电离辐射的生物效应及防护

电离辐射的生物效应与安全防护1.电离辐射基础知识2.电离辐射的生物效应产生的过程和机理生物效应的分类3.人类受到的电离辐射天然辐射人工辐射4.辐射防护放射性:核素衰变放射出粒子的现象,称为放射性(radioactivity);放射性同位素:具有衰变活性的同位素,称为放射性同位素(radioisotope);放射性同位素衰变而释放出过剩能量时,产生的主要衰变产物有α粒子、β粒子和γ辐射。X射线：原自电子从较转移到较高的能量状态。1.电离辐射基础知识电离辐射的能量转移过程2.1生物效应产生的过程和机理2.电离辐射的生物效应单链断裂：DNA损伤（分子水平）双链断裂：错误修复C可以实现无差错修复细胞水平损伤细胞死亡间期死亡增殖死亡增殖死亡间期死亡增殖死亡间期死亡间期死亡功能障碍结构改变增殖死亡细胞水平损伤细胞变异（modification)异常细胞克隆细胞转化癌症transformationcancer变异细胞凋亡(apoptosis)变异细胞的程序性死亡（programmeddeath）镜下表现：胞核浓缩、断裂凋亡小体机理：P53基因激活自我致死程序是变异细胞免于患癌的重要机制细胞凋亡(apoptosis)分子水平细胞死亡细胞变异体细胞生殖细胞体细胞生殖细胞功能障碍不孕肿瘤遗传效应确定性效应多细胞死亡导致随机性效应单一细胞变异导致DNA损伤细胞水平临床症状效应生物效应产生的过程和机理2.2电离辐射所致生物效应的分类躯体效应（somaticeffects）定义：发生在受照者本人身上的效应依据效应发生的个体：遗传效应（hereditaryeffects）定义：发生在受照者后代身上的效应关于遗传效应由生殖细胞的变异引起辐射照射引起的遗传效应没有特异性迄今没有人类资料肯定辐射所致遗传效应的发生电离辐射所致生物效应的分类依据效应发生的时期潜伏期（latentperiod):从受到照射到临床上特定效应的发生所需的时间早期效应（earlyeffects）受到照射后数周之内发生的效应晚发效应（Lateeffects）受到照射后数月以后发生的效应关于早期效应日本核临界事故（99.09.30）事故发生时的位置图S氏（10Gy）20分钟后感觉麻木、呕吐、腹泻O氏（17Gy）：意识丧失、呕吐、腹泻、淋巴细胞数关于晚期效应的潜伏期日本原爆受害者肿瘤发生率随时间的变化010年20年30年40年白血病白血病之外的肿瘤2年辐射致癌的潜伏期终生16-24年10年其他癌症40年8年2年白血病最大潜伏期中央值最小潜伏期ICRPPubl.60(1990)电离辐射所致生物效应的分类确定性效应（deterministiceffects）随机性效应(stochasticeffects)依据效应-剂量关系分类有剂量阈值无剂量阈值效应的严重程度与剂量成正比发生几率与剂量成正比严重程度与剂量无关确定性效应与随机性效应剂量剂量几率严重程度阈值随机性效应确定性效应确定性效应急性放射病定义：人体一次或短时间内分次受到大剂量照射引起的全身性疾患。外照射：＞1Gy急性放射病症状与剂量的关系:剂量(Gy)症状0.10.51.01.53-57-10染色体变化末梢血中淋巴细胞减少10%的人恶心，呕吐死亡阈值LD50/60天(造血器官死亡)LD100/60天(消化器官死亡)对造血组织影响细胞类型正常值减少阈值(Gy)白细胞3500-10000.5红细胞(400-500)×1041.0血小板20×1041.0淋巴细胞3-4天红细胞120天血小板8-9天血细胞寿命生殖系统的影响不孕的阈值(Gy):1次急性照射慢性照射一时性不孕0.150.4/年永久性不孕3.5-62.0/年男性1次急性照射慢性照射一时性不孕0.65–1.50.4/年永久性不孕2.5-60.2/年女性皮肤的放射损伤剂量(Gy)急性损伤慢性损伤0.5染色体畸变无5一时性脱发及红斑红肿,疼痛,烧灼感伴有功能障碍10一时性溃疡,水泡疤痕色素沉着WBC上升全身中毒症状萎缩,15永久性溃疡,合并感染败血症慢性顽固性溃疡眼组织的放射损伤眼晶体:放射敏感性大于结膜等其他眼组织眼晶体前面部位的上皮细胞发生分裂障碍混浊白内障(从前向后推移)潜伏期：6个月-35年，与剂量成反比一次急性照射多次照射混浊0.5-2.05白内障5.08症状与阈值随机性效应-辐射致癌癌症的概念与起源癌症(cancer):增生失控并侵入周围组织或向远隔部位转移的恶性肿瘤致癌因子(carcinogen):能使正常细胞转变为恶性细胞最后发展为癌症的因子化学因素物理因素病毒机体遗传特性,激素水平,环境因素,生活因素人类辐射致癌的分析方法流行病学(epidemiology):对人群中某种疾病的时间,空间分布及其影响因素的研究癌症危险:危险(risk):某种有害效应发生的概率发病率(incidence)死亡率(mortality)人类的放射性癌症(radiogeniccancer)辐射致癌危险系数危险系数(riskcoefficient):(危险度)单位剂量照射引起的危险12种癌症：一般公众:5×10-2Sv-1职业照射:4×10-2Sv-1小剂量刺激效应（hormesis)定义：低剂量照射可以刺激某些细胞功能，提高机体自然防御功能的现象。