第二章放射生物效應與放射防護§1電離輻射生物效應

電離輻射生物效應是指核射線能量傳遞給生物機體后，發生一系列改變和反應（包含：病理、生理、生化或形態學改變等），同時它也為放射防護標準制訂提供依據。電離輻射生物效應作用機制較為復雜，當前還沒有完全搞清楚，普通認為，從機體吸收輻射能到產生生物改變(如功效改變、細胞損傷或死亡等)要經歷幾個性質不一樣而又相互聯絡階段，即物理階段、物理-化學階段、化學階段和生物學階段(如圖)。放射生物效應和放射防護專家講座第1頁一、作用機理四個階段兩種作用放射生物效應和放射防護專家講座第2頁

其中前三個階段又稱電離輻射原發作用過程，可在極短時間內完成。而后一階段又稱為電離輻射繼發作用過程，可延續至數天、數月、多年甚至更長時間。在這期間，首先因為射線作用引發機體一系列損傷，另首先，機體又在不停地進行修復。這兩種相反過程消長和改變，決定電離輻射生物效應轉歸。

放射生物效應和放射防護專家講座第3頁

1、直接作用(directeffects)：是指電離輻射直接作用于含有生物活性大分子、如核酸、蛋白質等，使其發生電離、激發或化學鍵斷裂而造成份子結構和性質改變。2、間接作用(indirecteffects):是指電離輻射作用于體液中水分子(機體內水占體重70%)，引發水分子電離和激發，形成化學性質活潑不穩定自由基(如H·OH·)，再作用于生物大分子，而發生一系列改變。

放射生物效應和放射防護專家講座第4頁

直接作用和間接作用只是射線能量傳遞路徑不一樣，二者所造成大分子損傷在本質上沒有區分。放射生物效應和放射防護專家講座第5頁

電離輻射能量沉積是一個隨機過程。假如在細胞內關鍵部位沉積足夠能量，就有可能損傷細胞。損傷細胞若不能得到及時而充分修復，就會妨礙細胞存活或增殖，或產生一個雖能存活但業已改變細胞。這兩個結果對機體影響是完全不一樣。前者可造成確定性效應發生，而后者可造成隨機效應發生。放射生物效應和放射防護專家講座第6頁電離輻射生物效應發生機理非常復雜，最根本作用是射線作用于生物大分子（核酸、蛋白質、酶等）引發一系列改變（細胞改變、組織器官改變直至機體死亡），同時機體各細胞、組織又是相互聯絡整體，會相互影響。試驗研究表明，輻射損傷細胞產生損傷信號可造成臨近未受照細胞出現一樣損傷效應即：輻射旁效應。電離輻射旁效應提出,是對一些傳統觀念有力挑戰,有利于深入了解輻射生物效應,尤其是低劑量輻射生物效應本質,以及對放射腫瘤臨床起到主要指導作用。

放射生物效應和放射防護專家講座第7頁二、放射生物效應影響原因影響電離輻射生物效應原因比較復雜，普通可歸結為與輻射相關原因、與受照機體放射敏感性相關原因以及與環境相關原因三個方面。生物效應大小是各方面原因綜合作用結果。（一）與輻射相關原因1、照射劑量與劑量率在條件相同情況下，普通認為在一定劑量范圍內機體受照劑量越大，產生生物效應越嚴重。吸收劑量是決定生物效應大小基本依據。

放射生物效應和放射防護專家講座第8頁不一樣劑量對人體損傷預計

放射生物效應和放射防護專家講座第9頁2、照射方式及射線種類

照射方式分為內照射和外照射兩種。內照射是指放射性核素或放射性物質進入體內，在體內發射出射線對機體進行照射。外照射是指放射性核素或放射源在體外，機體受其發射出射線照射。因為不一樣射線含有不一樣電離能力和穿透能力，所以產生生物效應也不相同，就一個射線而言，在不一樣照射方式下產生生物效應也不一樣。

放射生物效應和放射防護專家講座第10頁3、照射次數與照射面積

在相同劑量條件下，分次照射和單次照射產生生物效應不一樣，照射次數分越多，間隔時間越長，引發生物效應越輕。在相同劑量條件下，受照面積愈大，生物效應也就愈顯著；全身照射比局部照射危害大得多，這主要是因為機體造血系統受到嚴重損害緣故。相同劑量同種射線，分隔次數愈多，時間間隔愈長，生物效應就越輕，其原因與機體代償和修復過程相關放射生物效應和放射防護專家講座第11頁總劑量相同，照射次數不一樣時大白鼠死亡率

放射生物效應和放射防護專家講座第12頁（二）與受照機體放射敏感性相關原因1、生物種系不一樣種系生物其放射敏感性不一樣，規律是種系演化越高，機體結構越復雜，其射線敏感性越高。多細胞生物比單細胞生物敏感，哺乳類比鳥類、魚類、兩棲類敏感性高。2、生物個體在同一個系中個體敏感性不一樣，而個體在不一樣發育階段敏感性也有差異，普通是伴隨個體發育生長，其放射敏感性逐步降低，如胚胎期較胎兒期敏感，幼年、青少年比成年敏感。

