值（毫希/年）任一年值（毫希/年） 职业照射: 20 /50 公众照射 :1 /5 外照射 外照射

4、的防护方法主要有： 1.受照射时间的控制；2.增大与辐射源间的距离；3.采用屏蔽物屏蔽。 内照射 进入人体内的放射性核素作为辐射源对人体的照射称内照射。控制内照射主要依据以下原则： 1.防止或减少放射性物质进入体内； 2.对于放射性核素可能进入体内的途径要予以防范； 3.通过药物或其他手段使已经进入人体的放射性物质排出体外。,辐射生物学基本概念,由于粒子的本质为氦原子核，故而其穿透能力最弱而电离能力最强，一张白纸就能把它挡住，因此，对于射线应注意内照射，其进入体内的主要途径是呼吸和进食时，其防护方法主要是： 1。 防止吸入被污染的空气和食入被污染的食物； 2。 防止伤口被污染,粒子射线的本质是

5、电子流。其穿透能力比射线强，比射线弱。因此，射线是比较容易阻挡的，用一般的金属就可以阻挡。但是，射线容易被表层组织吸收，引起组织表层的辐射损伤。因此其防护就复杂的多； 1。避免直接接触被污染的物品；以防皮肤表面的污染和辐射危害； 2。防止吸入被污染的空气和食入被污染的食物； 3。防止伤口被污染； 4。必要时应采用屏蔽措施。 射线的本质为具有高能量的光子（粒子）流，故而其穿透力最强而电离能力最弱，可以造成外照射，其防护的方法主要有以下三种： 1。尽可能减少受照射的时间； 2。增大与辐射源间的距离，因为受照剂量与离开源的距离的平方成反比； 3。采取屏蔽措施。在人与辐射源之间加一层足够厚的屏蔽物，可

6、以降低外照射剂量。屏蔽的主要材料有铅、钢筋混凝土等，之后用淋浴消除放射性物质。,辐射生物学基本概念,核辐射对人的危害 轻度损伤:可能发生轻度急性放射病，如乏力，不适，食欲减退。 中度损伤:能引起中度急性放射病，如头昏，乏力，恶心，有呕吐，白细胞数下降。 重度损伤:能引起重度急性放射病，虽经治疗但受照者有50%可能在30天内死亡，其余 50%能恢复。表现为多次呕吐，可有腹泻，白细胞数明显下降。 极重度损伤:引起极重度放射性病，死亡率很高。多次吐、泻，休克，白细胞数急剧下降。核事故和原子弹爆炸的核辐射都会造成人员的立即死亡或重度损伤。还会引发癌症、不育、怪胎等。 以下是遭受的辐射量（单位：毫雷姆）

7、的后果： 450000800000：30 天内将进入垂死状态； 200000450000：掉头发，血液发生严重病变，一些人在 2 至 6 周内死亡； 60000100000：出现各种辐射疾病； 10000：患癌症的可能性为 1/130； 5000：每年的工作所遭受的核辐射量； 700：大脑扫描的核辐射量； 60：人体内的辐射量； 10：乘飞机时遭受的辐射量； 8：建筑材料每年所产生的辐射量； 1：腿部或者手臂进行X 光检查时的辐射量。,辐射生物学基本概念,注意居室中的放射性污染 谨防饮用水的核污染 要防燃煤的放射性污染 莫要长期佩戴金银首饰,1。能量供给要充足 2。蛋白质不能少 蛋白质摄入不足

8、会造成组织蛋白合成不足，导致肌肉、心、肝、肾、脾等脏器的重量减轻，出现功能障碍，从而对辐射的敏感性增高。 3。多补充维生素 必需脂肪酸，维生素A、K、E和B族维生素，维生素缺乏，可降低身体对辐射的耐受性，宜加量供应。 4。矿物质平衡尤为重要 体内钾、钠、钙、镁等离子浓度须平衡，否则不能维持水与电解质平衡，轻者损害健康，重者甚至危及生命。 5。无机盐供应宜加量 在膳食中适量增加无机盐(主要是食盐)，可促使人饮水量增加，加速放射性核素随尿液、粪便排出，从而减轻内照射损伤。 6。辛辣食物作用不低估 辛辣食物属于常用调料，同时也是抵御辐射的天然食品。常吃辛辣食物不但可以调动全身免疫系统，还能保护细胞的

