放射生物效應與放射防護

關于放射生物效應與放射防護第1頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四一、作用機理四個階段兩種作用第2頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四

其中前三個階段又稱電離輻射的原發(fā)作用過程，可在極短的時間內(nèi)完成。而后一階段又稱為電離輻射的繼發(fā)作用過程，可延續(xù)至數(shù)天、數(shù)月、數(shù)年甚至更長時間。在這期間，一方面由于射線的作用引起機體的一系列損傷，另一方面，機體又在不斷地進行修復。這兩種相反過程的消長和變化，決定電離輻射生物效應的轉歸。

第3頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四

1、直接作用(directeffects)：是指電離輻射直接作用于具有生物活性的大分子、如核酸、蛋白質(zhì)等，使其發(fā)生電離、激發(fā)或化學鍵斷裂而造成分子結構和性質(zhì)的改變。2、間接作用(indirecteffects):是指電離輻射作用于體液中的水分子(機體內(nèi)水占體重的70%)，引起水分子的電離和激發(fā)，形成化學性質(zhì)活潑的不穩(wěn)定的自由基(如H·OH·)，再作用于生物大分子，而發(fā)生一系列變化。

第4頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四

直接作用和間接作用只是射線能量傳遞的途徑不同，兩者所造成的大分子損傷在本質(zhì)上沒有區(qū)別。第5頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四

電離輻射的能量沉積是一個隨機過程。如果在細胞內(nèi)的關鍵部位沉積足夠的能量，就有可能損傷細胞。損傷的細胞若不能得到及時而充分的修復，就會妨礙細胞的存活或增殖，或產(chǎn)生一個雖能存活但業(yè)已改變的細胞。這兩個結果對機體的影響是完全不同的。前者可導致確定性效應的發(fā)生，而后者可導致隨機效應的發(fā)生。第6頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四電離輻射生物效應的發(fā)生機理非常復雜，最根本的作用是射線作用于生物大分子（核酸、蛋白質(zhì)、酶等）引發(fā)一系列改變（細胞改變、組織器官改變直至機體死亡），同時機體各細胞、組織又是相互聯(lián)系整體，會相互影響。實驗研究表明，輻射損傷細胞產(chǎn)生的損傷信號可導致臨近未受照細胞出現(xiàn)同樣的損傷效應即：輻射旁效應。電離輻射旁效應的提出,是對某些傳統(tǒng)觀念有力的挑戰(zhàn),有助于深入理解輻射生物效應,特別是低劑量輻射生物效應的本質(zhì),以及對放射腫瘤臨床起到重要的指導作用。

第7頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四二、放射生物效應的影響因素影響電離輻射生物效應的因素比較復雜，一般可歸結為與輻射有關的因素、與受照機體放射敏感性有關的因素以及與環(huán)境有關的因素三個方面。生物效應的大小是各方面因素綜合作用的結果。（一）與輻射有關的因素1、照射劑量與劑量率在條件相同的情況下，一般認為在一定的劑量范圍內(nèi)機體受照劑量越大，產(chǎn)生的生物效應越嚴重。吸收劑量是決定生物效應大小的基本依據(jù)。

第8頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四不同劑量對人體損傷的估計

第9頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四2、照射方式及射線的種類

照射的方式分為內(nèi)照射和外照射兩種。內(nèi)照射是指放射性核素或放射性物質(zhì)進入體內(nèi)，在體內(nèi)發(fā)射出射線對機體進行的照射。外照射是指放射性核素或放射源在體外，機體受其發(fā)射出的射線照射。由于不同的射線具有不同的電離能力和穿透能力，因此產(chǎn)生的生物效應也不相同，就一種射線而言，在不同的照射方式下產(chǎn)生的生物效應也不一樣。

