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1、安徽医科高校 易启毅2014-2-28第第3 3章章 电离辐射生物效应与放射电离辐射生物效应与放射卫生防护卫生防护(第第2 2部分部分)本章内容本章内容辐射生物效应（biological effect of ionizing radiation）电离辐射作用于机体后，其能量传递给机体的分子、细胞、组织和器官等基本生命物质和分子后，引起一系列困难的物理、化学和生物学变更，由此所造成生物体组织细胞和生命各系统功能、调整和代谢的变更，产生各种生物学效应。电离辐射生物效应的种类电离辐射生物效应的种类 ICRP第60号建议书(1991)中，区分以下四个述语:变更:由辐射引起的某种生物学变更，可能有害，也
2、可能无害;损伤:表示某种程度的有害变更，这种损伤是指对细胞 有害，不确定是对受照射的人体有害;损害:指临床上可视察到的有害效应，表现于 受照射的个体(躯体效应)或其后代(遗传效应);危害:是一个困难的概念，它将损害的概率、严峻程度 和显现时间结合起来加以考虑。一、几种辐射生物效应基本概念确定性效应、随机性效应外照射、内照射局部照射、全身照射近期效应、远期效应躯体效应、遗传效应辐射旁效应1.确定性效应（确定性效应（deterministic effect）：指发生生物效应）：指发生生物效应的严峻程度随着电离辐射剂量的增加而增加的生物效应。的严峻程度随着电离辐射剂量的增加而增加的生物效应。这种生物
3、效应存在剂量阈值，只要照射剂量达到或超过这种生物效应存在剂量阈值，只要照射剂量达到或超过剂量阈值效应确定发生。剂量阈值效应确定发生。如不育、白内障、照射后的白细胞削减、造血机能低如不育、白内障、照射后的白细胞削减、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。下、寿命缩短，放射性皮肤损伤和一些急性放射病等。2.随机性效应（随机性效应（stochastic effect）：指生物效应的发生概）：指生物效应的发生概率（而不是其严峻程度）与照射剂量的大小有关的生物率（而不是其严峻程度）与照射剂量的大小有关的生物效应。这种效应在个别细胞损伤（主要是突变）时即可效应。这种效应在个别细胞损伤（
4、主要是突变）时即可出现，不存在剂量阈值出现，不存在剂量阈值(尚存争论尚存争论)。如致癌效应和遗传效应。由于遗传与生理的差异，个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。射诱发癌症的概率是很低的。按效应发生的机制分类按效应发生的机制分类 确定性效应的剂量阈值 （一次照射中组织受到的总当量剂量）器官和组织确定性效应总当量剂量(Sv)睾丸暂时不育0.15永久不育3.56.0卵巢永久不育2.56.0眼睛体可查出的浑浊0.52.0白内障5.0骨髓造血机能低下0.5致死性再生不良1
5、.5外照射、内照射 局部照射、全身照射 近期效应、远期效应躯体效应、遗传效应辐射旁效应1.外照射（外照射（external irradiation）：）：辐射源从体外对机体进行的照射。辐射源从体外对机体进行的照射。射线、中子、射线、中子、X射线等穿透力强，外照射的生物学效应强。射线等穿透力强，外照射的生物学效应强。2.内照射（内照射（internal irradiation）：）：放射性核素通过各种途径进入机体，在机体内放射性核素通过各种途径进入机体，在机体内放射出射线产生的生物效应。放射出射线产生的生物效应。内照射效应主要发生在放射性核素通过的途内照射效应主要发生在放射性核素通过的途径和沉积
