1、保健物理 第三章 電離輻射的生物效應,3.1 生物效應產(chǎn)生的過程和機理 3.2 電離輻射所致生物效應的分類 3.3 確定性效應 3.4 隨機性效應,基本生物學概念: DNA,鹼基對 A-T；C-G 無窮的排列方式,由兩條螺旋狀排列的核苷酸鏈組成,基本生物學概念: 基因（gene）,DNA鏈上具有一定功能的一段核苷酸序列 基因突變（mutation）: DNA發(fā)生可遺傳的變異。 點突變（point mutation),誘變劑（mutagen）: 能引起突變的物質。 物理誘變劑 化學誘變劑 生物誘變劑,1 物理過程與能量轉移（10-16s以下） 電離：產(chǎn)生初級電子，次級電子 作用對象：生物大分子（

2、核酸，蛋白質，酶）,3.1 生物效應產(chǎn)生的過程和機理,2 物理化學作用（10-12s以下） 自由基的生成: H2O2, HO2 , H- , OH-,3 分子組成及性質的改變 細胞膜； 核膜,電離輻射的能量轉移過程,3.1 生物效應產(chǎn)生的過程和機理,單鏈斷裂：,DNA損傷（分子水平）,雙鏈斷裂： 錯誤修復,可以實現(xiàn)無差錯 修復,細胞水平損傷,細胞死亡,間期死亡,增殖死亡,增殖死亡,間期死亡,增殖死亡,間期死亡,間期死亡,功能障礙 結構改變,增殖死亡,細胞水平損傷,細胞變異（modification),異常細胞 克隆,細胞轉化,癌癥,transformation,cancer,變異,細胞凋亡(a

3、poptosis),變異細胞的程序性死亡（programmed death） 鏡下表現(xiàn)：胞核濃縮、斷裂 凋亡小體 機理：P53基因 激活自我致死程序 是變異細胞免于患癌的重要機制,細胞凋亡(apoptosis),小結,3.2電離輻射所致生物效應的分類,軀體效應（somatic effects） 定義：發(fā)生在受照者本人身上的效應,依據(jù)效應發(fā)生的個體：,遺傳效應（hereditary effects） 定義：發(fā)生在受照者后代身上的效應,關于遺傳效應,由生殖細胞的變異引起,輻射照射引起的遺傳效應沒有特異性,迄今沒有人類資料肯定輻射所致遺傳效應的發(fā)生,關于遺傳效應,英國兒童白血病事件的起訴與敗訴,放射

4、科醫(yī)師后代的流行病學調查 （英、美、日、中）,3.2電離輻射所致生物效應的分類,依據(jù)效應發(fā)生的時期,潛伏期（latent period): 從受到照射到臨床上特定效應的發(fā)生所需的時間,早期效應（early effects） 受到照射后數(shù)周之內發(fā)生的效應,晚發(fā)效應（Late effects） 受到照射后數(shù)月以后發(fā)生的效應,關于早期效應,日本核臨界事故（99.09.30）,事故發(fā)生時的位置圖,S氏（10Gy） 20分鐘后感覺麻木、嘔吐、腹瀉,O氏（17Gy）： 意識喪失、嘔吐、 腹瀉、淋巴細胞數(shù),關于晚期效應的潛伏期,日本原爆受害者腫瘤發(fā)生率隨時間的變化,0,10年,20年,30年,40年,白血病

5、,白血病之外的腫瘤,2年,3.2電離輻射所致生物效應的分類,確定性效應 （deterministic effects）,隨機性效應 (stochastic effects),依據(jù)效應-劑量關系分類,有劑量閾值,無劑量閾值,效應的嚴重程度 與劑量成正比,發(fā)生幾率與劑量 成正比,嚴重程度與劑量無關,確定性效應與隨機性效應,劑量,劑量,幾率,嚴重程度,閾值,隨機性效應,確定性效應,？,3.3 確定性效應,3.3.1 急性放射病 定義：人體一次或短時間內分次受到大 劑量照射引起的全身性疾患。 外照射：1Gy,急性放射病,臨床特點: 1.損傷范圍廣,波及機體所有組織和器官, 表現(xiàn)為復雜的臨床癥狀和體癥。

6、 2.主要損傷器官的變化,可決定和影響病 情的發(fā)展和預后 3.在一定照射劑量范圍內,機體有自動恢 復的潛力.,急性放射病,癥狀與劑量的關系:,急性放射病分類,3.3.2 對造血組織影響,血細胞壽命,3.3.3 生殖系統(tǒng)的影響,男性,女性,3.3.4 皮膚的放射損傷,3.3.5 眼組織的放射損傷,癥狀與閾值,3.4 隨機性效應-輻射致癌,3.4.1 癌癥的概念與起源 癌癥(cancer):增生失控并侵入周圍組織或向遠隔部位轉移的惡性腫瘤,致癌因子(carcinogen):能使正常細胞轉變?yōu)閻盒约毎詈蟀l(fā)展為癌癥的因子 化學因素 物理因素 病毒 機體遺傳特性, 激素水平, 環(huán)境因素, 生活因素,3

7、.4.2 癌癥的多階段發(fā)生學說(multi-stage),始動期(initiation): 原癌基因的激活, 抑癌基因的失活 淘汰機制:DNA修復, 免疫系統(tǒng)的識別監(jiān)視消除 癌癥是否出現(xiàn)和何時出現(xiàn),促進期(promotion): 變異細胞 癌細胞,發(fā)展期(progression):癌細胞的惡性性質增加 癌癥,3.4.3 人類輻射致癌的分析方法,流行病學(epidemiology):對人群中某種疾病的時間, 空間分布及其影響因素的研究 癌癥危險: 危險(risk): 某種有害效應發(fā)生的概率 發(fā)病率(incidence) 死亡率(mortality),3.4.3 人類輻射致癌的分析方法,危險系數(shù)(risk coefficient): (危險度) 單位劑量照射引起的危險 超額絕對危險(excess absolute risk, EAR): 照射組癌癥發(fā)病率與對照組癌癥發(fā)病率之差 輻射致癌危險系數(shù)以EAR為指標 EAR系數(shù): 單位劑量的增加例數(shù) 單位: 10-2Sv -1,3.4.4 人類的放射性癌癥(radiogenic cancer),輻射致癌的潛伏期,ICRP Publ. 60(1990),輻射致癌危險系數(shù)與合計危害,12種癌癥, 低LET(DDREF=2)校正 對一般公眾: 510-2 Sv-1