放射生物效應和放射防護專家講座第13頁3、同一個體不一樣器官、組織和細胞放射敏感性各異普通認為：代謝旺盛細胞較代謝不旺盛細胞、分裂活動旺盛細胞比不旺盛細胞敏感，胚胎及幼稚細胞較成熟細胞敏感。除以上原因外，受照時機體狀態對引發生物效應也有一定影響。4、亞細胞及分子水平輻射敏感性依次為：DNA＞mRNA＞rRNA＞tRNA＞蛋白質。放射生物效應和放射防護專家講座第14頁機體組織放射敏感性分類

放射生物效應和放射防護專家講座第15頁（三）與環境相關原因（介質原因）比如溫度增高，效應增大，相反則降低；氧氣濃度增大，效應增大；一些激素(如雌激素)和化學制劑（比如甘露醇）對輻射有抗輻射作用，稱為輻射保護劑；還有一些能起增強作用，稱為輻射增敏劑。前者保護正常組織，后者為提升放療效果。放射生物效應和放射防護專家講座第16頁三、放射生物效應效應分類國際輻射防護委員會(ICRP)提議將輻射生物效應按其發生機制分為隨機效應和確定性效應兩大類。1、隨機效應(stochasticeffects)：是指輻射效應發生幾率(而非重嚴程度)與劑量相關效應。隨機效應發生幾率隨受照劑量增加而增大，但效應嚴重程度與劑量大小無關。普通認為，隨機效應發生沒有劑量閾值，即生物效應發生概率與受照劑量呈線性無閾關系。

放射生物效應和放射防護專家講座第17頁

隨機效應主要包含輻射誘發癌癥和遺傳效應兩類。輻射對受照者本人，除了誘發癌癥外，并不引發其它隨機性效應。因為遺傳與生理差異，個體對輻射誘發癌癥敏感性是不一樣。但總來說，輻射誘發癌癥概率是很低。假如輻射引發生殖細胞損傷，這個損傷能夠傳遞下去并表現為受照者后代遺傳紊亂。這種隨機性效應稱為遺傳效應。遺傳效應只在動植物研究中出現，還未被確認在人類發生。放射生物效應和放射防護專家講座第18頁

輻射誘發遺傳性傷害有二種形式，即基因突變和肉眼能見染色體畸變（染色體結構或數目標改變）。

2、確定性效應(deterministiceffects)：指效應發生嚴重程度與受照劑量相關，有劑量閾值，閾值以下不會發生這種效應，閾值以上可能發生這種效應。如不育、白內障、造血機能低下、壽命縮短等皆屬于。

放射生物效應和放射防護專家講座第19頁成年人睪丸、卵巢、眼晶體及骨髓確實定性效應預計值

組織和效應閾值在一單次短時照射中受到總劑量當量（Sv）在分次很多照射或遷延照射中受到總劑量（Sv）多年中每年以分次很多分次照射或遷延照射接收劑量時年劑量率（Sv·a-1）睪丸暫時不育永久不育卵巢不育眼晶體可查出混濁視力障礙（白內障）骨髓造血機能低下

0.153.5-6.0

2.5-6.0

0.5-2.05.0

0.5

NANA

6.0

5＞8

NA

0.42.0

＞0.2

＞0.1＞0.15

＞0.4注：NA表示不適用，因為該閾值取決于劑量率而不是總劑量放射生物效應和放射防護專家講座第20頁§2放射衛生防護一、作用于人體電離輻射源（一）、天然輻射源

1、宇宙射線是來自外層空間高能粒子流。在進入大氣層之前稱為早期宇宙射線，其主要成份是能量為103-1012Mev質子和α粒子。它們與大氣中原子作用之后產生次級宇宙射線，其成份為電子、中子、光子和質子等。放射生物效應和放射防護專家講座第21頁2、環境介質中天然放射性核素人類生活周圍環境介質中，都含有天然放射性核素，其主要成份是鈾、釷、錒三個放射性系所屬核素和40K、87Rb以及3H和14C等。某地域環境介質中含有天然放射性核素濃度，稱為該地域天然放射性本底。不一樣地域天然本底差異很大。3、人體內天然放射性核素環境介質中天然放射性核素，經過飲食和呼吸道進入人體，其中有實際意義成份有40K、14C、226Ra、320Po以及222Rn等。放射生物效應和放射防護專家講座第22頁

以上三種天然電離輻射源對人體內、外照射稱為天然本底照射，其總劑量約為每年1mSv。（二）、人工輻射源1、職業照射以放射性工作為職業人員，在其工作中所受到電離輻射照射。其中不包含天然本底照射和醫療照射。2、醫療照射個人接收伴有電離輻射醫學檢驗或治療時所受到照射。伴隨核技術在醫藥科學中廣泛應用，人群受到劑量可能會越來越多。放射生物效應和放射防護專家講座第23頁