6、部位的组织器官，但其效应可波及全身。径和沉积部位的组织器官，但其效应可波及全身。内照射效应一般以射程短、电离强的内照射效应一般以射程短、电离强的、射线射线为主。为主。3.局部照射（局部照射（local irradiation）：当外照射的射线照射身体）：当外照射的射线照射身体某一部位，引起局部组织的反应者称局部照射。当照射剂某一部位，引起局部组织的反应者称局部照射。当照射剂量和剂量率相同时，身体各部位的辐射敏感性依次为量和剂量率相同时，身体各部位的辐射敏感性依次为 腹部腹部盆腔盆腔头颈头颈胸部胸部四肢。四肢。4.全身照射（全身照射（total body irradiation）：当全身匀整地或
7、非匀）：当全身匀整地或非匀整地受到照射而产生全身效应时称全身照射。如照射剂量整地受到照射而产生全身效应时称全身照射。如照射剂量较小者为小剂量效应，如照射剂量较大者较小者为小剂量效应，如照射剂量较大者(1Gy)则发展则发展为急性放射病。依据照射剂量大小和不同敏感组织的反应为急性放射病。依据照射剂量大小和不同敏感组织的反应程度，辐射所致全身损伤分为骨髓型、肠型、脑型三种类程度，辐射所致全身损伤分为骨髓型、肠型、脑型三种类型。型。5.近期效应（近期效应（early effect）或者早期效应：指电离辐射）或者早期效应：指电离辐射作用于生物机体后，辐射损伤效应在照射后短期作用于生物机体后，辐射损伤效应
8、在照射后短期(数数周内周内)就出现的那些效应。就出现的那些效应。如急性放射病，急性皮肤损伤等。如急性放射病，急性皮肤损伤等。6.远期效应（远期效应（late effect）或者远后效应：指电离辐射）或者远后效应：指电离辐射作用于生物机体后，辐射损伤效应在照射后数月至作用于生物机体后，辐射损伤效应在照射后数月至数年才出现的那些效应（一般数年才出现的那些效应（一般6个月以上）。个月以上）。如慢性放射病、致癌效应、放射性白内障、辐射遗如慢性放射病、致癌效应、放射性白内障、辐射遗传效应等。传效应等。按效应出现时间分类按效应出现时间分类7躯体效应（躯体效应（somatic effect）：受照射个体体细
9、胞损伤而）：受照射个体体细胞损伤而致本身发生的各种效应称为躯体效应。又可区分为全身致本身发生的各种效应称为躯体效应。又可区分为全身效应（效应（total body effect）和局部效应（）和局部效应（local effect）。）。如辐射所致的骨髓造血障碍、白内障等。如辐射所致的骨髓造血障碍、白内障等。8 遗传效应（遗传效应（genetic effect）：受照射个体生殖细胞突变，）：受照射个体生殖细胞突变，而在子代身上表现出的效应称遗传效应。这是由于电离而在子代身上表现出的效应称遗传效应。这是由于电离辐射造成受照者生殖细胞遗传物质的损伤，引起基因突辐射造成受照者生殖细胞遗传物质的损伤，引
10、起基因突变和染色体畸变，导致后代先天畸形、流产、死胎和某变和染色体畸变，导致后代先天畸形、流产、死胎和某些遗传性疾病。些遗传性疾病。按效应出现的对象分类按效应出现的对象分类8.辐射旁效应辐射旁效应电离辐射引起受照细胞损伤或功能激活，产电离辐射引起受照细胞损伤或功能激活，产生的损伤或激活信号可导致其共同培育的未生的损伤或激活信号可导致其共同培育的未受照射细胞产生同样的损伤或激活效应，称受照射细胞产生同样的损伤或激活效应，称辐射旁效应。辐射旁效应。机制：与受照细胞产生的活性氧、细胞因子机制：与受照细胞产生的活性氧、细胞因子和细胞间缝隙连接通信关系亲密。和细胞间缝隙连接通信关系亲密。辐射旁效应辐射旁