9、DNA，使之不受辐射破坏。,传能线密度与相对生物效能,一、传能线密度（linear energy transfer，LET） （一）定义：传能线密度是指直接电离粒子在其单位长度径迹上消耗的平均能量，其单位为J/m，一般常用keV/m表示 1 keV/m = 1.602 1010 J/m。,X、射线和中子虽不是直接电离粒子，但它们在与物质相互作用后可产生次级带电粒子，故LET的概念也适用于它们。,1952，Zirkle等提出LET，亦称定限碰撞阻止本领，以 (dE/dl)表示,L =,。,dl是带电粒子通过的距离 dE是由于碰撞在dl上平均丧失的能量,辐射生物学基本概念,（二）意义,电离辐射生物

10、效应的大小与LET值有重要关系。 在一般情况下，射线的LET值愈大，在相同吸收剂量下其生物效应愈大。 LET与电离密度成正比，LET高的射线，电离密度也大，LET低，电离密度也小,电离密度是指单位长度径迹上形成的离子数,传能线密度与相对生物效能,辐射生物学基本概念,(三) 计算方法,径迹平均传能线密度：一种方法是计算径迹均值，将径迹分为若干相等的长度，计算每一长度内的能量沉积量，求其平均值，称为径迹平均传能线密度，以L，T表示； 剂量平均传能线密度：另一种方法是计算能量或吸收剂量的均值，将径迹分为若干相等的能量增量，再把沉积在径迹上的能量除以径迹长度，称为剂量平均传能线密度，以L，D表示。,传

11、能线密度与相对生物效能,辐射生物学基本概念,相对生物效能（relative biological effectiveness, RBE）,（一）定义：,RBE ,X或射线引起某一生物效应所需剂量,所观察的电离辐射引起相同生物效应所需剂量,（二）意义：,主要是为了表达在剂量相同时，不同种类的电离辐射所产生某一特定效应的效率的差别。也就是说，剂量相同、辐射种类不同，产生的效应也不同，要产生相同效应所需的剂量就不同。,辐射生物学基本概念,（三）影响RBE的因素,观察生物效应的指标不同； 给予剂量的时间和空间的分布不同； 受照射体系（细胞、分子等）所处条件不同; 照射时有氧与否; 就同一种射线来说，R

12、BE的数值大小也随所比较的剂量不同而有些差别；观察的生物终点不同，则所得的RBE值也不同。 所以，最好在平均灭活剂量、平均致死剂量或半致死剂量下，用同一生物终点进行生物效应比较。,相对生物效能（relative biological effectiveness, RBE）,辐射生物学基本概念,LET与RBE的相互关系,辐射生物学基本概念,在肿瘤放疗时应考虑这个特性。既要求射线的最大疗效，又要避免射线的副作用。,Discovered X-rays on 8th November 1895 The World immediately realised their medical potential

13、 Won Nobel Prize in 1901,1895 - Wilhelm Roentgen伦琴, 1845-1923, 德国物理学家,辐射生物学重要历史事件,Discovered radioactivity on 26 February 1896 “Some atoms give off energy in form of rays. Uranium gives of radiation.” Shared Nobel Prize in 1903 with P. Curie.,1896 - Henri Becquerel贝克勒尔(Antoine Henri, 1852-1908, 法国物理

14、学家,辐射生物学重要历史事件,Frau Roentgens hand, 1895,X-rays was quickly put to clinical use,1896.1.23 (Pupin in New York City): using a screen as well as film for advanced x-ray imaging.,辐射生物学重要历史事件,First Reports of Injury,Late 1896 Elihu Thomson - burns from deliberate exposure of a finger to X-rays,Edisons assistant - hair fell out & scalp became inflamed & ulcerated,辐射生物学重要历史事件,First Radiotherapy TreatmentEmil Herman Grubb,29 January 1896 woman (50) with breast cancer 18 daily 1-hour irradiat