《預(yù)防醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《預(yù)防醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)課件（247頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué),,,第一章 緒 論,,輻射的概念,,廣義概念 泛指一切微觀粒子的發(fā)射以及能量傳遞過(guò)程。,,狹義概念,指任何可以引起物質(zhì)電離或激發(fā)的微觀粒子發(fā)射和能量傳遞過(guò)程，即電離輻射。,,電離輻射的特點(diǎn),,穿透性,,不可感知性,,電離和激發(fā),（一）天然輻射,,1,．宇宙射線,,,宇宙射線是環(huán)境輻射的一個(gè)重要成分，它產(chǎn)生于宇宙或太陽(yáng)系，進(jìn)入大氣層后，通過(guò)核反應(yīng)釋放一系列次級(jí)粒子及放射性核素。宇宙輻射包括銀河寧宙輻射和太陽(yáng)輻射，,90,％由質(zhì)子組成，其余部分為,α,粒子和重離子，大

2、多數(shù)宇宙輻射到達(dá)地球表面時(shí)對(duì)環(huán)境輻射的貢獻(xiàn)很小。,,宇宙射線的照射強(qiáng)度，隨海拔高度上升而增強(qiáng)。,,輻射的來(lái)源,Cosmic Exposure at Different Altitudes,15 km 10 μSv/h,,10 km 5 μSv/h,6.7 km 1 μSv/h (Himalayan peaks,),3.7 km Lhasa Tibet,2.25 km ~ 0.1 μSv/h Mexico City,1.6 km Denver,,,Sea level 0.03 μSv/h,360 km,100 km,,40

3、,μSv/h,Large solar particle events can,,cause doses of 1 Sv or more,,dependent on shielding (electrons).,Flight crews receive typically ~ 2 Sv/y and collective effective dose in the UK (24,000 workers) is ~50 man Sv/y,,2,．陸地輻射,,陸地輻射包括兩部分，即存在于地球表層的長(zhǎng)半衰期核素及宇宙粒子與大氣層中原子發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)生的核素。,,陸地輻射中由,?,射線所致室外空氣劑量率，

4、全球平均約為,57nGy,／,h,，我國(guó)平均值為,62nGy,／,h,。,?,射線室內(nèi)劑量率估計(jì)值全球平均約為,80nGy,／,h,，我國(guó)平均值為,99nGy,。,,室內(nèi)空氣中氡及其子體濃度一般高于室外空氣，而且樓房層次愈低，室內(nèi)氡濃度愈高，窯洞＞平房＞樓房。室內(nèi)氡主要是來(lái)源于房屋下的土壤、建筑材料和室外空氣進(jìn)入。,（二）人為輻射,,,1,．核能源生產(chǎn),,核電生產(chǎn)中各環(huán)節(jié)釋放出對(duì)局部區(qū)域和環(huán)球發(fā)生影響的放射性核素的劑量很小，每生產(chǎn),1MW,核能所致最大累積劑量值約為,0.038,人,·Gy(,骨劑量,),，按全世界范圍內(nèi)總裝機(jī)容量,500GW,計(jì)算，產(chǎn)生的總骨劑量為,1.9,×,l0,4,人,

5、·Gy,，以全球,40,億人口計(jì)算，只相當(dāng)于自然輻射平均值,(9.2,×,l0,4,Gy·,人,),，也就是說(shuō)所有核電站全部運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的年輻射貢獻(xiàn)，相當(dāng)于,44h,的自然輻射值。,,,2,．人類(lèi)其他活動(dòng)產(chǎn)生的輻射,,醫(yī)療照射是輻射來(lái)源的一個(gè)主要因素，它主要影響接受照射對(duì)象和醫(yī)用,x,射線工作人員。對(duì)全球范圍的集體有效劑量貢獻(xiàn)最大的是診斷,x,射線的應(yīng)用，總劑量為,2,×,l0,6,人,·Gy,，約為自然輻射劑量值的,50,％ 。,Sources,Environment,,People,,Workers,Population,,Under control,Industrial,Medical,,,

6、,,,,,,can be,limited,at the source, environment and man,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Not under control,cosmic,terrestrial,,radon,,Natural,,internal,,,,,,,can be,reduced,at the environment or man by,interventions,,,Accidental,,,醫(yī)學(xué)中所接受的輻射,,核醫(yī)學(xué)的內(nèi)容及其特點(diǎn)：,,臨床核醫(yī)學(xué),,診斷,,,X,線檢查,(radiology),,,超聲檢查,(ultrasound),,

7、,MRI,檢查,,,(magnetic resonance image),,,,,解剖成像,SPECT/CT,,PET/CT,,功能成像,器官功能測(cè)定、體外放射分析,(RIA),等。,,治療：,,甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)（,hyperthyreosis,）,,甲狀腺癌,(thyroid carcinoma ),,轉(zhuǎn)移性骨痛,(multisite metastatic pain),,骨腫瘤,(bone cancer),,實(shí)驗(yàn)核醫(yī)學(xué),核素示蹤技術(shù),,(radionuclide tracer technique),,體外放射分析法,,(radioimmunoassay),,放射自顯影術(shù),,(radioauto

8、gram),,,影像醫(yī)學(xué),、,核醫(yī)學(xué),和,放射醫(yī)學(xué),三個(gè)不同的研究和應(yīng)用方向難以截然分開(kāi)，,共同點(diǎn)均為利用核技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中進(jìn)行臨床診療和基礎(chǔ)研究工作。,,這些研究工作均需要進(jìn)行放射防護(hù)安全方面的理論知識(shí)。,,核醫(yī)學(xué)與放射防護(hù)發(fā)展簡(jiǎn)史,,核醫(yī)學(xué)方面,1895,年,Wilhelm Roentgen,發(fā)現(xiàn),X,線,1896,年,Henri Becquerel,發(fā)現(xiàn)放射性核素,1898,年,Marie curie,和,Pierre Curie,提取,polonium,和,radium,1934,年,Joliet,和,Curie,發(fā)現(xiàn)人工放射性核素,1949,年 有了商品,γ-,照相機(jī),,1964,年

9、,David Kuhl,和,Edwards,研制了第一臺(tái),SPECT,,,1975,年 研制了第一臺(tái),PET,1949,年 發(fā)明了第一臺(tái)閃爍掃描儀,,1938,年,32,P,治療白血病、,1941,年,131,I,治療甲亢、,1946,年,131,I,治療甲癌。,,放射防護(hù)方面,慘痛的代價(jià),,Marie curie,和女兒均死于放射引起的白血病,20,世紀(jì)初的鐳,(Ra),事件,,多次核事故以及核災(zāi)難的發(fā)生,,放射防護(hù)事業(yè)的發(fā)展歷程,1913,年德國(guó)首先成立倫琴學(xué)會(huì)發(fā)布了有關(guān)指南,1925,年召開(kāi)了第一屆國(guó)際放射學(xué)大會(huì)，并成立,—,國(guó)際輻射單位與測(cè)量委員會(huì)（,international com

10、mission on radiation units and measurements,，,ICRU,）,1928,年成立了第一個(gè)國(guó)際組織,“,X,線和鐳的防護(hù)委員會(huì),”,,1950,年成立國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì),,（,international commission on radiological protection,，,ICRP,）,之后相繼成立了,IAEA,、,UNSCEAR,、,ICNIRP,、,ABCC-RERF,等國(guó)際性組織和研究機(jī)構(gòu),,聯(lián)合國(guó),United Nations,IAEA,UNSCEAR,獨(dú)立的非政府國(guó)際組織,ICRP,輻射劑量,出版物機(jī)構(gòu),環(huán)境保護(hù),醫(yī)療照射防護(hù),放射生

