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第二章 電離輻射的生物學(xué)效應(yīng)及放射防護(hù),昆明醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院楊青 副教授,1,第一節(jié) 輻射生物學(xué)效應(yīng)及射線作用原理,自主學(xué)習(xí)：0.5學(xué)時,2,第二節(jié) 輻射生物學(xué)效應(yīng)分類和影響因素,（一）按照射方式分 1．外照射與內(nèi)照射（external and internal irradiation） 電離輻射源由體外照射人體稱外照射。γ線、中子、X線等穿透力強(qiáng)的射線，外照射的生物學(xué)效應(yīng)強(qiáng)。放射性物質(zhì)通過各種途徑進(jìn)入機(jī)體，以其輻射能產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)者稱內(nèi)照射。內(nèi)照射的作用主要發(fā)生在放射性物質(zhì)通過途徑和沉積部位的組織器官，但其效應(yīng)可波及全身。內(nèi)照射的效應(yīng)以射程短、電離強(qiáng)的α、β射線作用為主。 2．局部照射和全身照射（local and total body irradiation） 當(dāng)外照射的射線照射身體某一部位，引起局部細(xì)胞的反應(yīng)者稱局部照射。局部照射時身體各部位的輻射敏感性依次為腹部＞胸部＞頭部＞四肢。當(dāng)全身均勻地或非均勻地受到照射而產(chǎn)生全身效應(yīng)時稱全身照射。,3,輻射生物學(xué)效應(yīng)分類,,4,輻射敏感性,,5,（二）按照射劑量率分,1．急性效應(yīng)（acute radiation effect） 高劑量率照射，短時間內(nèi)達(dá)到較大劑量，效應(yīng)迅速表現(xiàn)。 2．慢性效應(yīng)（chronic radiation effect） 低劑量率長期照射，隨著照射劑量增加，效應(yīng)逐漸積累，經(jīng)歷較長時間表現(xiàn)出來。,6,（三）按效應(yīng)出現(xiàn)時間分,1．早期效應(yīng)（early effect） 照射后立即或數(shù)小時后出現(xiàn)的效應(yīng)。 2．遠(yuǎn)期效應(yīng)（late effect） 亦稱遠(yuǎn)后效應(yīng)。照射后經(jīng)歷一段時間間隔（一般6個月以上）表現(xiàn)出的效應(yīng)。,7,（四）按效應(yīng)表現(xiàn)的個體分,1．軀體效應(yīng)（somatic effect） 受照射個體本身所發(fā)生的各種效應(yīng)。 2．遺傳效應(yīng)（genetic effect） 受照射個體生殖細(xì)胞突變，而在子代表現(xiàn)出的效應(yīng)。,8,（五）按效應(yīng)的發(fā)生和照射劑量的關(guān)系分,1．確定性效應(yīng)(determinate effect)：舊稱非隨機(jī)性效應(yīng)(no-stochastic effect)。指效應(yīng)的嚴(yán)重程度（不是發(fā)生率）與照射劑量的大小有關(guān)，效應(yīng)的嚴(yán)重程度取決于細(xì)胞群中受損細(xì)胞的數(shù)量或百分率。此種效應(yīng)存在閾劑量。照射后的白細(xì)胞減少、白內(nèi)障、皮膚紅斑、脫毛等均屬于確定性效應(yīng)。 2．隨機(jī)性效應(yīng)(stochastic effect)：指效應(yīng)的發(fā)生率（不是嚴(yán)重程度）與照射劑量的大小有關(guān)，這種效應(yīng)在個別細(xì)胞損傷（主要是突變）時即可出現(xiàn)。不存在閾劑量。遺傳效應(yīng)和輻射誘發(fā)癌變等屬于隨機(jī)性效應(yīng)（圖2-3）。,9,,,10,,,11,二、影響輻射生物學(xué)效應(yīng)的因素,（一）與輻射有關(guān)的因素 1．輻射類型 高電離密度的電離輻射，電離密度大，射程小，如、射線，在組織內(nèi)能量分布密集，內(nèi)照射時生物學(xué)效應(yīng)相對較強(qiáng)。