保健物理電離輻射的生物效應(yīng)

1、保健物理電離輻射的生物效應(yīng)第1頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一基本生物學(xué)概念: DNA 鹼基對(duì)A-T；C-G無窮的排列方式由兩條螺旋狀排列的核苷酸鏈組成第2頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一基本生物學(xué)概念: 基因（gene）DNA鏈上具有一定功能的一段核苷酸序列基因突變（mutation）:DNA發(fā)生可遺傳的變異。點(diǎn)突變（point mutation)誘變劑（mutagen）:能引起突變的物質(zhì)。物理誘變劑 化學(xué)誘變劑 生物誘變劑第3頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一 1 物理過程與能量轉(zhuǎn)移（10-16s以下） 電離：產(chǎn)生初級(jí)電

2、子，次級(jí)電子 作用對(duì)象：生物大分子（核酸，蛋白質(zhì)，酶）3.1 生物效應(yīng)產(chǎn)生的過程和機(jī)理2 物理化學(xué)作用（10-12s以下） 自由基的生成: H2O2, HO2 , H- , OH-3 分子組成及性質(zhì)的改變 細(xì)胞膜； 核膜第4頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一電離輻射的能量轉(zhuǎn)移過程3.1 生物效應(yīng)產(chǎn)生的過程和機(jī)理第5頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一單鏈斷裂： DNA損傷（分子水平）雙鏈斷裂： 錯(cuò)誤修復(fù)C可以實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò) 修復(fù)第6頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一細(xì)胞水平損傷細(xì)胞死亡間期死亡增殖死亡增殖死亡間期死亡增殖死亡間期死亡間

3、期死亡功能障礙結(jié)構(gòu)改變?cè)鲋乘劳龅?頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一細(xì)胞水平損傷細(xì)胞變異（modification)異常細(xì)胞 克隆細(xì)胞轉(zhuǎn)化癌癥transformationcancer變異第8頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一細(xì)胞凋亡(apoptosis)變異細(xì)胞的程序性死亡（programmed death）鏡下表現(xiàn)：胞核濃縮、斷裂 凋亡小體機(jī)理：P53基因 激活自我致死程序是變異細(xì)胞免于患癌的重要機(jī)制第9頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一細(xì)胞凋亡(apoptosis)第10頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期

4、一小結(jié)分子水平細(xì)胞死亡細(xì)胞變異體細(xì)胞生殖細(xì)胞體細(xì)胞生殖細(xì)胞功能障礙不孕腫瘤遺傳效應(yīng)確定性效應(yīng)多細(xì)胞死亡導(dǎo)致隨機(jī)性效應(yīng)單一細(xì)胞變異導(dǎo)致DNA損傷細(xì)胞水平臨床癥狀效應(yīng)第11頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一3.2電離輻射所致生物效應(yīng)的分類軀體效應(yīng)（somatic effects）定義：發(fā)生在受照者本人身上的效應(yīng)依據(jù)效應(yīng)發(fā)生的個(gè)體：遺傳效應(yīng)（hereditary effects）定義：發(fā)生在受照者后代身上的效應(yīng)第12頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一關(guān)于遺傳效應(yīng)由生殖細(xì)胞的變異引起輻射照射引起的遺傳效應(yīng)沒有特異性迄今沒有人類資料肯定輻射所致遺傳效應(yīng)的發(fā)生第

5、13頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一關(guān)于遺傳效應(yīng)英國兒童白血病事件的起訴與敗訴放射科醫(yī)師后代的流行病學(xué)調(diào)查（英、美、日、中）第14頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一3.2電離輻射所致生物效應(yīng)的分類依據(jù)效應(yīng)發(fā)生的時(shí)期 潛伏期（latent period): 從受到照射到臨床上特定效應(yīng)的發(fā)生所需的時(shí)間早期效應(yīng)（early effects）受到照射后數(shù)周之內(nèi)發(fā)生的效應(yīng)晚發(fā)效應(yīng)（Late effects）受到照射后數(shù)月以后發(fā)生的效應(yīng)第15頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一關(guān)于早期效應(yīng)日本核臨界事故（）事故發(fā)生時(shí)的位置圖S氏（10Gy）

6、20分鐘后感覺麻木、嘔吐、腹瀉O氏（17Gy）：意識(shí)喪失、嘔吐、腹瀉、淋巴細(xì)胞數(shù)第16頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一關(guān)于晚期效應(yīng)的潛伏期日本原爆受害者腫瘤發(fā)生率隨時(shí)間的變化010年20年30年40年白血病白血病之外的腫瘤2年第17頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一3.2電離輻射所致生物效應(yīng)的分類 確定性效應(yīng)（deterministic effects） 隨機(jī)性效應(yīng)(stochastic effects)依據(jù)效應(yīng)-劑量關(guān)系分類有劑量閾值無劑量閾值效應(yīng)的嚴(yán)重程度 與劑量成正比發(fā)生幾率與劑量 成正比嚴(yán)重程度與劑量無關(guān)第18頁，共36頁，2022年，5月