11、物效應(yīng),ICRU,推薦劑量和單位,測(cè)量方法,提供有關(guān)參數(shù),ICNIRP,提供健康指導(dǎo),推薦曝露限值值,發(fā)布出版物,輻射防護(hù)相關(guān)國(guó)際組織,我國(guó)放射防護(hù)事業(yè)的發(fā)展,,法,行政法規(guī),部門(mén)規(guī)章,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)報(bào)告 導(dǎo)則指南,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理局,全國(guó)各有關(guān)專(zhuān)業(yè),,標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì),全國(guó)人民代表大會(huì),國(guó)務(wù)院,各部委,我國(guó)放射防護(hù)法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)圖,法律,,《,中華人民共和國(guó)職業(yè)病防治法,》,,《,中華人民共和國(guó)放射性污染防治法,》,,,,行政法規(guī),,《,放射性同位素與射線裝置安全和防護(hù)條例,》,,《,中華人民共和國(guó)民用核設(shè)施安全監(jiān)督管制條例,》,,,《,中華人民共和國(guó)核材料管理?xiàng)l例,》,,,《,核電廠核事

12、故應(yīng)急管理?xiàng)l例,》,,《,突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急條例,》,,,,,部門(mén)規(guī)章,,,衛(wèi)生部、國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局、國(guó)防科工委，以及公安部等，這些有關(guān)部委局先后制定頒發(fā)了一批有關(guān)放射工作許可制度及放射防護(hù)管理辦法、核與放射事故管理規(guī)定、放射工作人員職業(yè)健康管理辦法、放射防護(hù)器材與含放射性產(chǎn)品管理辦法、核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)及運(yùn)行安全規(guī)定、城市放射性廢物管理辦法、放射環(huán)境管理辦法、放射性物質(zhì)運(yùn)輸管理辦法等等 。,《,放射性同位素與射線裝置安全許可管理辦法,》,,《,放射診療管理規(guī)定,》,,《,放射工作人員職業(yè)健康管理辦法,》,,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),,,以我國(guó),《,電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn),》,（,GB 18871,—,

13、2002,）最重要，,派生出了一大批各種放射防護(hù)次級(jí)專(zhuān)項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，包括國(guó)家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、各類(lèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。,,,技術(shù)報(bào)告和導(dǎo)則指南沒(méi)有強(qiáng)制性效力，乃是有關(guān)機(jī)構(gòu)、組織和專(zhuān)家所撰寫(xiě)的，屬于進(jìn)一步具體詮釋各有關(guān)法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)，以增加對(duì)法律、法規(guī)的理解。,,第二章 核輻射的物理基礎(chǔ),,原子結(jié)構(gòu)、,X,射線與核素,,,元素（,element,）的基本單位是原子，原子由原子核和核外電子構(gòu)成。,,原子核內(nèi)有不同數(shù)目的質(zhì)子（,proton,，,P,）和中子（,neutron,，,N,） ，統(tǒng)稱為核子（,nucleon,）。,,原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)目和中子數(shù)目之和為原子核的質(zhì)量數(shù)，用“,A”,表示，因此，整個(gè)原子核內(nèi)中子數(shù)目,

14、N=A,－,Z,。,,原子結(jié)構(gòu),,核素、同位素和同質(zhì)異能素,,一般情況下原子核處于最低能量狀態(tài)，稱為基態(tài)（,ground state,）。當(dāng)受到高能量粒子轟擊或核內(nèi)部發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，原子可暫處于高能量狀態(tài)，稱之為激發(fā)態(tài)（,excited state,）。激發(fā)態(tài)不會(huì)持久，將迅速釋放能量，而恢復(fù)至基態(tài)，這種能量的釋放過(guò)程稱為躍遷（,transition,）。,,基態(tài)和激發(fā)態(tài),,,,,,ground state,excited state,,核素、同位素和同質(zhì)異能素的概念,,質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)相同，能量狀態(tài)相同的一類(lèi)原子的集合稱為核素（,nuclide,）。,,核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同，即在元素周期表中處于同一

15、位置，但中子數(shù)不同的核素互稱為某元素的同位素（,isotope,） 。,,質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均相同，但能量狀態(tài)不同的核素稱為同質(zhì)異能素（,isomer,） 。,,穩(wěn)定性核素和放射性核素,,,原子核內(nèi)的核子之間存在著引力，稱為核力（,nuclear force,），為短程力，受核子數(shù)目的影響 。,,除了核力外，還存在靜電斥力，該力為長(zhǎng)程力，不受核子數(shù)目影響，但與電荷量有關(guān)。,P,﹕,N=1,﹕,0,～,1.5,時(shí)，核力與靜電斥力基本平衡，原子核處于穩(wěn)定狀態(tài)。處于穩(wěn)定狀態(tài)的核素稱為穩(wěn)定性核素（,stable nuclide,）。,,,當(dāng)原子核內(nèi)部處于不穩(wěn)定狀態(tài)，產(chǎn)生了能級(jí)的變化，轉(zhuǎn)化為另一種核素。這種

16、自發(fā)的核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能量的變化過(guò)程稱為核衰變（,nuclear decay,），變化過(guò)程中釋放的具有一定能量的粒子稱為放射線（,radiation,）。釋出放射線的核素稱為放射性核素（,radio-nuclide,）。,,,原子核的衰變、裂變與聚變,,核衰變類(lèi)型與規(guī)律,1.α,衰變（,alpha decay,）,,原子核內(nèi)要釋放,2,個(gè)質(zhì)子和,2,個(gè)中子組成的,稱之為“,α”,粒子。,2.β,衰變（,beta decay,）,,當(dāng)核內(nèi)質(zhì)子、中子比例不當(dāng)時(shí)，質(zhì)子和中子將產(chǎn)生相互轉(zhuǎn)換，達(dá)到核內(nèi)調(diào)整結(jié)構(gòu)的目的。其特點(diǎn)是原子的質(zhì)量數(shù)不變，只有原子序數(shù)改變（相差,1,），分為,β,-,和,β,+,,和電子俘

17、獲三種形式。,（,1,）,βˉ,衰變,,,主要發(fā)生在中子相對(duì)過(guò)多的核素。中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子，釋放負(fù)電子，稱為,βˉ,粒子。,（,2,）,β,+,衰變,,主要發(fā)生在中子數(shù)相對(duì)不足的核素，核內(nèi)由質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子，釋放正電子，稱為,β,+,粒子。,,,,（,3,）電子俘獲（,electron capture,，,EC,）,,對(duì)于中子數(shù)相對(duì)較少某些核素，原子核從核外內(nèi)層的電子殼層俘獲一個(gè)電子，使核內(nèi)的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子，同時(shí)釋放一個(gè)中微子，隨后較外層的電子躍入內(nèi)層軌道填補(bǔ)空穴。由于外層能級(jí)高于內(nèi)層能級(jí)，因此，多余能量以電磁輻射（即特征,X,射線）形式釋放?；蛘咴撃芰總鬟f給另一殼層電子，使之脫離軌道逸出，稱為

18、俄歇電子（,auger electron,）。,,（,4,）,γ,躍遷與內(nèi)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象,,,經(jīng)過(guò),α,或,β,衰變的核素，在衰變的過(guò)程中可能導(dǎo)致原子核處于高能的激發(fā)態(tài)，核內(nèi)多余能量以電磁輻射形式釋放后返回基態(tài)，該過(guò)程稱為,γ,躍遷。,,有時(shí)在核內(nèi)多余能量釋放過(guò)程中，也可能將能量傳遞給核外殼層電子，使之脫離其運(yùn)行軌道而逸出，這種現(xiàn)象稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。逸出的電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子（,internal conversion electron,）,X,射線和,γ,射線都是光子，它們的不同之處：,γ,射線來(lái)源于核內(nèi)能量釋放，而,X,射線為核外電子躍遷過(guò)程中的能量釋放。,放射性核素衰變規(guī)律及其度量,,核衰變是隨機(jī)性

19、的，單位時(shí)間衰變的原子核數(shù)目與核,,的總數(shù)成正比，并且隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，遵循一定的規(guī)律而,,減少。,,,,物理半衰期,(physical half life,，,T,1/2,):,指放射性核素的,,原子核數(shù)目衰變到原來(lái)的一半所需要的時(shí)間。,,λ,稱為衰變常數(shù)（,decay constant,），是放射性核素衰變的特征參數(shù)，表征單位時(shí)間原子核發(fā)生衰變的速率。,,放射性活度、放射性比活度與放射性濃度,,放射性活度（,A,）,是指在一定的時(shí)間（,dt,）內(nèi)處于特定,,能態(tài)的一定量的放射性核素發(fā)生自發(fā)衰變（,dN,）的期望值。,,國(guó)際制單位為,Bq,，,Bq,其表示每秒內(nèi)核衰變的次數(shù)，,1Bq,表示,,