11、效应传统辐射效应：只有传统辐射效应：只有被照射的细胞才会有被照射的细胞才会有变更变更？未干脆受照射的细胞未干脆受照射的细胞表现出与干脆受照射表现出与干脆受照射细胞相类似的生物学细胞相类似的生物学终点变更终点变更辐射诱导的旁效应因照射剂量和其它条件不同，辐射诱导的旁效应因照射剂量和其它条件不同，可以是损伤性效应，也可以是爱护性效应。可以是损伤性效应，也可以是爱护性效应。IR旁效应旁效应细胞间隙连接抑制剂可减细胞间隙连接抑制剂可减弱或消退某些辐射旁效应弱或消退某些辐射旁效应 转化的细胞与邻近的正常细胞转化的细胞与邻近的正常细胞可通过细可通过细胞间通讯而引起前者凋亡组织胞间通讯而引起前者凋亡组织细胞
12、共培育体系的探讨表明，受照射细胞细胞共培育体系的探讨表明，受照射细胞与未受照射细胞共培育时，因受照射剂量与未受照射细胞共培育时，因受照射剂量不同，未受照射细胞可出现不同的变更。不同，未受照射细胞可出现不同的变更。用共培育的上清培育液处理未照射的细胞，用共培育的上清培育液处理未照射的细胞，也发生同样的旁效应增殖反应也发生同样的旁效应增殖反应 EL-4（T淋巴细胞株）IRJ774A.1（巨噬（巨噬细胞株）胞株）EL-4二、电离辐射致突变及致癌效应(一)电离辐射致突变效应特点：1.射线诱发突变的频率与辐射剂量成正比；2.没有剂量阈值，难以制定防护标准来防止它的发生；3.效应可受或不受剂量率的影响；4
13、.高LET辐射的效应大于低LET辐射。(二)电离辐射致癌效应：大量体外和体内探讨均表明，电离辐射可使癌症发生率上升。辐射既可以是致癌的始动因子，又可以是促进因子。辐射具有诱发几乎全部种系哺乳动物的全部组织肿瘤的实力，这是任何一种化学致癌物都不能比拟的。三、造血和免疫系统的作用(一)造血系统1.主要损伤为抑制或破坏造血干细胞和增殖池细胞的增殖实力。造血系统细胞的放射敏感性依次为：淋巴细胞无趣红细胞无趣单核细胞无趣粒细胞巨核细胞各系成熟血细胞网状内皮细胞与脂肪细胞2.受照射后损伤出现早而且较重，可诱发感染、贫血、出血等并发症甚至死亡。而损伤修复实力又相对较弱，需数周甚至数月才能复原。(二)免疫系统
14、1.免疫系统对于电离辐射也特别敏感，电离辐射全身照射可以明显抑制先天免疫系统和获得性免疫系统，造成细胞和体液免疫功能低下，由于辐射对骨髓造血系统的影响，造血功能低下或抑制，新生成的免疫细胞受阻，病人出现急性放射病出血症状和并发感染而死亡。2.受照射机体的并发感染主要是体内的条件致病菌引起的内源性感染。主要由于a)致外周血细胞数下降;b)抑制免疫系统;c)病原微生物繁殖和入侵。四、辐射所致的寿命缩短辐射导致的寿命缩短尚存争论：多个探讨组探讨结论不一样。早期认为会缩短，但后来的探讨认为并未如此。现在人们倾向于承认：对辐射防护具有实际意义的低等到中等剂量的电离辐射所致寿命缩短主要是辐射致癌效应，由肿
