關于輻射生物效應126.1.1輻射防護的含義6.1.2輻射防護簡史6.1.3輻射防護的基本任務和目的6.1.4輻射防護的主要內容第一節(jié)前言第2頁,共87頁，星期六，2024年，5月36.1.1輻射防護的含義（1）什么是輻射？從某種物質中發(fā)射出來的波或粒子。（熱輻射、核輻射等）（2）輻射的分類非電離輻射：能量小于10eV，如紫外線、可見光、紅外線和射頻輻射電離輻射：能量大于10eV，如X射線、

γ射線、中子、α射線、

β射線等第3頁,共87頁，星期六，2024年，5月4（3）什么是電離輻射？電離：從一個原子、分子從其束縛狀態(tài)釋放一個或多個電子的過程。電離輻射：能通過初級過程或次級過程引起電離的帶電粒子或不帶電粒子第4頁,共87頁，星期六，2024年，5月5輻射組成質量電荷速度

2protons+2neutronsRelativelyHeavyDoublePositiveSlow

electronRelativelyLightSingleNegative<3x108m/snneutronMiddleweightnonvariousPprotonMiddleweightpositivevarious

HighEnergyElectromagneticPhotonsnonnon3x108m/sXSameasGamma-Raysnonnon3x108m/s（4）常見的電離輻射第5頁,共87頁，星期六，2024年，5月6第6頁,共87頁，星期六，2024年，5月7（5）為什么對輻射（電離輻射）要進行防護？輻射原子、分子組織、器官機體損傷確定性效應隨機性效應電離、激發(fā)修復第7頁,共87頁，星期六，2024年，5月8“事實上，在人類身體里就可以找到天然放射性核素。我們的身體平均每分鐘要經歷幾十萬次的核衰變。”諾貝爾獎獲得者—西博格《人與原子》第8頁,共87頁，星期六，2024年，5月9倫琴世界上第一張X射線照片1895,倫琴（Roentgen）發(fā)現(xiàn)X射線NobelPrizein19016.1.2輻射防護簡史第9頁,共87頁，星期六，2024年，5月101898,居里夫婦發(fā)現(xiàn)釙（Polonium）和鐳（Radium）

1896,貝克勒爾（Becquerel）發(fā)現(xiàn)鈾（Uranium）發(fā)現(xiàn)了天然放射性同位素的工業(yè)應用NobelPrizein1903NobelPrizein1903and1911第10頁,共87頁，星期六，2024年，5月111898,盧瑟福（Rutherford）

發(fā)現(xiàn)了α、β粒子。

法國化學家維拉爾發(fā)現(xiàn)射線1932,查德威克（Chadwick）

發(fā)現(xiàn)中子。第11頁,共87頁，星期六，2024年，5月12（1）早期輻射損傷認識時期（又稱職業(yè)性輻射損傷時期）時間：發(fā)現(xiàn)X射線（1895年）～1930年代特點：對輻射可能造成的損傷認識不足損傷對象：

①X射線球的制造者和應用X射線的技術人員；②從事放射性物質研究的科學家；③鈾礦工人及用含鐳夜光涂料的操作女工。第12頁,共87頁，星期六，2024年，5月13損傷特點：

①外照射引起的急性體表損傷；②氡及其子體內照射引起的肺癌；③鐳內照射引起的骨腫瘤。典型事例：

①X射線被發(fā)現(xiàn)一個月，X射線的制造者

Grubbe的手發(fā)生了“特異性皮炎”；②1896年，Edison和助手Morton自身試驗，眼部受照數小時后，眼痛，結膜炎；第13頁,共87頁，星期六，2024年，5月14典型事例：

③1896年，Danil報告了X射線可導致禿頭；④1901年，Becquerel和Curie分別講述了自己的經歷；⑤1911年，54名醫(yī)學放射性工作者死于惡性疾??；1922年，約100名醫(yī)學放射性工作者死于惡性疾??；⑥1875～1917年，Schneegerg礦死亡的622名工人中有322人死于癌癥，其中肺癌占87％；1921～1926年，Schneegerg礦死亡的工人中死于肺癌的占50％；⑦1925年，Martland報告在美國從事用鐳發(fā)光材料描繪表盤的女工遭受了嚴重的內照射，發(fā)現(xiàn)50例鐳致骨肉瘤。第14頁,共87頁，星期六，2024年，5月15（2）中期輻射損傷認識時期（又稱放射線診斷、治療損傷時期）時間：1930～1960年代特點：

