电离辐射的生物效应及防护

1、电离辐射的生物效应与安全防护1. 电离辐射基础知识2. 电离辐射的生物效应 产生的过程和机理 生物效应的分类3.人类受到的电离辐射 天然辐射 人工辐射4.辐射防护放射性:核素衰变放射出粒子的现象,称为放射性 (radioactivity);放射性同位素:具有衰变活性的同位素,称为放射性 同位素(radio isotope); 放射性同位素衰变而释放出过剩能量时,产生的主要衰变产物有粒子、粒子和辐射。X射线：原自电子从较转移到较高的能量状态。 1. 电离辐射基础知识电离辐射的能量转移过程 2.1 生物效应产生的过程和机理2. 电离辐射的生物效应单链断裂： DNA损伤（分子水平）双链断裂： 错误修

2、复C可以实现无差错 修复细胞水平损伤细胞死亡间期死亡增殖死亡增殖死亡间期死亡增殖死亡间期死亡间期死亡功能障碍结构改变增殖死亡细胞水平损伤细胞变异（modification)异常细胞 克隆细胞转化癌症transformationcancer变异细胞凋亡(apoptosis)变异细胞的程序性死亡（programmed death）镜下表现：胞核浓缩、断裂 凋亡小体机理：P53基因 激活自我致死程序是变异细胞免于患癌的重要机制细胞凋亡(apoptosis)分子水平细胞死亡细胞变异体细胞生殖细胞体细胞生殖细胞功能障碍不孕肿瘤遗传效应确定性效应多细胞死亡导致随机性效应单一细胞变异导致DNA损伤细胞水平临

3、床症状效应生物效应产生的过程和机理2.2 电离辐射所致生物效应的分类躯体效应（somatic effects）定义：发生在受照者本人身上的效应依据效应发生的个体：遗传效应（hereditary effects）定义：发生在受照者后代身上的效应关于遗传效应由生殖细胞的变异引起辐射照射引起的遗传效应没有特异性迄今没有人类资料肯定辐射所致遗传 效应的发生电离辐射所致生物效应的分类依据效应发生的时期 潜伏期（latent period): 从受到照射到临床上特定效应的发生所需的时间早期效应（early effects）受到照射后数周之内发生的效应晚发效应（Late effects）受到照射后数月以后发

4、生的效应关于早期效应日本核临界事故（99.09.30）事故发生时的位置图S氏（10Gy）20分钟后感觉麻木、呕吐、腹泻O氏（17Gy）：意识丧失、呕吐、腹泻、淋巴细胞数关于晚期效应的潜伏期日本原爆受害者肿瘤发生率随时间的变化010年20年30年40年白血病白血病之外的肿瘤2年辐射致癌的潜伏期终生16-24年10年其他癌症40年8年2年白血病最大潜伏期中央值最小潜伏期ICRP Publ. 60(1990)电离辐射所致生物效应的分类 确定性效应（deterministic effects） 随机性效应(stochastic effects)依据效应-剂量关系分类有剂量阈值无剂量阈值效应的严重程度

5、与剂量成正比发生几率与剂量 成正比严重程度与剂量无关确定性效应与随机性效应剂量剂量几率严重程度阈值随机性效应确定性效应？ 确定性效应 急性放射病定义：人体一次或短时间内分次受到大 剂量照射引起的全身性疾患。外照射：1Gy急性放射病症状与剂量的关系: 剂量(Gy) 症 状0.10.51.01.53-57-10染色体变化末梢血中淋巴细胞减少10%的人恶心，呕吐死亡阈值LD50/60天(造血器官死亡)LD100/60天(消化器官死亡) 对造血组织影响细胞类型 正常值 减少阈值(Gy)白细胞 3500-1000 0.5红细胞 (400-500)104 1.0血小板 20 104 1.0淋巴细胞 3-4

