核醫(yī)學(xué)第3章電離輻射生物效應(yīng)與放射衛(wèi)生防護ppt

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第3章 電離輻射生物效應(yīng)與放射衛(wèi)生防護(第2部分),本章內(nèi)容,輻射生物效應(yīng) （biological effect of ionizing radiation） 電離輻射作用于機體后，其能量傳遞給機體的分子、細胞、組織和器官等基本生命物質(zhì)和分子后，引起一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物學(xué)變化，由此所造成生物體組織細胞和生命各系統(tǒng)功能、調(diào)節(jié)和代謝的改變，產(chǎn)生各種生物學(xué)效應(yīng)。,電離輻射生物效應(yīng)的種類,ICRP第60號建議書(1991)中，區(qū)分以下四個述語: ①變化: 由輻射引起的某種生物學(xué)改變，可能有害， 也可能無害; ②損傷: 表示某種程度的有害變化，這種損傷是指對細胞 有害，不一定是對受照射的人體有害; ③損害: 指臨床上可觀察到的有害效應(yīng)，表現(xiàn)于 受照射的個體(軀體效應(yīng))或其后代(遺傳效應(yīng)); ④危害: 是一個復(fù)雜的概念，它將損害的概率、嚴重程度 和顯現(xiàn)時間結(jié)合起來加以考慮。,一、幾種輻射生物效應(yīng)基本概念,確定性效應(yīng)、隨機性效應(yīng) 外照射、內(nèi)照射 局部照射、全身照射 近期效應(yīng)、遠期效應(yīng) 軀體效應(yīng)、遺傳效應(yīng) 輻射旁效應(yīng),1. 確定性效應(yīng)（deterministic effect）：指發(fā)生生物效應(yīng)的嚴重程度隨著電離輻射劑量的增加而增加的生物效應(yīng)。這種生物效應(yīng)存在劑量閾值，只要照射劑量達到或超過劑量閾值效應(yīng)肯定發(fā)生。 如不育、白內(nèi)障、照射后的白細胞減少、造血機能低下、壽命縮短，放射性皮膚損傷和一些急性放射病等。 2. 隨機性效應(yīng)（stochastic effect）：指生物效應(yīng)的發(fā)生概率（而不是其嚴重程度）與照射劑量的大小有關(guān)的生物效應(yīng)。這種效應(yīng)在個別細胞損傷（主要是突變）時即可出現(xiàn)，不存在劑量閾值(尚存爭論)。 如致癌效應(yīng)和遺傳效應(yīng)。由于遺傳與生理的差異，個體對輻射誘發(fā)癌癥的敏感性是不同的，但總的來說，輻射誘發(fā)癌癥的概率是很低的。,按效應(yīng)發(fā)生的機制分類,確定性效應(yīng)的劑量閾值 （一次照射中組織受到的總當(dāng)量劑量）,外照射、內(nèi)照射 局部照射、全身照射 近期效應(yīng)、遠期效應(yīng),軀體效應(yīng)、遺傳效應(yīng),輻射旁效應(yīng),1. 外照射（external irradiation）： 輻射源從體外對機體進行的照射。γ 射線、中子、X射線等穿透力強，外照射的生物學(xué)效應(yīng)強。 2. 內(nèi)照射（internal irradiation）： 放射性核素通過各種途徑進入機體，在機體內(nèi)發(fā)射出射線產(chǎn)生的生物效應(yīng)。 