20、每秒有,1,次衰變。舊有單位為居里（,Ci,），,1Ci = 3.7×10,10,Bq,,,,,單位質(zhì)量中所含的放射性活度稱為比活度或比放射性。一般用,Bq/kg,或,Bq/mol,為單位。,,單位容積溶液中所含放射性活度稱為放射性濃度，以,Bq/ml,或,Bq/L,為單位。,,核裂變與核聚變反應(yīng),原子核的核裂變反應(yīng)是目前獲得核能的主要途徑,一些重核如果分裂成二個(gè)中等質(zhì)量的原子核時(shí)，會(huì)同時(shí)釋放出中子和能量，這一過(guò)程稱為原子核裂變（,nuclear fission,）。,,自發(fā)裂變是原子核在沒(méi)有入射粒子轟擊的情況下自行發(fā)生的核裂變。,誘發(fā)裂變是在入射粒子的轟擊下重核發(fā)生的裂變。,,由兩個(gè)氫原子合

21、為一個(gè)氦原子，就叫核聚變。,,,放射線與物質(zhì)作用的物理基礎(chǔ),,電離與激發(fā)作用,,帶電粒子與物質(zhì)的核外電子發(fā)生靜電作用，如果,,導(dǎo)致物質(zhì)中的原子失去軌道電子形成正負(fù)離子對(duì)，稱為,電離（,ionization,）作用,。,,傳能線密度,(linear energy transfer,，,LET),是指帶電粒子穿過(guò)物質(zhì)時(shí)，在其單位長(zhǎng)度徑跡上所轉(zhuǎn)移的能量。,,如果帶電粒子使照射物質(zhì)軌道電子從內(nèi)層躍遷至外層，整個(gè)原子處于能量較高的激發(fā)態(tài)，此過(guò)程稱為,激發(fā)（,excitation,）,作用。,,帶電粒子與物質(zhì)的相互作用,,散射與吸收,,,帶電粒子受到物質(zhì)原子核庫(kù)倉(cāng)電場(chǎng)作用而發(fā)生方向偏折和能量的改變，稱為散

22、射（,scattering,），只改變運(yùn)動(dòng)方向而能量不變者稱為彈性散射（,elastic scattering,）。,,如果射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，由于各種作用的機(jī)制，導(dǎo)致帶電粒子的動(dòng)能全部喪失而不復(fù)存在的過(guò)程稱為吸收（,absorption,）。,,,β,粒子在介質(zhì)中受到阻滯而急劇減速，部分能量甚至全部能量轉(zhuǎn)化為電磁輻射，稱為軔致輻射（,bremsstrahlung,）,。其發(fā)生的幾率與,β,能量及介質(zhì)的原子序數(shù)成正比。因此在放射防護(hù)中要注意，,β,粒子吸收體和屏蔽應(yīng)采用低密度材料，如有機(jī)玻璃、鋁或塑料等。,,軔致輻射與湮沒(méi)輻射,,β,+,通過(guò)物質(zhì)時(shí)和核外電子相互作用，消耗能量而相互結(jié)合，同時(shí)轉(zhuǎn)化為

23、兩個(gè)方向相反，能量各為,0.511MeV,的,γ,光子而自身消失，這種過(guò)程稱為湮沒(méi)輻射（,annihilation radiation,）,X,、,γ,射線與物質(zhì)的相互作用,,光電效應(yīng)：光子與介質(zhì)原子的軌道電子碰撞，把能量全部交給軌道電子，使之脫離原子，光子消失，這一作用能夠過(guò)程稱為光電效應(yīng),(photoelectric effect),。脫離軌道的電子稱為光電子。,,康普頓效應(yīng)：能量較高的光子與核外電子碰撞，將一部分能量傳遞給電子，使之脫離原子軌道成為高速運(yùn)行的電子，而光子本身能量降低，運(yùn)行方向發(fā)生改變，成為康普頓效應(yīng),(Compton effect),。,,電子對(duì)生成：當(dāng)光子能量大于,1.

24、022MeV,時(shí)，在物質(zhì)原子核電場(chǎng)作用下轉(zhuǎn)化為一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子，稱為電子對(duì)生成,(electron pair production),。,第三章 人體輻射計(jì)量學(xué),輻射,的基本概念,,輻射是不需要介質(zhì)參與而進(jìn)行能量傳遞的一種現(xiàn)象。,性質(zhì)分類(lèi),電磁輻射 其本質(zhì)是電磁波，,X,射線、,γ,射線和紫外線等 。,粒子輻射 如,α,粒子、,β,粒子、中子等。,,作用分類(lèi),,電離輻射 可以產(chǎn)生電離作用,非電離輻射 不產(chǎn)生電離作用,狹義的輻射僅指電離輻射。,,電離輻射計(jì)量學(xué),X,射線或,γ,射線照射,dm,質(zhì)量空氣時(shí)便與空氣中的原子相互作用，部分放射線損失的能量被原子中的電子獲得而使

25、原子電離，當(dāng)這些獲能電子被完全吸收時(shí)所產(chǎn)生的同種符號(hào)離子（或帶電荷原子）的總電荷量（,dQ,）稱為照射量（,exposure,，,X,）。,,照射量,(X),,照射量的國(guó)際單位,(SI),是庫(kù)侖,/,千克,(C/kg),，目前照射量的測(cè)量?jī)H適用能量在,10keV,～,3MeV,范圍內(nèi)的,X,射線和,γ,射線，其他放射性粒子不能用照射量來(lái)度量。單位時(shí)間內(nèi)的照射量稱為照射量率,(exposure rate),。,,吸收劑量,(,D),,,吸收劑量,(absorbed dose,，,D),指單位質(zhì)量物質(zhì)所接受的電離輻射的平均能量。,dm,為被照射物質(zhì)的質(zhì)量，,dE,為其吸收的輻射能。,,吸收劑量,(

26、,D),是放射領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)非常重要的量，它適用于任何類(lèi)型的電離輻射和任何被照射的物質(zhì)，并適用于內(nèi)、外照射。吸收劑量的國(guó)際單位,(SI),為：,J/kg,，專(zhuān)用名稱：戈瑞,(gray, Gy), 1Gy=1J/kg,。舊制單位是拉德,(rad),。,1Gy=100rad,同樣也存在吸收劑量率,(Gy/s ),,,比釋動(dòng)能（,K,）,,比釋動(dòng)能,(kinetic energy released in mass,，,kerma,，,K),指不帶電致電離粒子與物質(zhì)相互作用時(shí)，在單位質(zhì)量的物質(zhì)中產(chǎn)生的帶電粒子的初始動(dòng)能的總和。,,d,E,tr,是不帶電致電離粒子在特定物質(zhì)的體積內(nèi)釋放出來(lái)的所有帶電粒子的初

27、始動(dòng)能總和；,dm,為所考慮的物質(zhì)質(zhì)量。,比釋動(dòng)能的單位與吸收劑量相同,,當(dāng)量劑量,(equivalent dose,，,H,T, R,),就是吸收劑量與輻射權(quán)重因數(shù),(radiation weighting factor, W,R,),的乘積。,,當(dāng)量劑量,(,H,T, R,),H,T, R,為,R,類(lèi)輻射在組織或器官,T,中所受到的當(dāng)量劑量；,D,T, R,為,R,類(lèi)輻射在組織或器官中所致的平均吸收劑量；,W,R,為,R,類(lèi)輻射的輻射權(quán)重因數(shù)。,專(zhuān)用單位 希沃特,(Sievert,，,Sv),,,表,3-2,不同輻射類(lèi)型的輻射權(quán)重因數(shù),W,R,,,,輻射類(lèi)型,,能量范圍,W,R,,光子,,