6、天红细胞 120天血小板 8-9天血细胞寿命 生殖系统的影响不孕的阈值(Gy): 1次急性照射 慢性照射 一时性不孕 0.15 0.4/年 永久性不孕 3.5-6 2.0/年男性 1次急性照射 慢性照射 一时性不孕 0.65 1.5 0.4/年 永久性不孕 2.5-6 0.2/年女性 皮肤的放射损伤剂量(Gy) 急性损伤 慢性损伤0.5 染色体畸变无5一时性脱发及红斑红肿,疼痛,烧灼感伴有功能障碍10一时性溃疡,水泡疤痕色素沉着WBC上升全身中毒症状萎缩,15永久性溃疡,合并感染 败血症慢性顽固性溃疡 眼组织的放射损伤眼晶体: 放射敏感性大于结膜等其他眼组织眼晶体 前面部位的上皮细胞发生分裂障

7、碍 混浊 白内障(从前向后推移)潜伏期：6个月-35年，与剂量成反比一次急性照射多次照射混 浊 0.5-2.0 5白内障 5.0 8症状与阈值 随机性效应-辐射致癌癌症的概念与起源癌症(cancer):增生失控并侵入周围组织或向远隔部位转移的恶性肿瘤致癌因子(carcinogen):能使正常细胞转变为恶性细胞最后发展为癌症的因子 化学因素 物理因素 病毒机体遗传特性, 激素水平, 环境因素, 生活因素人类辐射致癌的分析方法流行病学(epidemiology):对人群中某种疾病的时间, 空间分布及其影响因素的研究癌症危险:危险(risk): 某种有害效应发生的概率发病率(incidence)死亡

8、率(mortality)人类的放射性癌症 (radiogenic cancer)辐射致癌危险系数危险系数(risk coefficient): (危险度) 单位剂量照射引起的危险12种癌症：一般公众: 510-2 Sv-1职业照射: 410-2 Sv-1小剂量刺激效应（hormesis)定义： 低剂量照射可以刺激某些细胞功能， 提高机体自然防御功能的现象。机制：刺激DNA修复酶； 免疫学机制3 人类受到的辐射天然辐射(natural exposure)： 来自于天然辐射源的电离辐射宇宙射线：存在于地球上的天然放射性核素：宇生核素(cosmogenic)：3H;14C;7Be; 22Na原生核素

9、(primordial)：三大放射系+钾40 238U；232Th；235U氡（radon): 226Ra 222Rn人体也是一个小放射源摄入途径：食物、饮水、呼吸核素种类： 40K、 14C、87Rb、氡子体 我国标准成人 40K：4.11105/min 14C: 1.93 105/min天然辐射所致的年平均有效剂量(UNSCEAR 2000 report)人为活动引起天然辐射照射增加核工业：铀矿冶炼航空：宇宙射线照射燃煤：燃煤发电建材成分的改变： 煤渣、粉煤灰的再利用 天然石采的利用公众所受辐射照射比例（1993年）4. 辐射防护法规：是使辐射防护管理工作纳入法制管理 轨道的保障标准：是开

10、展辐射防护监测与评价的科学依据法律性质的技术性质的法规条例安 全 准 则安 全 标 准工 业 标 准我国发展历史60年代：技术管理70年代：行政管理80年代：法制管理放射性同位素与射线装置放射防护条例发布单位：国务院发布时间：1989年10月24日性质：法律地位最高的专门法规辐射防护法规体系存在的问题法规性质的文件：放射性同位素与射线装置放射防护条例民用核设施安全监督管理条例中低水平放射性废物处置的环境政策问题：目前没有作为法规体系的龙头法律没有法律法规较少法规体系没有基础部门职责不清技术标准难执行 辐射防护标准标准：是对重复性事物和概念所做的统一规定国家标准（GB）制定： 国务院标准化行政主

11、管部门制定编制计划， 组织草拟，统一审批、标号、发布 现行国标：电离辐射防护与辐射源安全基本标准（GB 18871-2002）国家质量监督检验检疫总局发布 现行辐射防护标准辐射防护的目的： 防止确定性效应的发生，减少随机性效应的发生率，使之达到可以接受的水平。辐射防护的基本原则（1）实践的正当化 （justification of practice）（2）防护的最优化 （optimization of radiation protection） 可合理做到的尽量低的原则(ALARA： as low as reasonably achievable)（3）剂量限值（dose limits）剂量限值剂量限值为内外照射之和，但不包括天然本底照射和医疗照射（1）时间防护 累积剂量与受照时