教學(xué)第二章核醫(yī)學(xué)工作中輻射防護(hù)知識

1、第二章第二章 核醫(yī)學(xué)工作中的輻射防護(hù)知識核醫(yī)學(xué)工作中的輻射防護(hù)知識 radiation protection 輻射防護(hù) (radiationprotection)的目的就是要 把放射線對人的影響減少到最低限度。只有掌握有 關(guān)射線對人體影響的知識和防護(hù)措施，才能趨利避 害，化害為利。 Radiation need not be feared, but it must be respected。 （1）對病人主要是內(nèi)照射（即放射性核素進(jìn)入人體內(nèi)產(chǎn)生 的照射），對醫(yī)務(wù)人員主要是外照射（即放射性核素從人體 外發(fā)射的射線對人體產(chǎn)生的照射），但管理不當(dāng)也可產(chǎn)生內(nèi) 照射。 （2）由于放射性藥物在體內(nèi)的特殊分

2、布，病人全身受照劑 量小，個別器官、組織受照劑量高。 核醫(yī)學(xué)輻射的特點 第一節(jié) 天 然 本 底 輻 射 一. 宇宙射線 星球碰撞、爆炸等形成的微粒在宇宙空間磁場 的作用下形成的高能粒子流，其中主要是質(zhì)子， 其次是粒子和重離子等。 （一）初級宇宙射線 （二）次級宇宙射線 初級宇宙射線從宇宙空間進(jìn)入大氣層后，與空氣分子發(fā) 生核反應(yīng)形成光子、電子、質(zhì)子、中子、介子等射線以 及產(chǎn)生3H、14C、7Be、22Na、85Kr等放射性核素，形成 對地球的天然輻射。 能量范圍寬，強(qiáng)度隨海拔高度、緯度 的不同而變化。對人體產(chǎn)生外照射。 系列衰變有鈾系、錒系和釷系三種，其共同特征： 二. 地球輻射 （一）天然存在

3、的放射性系列衰變 （1）起始衰變的母體核素有可以與地球年齡相比的半衰期。 （2）數(shù)十次系列衰變直到成為穩(wěn)定性鉛為止衰變產(chǎn)物均是 放射性核素，衰變過程中有放射性氡氣（222Rn2）產(chǎn)生。 （3）最終變成穩(wěn)定性鉛。 地球輻射對人體的影響 有外照射和內(nèi)照射。 （二）40K、14C等單獨存在的天然放射性核素 三. 本底當(dāng)量時間 表示在臨床核醫(yī)學(xué)防護(hù)工作中，病人所受的輻射劑量的大 小可以用相當(dāng)于在多長時間（幾月或幾年）內(nèi)受的天然本底 輻射的劑量。 例如，一般病人在一次普通的核醫(yī)學(xué)顯像過程中全身接受 的平均輻射劑量約為3.6 mSv ，大約相當(dāng)于世界上多數(shù)地區(qū) 一年的平均天然本底輻射劑量(1-6 mSv)

4、。 第二節(jié) 放射線對人體的影響 一.確定性效應(yīng)和隨機(jī)效應(yīng) （一）確定性效應(yīng)(determinate effect) 確定性效應(yīng)是指輻射損傷的嚴(yán)重程度與所受劑量 呈正相關(guān)，有明顯的閾值，劑量未超過閾值不會發(fā) 生有害效應(yīng)。一般是在短期內(nèi)受較大劑量照射時發(fā) 生的急性損害。 確定性效應(yīng)確定性效應(yīng) （二）隨機(jī)效應(yīng)(stochastic effects) 隨機(jī)效應(yīng)研究的對象是群體，是輻射效應(yīng)發(fā)生的 幾率（或發(fā)病率而非嚴(yán)重程度）與劑量相關(guān)的效應(yīng)， 不存在具體的閾值。 二.輻射損傷的化學(xué)基礎(chǔ) 產(chǎn)生放射生物效應(yīng)的最根本的原因 1.直接作用：放射線與物質(zhì)的相互作用導(dǎo)致的生物分子的 電離和激發(fā) 2.間接作用：電離和

5、激發(fā)產(chǎn)生的自由基導(dǎo)致的繼發(fā)作用。 主要是水自由基對生物分子的損傷作用。 ?自由基（radicals）： 有一個或多個不配對電子而能獨 立存在的原子或分子，具有極高 的不穩(wěn)定性和化學(xué)反應(yīng)性，存在 的時間極其短暫。 對核酸分子主要作用于堿基、磷酸二酯鍵、核糖。 通過脂質(zhì)過氧化作用造成體內(nèi)包括細(xì)胞膜、線粒體膜、 溶酶體膜、核膜等生物膜的損傷，使生物膜的能量傳遞、物 質(zhì)轉(zhuǎn)運、信息識別等功能受到影響。 自由基直接作用于 生物大分子 一定的低劑量對生物生命活動的輻射興 奮效應(yīng)(hormesis)。 三.低輻射劑量的興奮效應(yīng) 曾報告的低輻射劑量興奮效應(yīng)： ?增進(jìn)動物的生長與發(fā)育 ?延長壽命 ?改善幼體存活率