28、所有能量,1,,電子和介子,,所有能量,1,,中子,,＜,10keV,5,,10 keV,～,100keV,10,,100keV,～,2MeV,20,,2 MeV,～,20MeV,10,,,＞,20MeV,5,,質(zhì)子,(,反沖質(zhì)子除外,),,＞,2MeV,5,α,粒子、裂變碎片、重核,,20,,有效劑量（,E,）,,是指全身受到均勻照射或不均勻照射時(shí)，將不同組織當(dāng)量劑量（,H,T,，,R,）與組織權(quán)重因數(shù)加權(quán)的平均值。,,表,3-3,組織權(quán)重因數(shù),(WT),專(zhuān)用單位 希沃特,(Sievert,，,Sv),,,待積劑量,,待積劑量（,committed dose,）指放射性核素進(jìn)入體內(nèi)的劑量積分

29、估算，根據(jù)待積劑量的概念還可以推倒出待積吸收劑量、待積當(dāng)量劑量和待積有效劑量等。,,待積當(dāng)量劑量（,committed equivalent dose,,H,T,（,τ,）,）指單次攝入的放射性物質(zhì)在其后的,τ,年內(nèi)對(duì)所關(guān)心的器官或組織所造成的總劑量累積值。,,,,待積有效劑量,(committed effective dose,，,E,(τ),),,如果單次攝入,R,類(lèi)放射性核素對(duì)人體器官或組織（,T,）造成的待積當(dāng)量劑量,H,T,（,τ,）,乘以相應(yīng)的權(quán)重因子,W,T,，隨后對(duì)所涉及的器官或組織（,T,）求積，,,H,T,（,τ,）,為積分至,τ,時(shí)間時(shí)組織（,T,）的待積當(dāng)量劑量；,W,

30、T,為組織,T,的組織權(quán)重因數(shù)。,比釋動(dòng)能,K,當(dāng)量劑量,H,,輻射場(chǎng),,(,照射量,X),空氣,待積劑量,核素進(jìn)入體內(nèi),待積當(dāng)量劑量,待積有效劑量,）,吸收劑量,D,有效劑量,E,電離輻射源,常用電離輻射量間相互關(guān)系,,,,,,,非電離輻射計(jì)量學(xué),,電磁輻射計(jì)量,電磁輻射來(lái)源,,自然界，如雷電、臺(tái)風(fēng)、太陽(yáng)的黑子活動(dòng)與黑體輻射等,人工電磁輻射,,,如一些醫(yī)療設(shè)備、電腦、微波爐、手機(jī)、收音機(jī)、電視廣播發(fā)射機(jī)和衛(wèi)星通訊裝置等。,無(wú)線電波、微波、紅外線、可見(jiàn)光和紫外線等一般稱為非電離輻射或稱電磁輻射。,頻率極高的,X,射線和,γ,射線可造成人體組織的間接電離，歸在電離輻射的范疇。,公式：,電磁波頻率

31、（,frequency,，,f,）、波長(zhǎng)（,wave length,，,λ,）與波速（,wave velocity,，,c,），,h,為,Plank,常數(shù)。,λ,Z,E,H,,平面電磁波空間傳播圖,,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力與它所帶電量的比值稱為電場(chǎng)強(qiáng)度,(electric field intensity,，,E),，電場(chǎng)強(qiáng)度的國(guó)際單位是牛頓,/,庫(kù)侖,(N/C),或伏特,/,米,(V/m),。,,磁場(chǎng)強(qiáng)度（,magnetic field intensity,，,H,）指磁場(chǎng)中單位磁極所受到的力。它的國(guó)際單位制（,SI,）是安培,/,米（,A/m,）。,,電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度,,電磁波能流密

32、度,,電磁波傳播的能量稱為電磁輻射能，在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于傳播方向的單位面積上的電磁波能量稱為電磁波能流密度（,energy flow density,，,S,），能流密度是矢量，如果在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)求得能流密度的平均值又稱為平均能流密度,,。,它的國(guó)際單位是瓦（特）,/,米,2,，,W/m,2,。,S=E H,電磁輻射場(chǎng)所,,遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)（感應(yīng)場(chǎng)）,,S= E H = E,2,/377,近區(qū)場(chǎng)（輻射場(chǎng)）,,電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小沒(méi)有確定的比例關(guān)系。,比吸收率,,比吸收率（,specific absorption rate,，,SAR,）指單位受照組織吸收的電磁輻射能量，它的國(guó)際單位是瓦特,/,

33、千克（,W/kg,），,,核磁共振計(jì)量,磁感應(yīng)強(qiáng)度,,描述靜磁場(chǎng)常用磁感應(yīng)強(qiáng)度（,magnetic induction,，,B,）表示，磁感應(yīng)強(qiáng)度指在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受的安培力,F,跟電流,I,和導(dǎo)線長(zhǎng)度,L,乘積的比值。,B=F/IL,,磁感應(yīng)強(qiáng)度的國(guó)際單位是特斯拉,(T),，,T,的含義是牛頓,/,安培,?,米,(N/A ? m),。,1T=1N/A? m,,在高斯單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是高斯,(Gauss,，,Gs),，高斯與特斯拉（,T,）的關(guān)系為：,1T=10,4,Gs,。,,第四章 電離輻射生物學(xué)作用原理,,電離輻射對(duì)生物體作用的化學(xué)基礎(chǔ),自由基等活性基團(tuán),

34、,自由基,(free radical),是指能夠獨(dú)立存在、具有一個(gè)或多個(gè)未配對(duì)電子的原子、分子、離子或原子團(tuán)。如,,較分子氧的化學(xué)性質(zhì)更為活潑的氧衍生物或其代謝產(chǎn)物統(tǒng)稱為活性氧,(reactive oxygen species),。如,等,等,,,概括說(shuō)大部分含氧自由基是活性氧，但活性氧不一定都是自由基。,,氧的單電子還原物，如,O,2-,,和,O,-,，及,HO,2·,和,HO·,；,,氧的雙電子還原物,H,2,O,2,；,,烷烴過(guò)氧化物,ROOH,及其均裂產(chǎn)物,RO·,和,ROO·,；,,處于激發(fā)態(tài)的氧、單線態(tài)氧和羥基化合物。,自由基作用的化學(xué)基礎(chǔ),,,抽氫反應(yīng),(hydrogen abs

35、traction),；,,加成反應(yīng),(addition reaction);,,,電子俘獲,(electron capture);,,,還原反應(yīng),(reduction reaction);,,,過(guò)氧化反應(yīng),(peroxidation reaction);,,,歧化反應(yīng),(dismutation reaction),。,,NO,及氮的其他氧化物或含氮的自由基（硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮等）統(tǒng)稱活性氮（,reactive nitrogen species, RNS,），左旋精氨酸,(L-Arg),與氧分子在一氧化氮合酶作用下,,,分步驟產(chǎn)生,NO,。,活性氮的概念,,生物體的各類(lèi)抗氧化體系,(,略

36、,),自由基等活性基團(tuán)對(duì)生物分子的損傷作用,,破壞細(xì)胞膜，使膜脂質(zhì)過(guò)氧化，引起膜結(jié)構(gòu)的破,,壞；,,使細(xì)胞蛋白質(zhì)氧化、脫氫，造成蛋白質(zhì)的失活、,,結(jié)構(gòu)改變、化學(xué)鏈的斷裂，或使蛋白質(zhì)交聯(lián)和聚,,合，從而影響蛋白質(zhì)的正常功能；,,使糖鏈的斷裂和失活；,,引起核酸的損傷，造成細(xì)胞死亡。,水的輻射分解,,水的輻射分解和水分子的自發(fā)性電離有本質(zhì),,的區(qū)別。前者產(chǎn)生,? OH,和,H?,，后者形成,OH,+,和,H,+,。,,,,除電離和激發(fā)外，在有些例子中激發(fā)所需的能,,量超過(guò)電離所需的能量。這種能量狀態(tài)稱為超激發(fā)。,,水分子的原初變化中,27%,電離，,26%,激發(fā)，,47%,超激,,發(fā)。,,不斷與水