第10頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四3、照射次數(shù)與照射面積

在相同的劑量條件下，分次照射和單次照射產(chǎn)生的生物效應不同，照射次數(shù)分的越多，間隔的時間越長，引起的生物效應越輕。在相同的劑量條件下，受照的面積愈大，生物效應也就愈明顯；全身照射比局部照射的危害大得多，這主要是由于機體造血系統(tǒng)受到嚴重損害的緣故。相同劑量的同種射線，分隔的次數(shù)愈多，時間間隔愈長，生物效應就越輕，其原因與機體的代償和修復過程有關第11頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四總劑量相同，照射次數(shù)不同時大白鼠的死亡率

第12頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四（二）與受照機體放射敏感性有關的因素1、生物種系不同種系的生物其放射敏感性不同，規(guī)律是種系演化越高，機體結構越復雜，其射線的敏感性越高。多細胞生物比單細胞生物敏感，哺乳類比鳥類、魚類、兩棲類敏感性高。2、生物個體在同一種系中個體敏感性不同，而個體在不同的發(fā)育階段敏感性也有差異，一般是隨著個體的發(fā)育生長，其放射敏感性逐漸降低，如胚胎期較胎兒期敏感，幼年、青少年比成年敏感。

第13頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四3、同一個體的不同器官、組織和細胞放射敏感性各異一般認為：代謝旺盛的細胞較代謝不旺盛的細胞、分裂活動旺盛的細胞比不旺盛的細胞敏感，胚胎及幼稚細胞較成熟細胞敏感。除以上因素外，受照時機體狀態(tài)對引起的生物效應也有一定影響。4、亞細胞及分子水平的輻射敏感性依次為：DNA＞mRNA＞rRNA＞tRNA＞蛋白質(zhì)。第14頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四機體組織的放射敏感性分類

第15頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四（三）與環(huán)境有關的因素（介質(zhì)因素）比如溫度增高，效應增大，相反則降低；氧氣濃度增大，效應增大；某些激素(如雌激素)和化學制劑（比如甘露醇）對輻射有抗輻射作用，稱為輻射保護劑；還有一些能起增強的作用，稱為輻射增敏劑。前者保護正常組織，后者為提高放療效果。第16頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四三、放射生物效應效應分類國際輻射防護委員會(ICRP)建議將輻射生物效應按其發(fā)生機制分為隨機效應和確定性效應兩大類。1、隨機效應(stochasticeffects)：是指輻射效應的發(fā)生幾率(而非重嚴程度)與劑量相關的效應。隨機效應的發(fā)生幾率隨受照劑量的增加而增大，但效應的嚴重程度與劑量大小無關。一般認為，隨機效應的發(fā)生沒有劑量閾值，即生物效應的發(fā)生概率與受照劑量呈線性無閾關系。

第17頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四

隨機效應主要包括輻射誘發(fā)癌癥和遺傳效應兩類。輻射對受照者本人，除了誘發(fā)癌癥外，并不引起其他隨機性效應。由于遺傳與生理的差異，個體對輻射誘發(fā)癌癥的敏感性是不同的。但總的來說，輻射誘發(fā)癌癥的概率是很低的。如果輻射引起生殖細胞的損傷，這個損傷可以傳遞下去并表現(xiàn)為受照者后代的遺傳紊亂。這種隨機性效應稱為遺傳效應。遺傳效應只在動植物研究中出現(xiàn)，尚未被確認在人類發(fā)生。第18頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四

輻射誘發(fā)遺傳性傷害有二種形式，即基因突變和肉眼能見的染色體畸變（染色體結構或數(shù)目的改變）。

2、確定性效應(deterministiceffects)：指效應發(fā)生的嚴重程度與受照劑量相關，有劑量閾值，閾值以下不會發(fā)生這種效應，閾值以上可能發(fā)生這種效應。如不育、白內(nèi)障、造血機能低下、壽命縮短等皆屬于。

第19頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四成年人睪丸、卵巢、眼晶體及骨髓的確定性效應的估計值