內(nèi)照射效應(yīng)主要發(fā)生在放射性核素通過的途徑和沉積部位的組織器官，但其效應(yīng)可波及全身。內(nèi)照射效應(yīng)一般以射程短、電離強的 α、β 射線為主。,3. 局部照射（local irradiation）：當(dāng)外照射的射線照射身體某一部位，引起局部組織的反應(yīng)者稱局部照射。當(dāng)照射劑量和劑量率相同時，身體各部位的輻射敏感性依次為 腹部盆腔頭頸胸部四肢。 4. 全身照射（total body irradiation）：當(dāng)全身均勻地或非均勻地受到照射而產(chǎn)生全身效應(yīng)時稱全身照射。如照射劑量較小者為小劑量效應(yīng)，如照射劑量較大者 ( 1Gy) 則發(fā)展為急性放射病。根據(jù)照射劑量大小和不同敏感組織的反應(yīng)程度，輻射所致全身損傷分為骨髓型、腸型、腦型三種類型。,5. 近期效應(yīng)（early effect）或者早期效應(yīng)：指電離輻射作用于生物機體后，輻射損傷效應(yīng)在照射后短期(數(shù)周內(nèi))就出現(xiàn)的那些效應(yīng)。 如急性放射病，急性皮膚損傷等。 6. 遠期效應(yīng)（late effect）或者遠后效應(yīng)：指電離輻射作用于生物機體后，輻射損傷效應(yīng)在照射后數(shù)月至數(shù)年才出現(xiàn)的那些效應(yīng)（一般6個月以上）。 如慢性放射病、致癌效應(yīng)、放射性白內(nèi)障、輻射遺傳效應(yīng)等。,按效應(yīng)出現(xiàn)時間分類,7．軀體效應(yīng)（somatic effect）：受照射個體體細胞損傷而致本身發(fā)生的各種效應(yīng)稱為軀體效應(yīng)。又可區(qū)分為全身效應(yīng)（total body effect）和局部效應(yīng)（local effect）。如輻射所致的骨髓造血障礙、白內(nèi)障等。 8 ．遺傳效應(yīng)（genetic effect）：受照射個體生殖細胞突變，而在子代身上表現(xiàn)出的效應(yīng)稱遺傳效應(yīng)。這是由于電離輻射造成受照者生殖細胞遺傳物質(zhì)的損傷，引起基因突變和染色體畸變，導(dǎo)致后代先天畸形、流產(chǎn)、死胎和某些遺傳性疾病。,按效應(yīng)出現(xiàn)的對象分類,8. 輻射旁效應(yīng) 電離輻射引起受照細胞損傷或功能激活，產(chǎn)生的損傷或激活信號可導(dǎo)致其共同培養(yǎng)的未受照射細胞產(chǎn)生同樣的損傷或激活效應(yīng)，稱輻射旁效應(yīng)。 機制：與受照細胞產(chǎn)生的活性氧、細胞因子和細胞間縫隙連接通信關(guān)系密切。,輻射旁效應(yīng),傳統(tǒng)輻射效應(yīng)：只有被照射的細胞才會有變化…？ 未直接受照射的細胞表現(xiàn)出與直接受照射細胞相類似的生物學(xué)終點變化,,輻射誘導(dǎo)的旁效應(yīng)因照射劑量和其它條件不同，可以是損傷性效應(yīng)，也可以是保護性效應(yīng)。,IR,旁效應(yīng),,,,細胞間隙連接抑制劑可減弱或消除某些輻射旁效應(yīng),轉(zhuǎn)化的細胞與鄰近的正常細胞可通過細胞間通訊而引起前者凋亡組織,細胞共培養(yǎng)體系的研究表明，受照射細胞與未受照射細胞共培養(yǎng)時，因受照射劑量不同，未受照射細胞可出現(xiàn)不同的改變。