6、 ?改善傷口愈合 ?增強(qiáng)對感染的抵抗力 ?降低致癌機(jī)率 ?進(jìn)一步的研究還發(fā)現(xiàn)其作用機(jī)制方面， 有免疫興奮效應(yīng)，DNA修復(fù)的興奮效應(yīng)， 誘導(dǎo)自由基和活性氧清除等。 ?實驗研究還證實低劑量輻射興奮效應(yīng)發(fā) 生過程中有相應(yīng)的基因表達(dá)和表達(dá)產(chǎn)物 蛋白質(zhì)的合成，這些基因及其表達(dá)產(chǎn)物 通過上調(diào)或下調(diào)相應(yīng)的基因的表達(dá)來影 響上述過程。 但由于輻射生物效應(yīng)是一個復(fù)雜的問題，低劑量 輻射的興奮效應(yīng)還有很多急待解決的問題， 與傳統(tǒng)的隨機(jī)效應(yīng)的理論也相矛盾。 還有待于進(jìn)一步的探索和驗證。 低劑量輻射有害 ? 有益 ? 沒有影響 ? 四. 輻射對機(jī)體組織的損傷 （一）組織的輻射敏感性 自然界中不同種類的動物，同種動物的

7、不同個體以及同 一個體的不同組織在受到同樣劑量的照射時引起的損傷都 是不同的。 總的來講，高等動物比低等動物輻射敏感性高，分裂增 殖活躍的細(xì)胞、分化程度較低的組織細(xì)胞輻射敏感性高。 以上的規(guī)律也有例外。 （二）造血組織的輻射損傷 造血組織的輻射損傷可以通過外周血細(xì)胞的變化反映， 易于觀測，故有生物劑量儀之稱。 1.造血組織損傷的特點 血液系統(tǒng)的輻射損傷主要是造血細(xì)胞增殖能力的 抑制或喪失。 造血組織受損傷的程度可以反映受照劑量的大小。 血液系統(tǒng)的變化是輻射損傷的臨床診斷和預(yù)后判斷的 指針。 2.造血干細(xì)胞有極高的輻射敏感性，受射線照射后造 血干細(xì)胞可因輻射致細(xì)胞壞死（necrosis）和細(xì)胞凋

8、亡 (apoptosis)，其數(shù)量隨受照劑量呈指數(shù)規(guī)律下降。受較 大劑量照射后，造血干細(xì)胞被破壞，數(shù)量急劇減少， 余下的造血干細(xì)胞通過自我復(fù)制和分化為祖細(xì)胞以恢 復(fù)造血功能。故具有極大的潛在修復(fù)能力。在受到極 其嚴(yán)重的輻射損傷后，才必須進(jìn)行干細(xì)胞移植，輕度 損傷時可采取輸血治療等措施。 3.外周血細(xì)胞的變化:輻射對外周血細(xì)胞的作用不明 顯，主要是抑制造血細(xì)胞的增殖能力使血細(xì)胞的來源 減少，引起外周血細(xì)胞數(shù)量的下降，較大劑量的照射 則能引起血細(xì)胞壽命的縮短。 淋巴細(xì)胞 嗜中性 細(xì)胞 血紅蛋白 Days 0 10 20 30 40 50 血小板 （三）睪丸和卵巢的輻射損傷 放射線主要抑制精原干細(xì)胞

9、和精原細(xì)胞的分 裂，總的效果就是精子數(shù)減少。女性性腺的放 射敏感性較男性性腺略低， 據(jù)文獻(xiàn)報道，男女受照人員全身一次1.5 Gy照 射時，可引起短時間的生殖能力降低，5.0 Gy 的全身一次照射可引起12年或更長的無生育， 一般8.0 Gy 以上的全身一次照射可引起生殖能 力難以恢復(fù)的損害。 （四）成年人中樞神經(jīng)系統(tǒng)屬放射敏感性 不太高的組織，但一旦發(fā)生損傷，往往是 不可逆的。 ?1.0 Gy 照射可出現(xiàn)腦電圖的異常 ?數(shù)十Gy的照射后，可引起腦組織水腫、出血， 嚴(yán)重者發(fā)生神經(jīng)細(xì)胞壞死等形態(tài)學(xué)改變，病人 出現(xiàn)無力、嗜睡，重者昏迷等癥狀 。 ?50 Gy 以上的一次大劑量照射，引起受照者全 身痙

10、攣，乃至死亡。 (五)消化道粘膜，特別是小腸絨毛上皮細(xì)胞是更新快、 增生活躍的組織，輻射敏感性很高，受射線照射后， 很快引起上皮細(xì)胞的分裂抑制，腸淋巴組織破壞。由 于食物殘渣等的刺激，易于繼發(fā)感染。所以受射線照 射早期即出現(xiàn)惡心、嘔吐、食欲不振，繼而出現(xiàn)腹瀉、 血大便等消化道癥狀。 (六)皮膚也是輻射敏感性較高的組織之一。常見的 癥狀是毛發(fā)脫落、指甲發(fā)育不良等。較大劑量照射 可引起局部紅斑、潰瘍等。 （七）輻射致細(xì)胞凋亡 1.輻射致細(xì)胞凋亡的特征 輻射引起的細(xì)胞凋亡具有一般的細(xì)胞凋亡的特征等。 輻射所致凋亡還發(fā)生生物膜通透性的改變，細(xì)胞膜結(jié) 構(gòu)和染色質(zhì)形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化等。 2.輻射所致細(xì)胞凋亡主

