放射生物效应与防护-核医学与核药学教学、学习课件

第三章放射生物效应与防护 照射量(exposure)是直接度量x、γ射线对空气电离能力的量，以X表示。定义：x或γ射线在单位质量为dm的空气中与原子核相互作用，释放出来的全部正负电子完全被阻止时，所产生的同一种符号的离子总电荷的绝对值dQ与dm之比。X=dQ/dmSI单位：库仑·千克-1旧专用单位伦琴，R。§1.常用辐射量及其单位吸收剂量(absorbeddose)任何被照射物质每单位质量(dm)所吸收的任何电离辐射的平均能量dE，用D表示。D=dE/dm吸收剂量的SI单位为戈瑞，符号Gy。1Gy=1J·kg-1旧单位是拉得，符号rad。1Gy=100rad当量剂量(doseequivalemt，H)衡量各种辐射对生物机体危害程度的物理量。定义：吸收剂量与辐射权重因数的乘积，用H表示H=W·DD：辐射在组织T中所致的平均吸收剂量；W：辐射权重因子。如定光子的W=1，则α粒子的W=20SI单位是焦耳·千克-1。专名为希沃特，符号是Sv,剂量当量只限用于放射防护. 名称国际制单位SI旧专用单位单位换算放射性活度（A）贝可（Bq）居里（Ci）1Bq=2.703×10-11Ci1Ci=3.7×1010Bq照射量（X）库仑/千克（C·Kg-1）伦琴（R）1C·Kg-1=3.877×103R1R=2.58×10-4C·Kg-1吸收剂量（D）戈瑞（Gy）拉得（rad）1Gy=100rad1rad=0.01Gy当量剂量（H）希沃特（Sv）雷姆（rem）1Sv=100rem1rem=0.01Sv常用辐射量及单位换算 §2电离辐射的生物效应目的与意义针对其危害，进行正确的辐射防护；根据其规律，指导正确的诊断治疗。 一、生物效应发生机制物理阶段10-16~10-18s辐射机体电离、激发交出部分或全部能量机体获得能量物理－化学阶段四个阶段 生物学阶段◆细胞水平的变化（细胞膜通透性增加，染色体畸变等）。◆组织器官功能障碍，机体损伤。◆不同损伤结局不同：生物效应严重机体不可逆损伤死亡生物效应较轻机体细胞代偿、修复、再生康复化学阶段线粒体的氧化磷酸化、DNA、DNA蛋白及其他蛋白质的合成代谢受到抑制。组织中DNA含量减少，分解产物增多，蛋白质分解代谢增强，出现负氮平衡。生物大分子物质发生变化四个阶段 两种作用(一)原发作用：指机体在电离辐射作用下，能量的吸收、传递、转化以及与此相应的生物大分子和细胞、亚细胞结构的损伤与破坏。原发作用又分为直接作用和间接作用。（二）继发作用：所谓继发作用是指在原发作用的基础上，进一步引起机体代谢紊乱，功能障碍，形态学上的变化以及临床症状的出现和发展。 原发作用1.直接作用(directeffects)：是指电离辐射直接作用于具有生物活性的大分子，如核酸、蛋白质等，使其发生电离、激发或化学键断裂而造成分子结构和性质的改变。2.间接作用(indirecteffects):是指电离辐射作用于体液中的水分子(机体内水占体重的70%)，引起水分子的电离和激发，形成化学性质活泼的不稳定的自由基(如H·，OH·)，再作用于生物大分子，可导致生物大分子的损伤和一系列生理、生化的紊乱。 四个阶段，两种作用原发作用继发作用 辐射对DNA分子原发作用模式图 二、影响生物效应的因素与辐射有关的因素与环境有关的因素与机体有关的因素 1.辐射剂量与剂量率(1).不论内、外照射剂量大,效应大；(2).总剂量相同，剂量率大、效应大；(3).剂量过大,可造成不可修复的损伤。2.辐射的种类(1).相同能量,射线不同,效应不同；(2).同种射线，能量不同，效应不同，能量大效应大。3.照射条件(1).外照射：γ＞β＞α；(2).内照射：γ＜β＜α；(3).剂量相同：全身>局部，均匀>不均匀；(4).受照部位不同效应不同，如头、胸、腹＞四肢效应。4.照射次数与照射面积（一）与辐射有关的因素 (二)与机体有关1.生物种系(1).种系不同,效应不同:一般种系演化越高，效应敏感性越大,如多C＞单C，哺乳>两栖类2.生物个体(1).同种系不同个体有差异(2).同一个体不同阶段有差异：如胚胎＞幼＞成＞老3.组织与细胞(1).相同个体,不同组织,效应不同:如淋巴组织>脂肪组织(2).不同细胞效应不同：如淋巴细胞＞成纤维细胞>网状C(3).细胞状态:细胞分裂旺盛效应高，如幼稚C＞成熟细胞(4).亚细胞及分子水平的辐射敏感性:DNA＞mRNA＞rRNA＞tRNA＞蛋白质。 (三)与环境有关1.温度：温度增高，效应增大，相反则降低；2.氧：氧气浓度增大，效应增大；3.