37、分子碰撞，使水分子放出電子，產(chǎn)生次級(jí)電離，這些電子在自身運(yùn)動(dòng)中逐步喪失能量而被水分子俘獲，生成水負(fù)離子,H,2,O,-,，不穩(wěn)定的,H,2,O,-,在水中解離成氫自由基,H·,和,OH,-,。,,當(dāng)電子能量降到,100eV,以下而未被俘獲時(shí)，會(huì)吸收若干水分子形成水合電子,e,aq,_,，自由基和水合電子統(tǒng)稱為水的原發(fā)輻射降解產(chǎn)物 。,,水的原發(fā)輻射降解產(chǎn)物常在小體積內(nèi)成簇發(fā)生，這種小反應(yīng)體積稱為刺團(tuán)（,spur,）。,,電離輻射生物學(xué)作用時(shí)間效應(yīng),,時(shí)間（,s,）,發(fā)生過(guò)程,物理階段,,10,-18,,10,-16,~10,-17,,10,-15,,10,-14,快速粒子通過(guò)原子,,電離作用,

38、H,2,O~~~H,2,O,+,+e,-,,電子激發(fā),H,2,O~~~H,2,O,*,,離子,~,分子反應(yīng)，如,H,2,O+ H,2,O,+,→ HO,·,+ H,3,O,+,物理化學(xué)階段,,10,-14,,10,-12,,化學(xué)階段,,<10,-12,,10,-10,,<10,-7,,10,-7,,10,-3,,e-,在水合作用前與高濃度的活性溶質(zhì)反應(yīng)；,,e-,、,HO·,、,H·,及其他基團(tuán)與活性溶質(zhì)反應(yīng)；,,刺團(tuán),*,（,Spur,）內(nèi)自由基相互作用，核酸損傷；,,自由基擴(kuò)散與均勻分布，脂質(zhì)過(guò)氧化開(kāi)始；,,eaq-,、,HO·,、,H·,與低濃度活性溶質(zhì)反應(yīng),生物化學(xué)階段,,10,-3,

39、~10,1,,自由基反應(yīng)大部分完成、,DNA,損傷開(kāi)始修復(fù)，潛在效應(yīng)形成,早期生物學(xué)階段,,數(shù)小時(shí),,數(shù)天,,原核和真核細(xì)胞分裂受抑制,,中樞神經(jīng)系統(tǒng)和胃腸道損傷顯現(xiàn),遠(yuǎn)后生物效應(yīng)階段,,數(shù)月至數(shù)年,,若干年,,造血障礙、晚期腎損傷、肺纖維樣變性,,腫瘤和遺傳效應(yīng),分子振動(dòng)導(dǎo)致激發(fā)態(tài)解離,: H,2,O,*,→,,H,.,+,,HO,·,,轉(zhuǎn)動(dòng)馳豫，離子水合作用,e,-,→,,電離輻射的原發(fā)作用和繼發(fā)作用,,前四個(gè)階段可在極短時(shí)間內(nèi)完成，又稱電離輻射的原發(fā)作用,(initial affect),,后兩個(gè)階段指在生物大分子損傷的基礎(chǔ)上，初始損傷進(jìn)一步加重，細(xì)胞和組織的功能結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，生理功能障

40、礙，進(jìn)而導(dǎo)致組織和器官的一系列病理改變乃至出現(xiàn)臨床癥狀，甚至機(jī)體死亡，此過(guò)程稱繼發(fā)作用,(secondary affect),。,,,直接作用（,direct effect,）是指射線將能量直接傳遞給生物分子，使其電離和激發(fā)，損害核酸、蛋白質(zhì)、酶和脂類(lèi)等生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。,電離輻射的直接作用和間接作用,,間接作用（,indirect effect,）指射線的能量直接沉積于生物體中的水分子，而不是生物分子，輻射沉積的能量引起水分子發(fā)生輻射分解，進(jìn)而產(chǎn)生自由基等活性基團(tuán)，這些自由基等活性基團(tuán)可誘發(fā)生物分子損傷，它是通過(guò)水的輻射降解產(chǎn)物間接作用于生物分子引起損傷的。,輻射所引起的,DNA,損傷,

41、輻射與生物體的靶,輻射作用于細(xì)胞的靶主要有,DNA,和細(xì)胞膜。,,堿基的破壞或脫落 堿基的放射敏感性順序?yàn)?,T>C>A>G,,糖基的破壞,DNA,鏈上不穩(wěn)定位點(diǎn)的形成 特異性的核酸內(nèi)切酶識(shí)別和切割堿基或糖基損傷部位形成,DNA,鏈斷裂。,DNA,鏈的斷裂,SSB,和,DSB,的形成。,DNA,交聯(lián) 鏈內(nèi)交聯(lián)和鏈間交聯(lián)。,DNA,損傷的特點(diǎn),,染色質(zhì)損傷,DNA,損傷的非隨機(jī)性,嘧啶二聚體和鏈斷裂在,DNA,上的非隨機(jī)分布,DNA,蛋白質(zhì)交聯(lián)的組分選擇性,染色體的脆性部位,DNA,損傷的復(fù)雜性,輻射所引起的膜損傷,,可引起膜的脂質(zhì)過(guò)氧化，產(chǎn)生新的自由基，造成級(jí)聯(lián)式反應(yīng)

42、，加重膜的損害。,,造成膜蛋白和膜結(jié)合酶的變性與失活。,,氧化糖蛋白上的羥基，產(chǎn)生毒性物質(zhì)。,,使膜的流動(dòng)性和導(dǎo)電性發(fā)生改變。,,靶數(shù)學(xué)模型,細(xì)胞存活曲線描述輻射劑量與細(xì)胞存活分?jǐn)?shù)之間,,的關(guān)系。,1.0,0.1,0.037,1,2,3,4,5,Dose (Gy),,D,0,D,q,,D,0,是使,SF,下降,63%,所需的劑,,量，代表平均致死劑量或平均,,滅活劑量。表示細(xì)胞內(nèi)在放射,,敏感性的主要參數(shù)。,Dq,是克服曲線肩部所需劑量。,,也稱閾劑量，表示細(xì)胞損傷修,,復(fù)能力的大小。,,單靶單擊模型（,one target and one-hit model,）,,多靶單擊模型（,more

43、target and one-hit model,）,,,線性,—,平方模型（,linear quadratic mode,，簡(jiǎn)稱,LQ,模型）,相對(duì)生物效能與輻射敏感性,,相對(duì)生物效能,(relative biological effectiveness,，,RBE),是以,250keV X,射線或固定能量的,γ,射線引發(fā)某種生物效應(yīng)所需劑量與所研究的輻射引發(fā)相同生物效應(yīng),(,種類(lèi)與程度均同,),需要的劑量的比值。,或,通常情況下，,RBE,與,LET,呈正相關(guān)關(guān)系,。,,,輻射敏感性,,輻射敏感性,(ionizing radiation sensitivity,，,IRS),指各種生物有機(jī)

44、體對(duì)輻射敏感的程度。,,組織輻射敏感性與其細(xì)胞的分裂活動(dòng)成正比而與其分化程度成反比。,,,,影響因素：,,細(xì)胞：,,細(xì)胞種類(lèi)、細(xì)胞所處細(xì)胞周期時(shí)相、細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞內(nèi)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與,DNA,構(gòu)象、細(xì)胞對(duì)自由基的清除或耐受能力和對(duì)輻射損傷的修復(fù)能力有關(guān)。,M,期,> G2,期,> G1,期,>S,期,生物體,,輻射敏感性受生物體的進(jìn)化程度、種屬、不同的發(fā)育階段、不同的組織器官等因素的影響。,,種系輻射敏感性與進(jìn)化程度成正比，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的生物體對(duì)輻射越敏感。脊椎動(dòng)物,，哺乳類(lèi)輻射敏感性高于鳥(niǎo)類(lèi)、魚(yú)類(lèi)、兩棲類(lèi)和爬行類(lèi)；哺乳動(dòng)物，人、狗、豚鼠輻射敏感性高于兔、大鼠、小鼠。,,隨個(gè)體發(fā)育趨向成熟而逐漸降