,用共培養(yǎng)的上清培養(yǎng)液處理未照射的細胞， 也發(fā)生同樣的旁效應(yīng)增殖反應(yīng),EL-4（T淋巴細胞株）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,IR,J774A.1（巨噬細胞株）,,,,EL-4,17,二、電離輻射致突變及致癌效應(yīng),(一)電離輻射致突變效應(yīng)特點： 1.射線誘發(fā)突變的頻率與輻射劑量成正比； 2.沒有劑量閾值，難以制定防護標準來防止它的發(fā)生； 3.效應(yīng)可受或不受劑量率的影響； 4.高LET輻射的效應(yīng)大于低LET輻射。,,(二)電離輻射致癌效應(yīng)： 大量體外和體內(nèi)研究均表明，電離輻射可使癌癥發(fā)生率升高。 輻射既可以是致癌的始動因子，又可以是促進因子。 輻射具有誘發(fā)幾乎所有種系哺乳動物的所有組織腫瘤的能力，這是任何一種化學(xué)致癌物都不能比擬的。,三、造血和免疫系統(tǒng)的作用,(一)造血系統(tǒng) 1.主要損傷為抑制或破壞造血干細胞和增殖池細胞的增殖能力。造血系統(tǒng)細胞的放射敏感性順序為：淋巴細胞幼稚紅細胞幼稚單核細胞幼稚粒細胞巨核細胞各系成熟血細胞網(wǎng)狀內(nèi)皮細胞與脂肪細胞 2.受照射后損傷出現(xiàn)早而且較重，可誘發(fā)感染、貧血、出血等并發(fā)癥甚至死亡。而損傷修復(fù)能力又相對較弱，需數(shù)周甚至數(shù)月才能恢復(fù)。,,(二)免疫系統(tǒng) 1.免疫系統(tǒng)對于電離輻射也十分敏感，電離輻射全身照射可以明顯抑制先天免疫系統(tǒng)和獲得性免疫系統(tǒng)，造成細胞和體液免疫功能低下，由于輻射對骨髓造血系統(tǒng)的影響，造血功能低下或抑制，新生成的免疫細胞受阻，病人出現(xiàn)急性放射病出血癥狀和并發(fā)感染而死亡。 2.受照射機體的并發(fā)感染主要是體內(nèi)的條件致病菌引起的內(nèi)源性感染。主要由于a)致外周血細胞數(shù)下降;b)抑制免疫系統(tǒng);c)病原微生物繁殖和入侵。,四、輻射所致的壽命縮短,輻射導(dǎo)致的壽命縮短尚存爭論：多個研究組研究結(jié)論不一致。早期認為會縮短，但后來的研究認為并未如此。 現(xiàn)在人們傾向于承認：對輻射防護具有實際意義的低等到中等劑量的電離輻射所致壽命縮短主要是輻射致癌效應(yīng)，由腫瘤引起超額死亡而使平均壽命縮短。,五、小劑量低劑量率輻射的興奮效應(yīng),較大劑量的電離輻射會降低免疫力和誘發(fā)腫瘤； 但1980年，美國的Luckey發(fā)現(xiàn)低劑量電離輻射對免疫系統(tǒng)有一定的刺激作用，同時它對生物生長發(fā)育、延長壽命、提高生育力、防癌和抗感染等方面具有有益的作用，稱之為“低水平輻射興奮效應(yīng)”,高本底地區(qū)健康調(diào)查,廣東陽江高本底輻射地區(qū)是兩塊分開的區(qū)域，總面積約為500km2，放射性來源于附近山上的花崗巖，經(jīng)過長期雨水沖刷，獨居石微粒不斷地沉積在附近兩片洼地，使這兩塊地區(qū)的放射性本底升高。,長期居住人口： 8萬多人 高本底程度： 約為鄰近的恩平縣的 3 倍 適應(yīng)性反應(yīng)指標： 外周血淋巴細胞受大劑量X射線作用后其染色體畸變率降低； 該地區(qū)人群中40-70歲的癌癥高發(fā)年齡段的居民癌癥死亡率顯著低于相應(yīng)對照地區(qū)。