醫(yī)學界把輻射看作是時髦的診斷和治療手段，卻缺乏對輻射遠期效應的認識，病人由于接受高累積劑量而誘發(fā)過多的白血病、骨腫瘤、肝癌等惡性腫瘤。。第15頁,共87頁，星期六，2024年，5月16損傷對象：

接受超劑量輻射照射的病人，較突出的例子有：(1)1935—1954年，在英國應用X射線局部照射治療強直性脊椎炎的病入；(2)1944—1951年，在德國應用鐳—224注射治療強直性脊椎炎，關節(jié)炎及結核病的病人；(3)1928—1954年，在一些國家中應用釷造影劑進行

x射線造影的病人。

第16頁,共87頁，星期六，2024年，5月17（3）近期輻射損傷認識時期（又稱流行病學調查所見的輻射損傷時期）時間：1960年代～現(xiàn)在特點：

早期的職業(yè)性急性輻射損傷，除事故外，巳極為罕見了。中期所見到的高發(fā)生率的惡性腫瘤，得以避免。除事故外，只能用大群體的或高人年的流行病學的調查方法，才能發(fā)現(xiàn)輻射損傷或危害的增加。第17頁,共87頁，星期六，2024年，5月18重點調查對象包括：職業(yè)性受照射群體的流行病學調查；放射事故受害者調查；出生前受X射線診斷照射的群體流行病學調查；高輻射本底地區(qū)居住者的流行病學調查；原子彈、氫彈、切爾諾貝利事故受害者跟蹤調查。

第18頁,共87頁，星期六，2024年，5月19調查結論：

迄今為止的流行病學的調查資料證明：在低劑量下，唯一潛在的輻射危害是致癌。非特異性壽命縮短末見發(fā)生。遺傳危害也未見增加。低于職業(yè)性劑量限值的輻射水平的長期慢性照射，是否會增加惡性腫瘤尚不明確。出生前診斷性X射線的照射量，是否能增加出生后的小兒癌癥的發(fā)病率，尚有爭議。高本底地區(qū)居民流行病學的調查，均末證實遺傳危害的增加或惡性腫瘤較對照群體有過多的發(fā)生。

第19頁,共87頁，星期六，2024年，5月206.1.3輻射防護的基本任務和目的

輻射防護和核安全的基本任務：

既要保護從事放射工作者本人和后代以及廣大公眾乃至全人類的安全；保護好環(huán)境；又要允許進行那些可能會產生輻射的必要實踐以造福于人類。第20頁,共87頁，星期六，2024年，5月21輻射防護和核安全的目的

防止有害的確定性效應，并限制隨機性效應的發(fā)生概率，使它們達到被認為可以接受的水平。

第21頁,共87頁，星期六，2024年，5月226.1.4輻射防護的主要內容研究防止輻射對人體危害的綜合性學科。輻射劑量學輻射防護標準輻射防護技術輻射防護評價輻射防護最優(yōu)化輻射安全管理第22頁,共87頁，星期六，2024年，5月23第二節(jié)輻射對人體的生物效應6.2.1輻射的作用過程

6.2.2影響輻射生物學作用的因素

6.2.3劑量與效應的關系

6.2.4輻射的確定性效應

6.2.5輻射的隨機性效應第23頁,共87頁，星期六，2024年，5月24目的：在分子水平上，了解輻射損傷的機理。基礎：電離和激發(fā)，改變原子或分子的狀態(tài)，從而導致細胞功能或遺傳結構的變化。輻射的生物效應的特點：（1）很低的吸收能量就能引起高的生物效應；（2）短暫作用引起長期效應。1.輻射的初始作用6.2.1輻射作用的過程第24頁,共87頁，星期六，2024年，5月25（1）低吸收能量引起高生物效應