45、低，胚胎、幼體、成體的輻射敏感性依次降低。,,同一生物有機(jī)體內(nèi)各種細(xì)胞和組織器官的輻射敏感性因其種類(lèi)與生理機(jī)能狀態(tài)不同而差異較大。,1.,高度敏感組織如性腺（卵細(xì)胞、生精細(xì)胞）、造血淋巴組織（淋巴細(xì)胞）、胸腺、胚胎組織、胃腸上皮（小腸隱窩上皮細(xì)胞）、骨髓等。,,2.,中度敏感組織如感覺(jué)器官（角膜、晶狀體、結(jié)膜）、血管、淋巴管、內(nèi)皮細(xì)胞、上皮組織、唾液腺、肝腎肺的上皮細(xì)胞等。,,3.,輕度敏感組織如中樞神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌腺（包括性腺內(nèi)分泌細(xì)胞）、心臟。,,4.,不敏感組織如肌肉、骨、軟骨組織、結(jié)締組織。,電離輻射生物學(xué)作用的影響因素,影響因素,,輻射源相關(guān)的因素,受照機(jī)體的相關(guān)因素,環(huán)境相關(guān)因素,

46、,射線種類(lèi),輻射劑量,輻射劑量率,相同劑量分次照射,照射面積和部位,照射方式,輻射敏感性，同前,,溫度,氧含量,化學(xué)物質(zhì),,輻射源相關(guān)的因素,放射線種類(lèi),高,LET>,低,LET,輻射劑量和輻射劑量率,<0.25Gy,，人可出現(xiàn)不明顯、不易察覺(jué)的病變；受照,0.25,～,0.5Gy,，可出現(xiàn)可逆性功能變化，有時(shí)伴血象改變；受照,0.5,～,1.0Gy,，可出現(xiàn)功能、血象變化，無(wú)臨床癥狀；,>1Gy,可出現(xiàn)各種放射病。,,一般劑量率越大，生物效應(yīng)越顯著，但也有“反劑量率效應(yīng) ” 的存在。,相同劑量分次照射,,第一次照射機(jī)體誘發(fā)的損傷在間隔時(shí)段內(nèi)得到部分修復(fù)，表明機(jī)體存在代償修復(fù)能力。,照射面積和

47、部位,,當(dāng)其他照射條件相同時(shí)，輻射生物效應(yīng)與受照面積成正相關(guān)。,腹部＞盆腔＞頭頸部＞胸部和四肢,照射方式,,外照射,(external irradiation),和內(nèi)照射,(internal irradiation),,環(huán)境相關(guān)因素,溫度,,降溫或冰凍可減輕輻射作用于機(jī)體產(chǎn)生的損傷稱為溫度效應(yīng),(temperature effects),。,,組織或溶液中氧濃度升高后，再給予射線照射可使輻射損傷程度加重，這種現(xiàn)象稱氧效應(yīng),(oxygen effects),。,氧含量,氧增強(qiáng)比（,oxygen enhancement ratio, OER,）,,化學(xué)物質(zhì),,放射防護(hù)劑（,radioprotect

48、or,）,放射增敏劑（,radiosensitizer,）,,各類(lèi)抗氧化劑以及自由基俘獲劑。,,輻射增敏劑,代表物質(zhì),致敏機(jī)理,DNA,前體類(lèi)似物,5-IudR,，,5-BrUdR,摻入,DNA,分子,,,增加其脆性。,親電子類(lèi)化合物,甲硝唑,,MISO,,去甲基,MISO,SR-2508, R,0,-03-8799(primonidazole),AK2123(Sanazole),奪取電離產(chǎn)生的電子，從而使,DNA,損傷固定。,巰基抑制和消耗劑,N-,乙基馬來(lái)亞胺,,,順丁烯二酸二乙酯,,丁胱亞碘酰亞胺,BSO(buthionine sulphoximine),耗竭和抑制體內(nèi)具有防護(hù)作用的谷胱

49、甘肽量。,類(lèi)氧化合物,NO, NPPN, TMPN,，,TAN,與靶分子氧特異自由基反應(yīng),,,損害靶分子。,DNA,修復(fù)抑制劑,阿的平,,,煙酰胺,,3-,氨基苯甲酰胺,,,放線菌素,D,抑制,DNA,損傷修復(fù)。,主要的輻射增敏劑,第五章 電離輻射的生物學(xué)效應(yīng),,,電離輻射生物效應(yīng)分類(lèi),按生物效應(yīng)出現(xiàn)的時(shí)間,,早期效應(yīng),(early effect),,遲發(fā)效應(yīng),(late effect),,按生物效應(yīng)出現(xiàn)的個(gè)體,,軀體效應(yīng),(somatic effect),,遺傳效應(yīng),(genetic effect),按生物效應(yīng)出現(xiàn)的幾率,,隨機(jī)性效應(yīng),,(stochastic effects),,確定性效應(yīng)

50、,,(deterministic effect),,電離輻射的細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng),按時(shí)間分類(lèi),,間期死亡,(interphase death),,電離輻射的殺傷效應(yīng),,增殖死亡,(reproductive death),,按形式分類(lèi),,凋亡,(apoptosis),,壞死,(necrosis,,),,,電離輻射誘發(fā)細(xì)胞染色體畸變,染色體的特征,(centromere),satellite,染色體的各部分名稱,電離輻射引起的染色體改變,基本規(guī)律：斷裂和重接,最初變化是斷裂。,結(jié)局,,原位重接,形成缺失、斷片,發(fā)生互換重接,,染色單體型畸變：當(dāng)細(xì)胞處于,S,期或,G2,期受到電離輻射作用時(shí)，斷裂可以發(fā)

51、生在一條單體上，也可以發(fā)生在兩條單體上，常見(jiàn)的染色單體畸變有以下類(lèi)型：染色單體間隙、染色單體等點(diǎn)間隙、染色單體斷裂，染色單體缺失、三射體、四射體。對(duì)評(píng)價(jià)輻射效應(yīng)染色單體畸變意義不大。,,染色體型畸變：處于,G1,期或,G0,期的細(xì)胞受到電離輻射作用時(shí)，因?yàn)檫@時(shí)染色體尚未復(fù)制，其中單根染色絲被擊斷，經(jīng),S,期復(fù)制后，在中期分裂細(xì)胞見(jiàn)到的是兩條單體在同一部位顯示變化，因此導(dǎo)致的是染色體型畸變。按畸變?cè)隗w內(nèi)的轉(zhuǎn)歸，可以分為非穩(wěn)定型畸變和穩(wěn)定型畸變兩類(lèi)。前者包括雙著絲粒、雙著色環(huán)、和無(wú)著絲粒斷片；后者包括相互易位,,,倒位和缺失。,染色體的輻射劑量估算,,染色體對(duì)電離輻射具有高度的敏感性，即使受照劑量

52、在,0.05Gy,，受照射后早期即可見(jiàn)畸變率增高。,,,通過(guò)建立的射線誘發(fā)染色體畸變,—,劑量效應(yīng)關(guān)系，在發(fā)生電離輻射事故時(shí)，可抽取受照者血液分離淋巴細(xì)胞體外培養(yǎng)，做染色體畸變分析，通過(guò)染色體畸變,—,劑量效應(yīng)關(guān)系估算受照劑量。但該方法只能用于比較均勻的急性照射，對(duì)不均勻和局部照射只能給出相當(dāng)于均勻照射的劑量，也不能用于內(nèi)照射、分次照射和慢性小劑量照射的劑量估算。,,電離輻射的隨機(jī)性效應(yīng),,效應(yīng)的發(fā)生機(jī)率與受照劑量的大小呈正比，但效應(yīng)的嚴(yán)重程度與受照劑量無(wú)關(guān)，不存在閾值劑量。,致癌效應(yīng)的基礎(chǔ),,基因組,DNA,損傷時(shí)輻射致癌的分子基礎(chǔ),,,射線的直接和間接作用引起,DNA,斷裂，導(dǎo)致染色體畸變

