口腔放射学课件：口腔颌面放射生物学

1、口腔颌面放射生物学放射物理学放射生物学（人体对放射线的反应）放射线的防护放射物理学放射物理学是研究有关放射线的产生和放射线与物质相互作用的一门学科。放射线是能量在空间或物体间传递的一个过程。粒子射线电磁辐射阴极质子 中子-射线，X-射线，紫外线，可见光， 红外线，电视，雷达，微波放射物理学X-射线：1）无重量，不带电的能量光子，能量的大小取决于波长； 2）以光速在空间传递；其他特点：a. 不可见；b. 不可聚焦；c. 不受电场和磁场影响； d. 所携带能量不一致；e. 被物体吸收不一致； f. 能使相关物体发出荧光并转换成可见光或紫外线； g. 能对物质产生化学，物理及生物学效应。X-射线的产

2、生人工X-射线的产生：是由X-线球管内阴极发射的高速电子撞击阳极的靶区而突然降速所致。产生条件电子来源 （阴极）阳极靶区电子加速的高电压真空状态的球管X-射线的产生 阳极（+）阴极（-）+-e_e_e_e_e_e_e_e_e_靶区X-线球管X-射线的产生阴极（-）+-e_e_e_e_e_e_e_e_e_靶区X-线球管 阳极（+）X-射线的产生阴极（-）+-e_e_e_e_e_e_e_e_e_靶区e_X-线球管 阳极（+）X-射线的产生X-射线强弱的控制因素1. 管电压 (kV)2. 管电流 (mA)3. 曝光时间 (s)产生的X-射线光子数 (photons number) X-射线光子的平均

3、能量 (mean energy)X-射线光子的最大能量 (maximum energy)与产生的X-射线光子数 (photons number) 成正比与产生的X-射线光子数 (photons number) 成正比X-射线的产生X-射线强弱的影响因素1. 滤线板 (Filtration)2. 光束准直仪 (Collimation )3. 距离 (Distance)影响X-射线强弱的因素滤线板 (Filtration)Al影响X-射线强弱的因素光束准直仪 (Collimation)影响X-射线强弱的因素距离 (Distance)I1/I2 = (D2)2/(D1)2反平方定律 (Reverse

4、 square law)D2=2D1=1X-射线与物体间的相互作用物体对X-射线的吸收的多少取决于： 物体的厚度 物体的密度 X-射线的波长与光束的能量X-射线与物体间的相互作用 聚和散射 (Coherent scattering) 光电效应 (Photoelectric effect) 康普顿散射(Compton scattering)物体对X-射线吸收时的反应： 随机光子散射光子光电子特性X-射线随机光子康普顿电子随机光子轨道改变的随机光子常用国际单位曝光量 (Exposure): Coulomb/kg (C/kg) 吸收剂量 (Absorbed dose): Gray (Gy)效应剂量

5、(Effective dose): Sivert (Sv)临床诊断中 : uC/kg, mGy, mSv口腔颌面放射生物学放射物理学人体对X-射线的反应放射线的防护人体对放射线的反应人体对放射线的反应直接作用人体对X-射线的反应间接作用：是通过与水分子发生作用，形成自由基而破坏DNA，RNA和蛋白大分子等。H2O H2O .+ + e -H2O .+ H+ + .OH 四、辐射生物效应的机理 直接作用 间接作用 生物分子电离、激发 水分子电离、激发 产生生物分子自由基 H2O H OH 生物分子自由基 电离辐射生物分子损伤人体对X-射线的反应随机效应：辐射剂量与疾病发生机率有关，与严重程度无关

6、。无阈值。非随机效应：辐射剂量与疾病发生严重程度有关。有阈值。辐射导致的生物学效应：人体对X-射线的敏感度细胞水平：低分化的原始细胞和有丝分裂活性强的细胞比高分化和有丝分裂活性低的细胞对放射线敏感 (淋巴细胞和卵母细胞除外）。高度敏感：生殖细胞，造血细胞，淋巴细胞，肠粘 膜的基底细胞等。中度敏感：上皮细胞，涎腺和骨细胞等。低度敏感：神经细胞和肌纤维细胞。人体对X-射线的敏感度组织和器官水平：高敏感：淋巴组织，骨髓组织，睾丸及肠粘膜等。中度敏感：处于生长期的骨与软骨组织，涎腺，肝，肾及肺等器官。低度敏感：眼晶体，成熟的红细胞，神经和肌肉组织等。人体对X-射线的反应全身急性反应：血管神经系统综合症