以6Gy劑量的急性照射為例，它可以致人死亡，但是此時吸收的能量如果全部轉換為熱能，卻只能使組織的溫度升高0.00l4℃。

（2）短暫作用引起長期效應物理階段：從10-18秒～10-12秒，此時電離粒子穿過原子，同原子的軌道電子相互作用，通過電離和激發(fā)發(fā)生能量沉積。

第25頁,共87頁，星期六，2024年，5月26第26頁,共87頁，星期六，2024年，5月27（1）作用途徑直接作用：輻射粒子與生物大分子，如DNAandRNA,直接發(fā)生作用，導致細胞的損傷。間接作用：輻射粒子與細胞內環(huán)境成份（主要是水）發(fā)生作用，產生自由基和過氧化物，導致細胞的損傷。自由基：是指具有一個或多個不配對電子的原子或分子，它能夠與其它具有不配對電子的原子或分子形成化學鍵，因此化學性質很活潑、不穩(wěn)定。

2.輻射對細胞的作用第27頁,共87頁，星期六，2024年，5月28第28頁,共87頁，星期六，2024年，5月29水的輻射產物：pH為中性時，水輻射產物的產額其中羥自由基和水合電子是兩種最重要的水輻解自由基，前者具有強氧化作用，后者具有強還原作用

第29頁,共87頁，星期六，2024年，5月30單鏈斷裂：

DNA損傷（分子水平）雙鏈斷裂：錯誤修復C可以實現(xiàn)無差錯修復第30頁,共87頁，星期六，2024年，5月31影響因素：劑量大小、細胞的增殖能力作用：一類是對細胞的殺傷作用，即使受照射細胞死亡或受傷，細胞數目減少或功能減低，結果影響了受照組織或器官的功能，表現(xiàn)為確定性效應，如急性放射病，造血功能障礙。

一類是對細胞的誘變作用

主要表現(xiàn)為誘發(fā)細胞發(fā)生癌變(致癌)，誘發(fā)基因突變(致突)和先天性畸形(致畸)。（2）作用的效果第31頁,共87頁，星期六，2024年，5月32輻射對細胞的損傷作用第32頁,共87頁，星期六，2024年，5月33輻射的致癌作用體細胞突變假說第33頁,共87頁，星期六，2024年，5月34世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究中心特別工作組報告：人類癌癥約有90％與環(huán)境中的化學致癌物質有關。（一）肯定致癌物：苯、石棉、聯(lián)苯胺、芥子氣、砷和某些砷化合物、煙炱和焦油等共十七種；（二）可能致癌物：黃曲霉毒素類、四氯化碳、環(huán)氧乙烷、鎘和某些鎘的化合物等共十七種；（三）可疑致癌物：氯霉素、苯乙烯、六六六、滴滴涕、三氯乙烯、利血平、苯巴比妥、鉛和某些鉛化合物等共十七種。第34頁,共87頁，星期六，2024年，5月35突變（Mutation）是細胞的遺傳特征以不連續(xù)的跳躍形式發(fā)生了突然變異，其化學本質是DNA結構的變化。體細胞突變可誘發(fā)癌癥，性細胞突變可導致遺傳效應。電離輻射是人類首先證實的致突劑。1927年，MüllerH．J．用x射線照射果蠅誘發(fā)了基因突變。1942年才證實化學物質有致突變作用。

輻射的致突作用第35頁,共87頁，星期六，2024年，5月36分子水平細胞死亡細胞變異體細胞生殖細胞體細胞生殖細胞功能障礙不孕腫瘤遺傳效應確定性效應多細胞死亡導致隨機性效應單一細胞變異導致DNA損傷細胞水平臨床癥狀效應第36頁,共87頁，星期六，2024年，5月376.2.2影響輻射生物學作用的因素1.物理因素（1）輻射品質：不同種類和不同能量的射線有不同的生物效應。傳能線密度LET（linearenergytransfer）：單位長度上發(fā)生的能量轉移。高LET輻射（highLETradiation）：直接產生的或通過次級帶電粒子產生的各電離事件之間的距離以細胞核的尺度衡量比較小的輻射。一般指快中子、質子和粒子等。第37頁,共87頁，星期六，2024年，5月38低LET輻射（lowLETradiation）：直接產生的或通過次級帶電粒子產生的各電離事件之間的距離以細胞核的尺度衡量比較大的輻射。一般指X、、輻射等。一般說來，高LET輻射(n，