組織和效應閾值在一單次短時照射中受到的總劑量當量（Sv）在分次很多的照射或遷延照射中受到的總劑量（Sv）多年中每年以分次很多的分次照射或遷延照射接受劑量時的年劑量率（Sv·a-1）睪丸暫時不育永久不育卵巢不育眼晶體可查出的混濁視力障礙（白內(nèi)障）骨髓造血機能低下

0.153.5-6.0

2.5-6.0

0.5-2.05.0

0.5

NANA

6.0

5＞8

NA

0.42.0

＞0.2

＞0.1＞0.15

＞0.4注：NA表示不適用，因為該閾值取決于劑量率而不是總劑量第20頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四§2放射衛(wèi)生防護一、作用于人體的電離輻射源（一）、天然輻射源

1、宇宙射線是來自外層空間的高能粒子流。在進入大氣層之前稱為初期宇宙射線，其主要成分是能量為103-1012Mev的質(zhì)子和α粒子。它們與大氣中的原子作用之后產(chǎn)生次級宇宙射線，其成分為電子、中子、光子和質(zhì)子等。第21頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四2、環(huán)境介質(zhì)中的天然放射性核素人類生活的周圍環(huán)境介質(zhì)中，都含有天然放射性核素，其主要成分是鈾、釷、錒三個放射性系所屬的核素和40K、87Rb以及3H和14C等。某地區(qū)環(huán)境介質(zhì)中含有天然放射性核素的濃度，稱為該地區(qū)的天然放射性本底。不同地區(qū)的天然本底差異很大。3、人體內(nèi)的天然放射性核素環(huán)境介質(zhì)中的天然放射性核素，通過飲食和呼吸道進入人體，其中有實際意義的成分有40K、14C、226Ra、320Po以及222Rn等。第22頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四

以上三種天然電離輻射源對人體的內(nèi)、外照射稱為天然本底照射，其總劑量約為每年1mSv。（二）、人工輻射源1、職業(yè)照射以放射性工作為職業(yè)的人員，在其工作中所受到的電離輻射照射。其中不包括天然本底照射和醫(yī)療照射。2、醫(yī)療照射個人接受伴有電離輻射的醫(yī)學檢查或治療時所受到的照射。隨著核技術在醫(yī)藥科學中的廣泛應用，人群受到的劑量可能會越來越多。第23頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四

3、人工環(huán)境本底照射由于人工電離輻射源對環(huán)境的污染或擴大應用所受到的照射。主要包括：放射工作場所向周圍環(huán)境泄漏的電離輻射和排放的放射性“三廢”；核武器試驗全球落下灰；帶有輻射源或放射性核素的日用消費工業(yè)品，如電視和電腦等。4、事故和災害性照射指在發(fā)生放射性意外事故和核戰(zhàn)爭時人員所受到的照射。

第24頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四(三)電離輻射作用于人體的方式

1.外照射：指放射源處于機體外，僅其射線作用于人體，這種照射只有當機體處于輻射場中才受到照射，離開輻射場就停止照射。2.內(nèi)照射：指放射性核素進入機體后，分布于組織器官中產(chǎn)生經(jīng)常、持續(xù)照射，直到排完或衰變完為止。

第25頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四

3.密封源：指在工作中使用的放射性核素被包在外殼中，在正常情況下不向周圍環(huán)境擴散，也不污染環(huán)境的輻射源。密封源在一般情況下，只產(chǎn)生外照射。4.開放源：指在使用和操作過程中能夠向外界環(huán)境擴散，污染環(huán)境，并進一步侵入到生物體體內(nèi)，對生物體進行內(nèi)照射放射源。開放源既可產(chǎn)生外照射，又可產(chǎn)生內(nèi)照射。第26頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四二、放射防護的目的及基本原則

(一)放射防護的目的：防止一切有害的確定性效應，把隨機效應的發(fā)生率降低到可以接受水平。（二）放射防護的基本原則1、實踐的正當化：指涉及輻射的實踐，獲得的利益大于所付出的代價。2、防護的最優(yōu)化：結合實際采用適當?shù)姆雷o措施，做到防護最優(yōu)化。3、個人劑量限值化：放射工作人員所接受的劑量不得超過國家規(guī)定的標準。

