第二章 电离辐射的生物学效应及放射防护

1、第二章 电离辐射的生物学效应及放射防护昆明医学院第二附属医院杨青 副教授第一节 辐射生物学效应及射线作用原理自主学习：0.5学时第二节辐射生物学效应分类和影响因素（一）按照射方式分1外照射与内照射（external and internal irradiation） 电离辐射源由体外照射人体称外照射。线、中子、X线等穿透力强的射线，外照射的生物学效应强。放射性物质通过各种途径进入机体，以其辐射能产生生物学效应者称内照射。内照射的作用主要发生在放射性物质通过途径和沉积部位的组织器官，但其效应可波及全身。内照射的效应以射程短、电离强的、射线作用为主。2局部照射和全身照射（local and tot

2、al body irradiation）当外照射的射线照射身体某一部位，引起局部细胞的反应者称局部照射。局部照射时身体各部位的辐射敏感性依次为腹部胸部头部四肢。当全身均匀地或非均匀地受到照射而产生全身效应时称全身照射。 辐射生物学效应分类辐射敏感性（二）按照射剂量率分1急性效应（acute radiation effect） 高剂量率照射，短时间内达到较大剂量，效应迅速表现。2慢性效应（chronic radiation effect） 低剂量率长期照射，随着照射剂量增加，效应逐渐积累，经历较长时间表现出来。（三）按效应出现时间分1早期效应（early effect） 照射后立即或数小时后出现

3、的效应。2远期效应（late effect） 亦称远后效应。照射后经历一段时间间隔（一般6个月以上）表现出的效应。（四）按效应表现的个体分1躯体效应（somatic effect） 受照射个体本身所发生的各种效应。2遗传效应（genetic effect） 受照射个体生殖细胞突变，而在子代表现出的效应。（五）按效应的发生和照射剂量的关系分1确定性效应(determinate effect)：旧称非随机性效应(no-stochastic effect)。指效应的严重程度（不是发生率）与照射剂量的大小有关，效应的严重程度取决于细胞群中受损细胞的数量或百分率。此种效应存在阈剂量。照射后的白细胞减少、

4、白内障、皮肤红斑、脱毛等均属于确定性效应。2随机性效应(stochastic effect)：指效应的发生率（不是严重程度）与照射剂量的大小有关，这种效应在个别细胞损伤（主要是突变）时即可出现。不存在阈剂量。遗传效应和辐射诱发癌变等属于随机性效应（图2-3）。二、影响辐射生物学效应的因素（一）与辐射有关的因素1辐射类型 高电离密度的电离辐射，电离密度大，射程小，如、射线，在组织内能量分布密集，内照射时生物学效应相对较强。而（X）射线是低电离密度的电离辐射，电离密度小，射程大，因此外照射时生物学效应强。2剂量和剂量率 照射剂量大小是决定辐射生物效应强弱的首要因素，剂量越大，效应越强。但有些生物学

5、效应当剂量增大到一定程度后，效应不再增强。另外，在一定剂量范围内，同等剂量照射时，剂量率越高者生物学效应越强强。3照射方式 同等剂量照射，一次照射(single dose)比分次照射(fractionated dose)效应强；同样，全身照射比局部照射效应强。（二）与机体有关的因素1种系差异 一般说，生物进化程度愈高，辐射敏感性愈高。2性别 育龄雌性个体的辐射耐受性稍大于雄性。这与体内性激素含量差异有关。3年龄 幼年和老年的辐射敏感性高于壮年。4生理状态 机体处于过热、过冷、过劳和饥饿等状态时，对辐射的耐受性亦降低。5健康状况 身体虚弱和慢性病患者，或合并外伤时对辐射的耐受性亦降低。（三）介质