)的生物效應比低LET輻射(X，

)的更為明顯或嚴重。

第38頁,共87頁，星期六，2024年，5月39為輻射防護目的，對吸收劑量乘以的因數，用以考慮不同類型的輻射對健康的相對危害效應。輻射權重因子WR（radiationweightingfactor）輻射類型和能量范圍WR所有能量的光子1所有能量的電子、

子1中子能量＜10keV5能量10－100keV10能量100keV－2MeV20能量2－20MeV10＞20MeV5質子能量＞2MeV5

粒子20第39頁,共87頁，星期六，2024年，5月40(2)

輻射劑量：劑量－效應關系中的決定因素。

第40頁,共87頁，星期六，2024年，5月41(3)劑量率：劑量率越高，輻射效應越顯著。劑量率在0.1Gy/h到1Gy/min之間這種關系明顯。X射線及中子輻照后的存活曲線第41頁,共87頁，星期六，2024年，5月42

物理因素總結（1）輻射類型

外照射:g＞b＞a(危害程度)內照射:a＞b＞g

(危害程度)（2）劑量率、受照時間間隔

劑量率生物效應時間間隔生物效應第42頁,共87頁，星期六，2024年，5月43生物種系人猴大鼠雞龜大腸桿菌病毒LD50（Gy）

4.06.07.07.1515.056.021042.生物因素（1）不同生物種系對輻射的敏感性不同第43頁,共87頁，星期六，2024年，5月44胚胎不同發(fā)育階段，2GyX射線照射下死胎或畸形的發(fā)生率（2）不同年齡對輻射的敏感性不同第44頁,共87頁，星期六，2024年，5月45（3）不同組織或器官對輻射的敏感性不同高度敏感:淋巴組織、胸腺、骨髓、性腺、胚胎腸胃上皮中度敏感:感覺器官、內皮細胞、皮膚上皮、唾液腺、腎、肝等輕度敏感:中樞神經系統(tǒng)、內分泌腺、心臟不敏感:肌肉組織、軟骨組織、結締組織第45頁,共87頁，星期六，2024年，5月466.2.3劑量與效應的關系1．

隨機性效應和確定性效應（Stochasticeffect，Deterministiceffects

）2．

軀體效應和遺傳效應（Somaticeffect，Hereditaryeffects

）

第46頁,共87頁，星期六，2024年，5月47(1)外照射：是指輻射源位于人體外對人體造成的輻射照射，包括均勻全身照射、局部受照。(2)內照射：存在于人體內的放射性核素對人體造成的輻射照射稱為內照射。(3)放射性核素的體表沾染：是指放射性核素沾染于人體表面(皮膚或粘膜)。沾染的放射性核素對沾染局部構成外照射源，同時尚可經過體表吸收進入血液構成體內照射。輻射作用人體的方式：第47頁,共87頁，星期六，2024年，5月48第48頁,共87頁，星期六，2024年，5月49輻射效應的分類第49頁,共87頁，星期六，2024年，5月50隨機性效應(Stochasticeffect)：是指輻射效應的發(fā)生幾率(而非其嚴重程度)與劑量相關的效應，不存在劑量的閡值。主要指致癌效應和遺傳效應。確定性效應(Deterministiceffect)：是指輻射效應的嚴重程度取決于所受劑量的大小。這種效應有一個明確的劑量閡值，在閡值以下不會見到有害效應，如放射性皮膚損傷、生育障礙。輻射效應按劑量—效應關系可分為隨機性效應和確定性效應：

第50頁,共87頁，星期六，2024年，5月51a.隨機效應特點:(1)發(fā)生概率與劑量有關.(2)嚴重程度與劑量無關(3)線性比例、無閾1.隨機性效應和確定性效應第51頁,共87頁，星期六，2024年，5月52b.確定性效應特點:(1)有閾.(2)嚴重程度與劑量有關第52頁,共87頁，星期六，2024年，5月53一些確定性效應閾值第53頁,共87頁，星期六，2024年，5月54第54頁,共87頁，星期六，2024年，5月552.軀體效應和遺傳效應1.急性軀體效應由輻射引起的顯現(xiàn)在受照者本人身上的有害效應叫軀體效應。急性的軀體效應發(fā)生在短時間內受到大劑量照射事故情況下，屬于確定性效應。當被直接殺死和被損壞了分裂機構的細胞不太多情況下，其它正常細胞分裂生成的新細胞可以取代它們，這種情況表現(xiàn)為輻射的損傷輕緩而且能被完全修復。如果直接被殺死和分裂機構被破壞了的細胞數目太大，超過了某個閾值，損傷的機體無法用其它正常細胞分裂生成的新細胞來修復，整個機體組織就被破壞和嚴重損傷，產生足以觀察到的損害，表現(xiàn)為急性的軀體效應