15、瘤引起超额死亡而使平均寿命缩短。五、小剂量低剂量率辐射的兴奋效应较大剂量的电离辐射会降低免疫力和诱发肿瘤；但1980年，美国的Luckey发觉低剂量电离辐射对免疫系统有确定的刺激作用，同时它对生物生长发育、延长寿命、提高生育力、防癌和抗感染等方面具有有益的作用，称之为“低水平辐射兴奋效应”24高本底地区健康调查 广东阳江高本底辐广东阳江高本底辐射地区是两块分开的区射地区是两块分开的区域，总面积约为域，总面积约为500km2，放射性来源于旁边山，放射性来源于旁边山上的花岗岩，经过长期上的花岗岩，经过长期雨水冲刷，独居石微粒雨水冲刷，独居石微粒不断地沉积在旁边两片不断地沉积在旁边两片凹地，使这两块
16、地区的凹地，使这两块地区的放射性本底上升。放射性本底上升。25 长期居住人口：8万多人 高本底程度：约为邻近的恩平县的 3 倍 适应性反应指标：外周血淋巴细胞受大剂量X射线作用后其染色体畸变率降低；该地区人群中40-70岁的癌症高发年龄段的居民癌症死亡率显著低于相应比照地区。调查结果：果：（一）自然辐射源（一）自然辐射源 1.初初级级宇宇宙宙射射线线、次次级级宇宇宙宙射射线线：质质子子、粒粒子子、光光子等。子等。2.宇宇宙宙射射线线感感生生放放射射性性核核素素：3H、14C、7Be、22Na、85Kr等。等。3.地球辐射地球辐射（二）人工辐射源（二）人工辐射源 1.核试验核试验 2.核工业核工
17、业 3.医医疗疗照照射射及及职职业业照照射射（X线线诊诊断断、牙牙科科X线线检检查查、放射治疗和放射科医师、探伤工人等）放射治疗和放射科医师、探伤工人等）4.生生活活照照射射（电电视视、电电脑脑、检检查查行行李李X射射线线机机、烟烟雾雾报警器、眼镜中所含放射性核素、家居装修材料等）报警器、眼镜中所含放射性核素、家居装修材料等）回顾一、作用于人体的电离辐射源回顾一、作用于人体的电离辐射源回顾二、电离辐射作用于人体的方式回顾二、电离辐射作用于人体的方式1.1.外外照照射射：指指放放射射源源处处于于机机体体外外，仅仅其其射射线线作作用用于于人人体体，这这种种照照射射只只有有当当机机体体处处于于辐辐射
18、射场场中中才才受受到到照照射射，离离开开辐辐射场就停照。射场就停照。2.2.内内照照射射：指指放放射射性性核核素素进进入入机机体体后后，分分布布于于组组织织器器官官中产生常常、持续照射，直到排完或衰变完为止。中产生常常、持续照射，直到排完或衰变完为止。3.3.密密封封源源：指指在在工工作作中中运运用用的的放放射射性性核核素素被被包包在在外外壳壳中中，在在正正常常状状况况下下不不向向四四周周环环境境扩扩散散，也也不不污污染染环环境境的的辐辐射射源。密封源在一般状况下，只产生外照射。源。密封源在一般状况下，只产生外照射。4.4.开开放放源源：指指工工作作中中运运用用干干脆脆暴暴露露在在工工作作环环
19、境境中中的的液液态态、气气态态、粉粉态态或或气气溶溶胶胶等等物物理理状状态态的的放放射射性性核核素素，能能向向周周环环境境扩扩散散，污污染染环环境境并并可可能能侵侵入入机机体体。开开放放源源既既可可产产生生外照射外照射,又可产生内照射。又可产生内照射。一、辐射防护的目的与基本原则(一一)辐射防护目的：防止一切有害的确定性效辐射防护目的：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。应，把随机效应的发生率降低到可以接受水平。(二二)辐射防护的基本原则辐射防护的基本原则 1.1.实践正值性：利益代价；实践正值性：利益代价；2.2.防护最优化：最小投入，最大防护；防护最优化：最小投