而γ（X）射線是低電離密度的電離輻射，電離密度小，射程大，因此外照射時生物學(xué)效應(yīng)強(qiáng)。 2．劑量和劑量率 照射劑量大小是決定輻射生物效應(yīng)強(qiáng)弱的首要因素，劑量越大，效應(yīng)越強(qiáng)。但有些生物學(xué)效應(yīng)當(dāng)劑量增大到一定程度后，效應(yīng)不再增強(qiáng)。另外，在一定劑量范圍內(nèi)，同等劑量照射時，劑量率越高者生物學(xué)效應(yīng)越強(qiáng)強(qiáng)。 3．照射方式 同等劑量照射，一次照射(single dose)比分次照射(fractionated dose)效應(yīng)強(qiáng)；同樣，全身照射比局部照射效應(yīng)強(qiáng)。,12,（二）與機(jī)體有關(guān)的因素,1．種系差異 一般說，生物進(jìn)化程度愈高，輻射敏感性愈高。 2．性別 育齡雌性個體的輻射耐受性稍大于雄性。這與體內(nèi)性激素含量差異有關(guān)。 3．年齡 幼年和老年的輻射敏感性高于壯年。 4．生理狀態(tài) 機(jī)體處于過熱、過冷、過勞和饑餓等狀態(tài)時，對輻射的耐受性亦降低。 5．健康狀況 身體虛弱和慢性病患者，或合并外傷時對輻射的耐受性亦降低。,13,（三）介質(zhì)因素,細(xì)胞的培養(yǎng)體系中或機(jī)體體液中在照前含有輻射防護(hù)劑（radioprotectant），如含SH基的化合物可減輕自由基反應(yīng)，促進(jìn)損傷生物分子修復(fù)，能減弱生物效應(yīng)，反之，如含有輻射增敏劑（radiosensitizer），能增強(qiáng)自由基化學(xué)反應(yīng)，阻止損傷分子和細(xì)胞修復(fù)，能提高輻射效應(yīng)。目前，防護(hù)劑和增敏劑在臨床放射治療中都有應(yīng)用，前者為保護(hù)正常組織，后者為提高放療效果。,14,三、劑量與效應(yīng)的關(guān)系,（一）早期效應(yīng)和緩發(fā)效應(yīng) 1．早期效應(yīng) 人體受輻照劑量當(dāng)量： 8Sv，出現(xiàn)以消化道損傷為主的胃腸急性放射病，癥狀在幾小時內(nèi)出現(xiàn)，一周或稍長時間內(nèi)死亡。 10Sv，出現(xiàn)以腦損傷為主的放射病，可在幾分鐘或幾小時內(nèi)死亡。,15,,2．緩發(fā)效應(yīng) 在照射后的幾年乃至二、三十年內(nèi)出現(xiàn)， ①小劑量外照射 ②慢性內(nèi)照射,16,四、低劑量輻射的興奮效應(yīng),低劑量輻射對生物體的影響尚有不少爭議。但有一點(diǎn)可以肯定：低劑量輻射既可使人體出現(xiàn)防御和免疫功能增強(qiáng)等有益的生物學(xué)反應(yīng)，也可以出現(xiàn)染色體畸變、癌變發(fā)生率增加等不利的反應(yīng)，說明低劑量輻射的效果可能是由其所引起的不同的生物學(xué)反應(yīng)之間的競爭決定的。,17,第三節(jié) 作用于人體的電離輻射源,一、天然輻射源,18,,二、人工照射源,19,一、放射衛(wèi)生防護(hù)的目的,放射防護(hù)的目的在于：防止確定性效應(yīng)的發(fā)生；限制隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生率，使之達(dá)到被認(rèn)為可以接受的水平。 為什么要限制隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率,使之達(dá)到被認(rèn)為可以接受的水平？ 確定性效應(yīng)是指個體在超過閾值的輻照后出現(xiàn)的效應(yīng)；而隨機(jī)性效應(yīng)是指群體在輻照后出現(xiàn)效應(yīng)的個體的幾率（百分比）。,20,二、放射衛(wèi)生防護(hù)的基本原則,為了實(shí)現(xiàn)放射防護(hù)的目的，ICRP提出放射衛(wèi)生防護(hù)的基本原則。（International Commission on Radiological Protection，國際輻射防護(hù)委員會） 1．放射實(shí)踐的正當(dāng)化（justification of radiological practice） 2．