3、人工環境本底照射因為人工電離輻射源對環境污染或擴大應用所受到照射。主要包含：放射工作場所向周圍環境泄漏電離輻射和排放放射性“三廢”；核武器試驗全球落下灰；帶有輻射源或放射性核素日用消費工業品，如電視和電腦等。4、事故和災害性照射指在發生放射性意外事故和核戰爭時人員所受到照射。

放射生物效應和放射防護專家講座第24頁(三)電離輻射作用于人體方式

1.外照射：指放射源處于機體外，僅其射線作用于人體，這種照射只有當機體處于輻射場中才受到照射，離開輻射場就停頓照射。2.內照射：指放射性核素進入機體后，分布于組織器官中產生經常、連續照射，直到排完或衰變完為止。

放射生物效應和放射防護專家講座第25頁

3.密封源：指在工作中使用放射性核素被包在外殼中，在正常情況下不向周圍環境擴散，也不污染環境輻射源。密封源在普通情況下，只產生外照射。4.開放源：指在使用和操作過程中能夠向外界環境擴散，污染環境，并深入侵入到生物體體內，對生物體進行內照射放射源。開放源既可產生外照射，又可產生內照射。放射生物效應和放射防護專家講座第26頁二、放射防護目標及基本標準

(一)放射防護目標：預防一切有害確實定性效應，把隨機效應發生率降低到能夠接收水平。（二）放射防護基本標準1、實踐正當化：指包括輻射實踐，取得利益大于所付出代價。2、防護最優化：結合實際采取適當防護辦法，做到防護最優化。3、個人劑量限值化：放射工作人員所接收劑量不得超出國家要求標準。

放射生物效應和放射防護專家講座第27頁三、放射工作人員劑量限值標準

年劑量當量限值(msv·a-1)類別受照器官或部位年劑量當量限值放射性工作人員公眾確定性效應眼晶體15050

其它單個器官或組織50050隨機效應全身均勻照射505

非均勻照射

∑/TWTHT≤50∑/TWTHT≤5放射生物效應和放射防護專家講座第28頁三、核醫學中安全防護辦法(一)、工作場所分級和防護要求

1、場所分級：在放射防護要求中，依據使用放射性核素等效年用量，把單位分成一、二、三類，又依據各試驗室放射性核素日操作量把單位內工作場所分為甲、乙、丙三級。普通核醫學試驗室如不開展標識工作。都屬于乙、丙級。2、試驗室配置與要求：試驗室配置普通采取“三區”配置法，即：Ⅰ清潔區、Ⅱ中間區、Ⅲ活性區。（控制區、監督區、非限制區）放射生物效應和放射防護專家講座第29頁

(二)外照射防護方法

1、屏蔽防護：在放射源與生物體之間增加屏蔽物質借此吸收或阻擋射線，到達防護目標，依據放射源種類不一樣應采取不一樣屏蔽材料。

2、距離防護：增加放射源與生物體之間距離。增加距離后，放射源與生物體之間空氣部分吸收少許射線，到達防護效果。3、時間防護：縮短與放射源接觸時間。放射生物效應和放射防護專家講座第30頁放射生物效應和放射防護專家講座第31頁(三)內照射防護1、圍封隔離：把開放源控制在有限空間內，預防它向環境擴散。如應用通風櫥、手套箱等以到達防擴散目標。2、除污保潔：隨時消除環境介質污染，監測污染水平，控制向周圍環境大量擴散，使環境介質污染濃度盡可能低于國家要求限值。3、個人防護：恪守個人防護準則；合理使用個人防護用具。放射生物效應和放射防護專家講座第32頁恪守個人防護準則：就是在開放性放射性工作場所中，禁止一切能使放射性核素進入人體內行為和活動。比如禁止在場所內飲水、進食、吸煙、化裝等。合理使用個人防護用具，比如口罩、手套、工作鞋、工作帽和袖套等。(四)放射性污染去除及放射性廢物處理

1、去污技術：(1)普通性污染去除：指操作中有計劃污染試驗室容器和工具除污。普通情況下用合成洗滌劑按常規洗滌法除污可收到滿意效果。放射生物效應和放射防護專家講座第33頁(2)事故性污染去除：指非計劃發生污染除污。如遇少許放射性液體濺灑在手腳、工作臺面情況時，應馬上用吸水材料將其吸干，再用濕布由外向里重復擦洗（與手術消毒相反）直到污染降低至要求控制水平以下為止。(3)誤服放射性核素處理：誤服包含他人投入及自殺應及早采取辦法，預防吸收、采取嗽口、洗胃、催吐等方法，如已吸收或蓄積到相關器官，可采取促排藥品加速排出。比如誤服131I、125I后可采取普通KI促排。