机制：刺激DNA修复酶；免疫学机制3人类受到的辐射天然辐射(naturalexposure)：来自于天然辐射源的电离辐射•宇宙射线：•存在于地球上的天然放射性核素：宇生核素(cosmogenic)：3H;14C;7Be;22Na原生核素(primordial)：三大放射系+钾40238U；232Th；235U氡（radon):226Ra222Rn核素主要衰变类型半衰期222Rnα3.824d218Poα3.05min214Pbβ，γ26.8min214Biβ，γ19.9min214Poα164μs210Pbβ，γ21a人体也是一个小放射源摄入途径：食物、饮水、呼吸核素种类：40K、14C、87Rb、氡子体我国标准成人40K：4.11×105/min14C:1.93×105/min天然辐射所致的年平均有效剂量(UNSCEAR2000report)年有效剂量(mSv)照射成分普通本底地区高本底地区宇宙射线宇生核素地表放射性物质：外照射地表放射性物质：内照射（氡除外）0.380.010.460.232.00.014.30.6氡及其子体引起的内照射Rn-222的吸收Rn-220的吸收Rn-222的经口摄取1.20.070.005100.10.1共计2.4-人为活动引起天然辐射照射增加核工业：铀矿冶炼航空：宇宙射线照射燃煤：燃煤发电建材成分的改变：煤渣、粉煤灰的再利用天然石采的利用公众所受辐射照射比例（1993年）0%76%20%4%天然辐射医疗照射核爆核电等4.辐射防护法规：是使辐射防护管理工作纳入法制管理轨道的保障标准：是开展辐射防护监测与评价的科学依据法律性质的技术性质的法规条例安全准则安全标准工业标准我国发展历史60年代：技术管理70年代：行政管理80年代：法制管理《放射性同位素与射线装置放射防护条例》发布单位：国务院发布时间：1989年10月24日性质：法律地位最高的专门法规辐射防护法规体系存在的问题法规性质的文件：《放射性同位素与射线装置放射防护条例》《民用核设施安全监督管理条例》《中低水平放射性废物处置的环境政策》问题：目前没有作为法规体系的龙头—法律没有法律法规较少法规体系没有基础部门职责不清技术标准难执行辐射防护标准标准：是对重复性事物和概念所做的统一规定国家标准（GB）制定：国务院标准化行政主管部门制定编制计划，组织草拟，统一审批、标号、发布现行国标：《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）国家质量监督检验检疫总局发布现行辐射防护标准辐射防护的目的：防止确定性效应的发生，减少随机性效应的发生率，使之达到可以接受的水平。辐射防护的基本原则（1）实践的正当化（justificationofpractice）（2）防护的最优化（optimizationofradiationprotection）可合理做到的尽量低的原则(ALARA：aslowasreasonablyachievable)（3）剂量限值（doselimits）剂量限值受照群体照射条件剂量限值全身20mSv(5年平均，但其中任何一年＜50mSv)眼晶体150mSv其他单个器官或组织500mSv孕妇2mSv/余下妊娠期间内照射＜1/20ALI放射工作人员有计划的特殊照射一次100mSv全身1mSv（特殊情况下，5年均值为1mSv）眼晶体15mSv一般公众皮肤50mSv剂量限值为内外照射之和，但不包括天然本底照射和医疗照射（1）时间防护累积剂量与受照时间成正比措施：充分准备，减少受照时间（2）距离防护剂量率与距离的平方成反比措施：远距离操作外照射防护三原则（3）屏蔽防护屏蔽材料选择的一般原则射线类型作用形式材料选择原则常用屏蔽材料α电离、激发一般低Z材料β电离、激发、轫致辐射低Z材料+高Z材料铝、有机玻璃、混凝土、铅γ、χ光电、康普顿、电子对高Z材料、铅、铁、钨混凝土、砖中子弹性、非弹性、吸收含H低Z材料、含硼材料水、石蜡、含硼聚乙烯对开放源的防护放射性物质进入体内的途径经口，消化道的摄入（ingestion）经呼吸道的吸入（inhalation）经皮肤，伤口的进入（injection）放射性工作场所控制区的标志