53、，進(jìn)而誘發(fā)細(xì)胞突變。,,腫瘤的單細(xì)胞起源學(xué)說(shuō),腫瘤發(fā)展的多階段學(xué)說(shuō),經(jīng)歷“始動(dòng),-,促進(jìn),-,發(fā)展”三階段。,,腫瘤的始動(dòng)可通過(guò)原癌基因的激活形成癌基因，導(dǎo)致過(guò)度表達(dá)，激活機(jī)制包括基因易位和重排、基因擴(kuò)增、點(diǎn)突變及高表達(dá)等。,,促進(jìn)期的重要特征是可以促進(jìn)細(xì)胞的分裂增殖，使被始動(dòng)的干細(xì)胞克隆擴(kuò)展成一個(gè)非終末細(xì)胞組成的病灶,—,癌前病變。輻射是一種弱的促進(jìn)因子。始動(dòng)后再給予，致癌后果顯著增強(qiáng)。在低濃度下，可起明顯作用。通?？梢阅孓D(zhuǎn)。,,經(jīng)過(guò)始動(dòng)與促進(jìn)兩個(gè)階段，正常細(xì)胞出現(xiàn)轉(zhuǎn)化，逐步發(fā)展為癌細(xì)胞，此期是朝惡性方向越來(lái)越快的發(fā)展，成了獨(dú)立的和侵入性的發(fā)展階段。,電離輻射致癌的評(píng)估方法,絕對(duì)危險(xiǎn)和相對(duì)危

54、險(xiǎn),,照射組癌癥發(fā)生率與對(duì)照組或參與人群癌癥發(fā)生率之差，稱為絕對(duì)危險(xiǎn),(Absolute risk, AR),，也稱為超額絕對(duì)危險(xiǎn),(excess absolute risk, EAR),。,,兩組發(fā)生率之比，稱為相對(duì)危險(xiǎn),(Relative risk, RR),,相對(duì)危險(xiǎn)的增加數(shù),RR-1,，稱為超額相對(duì)危險(xiǎn),(ERR,）。,,計(jì)算單位劑量照射引起的危險(xiǎn)稱為危險(xiǎn)系數(shù),(Risk coefficient),。,EAR,系數(shù)為單位劑量增加的例數(shù)，用,10,-6,人,·,年,-1,·Sv,-1,表示，即每,10,6,人,·,年,·Sv,的增加例數(shù)。,ERR,系數(shù)為單位劑量的增加百分比,(%/Sv)

55、,。,,ICRP-60,的輻射致癌危險(xiǎn)系數(shù)是以原爆人群癌癥死亡的,EAR,年增加值和,ERR,值為基礎(chǔ)，通過(guò)預(yù)測(cè)模型，向,5,個(gè)國(guó)家進(jìn)行人群轉(zhuǎn)移后得到的兩性平均值。,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),影響人類(lèi)輻射致癌的因素,,宿主因素,:,,,遺傳學(xué)易感性,,性別與激素,,年齡與時(shí)間因素,:,,,環(huán)境及生活因素的復(fù)合作用,:,,,劑量學(xué)因素,:,,電離輻射遺傳效應(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(méi)有特異性,迄今沒(méi)有人類(lèi)資料肯定輻射所致遺傳效應(yīng)的

56、發(fā)生,,電離輻射的確定性效應(yīng),,,受照射生物機(jī)體產(chǎn)生效應(yīng)的嚴(yán)重程度在閾值以上隨劑量的增加而增加，存在劑量閾值。通常為,0.1-0.2Gy,。,,確定性效應(yīng)包括除了癌癥、遺傳和突變以外的所有軀體效應(yīng)和胚胎效應(yīng)及不育癥等。,,出生前確定性效應(yīng),胚胎效應(yīng),自發(fā)性流產(chǎn),各類(lèi)畸形和腦發(fā)育異常,,嚴(yán)重智力遲鈍和智商下降,,出生后的確定性效應(yīng),全身性放射損傷,皮膚的電離輻射效應(yīng),,紅斑 、脫毛、脫屑和表皮壞死,,,遠(yuǎn)期效應(yīng)為表皮、汗腺、皮脂腺及毛囊萎縮，真皮纖維化，血管擴(kuò)張，皮膚潰瘍和皮膚癌等。,X,射線或,γ,射線在面積,10cm,2,引起皮膚紅斑的劑量在一次短時(shí)間照射時(shí)約為,6,～,8Gy,，多次分割照

57、射時(shí)大于,30Gy,。,,,性腺的電離輻射效應(yīng),精原干細(xì)胞,精原細(xì)胞,初級(jí)精母細(xì)胞,精子,,10W,次級(jí)精母細(xì)胞,精細(xì)胞,卵原細(xì)胞,(,胚胎期,),卵母細(xì)胞,(,靜止,),未成熟的卵泡,接近成熟的卵泡,成熟的卵泡,,成熟的雌性,,輻射對(duì)生殖細(xì)胞的損傷，在雄性中最危險(xiǎn)的,精原干細(xì)胞,，在雌性中最危險(xiǎn)的是未成熟的,卵泡,。,,男性暫時(shí)不育劑量的閾值，睪丸單次照射的吸收劑量為,0.15Gy,,,在遷延照射條件下，劑量率為,0.4Gy/a,；永久性不育劑量的閾值為,3.5—6Gy,，劑量率的閾值為,2Gy/a,。,,在急性照射條件下，女性永久性不育劑量的閾值為,2.5—6Gy,；在遷延照射條件下，永久

58、性不育劑量率的閾值為,0.2Gy/a,。輻射造成女性不育時(shí)，伴有與絕經(jīng)期相似的明顯的激素水平改變。,,眼晶體的電離輻射效應(yīng),,,射線損傷晶體上皮細(xì)胞，其分解產(chǎn)物沉積在晶體囊的下方，進(jìn)而病變向其他部位擴(kuò)展使晶體產(chǎn)生混濁影響視力，產(chǎn)生白內(nèi)障。,,潛伏期在,9,個(gè)月,-12,年，平均,2-4,年，并且劑量越大，年齡越小，潛伏期越短，進(jìn)行性白內(nèi)障的例數(shù)增加。,,誘發(fā)晶體混濁的閾劑量估計(jì)為,0.5,～,2.0Gy,（一次短時(shí)間照射）和,5.0Gy,（高度分割或延續(xù)照射的總劑量）。估計(jì)人類(lèi)長(zhǎng)期職業(yè)照射導(dǎo)致視力障礙的白內(nèi)障的低,LET,照射劑量需要,8Gy,。,,其他器官的損傷效應(yīng),產(chǎn)生確定性效應(yīng)的近似吸收

59、劑量閾值,,,器官,/,組織,效 應(yīng),吸收劑量閾值（,Gy,）,,,,短期照射,,(,單次劑量,),長(zhǎng)期照射,,(,年劑量，遷延多年,),睪丸,暫時(shí)不育,0.15,0.4,,永久不育,3.5,～,6,2,卵巢,不育,2.5,～,6,＞,0.2,眼晶體,可檢出的混濁,0.5,～,2,＞,0.2,,視力障礙,(,白內(nèi)障,),5,＞,0.2,骨髓,造血功能抑制,0.5,＞,0.2,皮膚,紅斑,(,干性脫屑,),2,－,,濕性脫屑,,表皮和深部皮膚壞死,18,,25,－,,－,,皮膚萎縮伴并發(fā)癥及毛細(xì)血管擴(kuò)張,10,～,12,1,全身,急性放射病,(,輕度,),1,－,,電離輻射對(duì)壽命影