,調(diào)查結(jié)果：,（一）天然輻射源 1.初級宇宙射線、次級宇宙射線：質(zhì)子、α粒子、光子等。 2.宇宙射線感生放射性核素：3H、14C、7Be、22Na、85Kr等。 3.地球輻射 （二）人工輻射源 1.核試驗 2.核工業(yè) 3.醫(yī)療照射及職業(yè)照射 （X線診斷、牙科X線檢查、放射治療和放射科醫(yī)師、探傷工人等） 4.生活照射（電視、電腦、檢查行李X射線機、煙霧報警器、眼鏡中所含放射性核素、家居裝修材料等）,回顧一、作用于人體的電離輻射源,回顧二、電離輻射作用于人體的方式,1.外照射：指放射源處于機體外，僅其射線作用于人體，這種照射只有當(dāng)機體處于輻射場中才受到照射，離開輻射場就停照。 2.內(nèi)照射：指放射性核素進入機體后，分布于組織器官中產(chǎn)生經(jīng)常、持續(xù)照射，直到排完或衰變完為止。 3.密封源：指在工作中使用的放射性核素被包在外殼中，在正常情況下不向周圍環(huán)境擴散，也不污染環(huán)境的輻射源。密封源在一般情況下，只產(chǎn)生外照射。 4.開放源：指工作中使用直接暴露在工作環(huán)境中的液態(tài)、氣態(tài)、粉態(tài)或氣溶膠等物理狀態(tài)的放射性核素，能向周環(huán)境擴散，污染環(huán)境并可能侵入機體。開放源既可產(chǎn)生外照射,又可產(chǎn)生內(nèi)照射。,一、輻射防護的目的與基本原則,(一)輻射防護目的：防止一切有害的確定性效 應(yīng)，把隨機效應(yīng)的發(fā)生率降低到可以接受水平。 (二)輻射防護的基本原則 1.實踐正當(dāng)性：利益＞代價； 2.防護最優(yōu)化：最小投入，最大防護； 3.個人劑量限值：堅決不超過國家規(guī)定標準。,放射工作人員年劑量限值：指一年內(nèi)職業(yè)人員所受外照射和內(nèi)照射劑量的總和，不包括天然本底照射和醫(yī)療。,,注：限值用于規(guī)定期間有關(guān)的外照射劑量及該期間攝入量,二、放射工作人員的劑量限值標準,醫(yī)療照射情況復(fù)雜，難以制定標準限值； 只能依靠醫(yī)生用正當(dāng)化和最優(yōu)化來判斷 醫(yī)療照射指導(dǎo)水平是平均而言的典型值，不是劑量限值標準，僅是專業(yè)安全判斷的一個補充，也不能用于判斷醫(yī)療質(zhì)量的好壞。,三、醫(yī)療照射防護,一、實驗室中的放射防護,(一)開放型放射性工作場所的分級和防護要求 1. 放射性核素毒性分組：可分為極毒、高毒、中毒和低毒四組，如下表 ：,2. 場所的分類與分級 在放射防護規(guī)定中，根據(jù)使用的放射性核素的等效年用量(即各種放射性核素的年用量乘各自的毒性組別系數(shù)后的之和)，把單位分成一、二、三類。 又根據(jù)各實驗室的放射性核素日操作量(即各種放射性核素的日用量乘各自的毒性組別系數(shù)后之和再乘操作性質(zhì)的修正系數(shù))把單位內(nèi)的工作場所分為甲、乙、丙三級。 一般核醫(yī)學(xué)實驗室如不開展標記工作都屬乙、丙級。,3.實驗室的配置與要求,實驗室的配置一般采取“Ⅲ區(qū)配置法” Ⅰ清潔區(qū)：無放射性核素的污染區(qū)域； Ⅱ中間區(qū)：可能存在放射性核素污染區(qū)域； Ⅲ活性區(qū)：進行放射性核素操作區(qū)域。,Ⅰ清潔區(qū),Ⅱ中間區(qū),Ⅲ活性區(qū),(二) 外照射（封閉源）防護,基本措施： 1.時間防護：縮短受照射時間； 2.