放射防護(hù)的最優(yōu)化（optimization of radiological protection） 3．個人劑量和危險(xiǎn)度限制（individual dose and risks limits）,21,,,22,第五節(jié) 放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn),一、我國劑量限值的變遷 隨著科技的發(fā)展和輻射防護(hù)水平的提高，我國放射防護(hù)劑量限值也經(jīng)歷了時代的變遷：其職業(yè)照射為：1960年最大容許劑量為15倫/年；1974年最大容許劑量當(dāng)量為5雷姆/年；1985年劑量限值為50毫希/年；2004年個人劑量限值為20毫希/年。 庫倫 照射量 雷姆 吸收劑量 1SV=100RAM 希伏 劑量當(dāng)量 1西弗=1焦耳（輻射能量）/公斤。舊時劑量當(dāng)量還用雷姆單位（又稱人體倫琴當(dāng)量，英文R?ntgen equivalent man?或rem）衡量，1雷姆=0.01西弗。 活度 居里(Ci) 貝可［勒爾］(Bq) 1Ci＝3.7× 1010Bq,23,二、放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn),（一）職業(yè)照射劑量限值 為了防止確定性效應(yīng)，眼晶狀體年有效當(dāng)量劑量150mSv.a-1，單個組織或器官年有效當(dāng)量劑量500mSv.a-1。 為了限制隨機(jī)性效應(yīng)，在全身均勻照射時：年有效當(dāng)量劑量(5年內(nèi)平均)必須控制在≤ 20 mSv a-1；在任一年中有效當(dāng)量劑量不得超過50 mSv；5年的累積劑量為：100 mSv 。 放射性工作人員連續(xù)三個月內(nèi)一次或多次接受總當(dāng)量劑量照射不得超過年當(dāng)量限值的一半；從事放射工作的育齡婦女所接受的照射，應(yīng)嚴(yán)格按均勻的月劑量率加以控制。從事放射工作的孕婦、授乳婦(僅指內(nèi)照射而言) 和16-18歲的青年 ,不應(yīng)在甲種工作條件下工作,也不得接受事先計(jì)劃的應(yīng)急照射。,24,三、公眾中個人的劑量限值,公眾指非從事放射工作的人員，個人受到的年當(dāng)量劑量，不得超過放射工作人員劑量限值的 1/10。全身 ≤ 1 mSv . a-1；晶狀體 ≤ 15 mSv . a-1；其他組織或器官 ≤ 50 mSv . a-1。,25,第六節(jié) 放射防護(hù)措施,目前科研和醫(yī)療等儀器中使用的輻射源有封閉源和開放源兩類。封閉源有各種射線裝置、X線機(jī)、治療用加速器等，對人體的危害主要是外照射。開放源主要是在基礎(chǔ)和核醫(yī)學(xué)中常用的各種放射性核素，對人體的危害主要是內(nèi)照射和體表污染，當(dāng)然也有外照射。在使用開放源的過程中，還有放射性“三廢“處理的問題。 外照射防護(hù)的目的在于控制輻射對人體的照射，外照射防護(hù)的基本措施是：時間防護(hù)、距離防護(hù)、屏蔽防護(hù)、合理使用放射源、選擇毒性小的核素等,26,一、外照射防護(hù)的基本原則,1．時間防護(hù) 2．距離防護(hù) 3．屏蔽保護(hù),27,二、核醫(yī)學(xué)工作的內(nèi)照射放射防護(hù),二、核醫(yī)學(xué)工作的內(nèi)照射放射防護(hù) 核醫(yī)學(xué)工作是開放型放射性工作，開放型放射性工作的放射防護(hù)在注重外照射防護(hù)的基礎(chǔ)上須強(qiáng)調(diào)內(nèi)照射防護(hù)的重要性。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)。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)，盡量減少污染和定期進(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)定的限值內(nèi)。,28,（一）核醫(yī)學(xué)工作單位的分類和場所選擇,1. 