7、 （Cerebrovascular syndrome)： 简称脑型 50Gy胃肠道综合症 （Gastrointestinal syndrome)：简称肠型 11-50Gy造血系统综合症（Hematopoietic syndrome)：简称骨髓型 1-10Gy人体对X-射线的反应全身慢性反应及远期效应：出现在辐射后的数年，甚至数代。辐射致癌效应：皮肤癌，白血病，骨肉瘤以及甲状腺，肺和乳腺等脏器的肿瘤辐射致遗传效应: 基因受损所致死胎，下一代发育畸形等慢性反应：白细胞计数，红细胞分类，血小板计数等远期效应：随机效应和非随机效应均可发生辐射白内障效应: 引起晶体混浊1.生长发育期中颌骨及牙齿：30G

8、y辐射对口腔组织的影响1.生长发育期中颌骨及牙齿：30Gy辐射对口腔组织的影响辐射对口腔组织的影响2. 皮肤和粘膜毛囊丘疹与脱毛 红斑反应 水泡 坏死溃烂（25Gy)辐射对口腔组织的影响1.颌骨及牙齿生长发育：30Gy2. 皮肤和粘膜3. 味觉：10Gy (开始), 20-50Gy（损伤明显）辐射对口腔组织的影响4.涎腺组织临床表现：口干：2-6h10Gy 65Gy 放射性骨坏死 （Osteoradionecrosis）人体对放射线的反应 根据国际辐射防护委员会（ICRP）的建议，在通常情况下辐射剂量限制为：职业人员： 20 mSv/年公 众：1 mSv/年普通人员未作任何医学检查，所受年均放

9、射剂量为 2.4 mSv 天然辐射源产生的平均辐射剂量 辐射源 世界平均年有效剂量(mSv) 外照射 宇宙射线 0.4 地表 射线 0.5 内照射 吸入(主要是氡) 1.2 食入 0.3 总 计 2.4口腔常用X-线检查的放射剂量 口内根尖片和合翼片1 Sv ：E-，F-速度 胶片(Ekta Speed Plus-film),数字化影像技术，矩形遮线筒8.3 Sv : D-速度胶片(Ultra Speed film),圆形遮线筒全口20张口内根尖片和合翼片：20 - 170 Sv 口腔常用X-线检查的放射剂量 曲面体层片3.85 30 Sv (依据所应用的kVp，不同的增感屏胶片系统以及数字化

10、技术的应用）头颅正侧位片2 3 Sv ：90kVp, 快速增感屏胶片系统以及数字化技术和滤线板的应用40 Sv : 75kVp,慢速增感屏胶片系统的应用以及没有应用滤线板口腔常用X-线检查的放射剂量 诊断用X-线引起效应剂量天然本体相当天数和随即效应概率检查项目E值 (uSv)天然本体相当天数随机效应概率(x10-6)口内片圆形遮线筒，D-速度胶片15张根尖片19张全口牙片矩形遮线筒，E-速度胶片20张全口牙片13.98.111138334张合翼片1504.82.818.811.04.12.4口腔常用X-线检查的放射剂量 诊断用X-线引起效应剂量天然本体相当天数和随即效应概率检查项目E值 (u

11、Sv)天然本体相当天数随机效应概率(x10-6)口外片曲面体层CT下颌头颅3.31.926104-1202220上颌761-332413.0-150.37.6-87.795.1-415.555.6-242.727.516.1胸部8010.05.8人类平均窒息致死概率为百万分13，船舶死亡率为百万分4.6，飞机失事百万分之4常见CBCT机的放射剂量Effective dose12 FOV9 FOV NewTom 3G 44.7 Sv 36.9 Sv i-CAT 134.8 Sv 68.7 Sv CB MercuRay 476.6 Sv 288.9 Sv口腔颌面放射生物学放射物理学人体对放射线的反