60、響,,動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，小鼠受照后壽命縮短與受照劑量相關(guān)，但在人類(lèi)未得到證實(shí)。,,,兒童的確定性效應(yīng),,,接受相同劑量照射后出現(xiàn)的確定性效應(yīng)比成年人更嚴(yán)重，而且可以出現(xiàn)生長(zhǎng)發(fā)育障礙，激素水平低下，器官功能不足，智力低下等。,,在衛(wèi)生部,2006,年頒發(fā)的,《,放射診療管理規(guī)定,》,中明確規(guī)定：不得將放射性核素顯像檢查和,X,射線胸部檢查列入對(duì)嬰幼兒及少年兒童體檢的常規(guī)檢查項(xiàng)目；對(duì)育齡婦女腹部或骨盆進(jìn)行核素顯像檢查或,X,射線檢查前，應(yīng)問(wèn)明是否懷孕；非特殊需要，對(duì)受孕后的,8,～,15,周的育齡婦女，不得進(jìn)行下腹部放射影像檢查。,,,小劑量低劑量率照射,,低水平輻射是指低劑量、低劑量率的照射，就人群

61、照射而言，低劑量指,0.2Gy,以內(nèi)的低,LET,輻射或,0.05Gy,的高,LET,輻射，而低劑量率則指,0.05mGy/min,以內(nèi)的各種照射。,,小劑量刺激作用,,適應(yīng)性效應(yīng),第六章 電離輻射對(duì)造血和免疫系統(tǒng)的損傷,,,電離輻射對(duì)造血系統(tǒng)的影響,造血系統(tǒng)的組成及功能特點(diǎn),造血干細(xì)胞,造血祖細(xì)胞,原始造血前體細(xì)胞,成熟功能細(xì)胞,血液系統(tǒng)的輻射損傷特點(diǎn),,損傷出現(xiàn)迅速明顯，恢復(fù)相對(duì)滯后緩慢。,,損傷表現(xiàn)有時(shí)相性。,,損傷程度與照射劑量平行。,,損傷時(shí)相和程度與病程分期和病情輕重相關(guān)。,,造血輻射損傷的主要環(huán)節(jié)是增殖分裂抑制。,,輻射造血損傷有可恢復(fù)性。,,血細(xì)胞數(shù)量減少與形態(tài)功能改變伴行。

62、,電離輻射致出血綜合征,輻射出血綜合征,(radiation hemorrhagic syndrome),,當(dāng)機(jī)體受到一定劑量射線照射后，可引起出血現(xiàn)象，它在發(fā)生時(shí)間、出血、部位、嚴(yán)重程度、病理變化、臨床表現(xiàn)及發(fā)病機(jī)理等方面均有一定的特點(diǎn)和規(guī)律。,病因,,凝血功能障礙,,血管通透性增加,,血管脆性增加,血小板數(shù)量和質(zhì)量上的改變,,血小板第三因子缺乏，凝血物質(zhì)生成不足,,,血管內(nèi)皮細(xì)胞的直接破壞、小血管擴(kuò)張、透明質(zhì)酸被分解 、毒性物質(zhì)的集聚。,血小板的改變表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：,,,血小板數(shù)量減少；,,血小板形態(tài)的改變；,,,血小板凝血功能障礙；,,血小板攜帶,5-,羥色胺功能障礙；,,血小板對(duì)毛

63、細(xì)血管的保護(hù)作用減弱。,,,出血的程度,,Ⅰ,度：只有實(shí)驗(yàn)室出血化驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化。,,Ⅱ,度：可見(jiàn)散在性粘膜出血。,,Ⅲ,度：體表散在出血點(diǎn)或斑片狀的較廣泛,,出血。,,Ⅳ,度：除體表外，身體其他各部位和器官,,也出現(xiàn)大出血，可危及生命。,,出血時(shí)間,,出血多發(fā)生在極期即將到來(lái)之前。最初為少數(shù)點(diǎn)狀；極期加重，斑狀或片狀；恢復(fù)期出血逐漸減輕、消退。,,早期出血是由于微血管神經(jīng)反應(yīng)所致的血管通透性增加或其結(jié)構(gòu)損傷、功能障礙所致血管脆性增高、抵抗力降低；繼而血小板功能、形態(tài)、數(shù)量改變。,,出血部位及范圍,,以皮膚、粘膜最多；其次各臟器，如胃腸、肺等；,,范圍：點(diǎn)狀或斑狀出血，有時(shí)可發(fā)生大面積或片狀出血

64、。,,電離輻射對(duì)免疫系統(tǒng)的影響,免疫系統(tǒng),,,免疫組織器官,(,骨髓、胸腺、脾臟、淋巴結(jié)、扁桃體、小腸集合淋巴結(jié)等,),,免疫細(xì)胞,(,淋巴細(xì)胞、單核吞噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、嗜堿粒細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞等,),免疫分子,(,補(bǔ)體、免疫球蛋白、細(xì)胞因子等,),免疫細(xì)胞,造血干細(xì)胞,,(,多能干細(xì)胞,),,,,NK,細(xì)胞－非特異性殺傷靶細(xì)胞,,T,細(xì)胞：,↗,T,H,1,－炎性,T,細(xì)胞,,CD4,＋,T,細(xì)胞,,↘,T,H,2,－輔助體液免疫應(yīng)答,,,↗,T,C,（,CTL,）－特異性殺傷靶細(xì)胞,,CD8,＋,T,細(xì)胞,,↘,T,S,－抑制免疫應(yīng)答,B,細(xì)胞－產(chǎn)生抗體，介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答,,淋巴

65、系祖細(xì)胞,抗原提呈細(xì)胞,,1,．單核巨噬細(xì)胞：大吞噬細(xì)胞,,,,提呈抗原,,,分泌細(xì)胞因子,,,調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答。,,2,．樹(shù)突狀細(xì)胞,其他免疫細(xì)胞：,,1,．中性粒細(xì)胞：,,小吞噬細(xì)胞,,2,．嗜酸性粒細(xì)胞：負(fù)反饋調(diào)節(jié),I,型超敏反應(yīng),,3,．嗜堿性粒細(xì)胞與肥大細(xì)胞： 介導(dǎo),I,型超敏反應(yīng),,4,．紅細(xì)胞：免疫黏附,髓系祖細(xì)胞,血細(xì)胞,淋巴細(xì)胞,,,免疫系統(tǒng)的放射敏感性,,,免疫系統(tǒng)從總體上講對(duì)電離輻射十分敏感，但免疫系統(tǒng)內(nèi)的不同組織、不同細(xì)胞成分和不同免疫反應(yīng)的放射敏感性存在明顯的差異。,淋巴樣組織對(duì)輻射敏感，其中：,B,＞,T,細(xì)胞,,潛在免疫活性細(xì)胞＞激活免疫活性細(xì)胞＞成熟免疫效應(yīng)細(xì)胞,

66、,淋巴結(jié)、脾臟系統(tǒng)＞骨髓系統(tǒng),,體液免疫系統(tǒng)＞細(xì)胞免疫系統(tǒng),基本規(guī)律,,急性全身照射的免疫效應(yīng),,,急性全身照射對(duì)免疫功能的影響取決于照射劑量，一般在,0.5Gy,以上的劑量照射即可顯示免疫的抑制作用，劑量愈大，抑制程度愈深，抑制持續(xù)時(shí)間愈久，半數(shù)致死劑量以上的照射可出現(xiàn)免疫功能的全面抑制。,,慢性照射的免疫效應(yīng),,,長(zhǎng)期受到較低劑量照射對(duì)免疫功能的影響，取決于每次照射劑量、照射量率和累積劑量以及動(dòng)物種類(lèi)和所觀察的免疫學(xué)參數(shù)，當(dāng)人累積劑量超過(guò),1.5Sv,時(shí)，可出現(xiàn)以造血組織損傷為主并伴有其他組織改變的全身性疾患。,T,細(xì)胞,淋巴細(xì)胞,0,5,3H-TdR,參入率,,15,20,虛線為對(duì)照均值,累積劑量（,cGy,）,,圖 接觸不同劑量,X,射線醫(yī)務(wù)人員細(xì)胞免疫水平變化,,0 6 17,10,,對(duì)接觸,X,射線工作的醫(yī)務(wù)人員的免疫功能的檢測(cè)，如介入放射學(xué)、微創(chuàng)外科工作人員，血液免疫學(xué)指標(biāo)有一定的抑制作用。,,第七章 放射損傷的臨床疾病,,外照射急性放射病,(acute radiation sickne