距離防護：增大與放射源之間的距離； 3.屏蔽防護：不同射線采取不同屏蔽材料如下： （1）X射線、γ射線：易為高密度材料所吸收，常用鉛、鎢等高原子序數(shù)物質(zhì)作屏蔽。 （2）高能β射線：屏蔽材料密度越高，吸收能力越強，但產(chǎn)生的軔致輻 射就越強，故選低原子序數(shù)物質(zhì)如鋁、塑料、有機玻璃等作屏蔽。 （3）低能β射線：射程極短、無須屏蔽，但易被體表如粘膜、眼角膜、皮膚等吸收造成損害，防護中必須防止體表被β放射性核素沾染。 一般而言外照射防護的重點是γ射線，因為γ射線射程大、穿透力強。,(三)內(nèi)照射防護（開放源）,,防護的原則 (預(yù)防為主),防 護 方 法,,,（1）切斷放射性物質(zhì)進 入人體的各種途徑； （2）減少放射性物質(zhì)進 入人體的一切機會。,（1） 圍封隔離，防止擴散； （2） 除污保潔，防止污染； （3） 講求個人衛(wèi)生； （4） 妥善處理放射性廢物。,（四）核醫(yī)學(xué)安全操作規(guī)程,1.嚴格執(zhí)行操作規(guī)則,4.操作用具要求,2.遵守操作注意事項,5.除污保潔技術(shù),3.嚴守個人防護規(guī)則,1.放射性污染的來源 2.表面污染處理的一般原則 ① 及早清除，以免擴散； ② 選擇適當(dāng)?shù)娜ノ蹌┖腿ノ鄯椒ǎ?③ 防止污染面擴大； ④ 去污后的放射監(jiān)測，控制在規(guī)定值以下。 3.常用的去污方法 ① 物理方法 ：吸水材料吸干，濕布由外向里擦洗 ② 化學(xué)方法：用合成洗滌劑進行清洗除污,（五）放射性去污及放射性廢物的處理,4. 放射性廢物的處理原則 (1)放置衰變：對于短T1/2(＜60天)的固體廢物放 置10個半衰期(比活度＜7.4×104Bq/kg)后以普 通廢物處理。 (2)稀釋排放：對比活度低的液體或氣體廢物可用 水和空氣稀釋達到國家規(guī)定標準(放射性濃度 ＜1×104Bq/L)后排出。 (3)濃縮貯存：對T1/2較長，體積較大的廢物要采 用濃縮(如焚化、硝化、沉淀、離子交換等)縮 小體積后貯存。,1. 低、中放射性廢物處置場所建設(shè)遵循方針：“統(tǒng)一規(guī)劃，區(qū)域處置，集中管理”。 2. 各職能部門的權(quán)利范圍： 1）國家環(huán)保總局：負責(zé)低、中放射性廢物的處置管理，并負責(zé)審查和批準核電廠的廢物處置場所環(huán)境影響報告，制定與頒布有關(guān)標準、法規(guī)和導(dǎo)則等； 2）各省、自治區(qū)、直轄市的環(huán)保行政部門：監(jiān)督區(qū)域處置場所的環(huán)?；顒樱?3）中國核工業(yè)總公司：低、中放射性廢物處置場所的選址、建造、運行和關(guān)閉工作，將低、中放射性廢物處置場所的建設(shè)納入到基建計劃中，運營后納入其管理體系而進行管理； 4）國家核安全局：低、中放射性廢物處置場所的監(jiān)督管理，負責(zé)審查低、中放射性廢物處置場所設(shè)施的安全。,二、放射性廢物管理體制與政策,3.《放射性污染防治法》：明確提出“低、中水平放射性固體廢物實行近地表處置”和“高水平放射性固體廢物實行集中的深地質(zhì)處置”。同時，國家環(huán)保部門從放射源的購買到源的終止使用，實行放射源的全程監(jiān)管，包括其運輸、使用、貯存和廢棄等過程。,三、放射危險性標志,電離輻射標志物,我國電離輻射警告標志,2007年啟用的國際通用電離輻射警告標志,