第55頁,共87頁，星期六，2024年，5月562.遺傳效應和遠期效應

在輻射防護通常遇到的劑量范圍內，遺傳效應是一種隨機性效應，表現(xiàn)為受照者后代的身體缺陷。人體由細胞組成，每個成年人身體中大約有5×1012個細胞，都是由一個受精卵細胞分裂生成的。細胞中有細胞核，外面是細胞質。細胞核內有23對染色體，每一條染色體有許多基因串聯(lián)而成。細胞質中70%是水，其中有各種大分子－酶，這些酶的結構組成決定了細胞的生長和發(fā)育，而每一種酶的具體結構組成取決于基因。第56頁,共87頁，星期六，2024年，5月57當細胞分裂時，細胞核內的染色體和染色體上的基因全部復制兩份傳給兩個子細胞。

細胞的分裂是有高度規(guī)則性和方向性的，所以一個人類的受精卵不至于發(fā)育為其它什么動物。如果因某種原因，基因的結構發(fā)生了改變，必將在生物體上產生某種全新的特征。這就是突變。在自然環(huán)境下發(fā)生的突變叫自然突變，自然突變的存在是物種進化的根據。

第57頁,共87頁，星期六，2024年，5月58輻射也可以引起細胞基因突變。如果這種突變發(fā)生在母體的生殖細胞上，而且剛好由這個發(fā)生了突變的生殖細胞形成了受精卵，那么就會在后代個體上產生某種特殊的變化，這就是輻射的遺傳效應。所發(fā)生的遺傳改變的種類與原初DNA損傷類型有關。

一般認為在已有的人體細胞中，基因的自然性的突變基本上是有害的。所以必須避免人工輻射引起的人體細胞內的基因突變。

使自然突變的幾率增加一倍的劑量叫突變倍加劑量，大約為(0.1~1),代表值為0.7。第58頁,共87頁，星期六，2024年，5月59輻射也可以引起細胞基因突變。如果這種突變發(fā)生在母體的生殖細胞上，而且剛好由這個發(fā)生了突變的生殖細胞形成了受精卵，那么就會在后代個體上產生某種特殊的變化，這就是輻射的遺傳效應。所發(fā)生的遺傳改變的種類與原初DNA損傷類型有關。

一般認為在已有的人體細胞中，基因的自然性的突變基本上是有害的。所以必須避免人工輻射引起的人體細胞內的基因突變。

使自然突變的幾率增加一倍的劑量叫突變倍加劑量，大約為(0.1~1),代表值為0.7第59頁,共87頁，星期六，2024年，5月60參考人:身高170cm體重70kg6.2.4輻射的確定性效應第60頁,共87頁，星期六，2024年，5月611.血液和造血器官的輻射效應急性大劑量照射，血液和造血器官的效應淋巴系>紅細胞系>粒細胞系>單核細胞系>巨核細胞系>1.0Gy時，骨髓遭到破壞；2.0~4.0Gy時，骨髓的破壞就相當明顯，淋巴細胞受到大量破壞；0.25～2.0Gy時，30天進入恢復期。（1）造血器官的效應第61頁,共87頁，星期六，2024年，5月62受照2～4Gy人員白細胞數變化示意圖（2）外周血象的變化受照1～2Gy的人員，最初1～2天白細胞數增高，然后逐漸下降，可能到正常值，也可能很低。約5周后恢復。白細胞：第62頁,共87頁，星期六，2024年，5月63