第27頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四三、放射工作人員劑量限值標準

年劑量當量限值(msv·a-1)類別受照器官或部位年劑量當量限值放射性工作人員公眾確定性效應眼晶體15050

其它單個器官或組織50050隨機效應全身均勻照射505

非均勻照射

∑/TWTHT≤50∑/TWTHT≤5第28頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四三、核醫(yī)學中的安全防護措施(一)、工作場所的分級和防護要求

1、場所的分級：在放射防護規(guī)定中，根據(jù)使用的放射性核素的等效年用量，把單位分成一、二、三類，又根據(jù)各實驗室的放射性核素日操作量把單位內(nèi)的工作場所分為甲、乙、丙三級。一般核醫(yī)學實驗室如不開展標記工作。都屬于乙、丙級。2、實驗室的配置與要求：實驗室的配置一般采取“三區(qū)”配置法，即：Ⅰ清潔區(qū)、Ⅱ中間區(qū)、Ⅲ活性區(qū)。（控制區(qū)、監(jiān)督區(qū)、非限制區(qū)）第29頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四

(二)外照射防護方法

1、屏蔽防護：在放射源與生物體之間增加屏蔽物質(zhì)借此吸收或阻擋射線，達到防護的目的，根據(jù)放射源的種類不同應采用不同的屏蔽材料。

2、距離防護：增加放射源與生物體之間的距離。增加距離后，放射源與生物體之間的空氣部分吸收少量射線，達到防護效果。3、時間防護：縮短與放射源接觸的時間。第30頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四第31頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四(三)內(nèi)照射防護1、圍封隔離：把開放源控制在有限的空間內(nèi)，防止它向環(huán)境擴散。如應用通風櫥、手套箱等以達到防擴散的目的。2、除污保潔：隨時消除環(huán)境介質(zhì)的污染，監(jiān)測污染水平，控制向周圍環(huán)境的大量擴散，使環(huán)境介質(zhì)的污染濃度盡可能低于國家規(guī)定的限值。3、個人防護：遵守個人防護準則；合理使用個人防護用品。第32頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四遵守個人防護準則：就是在開放性放射性工作場所中，禁止一切能使放射性核素進入人體內(nèi)的行為和活動。比如禁止在場所內(nèi)飲水、進食、吸煙、化裝等。合理使用個人防護用品，比如口罩、手套、工作鞋、工作帽和袖套等。(四)放射性污染的去除及放射性廢物的處理

1、去污技術：(1)一般性污染的去除：指操作中有計劃污染的實驗室容器和工具的除污。一般情況下用合成洗滌劑按常規(guī)洗滌法除污可收到滿意效果。第33頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四(2)事故性污染的去除：指非計劃發(fā)生污染的除污。如遇少量放射性液體濺灑在手腳、工作臺面情況時，應立即用吸水材料將其吸干，再用濕布由外向里反復擦洗（與手術消毒相反）直到污染降低至規(guī)定控制水平以下為止。(3)誤服放射性核素的處理：誤服包括他人投入及自殺應及早采取措施，防止吸收、采用嗽口、洗胃、催吐等方法，如已吸收或蓄積到相關器官，可采用促排藥物加速排出。例如誤服131I、125I后可采用普通KI促排。第34頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四2、放射性廢物的處理(1)放置衰變：對于短T1/2(<60天)的固體廢物放置7-10個半衰期后以普通廢物處理。(2)稀釋排放：對短T1/2,比活度低的液體或氣體廢物，可用水和空氣稀釋達到國家規(guī)定標準后排出。(3)濃縮貯存：對T1/2較長，體積較大的廢物要采用濃縮(如焚化、硝化、沉淀、離子交換等)縮小體積后貯存(單位內(nèi)或?qū)ｉT貯存地)。第35頁，共38頁，2022年，5月20日，23點16分，星期四(五)放射工作人員的醫(yī)學觀察（保健措