20、入，最大防护；3.3.个人剂量限值：坚决不超过国家规定标准。个人剂量限值：坚决不超过国家规定标准。放射工作人员年剂量限值：指一年内职业人员所受外照射和内照射剂量的总和，不包括自然本底照射和医疗。应用应用剂剂 量量 限限 值值职职 业业公公 众众有效剂量有效剂量50msva50msva-1-1；在在规规定定的的5 5年年内内平平均均，每每年年平平均均值值不不超超过过20msv20msv。1 msv1 msva a-1-1 年剂量当量年剂量当量 眼晶体眼晶体 150 msv150 msv15 msv15 msv 皮肤皮肤 500 msv 500 msv50 msv50 msv 手和足手和足 500
21、 msv 500 msv 注：限值用于规定期间有关的外照射剂量及该期间摄入量注：限值用于规定期间有关的外照射剂量及该期间摄入量 二、放射工作人员的剂量限值标准1.医疗照射状况困难，难以制定标准限值；2.只能依靠医生用正值化和最优化来推断3.医疗照射指导水平是平均而言的典型值，不是剂量限值标准，仅是专业平安推断的一个补充，也不能用于推断医疗质量的好坏。三、医疗照射防护三、医疗照射防护一、试验室中的放射防护(一一)开放型放射性工作场所的分级和防护要求开放型放射性工作场所的分级和防护要求1.1.放射性核素毒性分组：放射性核素毒性分组：可分为极毒、高毒、中毒和可分为极毒、高毒、中毒和低毒四组，如下表低
22、毒四组，如下表：2.场所的分类与分级场所的分类与分级 在放射防护规定中，依据运用的放射性核素的等效年在放射防护规定中，依据运用的放射性核素的等效年用量用量(即各种放射性核素的年用量乘各自的毒性组别系即各种放射性核素的年用量乘各自的毒性组别系数后的之和数后的之和)，把单位分成一、二、三类。，把单位分成一、二、三类。又依据各试验室的放射性核素日操作量又依据各试验室的放射性核素日操作量(即各种放射性即各种放射性核素的日用量乘各自的毒性组别系数后之和再乘操作核素的日用量乘各自的毒性组别系数后之和再乘操作性质的修正系数性质的修正系数)把单位内的工作场所分为甲、乙、丙把单位内的工作场所分为甲、乙、丙三级。
23、三级。一般核医学试验室如不开展标记工作都属乙、丙级。一般核医学试验室如不开展标记工作都属乙、丙级。3.3.试验室的配置与要求试验室的配置与要求试验室的配置一般实行试验室的配置一般实行“区配置法区配置法”清洁区：无放射性核素的污染区域；清洁区：无放射性核素的污染区域；中间区：可能存在放射性核素污染区域；中间区：可能存在放射性核素污染区域；活性区：进行放射性核素操作区域。活性区：进行放射性核素操作区域。清洁区清洁区 中间区中间区 活性区活性区 (二)外照射（封闭源）防护基本措施：基本措施：1.1.时间防护：缩短受照射时间；时间防护：缩短受照射时间；2.2.距离防护：增大与放射源之间的距离；距离防护
24、：增大与放射源之间的距离；3.3.屏蔽防护：不同射线实行不同屏蔽材料如下：屏蔽防护：不同射线实行不同屏蔽材料如下：（1 1）X X射射线线、射射线线：易易为为高高密密度度材材料料所所吸吸取取，常常用用铅铅、钨等高原子序数物质作屏蔽。钨等高原子序数物质作屏蔽。（2 2）高高能能射射线线：屏屏蔽蔽材材料料密密度度越越高高，吸吸取取实实力力越越强强，但产生的轫致辐但产生的轫致辐射射就就越越强强，故故选选低低原原子子序序数数物物质质如如铝铝、塑塑料料、有有机机玻玻璃璃等作屏蔽。等作屏蔽。（3 3）低低能能射射线线：射射程程极极短短、无无须须屏屏蔽蔽，但但易易被被体体表表如如粘粘膜膜、眼眼角角膜膜、皮皮