（不同劑量受照后，精子數目的變化）男性:影響：有較強的敏感性，生殖細胞比間質細胞敏感；生育能力一時性或永久性降低，性細胞突變中斷妊娠或后代出現(xiàn)遺傳效應，生殖器官癌變，但發(fā)生幾率極小；對生育的影響隨性別、年齡而異。2.性腺的輻射效應第63頁,共87頁，星期六，2024年，5月64引起男性不育的閾劑量第64頁,共87頁，星期六，2024年，5月65睪丸輻射損傷后有兩個顯著的特點：（一）受照劑量相同時，分次照射的損傷高于單次受照。如每周0.15Sv，總照射量為4.75Sv，可使狗產生永久性無精子；但單次照射15.0Sv，對永久性絕育來說，還不是一個很大的量；（二）產生嚴重性性腺損傷的閾劑量與安全劑量間差距甚小，如每周30mSv，一年內能發(fā)生絕育或精子嚴重減少；而每周6mSV時，12一13年后末發(fā)現(xiàn)對精子計數或對生育力的影響。

（三）間質細胞對輻射耐受力特別強，累積劑量高達50Sv時，仍完整無損。第65頁,共87頁，星期六，2024年，5月66引起女性不育的閾劑量第66頁,共87頁，星期六，2024年，5月67卵巢輻射損傷后的特點：（一）卵巢也有較高輻射敏感性但略低于睪丸；（二）年齡是決定性因素，35歲以下耐受力最強；（二）含有生殖細胞的數量是一定的(成人約100000個)，一旦完全破壞，就絕育了；（三）對性激素的生成有較大影響。第67頁,共87頁，星期六，2024年，5月683.胚胎和胎兒的輻射效應植入前期(0—8天)主要器官發(fā)生時期(9—60天)胎兒發(fā)育時期(60—270天)自受精卵至孕齡8周前稱為胚胎，8周以后稱為胎兒。孕體發(fā)育：第68頁,共87頁，星期六，2024年，5月69胚胎不同發(fā)育階段，2GyX射線照射下死胎或畸形的發(fā)生率第69頁,共87頁，星期六，2024年，5月70植入前期受精卵的輻射效應：大鼠LD50平均值0.3～1.0Gy；人，植入前期的危險度為810-5Gy-1。第70頁,共87頁，星期六，2024年，5月71（輻射白內障的發(fā)生概率）4.眼晶體的輻射效應影響：眼晶體混濁（lensopacities），白內障（cataract）第71頁,共87頁，星期六，2024年，5月72ICRP估算的輻射致白內障的閾劑量為：單次照射2~10Gy；放療病人致白內障閾劑量的估算：單次照射2Gy，在3～13周分次照射達5.5Gy；低能中子>中能中子>高能中子>X射線。第72頁,共87頁，星期六，2024年，5月735.皮膚的輻射效應特點：人類認識最早的輻射效應，臨床最為常見。大劑量受照低劑量率長期照射皮膚效應急性型慢性型影響因素：輻射性質和輻射量，劑量率和間隔時間，受照面積，受照者情況第73頁,共87頁，星期六，2024年，5月74皮膚損傷與射線及劑量的關系，Gy第74頁,共87頁，星期六，2024年，5月75骨髓型急性放射病病程：（1）初期反應期：乏力、惡心、嘔吐、白細胞數；（2）假愈期：癥狀消失、白細胞數、脫發(fā)；（3）極期：這是關鍵病期，造血功能嚴重障礙、感染、體溫、出血、消化道癥狀；（4）恢復期：造血功能恢復，受照后4周造血功能開始再生。原則上說，造血型急性放射病經適當搶救和治療，都是可以治愈的。第75頁,共87頁，星期六，2024年，5月76不同劑量對人體損傷的估計第76頁,共87頁，星期六，2024年，5月77前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故現(xiàn)場緊急處理受害者共225名，其中死亡4名。需要治療的143名人員中送往莫斯科115名，其中死亡27名（大面積β射線皮膚燒傷死亡19名，骨髓型死亡6名，胃腸型死亡2名），即事故共死亡31名。第77頁,共87頁，星期六，2024年，5月7810.2.5輻射的隨機性效應1.輻射的致癌效應致癌效應（Carcinogenesis），惡性疾?。∕alignancy）第78頁,共87頁，星期六，2024年，5月79劑量－效應關系與射線類型、照射條件和被照對象有關；在