7、20日，0點(diǎn)16分，星期一確定性效應(yīng)與隨機(jī)性效應(yīng)劑量劑量幾率嚴(yán)重程度閾值隨機(jī)性效應(yīng)確定性效應(yīng)？第19頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一3.3 確定性效應(yīng) 急性放射病定義：人體一次或短時(shí)間內(nèi)分次受到大 劑量照射引起的全身性疾患。外照射：1Gy第20頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一急性放射病臨床特點(diǎn):1.損傷范圍廣,波及機(jī)體所有組織和器官, 表現(xiàn)為復(fù)雜的臨床癥狀和體癥。2.主要損傷器官的變化,可決定和影響病 情的發(fā)展和預(yù)后3.在一定照射劑量范圍內(nèi),機(jī)體有自動(dòng)恢 復(fù)的潛力.第21頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一急性放射病癥狀與劑量

8、的關(guān)系: 劑量(Gy) 癥 狀0.10.51.01.53-57-10染色體變化末梢血中淋巴細(xì)胞減少10%的人惡心，嘔吐死亡閾值LD50/60天(造血器官死亡)LD100/60天(消化器官死亡)第22頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一急性放射病分類分 類劑量（Gy）臨床表現(xiàn)病理變化骨髓型放射病3-5出血，感染骨髓抑制腸型（肺障礙）5-15高燒，腹瀉電解質(zhì)失調(diào)腸上皮分裂停止，脫落腦型15神經(jīng)系統(tǒng)障礙腦炎，腦水腫第23頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一 對(duì)造血組織影響細(xì)胞類型 正常值 減少閾值(Gy)白細(xì)胞 3500-1000 0.5紅細(xì)胞 (400-50

9、0)104 1.0血小板 20 104 1.0淋巴細(xì)胞 3-4天紅細(xì)胞 120天血小板 8-9天血細(xì)胞壽命第24頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一 生殖系統(tǒng)的影響不孕的閾值(Gy): 1次急性照射 慢性照射 一時(shí)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 一時(shí)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頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一 皮膚的放射損傷劑量(Gy) 急性損傷 慢性損傷0.5 染色體畸變無5一時(shí)性脫發(fā)及紅斑紅腫,疼痛,燒灼感伴有功能障礙10一時(shí)性潰瘍

10、,水泡疤痕色素沉著WBC上升全身中毒癥狀萎縮,15永久性潰瘍,合并感染 敗血癥慢性頑固性潰瘍第26頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一 眼組織的放射損傷水晶體: 放射敏感性大于結(jié)膜等其他眼組織水晶體 前面部位的上皮細(xì)胞發(fā)生分裂障礙 混濁 白內(nèi)障(從前向后推移)潛伏期：6個(gè)月-35年，與劑量成反比一次急性照射多次照射混 濁 0.5-2.0 5白內(nèi)障 5.0 8癥狀與閾值第27頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一3.4 隨機(jī)性效應(yīng)-輻射致癌3.4.1 癌癥的概念與起源癌癥(cancer):增生失控并侵入周圍組織或向遠(yuǎn)隔部位轉(zhuǎn)移的惡性腫瘤致癌因子(carcin

11、ogen):能使正常細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)閻盒约?xì)胞最后發(fā)展為癌癥的因子 化學(xué)因素 物理因素 病毒機(jī)體遺傳特性, 激素水平, 環(huán)境因素, 生活因素第28頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一3.4.2 癌癥的多階段發(fā)生學(xué)說(multi-stage)始動(dòng)期(initiation):原癌基因的激活, 抑癌基因的失活淘汰機(jī)制:DNA修復(fù), 免疫系統(tǒng)的識(shí)別監(jiān)視消除癌癥是否出現(xiàn)和何時(shí)出現(xiàn)促進(jìn)期(promotion): 變異細(xì)胞 癌細(xì)胞發(fā)展期(progression):癌細(xì)胞的惡性性質(zhì)增加 癌癥第29頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一3.4.3 人類輻射致癌的分析方法流行病學(xué)(e

12、pidemiology):對(duì)人群中某種疾病的時(shí)間, 空間分布及其影響因素的研究癌癥危險(xiǎn):危險(xiǎn)(risk): 某種有害效應(yīng)發(fā)生的概率發(fā)病率(incidence)死亡率(mortality)第30頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一3.4.3 人類輻射致癌的分析方法危險(xiǎn)系數(shù)(risk coefficient): (危險(xiǎn)度) 單位劑量照射引起的危險(xiǎn)超額絕對(duì)危險(xiǎn)(excess absolute risk, EAR):照射組癌癥發(fā)病率與對(duì)照組癌癥發(fā)病率之差輻射致癌危險(xiǎn)系數(shù)以EAR為指標(biāo)EAR系數(shù): 單位劑量的增加例數(shù)單位: 10-2Sv -1第31頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一3.4.4 人類的放射性癌癥(radiogenic cancer)第32頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一輻射致癌的潛伏期最小潛伏期中央值最大潛伏期白血病2年8年40年其他癌癥10年16-24年終生ICRP Publ. 60(1990)第33頁，共36頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)16分，星期一輻射致癌危險(xiǎn)系數(shù)與合計(jì)危害12種癌癥, 低LET(DDREF=2)校正對(duì)一般公眾: 510-2 Sv-1職業(yè)