25、肤肤等等吸吸取取造造成成损损害害，防防护护中中必必需需防防止体表被止体表被放射性核素沾染。放射性核素沾染。一一般般而而言言外外照照射射防防护护的的重重点点是是射射线线，因因为为射射线线射射程程大、穿透力强。大、穿透力强。(三三)内照射防护（开放源）内照射防护（开放源）防护的原则防护的原则(预防为主预防为主)防防 护护 方方 法法（1 1）切断放射性物质进）切断放射性物质进 入人体的各种途径；入人体的各种途径；（2 2）削减放射性物质进）削减放射性物质进 入人体的一切机会。入人体的一切机会。（1 1）围封隔离，防止扩散；围封隔离，防止扩散；（2 2）除污保洁，防止污染；除污保洁，防止污染；（3
26、3）讲求个人卫生；讲求个人卫生；（4 4）妥当处理放射性废物。妥当处理放射性废物。（四）核医学平安操作规程（四）核医学平安操作规程1.1.严格执行操作规则严格执行操作规则4.4.操作用具要求操作用具要求2.2.遵守操作留意事项遵守操作留意事项5.5.除污保洁技术除污保洁技术3.3.严守个人防护规则严守个人防护规则1.放射性污染的来源放射性污染的来源2.表面污染处理的一般原则表面污染处理的一般原则 及早清除，以免扩散；及早清除，以免扩散；选择适当的去污剂和去污方法；选择适当的去污剂和去污方法；防止污染面扩大；防止污染面扩大；去污后的放射监测，限制在规定值以下。去污后的放射监测，限制在规定值以下。
27、3.常用的去污方法常用的去污方法 物理方法物理方法：吸水材料吸干，湿布由外向里擦洗：吸水材料吸干，湿布由外向里擦洗 化学方法：用合成洗涤剂进行清洗除污化学方法：用合成洗涤剂进行清洗除污（五）放射性去污及放射性废物的处理（五）放射性去污及放射性废物的处理 4.放射性废物的处理原则放射性废物的处理原则 (1)放置衰变：放置衰变：对于短对于短T1/2(60天天)的固体废物放的固体废物放 置置10个半衰期个半衰期(比活度比活度7.4104Bq/kg)后以普后以普 通废物处理。通废物处理。(2)稀释排放：稀释排放：对比活度低的液体或气体废物可用对比活度低的液体或气体废物可用 水和空气稀释达到国家规定标准
28、水和空气稀释达到国家规定标准(放射性浓度放射性浓度 1104Bq/L)后排出。后排出。(3)浓缩贮存：浓缩贮存：对对T1/2较长，体积较大的废物要采较长，体积较大的废物要采 用浓缩用浓缩(如焚化、硝化、沉淀、离子交换等如焚化、硝化、沉淀、离子交换等)缩缩 小体积后贮存。小体积后贮存。1.低、中放射性废物处置场所建设遵循方针：“统一规划，区域处置，集中管理”。2.各职能部门的权利范围：1）国家环保总局：负责低、中放射性废物的处置管理，并负责审查和批准核电厂的废物处置场所环境影响报告，制定与颁布有关标准、法规和导则等；2）各省、自治区、直辖市的环保行政部门：监督区域处置场所的环保活动；3）中国核工
29、业总公司：低、中放射性废物处置场所的选址、建立、运行和关闭工作，将低、中放射性废物处置场所的建设纳入到基建支配中，运营后纳入其管理体系而进行管理；4）国家核平安局：低、中放射性废物处置场所的监督管理，负责审查低、中放射性废物处置场所设施的平安。二、放射性废物管理体制与政策二、放射性废物管理体制与政策 3.放射性污染防治法：明确提出“低、中水平放射性固体废物实行近地表处置”和“高水平放射性固体废物实行集中的深地质处置”。同时，国家环保部门从放射源的购买到源的终止运用，实行放射源的全程监管，包括其运输、运用、贮存和废弃等过程。三、放射危急性标记三、放射危急性标记电离辐射标记物我国电离辐射警告标记2007年启用的国际通用电离辐射警告标记