6、因素细胞的培养体系中或机体体液中在照前含有辐射防护剂（radioprotectant），如含SH基的化合物可减轻自由基反应，促进损伤生物分子修复，能减弱生物效应，反之，如含有辐射增敏剂（radiosensitizer），能增强自由基化学反应，阻止损伤分子和细胞修复，能提高辐射效应。目前，防护剂和增敏剂在临床放射治疗中都有应用，前者为保护正常组织，后者为提高放疗效果。三、剂量与效应的关系（一）早期效应和缓发效应1早期效应人体受辐照剂量当量：1Sv，看不到明显症状8Sv，出现以消化道损伤为主的胃肠急性放射病，症状在几小时内出现，一周或稍长时间内死亡。10Sv，出现以脑损伤为主的放射病，可在几分钟或

7、几小时内死亡。2缓发效应 在照射后的几年乃至二、三十年内出现，小剂量外照射慢性内照射四、低剂量辐射的兴奋效应低剂量辐射对生物体的影响尚有不少争议。但有一点可以肯定：低剂量辐射既可使人体出现防御和免疫功能增强等有益的生物学反应，也可以出现染色体畸变、癌变发生率增加等不利的反应，说明低剂量辐射的效果可能是由其所引起的不同的生物学反应之间的竞争决定的。第三节 作用于人体的电离辐射源一、天然辐射源二、人工照射源一、放射卫生防护的目的放射防护的目的在于：防止确定性效应的发生；限制随机效应的发生率，使之达到被认为可以接受的水平。为什么要限制随机性效应的发生率,使之达到被认为可以接受的水平？确定性效应是指个

8、体在超过阈值的辐照后出现的效应；而随机性效应是指群体在辐照后出现效应的个体的几率（百分比）。二、放射卫生防护的基本原则为了实现放射防护的目的，ICRP提出放射卫生防护的基本原则。（International Commission on Radiological Protection，国际辐射防护委员会）1放射实践的正当化（justification of radiological practice）2放射防护的最优化（optimization of radiological protection） 3个人剂量和危险度限制（individual dose and risks limits） 第五

9、节 放射防护标准一、我国剂量限值的变迁 随着科技的发展和辐射防护水平的提高，我国放射防护剂量限值也经历了时代的变迁：其职业照射为：1960年最大容许剂量为15伦/年；1974年最大容许剂量当量为5雷姆/年；1985年剂量限值为50毫希/年；2004年个人剂量限值为20毫希/年。库伦 照射量雷姆 吸收剂量 1SV=100RAM希伏 剂量当量 1西弗=1焦耳（辐射能量）/公斤。旧时剂量当量还用雷姆单位（又称人体伦琴当量，英文Rntgen equivalent man 或rem）衡量，1雷姆=0.01西弗。活度 居里(Ci) 贝可勒尔(Bq) 1Ci3.7 1010Bq二、放射卫生防护标准（一）职业

10、照射剂量限值为了防止确定性效应，眼晶状体年有效当量剂量150mSv.a-1，单个组织或器官年有效当量剂量500mSv.a-1。 为了限制随机性效应，在全身均匀照射时：年有效当量剂量(5年内平均)必须控制在 20 mSv a-1；在任一年中有效当量剂量不得超过50 mSv；5年的累积剂量为：100 mSv 。放射性工作人员连续三个月内一次或多次接受总当量剂量照射不得超过年当量限值的一半；从事放射工作的育龄妇女所接受的照射，应严格按均匀的月剂量率加以控制。从事放射工作的孕妇、授乳妇(仅指内照射而言) 和16-18岁的青年 ,不应在甲种工作条件下工作,也不得接受事先计划的应急照射。三、公众中个人的剂

11、量限值公众指非从事放射工作的人员，个人受到的年当量剂量，不得超过放射工作人员剂量限值的 1/10。全身 1 mSv . a-1；晶状体 15 mSv . a-1；其他组织或器官 50 mSv . a-1。第六节 放射防护措施目前科研和医疗等仪器中使用的辐射源有封闭源和开放源两类。封闭源有各种射线装置、X线机、治疗用加速器等，对人体的危害主要是外照射。开放源主要是在基础和核医学中常用的各种放射性核素，对人体的危害主要是内照射和体表污染，当然也有外照射。在使用开放源的过程中，还有放射性三废处理的问题。外照射防护的目的在于控制辐射对人体的照射，外照射防护的基本措施是：时间防护、距离防护、屏蔽防护、合