核醫(yī)學(xué)工作單位的分類 根據(jù)等效年用量的多少劃分為三類： 核醫(yī)學(xué)工作單位的分類 單位類別 等效年用量(Bq) 第一類 ＞1.85×1012 第二類 1.85×1011-1.85×1012 第三類 ＜1.85×1011 表中等效年用量=放射性核素的年實(shí)際用量×放射性核素毒性系數(shù),29,,放射性核素毒性系數(shù)：極毒組為10，高毒組為1，中毒組為0.1，低毒組為0.01，各種放射性核素與毒性系數(shù)乘積之和即為等效年用量。 我國《基本標(biāo)準(zhǔn)》毒性分組 ：極毒組：210Po 釙237Np镎 239Pu钚 241Am镅；高毒組：90Sr鍶 144Ce鈰 226Ra 230U；中毒組：14C 32P 35S 45Ca 59Fe 60Co 65Zn 90Y 釔99Mo 113Sn錫 125I 131I 137Cs銫 147Pm 198Au 203Hg 232Th 234Th(天然釷) 235U 238U(天然鈾)；低毒組；3H 24Na 40K 51Cr 99mTc 113mIn。,30,（三）個人衛(wèi)生防護(hù),1．使用個人防護(hù)衛(wèi)生器材：根據(jù)核醫(yī)學(xué)工作場所不同等級的要求，穿戴工作服、工作帽、防護(hù)口罩、手套等。 2．注意個人衛(wèi)生：離開工作場所，應(yīng)進(jìn)行污染檢查并認(rèn)真洗手；在甲、乙級工作場所操作的人員，工作完畢應(yīng)進(jìn)行淋浴。在放射工作場所內(nèi)嚴(yán)禁進(jìn)食、飲水、抽煙或存放食物等。 3． 藥物預(yù)防：在操作放射性核素，或進(jìn)行設(shè)備檢修，或處理事故之前，應(yīng)用某些藥物可減少放射性核素在體內(nèi)的沉積量。 4．嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程：從事放射性核素工作之前，必須進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，熟悉所從事的放射工作，工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，一絲不茍，杜絕事故的發(fā)生。,31,（四）表面污染的去除,操作開放型放射性核素，對污染的溶器、器材及人體表面，應(yīng)盡早選擇適當(dāng)?shù)娜ノ鄯椒ê腿ノ蹌┫廴荆苊鈹U(kuò)大污染范圍，并注意去污過程中的防護(hù)。 消除表面污染方法： 1．人體表面 肥皂擦洗后用清水沖洗，反復(fù)2-3次；不能去凈時，用軟毛刷蘸10%EDTA或 7.5%DTPA刷洗，再用清水沖洗。 2．設(shè)備去污 ①化學(xué)法：用能夠溶解或吸附放射性物質(zhì)的試劑去污；②機(jī)械法：擦、刷、切、刨、削等方法去污。根據(jù)物品的性質(zhì)選用適當(dāng)?shù)姆椒?，也可幾種方法交替使用。,32,(五）放射性“三廢”的處理,放射性“三廢”處理方法：濃縮貯存、稀釋排放、放置衰變、固化貯存。,33,1．放射性廢液的處理：,（1）稀釋排放：低活度的放射性廢水，稀釋至限值以下排入下水道。 （2）放置衰變：短半衰期的低活度放射性廢液，放10個半衰期后排放。 （3）濃縮貯存：長半衰期的低活度的廢液，經(jīng)化學(xué)沉定、離子交換、蒸發(fā) 等方法，濃集，縮小體積，長期貯存。 （4） 固化貯存：濃縮后的放射性殘?jiān)?，與水泥、瀝青等融合成固態(tài)貯存。,34,2．放射性固態(tài)廢物的處理：,（1）放置衰變：短半衰期的低活度放射性固態(tài)廢物，放10個半衰期后作一般廢物處理 （2）壓縮貯存焚燒：專用焚燒爐，使體積縮小50倍左右。機(jī)械壓縮，使體積縮小6倍左右。,35,3．放射性廢氣的處理,（1）稀釋排放：含量不大時，將符合排放標(biāo)準(zhǔn)的廢氣，通過高煙囪直接排放到大氣中稀釋擴(kuò)散。 （2）凈化排放：乙級實(shí)驗(yàn)室水平以上的單位，應(yīng)凈化處理后，再排入大氣。多采用過濾兩級凈化、化學(xué)吸附法等，凈化效率可達(dá)99.9％。,36,4．放射性廢物的收集,①專用口袋(容器)分類收集； ②嚴(yán)禁放射性廢物與一般垃圾混裝； ③單獨(dú)收集存放廢放射源； ④含放射性核素的有機(jī)閃爍液，用不銹鋼罐貯存； ⑤產(chǎn)生放射性廢物的單位，應(yīng)設(shè)立專門場所存放放射性廢物，并設(shè)置電離輻射標(biāo)志。,37,