12、应放射线的防护口腔颌面放射线的防护 X-线机患者胶片或数字化片口腔颌面放射线的防护 1. 实践的正当性口腔颌面放射线防护的三原则2. 辐射防护的最优化3. 个人剂量的限制口腔颌面放射线的防护 1. X-线检查的必要性口腔颌面放射线防护的三原则2. X-线放射剂量的最小化3. 个人防护的最大化口腔颌面放射线的防护 1. X-线检查的必要性a. 所做检查必须有助于诊断的确定 b. 对复杂疾病，应充分考虑到患者接受的辐射累计剂量口腔颌面放射线的防护 2. X-线放射剂量的最小化a. 提高成像系统的敏感性：数字成像系统，E-,F-speed 胶片以及快速增感屏胶片系统的应用 d. X-线放射剂量的最优

13、化：提高kVp, 应用滤线板，准直仪，矩形遮线筒等c. 限制X-线管组装体的泄漏b. 提高成像质量，减少重复检查口腔颌面放射线的防护 3. 个人防护的最大化a. 距离防护 （主要针对于职业人员）口腔颌面放射线的防护 3. 个人防护的最大化b. 佩戴铅衣，铅围脖，铅帽等 （主要针对于患者）c. 工作环境屏蔽 （主要针对与非相关人员）我国规定x-线检查时屏蔽初级射线不应使用空心预制板而应采用15cm厚的现浇混凝土或在有用线束照射范围内铺设铅板。机房门应具有与防护墙同等的屏蔽厚度。机房应开设高窗防止射线通过窗户照射到邻室中去。a. 距离防护（主要针对于职业人员）口腔颌面放射线的防护 口腔颌面放射线的

14、防护 口腔颌面放射线的防护 物理学家希托夫观察到真空管中的阴极发出的射线。当这些射线遇到玻璃管壁会产生荧光。1876年这种射线被Eugene Goldstein命名为阴极射线 。随后，英国物理学家克鲁克斯研究稀有气体里的能量释放，并且制造了克鲁克斯管。这是一种玻璃真空管，内有可以产生高电压的电极。他还发现，当将未曝光的相片底片靠近这种管时，一些部分被感光了，但是他没有继续研究这一现象。1887年4月，尼古拉特斯拉开始使用自己设计的高电压真空管与克鲁克斯管研究X光。他发明了单电极X光管，在其中电子穿过物质，发生了现在叫做韧致辐射的效应，生成高能X光射线。1892年特斯拉完成了这些实验，但是他并没

15、有使用X光这个名字，而只是笼统成为放射能。他继续进行实验，并提醒科学界注意阴极射线对生物体的危害性，但他没有公开自己的实验成果。1892年赫兹进行实验，提出阴极射线可以穿透非常薄的金属箔。赫兹的学生伦纳德进一步研究这一效应，对很多金属进行了实验。亥姆霍兹则对光的电磁本性进行了数学推导。成功只留给那些有准备的人!小结 一.放射物理学1. 医用X-射线的产生及X-射线强弱的控制因素和影响因素。2. Reverse Square Law。3. 常用国际单位：C/kg, Gy, Sv 小结 1. 辐射导致的生物学效应 : 随机效应，确定效应2.辐射导致的全身反应： 急性反应，慢性反应和远期效应3.辐射

16、对口腔组织的影响二.放射生物学（人体对X-射线的反应）小结 三.放射防护学（口腔颌面放射线的防护）1. X-线检查的必要性 （正当性）2. X-线放射剂量的最小化（防护最优化）3. 个人防护的最大化（个人剂量限值）思考题 1. 决定X-射线强弱的决定因素和影响因素是什么？4. 放射线对口腔颌面部组织器官的影响都表现在哪些方面？2. 什么是Inverse Square Law？3. 放射物理学的常用国际单位是什么？5. 什么是放射防护三原则？参考文献 http:/ec.europa.eu/energy/nuclear/radioprotection/ publication/doc/136_en.pdf 口腔颌面医学影像学/马绪臣主编。-