11、要經(jīng)歷的幾個過程 ? 引發(fā)性刺激 ? 滯后階段的調(diào)節(jié) ? 死亡反應(yīng) ?細(xì)胞凋亡過程中表達(dá)增加的基因： 如ced 1,2,5,6,7,8,10 （吞噬作用）， c- fos（轉(zhuǎn)錄功能），TIMP （蛋白酶抑制劑 功能），RP-2、RP-8（轉(zhuǎn)錄功能）。 ?促進(jìn)某些細(xì)胞凋亡，例如 ces-2,ced-3,c- myc,TNF- 等。若阻斷這些基因的表達(dá)， 則可抑制細(xì)胞凋亡。 ?少數(shù)基因可抑制細(xì)胞凋亡，如 egl-1、 p53、 bcl-2、crm A 等 。 3.凋亡相關(guān)基因及其表達(dá) 輻射致細(xì)胞凋亡還與細(xì)胞周期、射線的線形能量傳遞 系數(shù)（LET）、組織的氧濃度以及輻射劑量和劑量率等 有關(guān)。細(xì)胞凋亡

12、還受到細(xì)胞內(nèi)核酸酶、 Ca2+濃度、 pH值等的影響。 總之，細(xì)胞凋亡是一個復(fù)雜的過程，是細(xì)胞內(nèi)在的有 規(guī)律的變化，輻射的影響通過基因表達(dá)及體內(nèi)多種因 素的調(diào)控而實現(xiàn)。 4.其它影響因素 第三節(jié) 輻射防護(hù)的原則和措施 一、輻射防護(hù)的目的 防止有害的確定性效應(yīng)， 限制隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生率，使之達(dá)到可以接受 的水平。 總之是使一切具有正當(dāng)理由的照射保持在可 以合理做到的最低水平。 二、輻射防護(hù)的原則 ?實踐的正當(dāng)化 ?放射防護(hù)最優(yōu)化 ?個人劑量限值 三、外照射防護(hù)措施 經(jīng)典的外照射防護(hù)的三原則 ?時間(time)防護(hù) ?距離(distance) 防護(hù) ?屏蔽(shielding)防護(hù) 四、內(nèi)照射防護(hù)

13、開放性放射源可能通過口、呼吸道、皮膚傷口進(jìn)入人體。內(nèi) 照射防護(hù)的關(guān)鍵是重在預(yù)防。內(nèi)照射防護(hù)的原則是盡一切可能 防止放射性核素進(jìn)入體內(nèi)，盡量減少實驗場所及環(huán)境污染，定 期進(jìn)行污染檢查和監(jiān)測，把放射性核素的年攝入量控制在國家 規(guī)定的限值以內(nèi)。 ?放射性核素分組和對放射性工作場所分類 ?圍封：放射性工作必須在指定的區(qū)域進(jìn)行，避 免放射性向環(huán)境擴(kuò)散 ?保潔和去污 ?個人防護(hù) ?通過嚴(yán)格的環(huán)境監(jiān)測來建立內(nèi)照射監(jiān)測系統(tǒng) ?放射性廢物處理 內(nèi)照射防護(hù)的措施包括以下幾方面 第四節(jié) 核醫(yī)學(xué)工作人員和患者受輻射劑量比較 一、臨床核醫(yī)學(xué)檢查受照劑量與其它臨床檢 查項目比較 核醫(yī)學(xué)檢查中腦、骨、心臟顯像和腎臟功能檢

14、查給藥劑量較大，所受的有效當(dāng)量劑量輻射劑量 超過5.0 mSv，其余有效當(dāng)量劑量均較低。 X線檢查僅有少數(shù)部位的攝片檢查所受輻射劑 量略低于核醫(yī)學(xué)檢查，大多數(shù)檢查均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于核 醫(yī)學(xué)檢查。 二、臨床核醫(yī)學(xué)檢查受照劑量與天然本底輻 射比較 據(jù)報道在美國一次普通的核醫(yī)學(xué)顯像全身接受的平均 輻射劑量約為3.6 mSv，大約相當(dāng)于世界上平均天然本底 輻射劑量（3.7 mSv）。 國內(nèi)調(diào)查的劑量略高于國外，若扣除放射性藥物劑量 因素，一次核醫(yī)學(xué)檢查患者接受的輻射劑量大概與平均 天然本底輻射劑量接近。 三、核醫(yī)學(xué)工作人員所受的輻射劑量分析 不同工種放射工作人員外照射當(dāng)量劑量水平年人均劑 量0.402.38mSv，核醫(yī)學(xué)工作人員是0.65 2.38 mSv, 平均1.33 mSv。 無論是不同工種放射工作人員還是核醫(yī)學(xué)工作