12、理使用放射源、选择毒性小的核素等一、外照射防护的基本原则1时间防护2距离防护3屏蔽保护二、核医学工作的内照射放射防护二、核医学工作的内照射放射防护核医学工作是开放型放射性工作，开放型放射性工作的放射防护在注重外照射防护的基础上须强调内照射防护的重要性。开放性放射源可能通过口、呼吸道、皮肤伤口进入人体内。内照射防护的关键是重在预防。内照射防护的原则是尽一切可能防止放射性核素进入体内，尽量减少污染和定期进行污染检查和监测，把放射性核素的年摄入量控制在国家规定的限值内。（一）核医学工作单位的分类和场所选择1. 核医学工作单位的分类 根据等效年用量的多少划分为三类：核医学工作单位的分类单位类别 等效年

13、用量(Bq)第一类 1.851012 第二类 1.851011-1.851012第三类 1.851011表中等效年用量=放射性核素的年实际用量放射性核素毒性系数放射性核素毒性系数：极毒组为10，高毒组为1，中毒组为0.1，低毒组为0.01，各种放射性核素与毒性系数乘积之和即为等效年用量。我国基本标准毒性分组 ：极毒组：210Po 钋237Np镎 239Pu钚 241Am镅；高毒组：90Sr锶 144Ce铈 226Ra 230U；中毒组：14C 32P 35S 45Ca 59Fe 60Co 65Zn 90Y 钇99Mo 113Sn锡 125I 131I 137Cs铯 147Pm 198Au 20

14、3Hg 232Th 234Th(天然钍) 235U 238U(天然铀)；低毒组；3H 24Na 40K 51Cr 99mTc 113mIn。（三）个人卫生防护1使用个人防护卫生器材：根据核医学工作场所不同等级的要求，穿戴工作服、工作帽、防护口罩、手套等。2注意个人卫生：离开工作场所，应进行污染检查并认真洗手；在甲、乙级工作场所操作的人员，工作完毕应进行淋浴。在放射工作场所内严禁进食、饮水、抽烟或存放食物等。3 药物预防：在操作放射性核素，或进行设备检修，或处理事故之前，应用某些药物可减少放射性核素在体内的沉积量。4严格遵守安全操作规程：从事放射性核素工作之前，必须进行专业培训，熟悉所从事的放射

15、工作，工作认真负责，一丝不苟，杜绝事故的发生。（四）表面污染的去除操作开放型放射性核素，对污染的溶器、器材及人体表面，应尽早选择适当的去污方法和去污剂消除污染，避免扩大污染范围，并注意去污过程中的防护。消除表面污染方法：1人体表面 肥皂擦洗后用清水冲洗，反复2-3次；不能去净时，用软毛刷蘸10%EDTA或 7.5%DTPA刷洗，再用清水冲洗。 2设备去污 化学法：用能够溶解或吸附放射性物质的试剂去污；机械法：擦、刷、切、刨、削等方法去污。根据物品的性质选用适当的方法，也可几种方法交替使用。 ( (五）放射性“ “三废” ”的处理放射性“三废”处理方法：浓缩贮存、稀释排放、放置衰变、固化贮存。1 1放射性废液的处理：（1）稀释排放：低活度的放射性废水，稀释至限值以下排入下水道。（2）放置衰变：短半衰期的低活度放射性废液，放10个半衰期后排放。（3）浓缩贮存：长半衰期的低活度的废液，经化学沉定、离子交换、蒸发等方法，浓集，缩小体积，长期贮存。（4） 固化贮存：浓缩后的放射性残渣，与水泥、沥青等融合成固态贮存。2 2放射性固态废物的处理：（1）放置衰变：短半衰期的低活度放射性固态废物，放10个半衰期后作一般废物处理 （2）压缩贮存焚烧：专用焚烧炉，使体