化学物质：某些激素(如雌激素)和化学制剂对辐射有抗放作用;还有一些能起增强作用。 辐射效应后果及分类按效应出现的对象分类躯体效应遗传效应按效应出现时间近期效应远期效应造血组织、消化系统及中枢神经系统等的效应.辐射致癌、白内障、不孕、胚胎效应、遗传效应及寿命缩短等。小剂量兴奋作用 按效应发生的机制随机效应(stochasticeffects)：是指辐射效应的发生几率(而非重严程度)与剂量相关的效应，发生几率随受照剂量的增加而增大，它不存在剂量阈值，如致癌效应和遗传效应。由于遗传与生理的差异，个体对辐射诱发癌症的敏感性是不同的，但总的来说，辐射诱发癌症的概率是很低的。确定性效应(deterministiceffects)：指效应发生的严重程度（非几率）与剂量相关，有剂量阈值，阈值以下不会发生这种效应，阈值以上才可发生这种效应。如不育、白内障、造血机能低下、寿命缩短，放射性皮肤损伤和一些急性放射病等。 常见确定性效应剂量阈值（一次照射中组织受到的总当量剂量）组织和器官确定性效应总当量剂量（Sv）睾丸暂时不育0.15永久不育3.5—6.0卵巢永久不育2.5—6.0眼睛体可查出的浑浊0.5—2.0白内障5.0骨髓造血机能低下0.5致死性再生不良1.5 一、作用于人体的电离辐射源（一）天然辐射源1.初级宇宙射线、次级宇宙射线：质子、α粒子、光子等。2.天然放射性核素：土壤、水中：40K、3H、14C、226Ra等。3.人体内存在的放射性核素：食入、吸入等方式侵入体内：40K、14C、210Po等。（二）人工辐射源1.核试验（1799次，美：921，苏：624，中：34）2.核工业与核动力3.医疗照射及职业照射4.生活照射§3放射卫生防护 二、电离辐射作用于人体的方式1.外照射：指放射源处于机体外，仅其射线作用于人体，这种照射只有当机体处于辐射场中才受到照射，离开辐射场就停照。2.内照射：指放射性核素进入机体后，分布于组织器官中产生经常、持续照射，直到排完或衰变完为止。3.密封源：指在工作中使用的放射性核素被包在外壳中，在正常情况下不向周围环境扩散，也不污染环境的辐射源。密封源在一般情况下，只产生外照射。4.开放源：指工作中使用直接暴露在工作环境中的液态、气态、粉态或气溶胶等物理状态的放射性核素，能向周环境扩散，并可能侵入机体。开放源既可产生外照射,又可产生内照射. 基本原则目的三、放射防护的目的与基本原则防止一切有害的确定性效应，把随机效应的发生率降低到可以接受水平。1.实践正当性2.防护最优化3.个人年剂量限值指一年内职业人员所受外照射和内照射剂量的总和，不包括天然本底照射和医疗。 类别职业人员普通大众有效剂量在规定的5年内平均不超过20msv·a-1，一年内最多不超过50msv。1msv·a-1当量剂量眼晶体150msv.a-115msv.a-1皮肤500msv.a-150msv.a-1手和足500msv.a-1——ICRP1990年建议的年剂量限值 (一)开放型放射性工作场所的分级和防护要求1.放射性核素毒性分组：可分为极毒、高毒、中毒和低毒四组：四、实验室中的放射防护 2.场所的分类与分级根据使用的放射性核素的等效年用量，把单位分成一、二、三类。根据各实验室的放射性核素日操作量把单位内的工作场所分为甲、乙、丙三级。一般核医学实验室如不开展标记工作，都属乙、丙级。 3.实验室的配置与要求“Ⅲ区配置法”Ⅰ清洁区Ⅱ中间区Ⅲ活性区 (二)外照射防护（封闭源）时间防护屏蔽防护距离防护X射线、γ射线：易为高密度材料所吸收，常用铅、钨等高原子序数物质作屏蔽。高能β射线：主要产生轫致辐射，故选低原子序数物质如铝、塑料、有机玻璃等作屏蔽。低能β射线：射程极短、无须屏蔽，但易被体表如粘膜、眼角膜、皮肤等吸收造成损害，防护中必须防止被沾染。一般而言外照射防护的重点是γ射线，因为γ射线射程大、穿透力强。 (三)内照射防护（开放源）防护的原则(预防为主)防护方法（1）切断放射性物质进入人体的各种途径；（2）减少放射性物质进入人体的一切机会。（1）围封隔离，防止扩散；（2）除污保洁，防止污染；（3）讲求个人卫生；（4）妥善处理放射性废物。 （四）放射性污染及处理1.放射性污染的来源2.表面污染处理的一般原则3.常用的去污方法①及早清除，以免扩散；②选择适当的去污方法；③防止污染范围的进一步扩大；④去污后的放射监测。 放置衰变1）短T1/22）固体废物3）比活度＜7.4X104Bq/kg稀释排放1）液体或气体2）放射性浓度＜1X104Bq/L浓缩贮存1）T1/2较长2）体积较大123（五）放射性废物的处理原则