第二章核医学工作中的辐射防护知识

第二章核医学工作中的辐射防护知识radiationprotection辐射防护(radiationprotection)的目的就是要把放射线对人的影响减少到最低限度。只有掌握有关射线对人体影响的知识和防护措施，才能趋利避害，化害为利。Radiationneednotbefeared,butitmustberespected。（1）对病人主要是内照射（即放射性核素进入人体内产生的照射），对医务人员主要是外照射（即放射性核素从人体外发射的射线对人体产生的照射），但管理不当也可产生内照射。（2）由于放射性药物在体内的特殊分布，病人全身受照剂量小，个别器官、组织受照剂量高。核医学辐射的特点第一节天然本底辐射一.宇宙射线星球碰撞、爆炸等形成的微粒在宇宙空间磁场的作用下形成的高能粒子流，其中主要是质子，其次是α粒子和重离子等。（一）初级宇宙射线（二）次级宇宙射线初级宇宙射线从宇宙空间进入大气层后，与空气分子发生核反应形成光子、电子、质子、中子、л介子等射线以及产生3H、14C、7Be、22Na、85Kr等放射性核素，形成对地球的天然辐射。能量范围宽，强度随海拔高度、纬度的不同而变化。对人体产生外照射。系列衰变有铀系、锕系和钍系三种，其共同特征：二.地球辐射（一）天然存在的放射性系列衰变（1）起始衰变的母体核素有可以与地球年龄相比的半衰期。（2）数十次系列衰变直到成为稳定性铅为止衰变产物均是放射性核素，衰变过程中有放射性氡气（222Rn2）产生。（3）最终变成稳定性铅。地球辐射对人体的影响有外照射和内照射。（二）40K、14C等单独存在的天然放射性核素三.本底当量时间表示在临床核医学防护工作中，病人所受的辐射剂量的大小可以用相当于在多长时间（几月或几年）内受的天然本底辐射的剂量。例如，一般病人在一次普通的核医学显像过程中全身接受的平均辐射剂量约为3.6mSv，大约相当于世界上多数地区一年的平均天然本底辐射剂量(1-6mSv)。第二节放射线对人体的影响一.确定性效应和随机效应（一）确定性效应(determinateeffect)确定性效应是指辐射损伤的严重程度与所受剂量呈正相关，有明显的阈值，剂量未超过阈值不会发生有害效应。一般是在短期内受较大剂量照射时发生的急性损害。确定性效应（二）随机效应(stochasticeffects)随机效应研究的对象是群体，是辐射效应发生的几率（或发病率而非严重程度）与剂量相关的效应，不存在具体的阈值。二.辐射损伤的化学基础产生放射生物效应的最根本的原因1.直接作用：放射线与物质的相互作用导致的生物分子的电离和激发2.间接作用：电离和激发产生的自由基导致的继发作用。主要是水自由基对生物分子的损伤作用。自由基（radicals）：有一个或多个不配对电子而能独立存在的原子或分子，具有极高的不稳定性和化学反应性，存在的时间极其短暂。①对核酸分子主要作用于碱基、磷酸二酯键、核糖。②通过脂质过氧化作用造成体内包括细胞膜、线粒体膜、溶酶体膜、核膜等生物膜的损伤，使生物膜的能量传递、物质转运、信息识别等功能受到影响。自由基直接作用于生物大分子一定的低剂量对生物生命活动的辐射兴奋效应(hormesis)。三.低辐射剂量的兴奋效应曾报告的低辐射剂量兴奋效应：增进动物的生长与发育延长寿命改善幼体存活率改善伤口愈合增强对感染的抵抗力降低致癌机率进一步的研究还发现其作用机制方面，有免疫兴奋效应，DNA修复的兴奋效应，诱导自由基和活性氧清除等。实验研究还证实低剂量辐射兴奋效应发生过程中有相应的基因表达和表达产物蛋白质的合成，这些基因及其表达产物通过上调或下调相应的基因的表达来影响上述过程。但由于辐射生物效应是一个复杂的问题，低剂量辐射的兴奋效应还有很多急待解决的问题，与传统的随机效应的理论也相矛盾。还有待于进一步的探索和验证。→低剂量辐射有害?有益?沒有影响?四.辐射对机体组织的损伤（一）组织的辐射敏感性自然界中不同种类的动物，同种动物的不同个体以及同一个体的不同组织在受到同样剂量的照射时引起的损伤都是不同的。总的来讲，高等动物比低等动物辐射敏感性高，分裂增殖活跃的细胞、分化程度较低的组织细胞辐射敏感性高。以上的规律也有例外。（二）造血组织的辐射损伤造血组织的辐射损伤可以通过外周血细胞的变化反映，易于观测，故有生物剂量仪之称。1.造血组织损伤的特点①血液系统的辐射损伤主要是造血细胞增殖能力的抑制或丧失。②造血组织受损伤的程度可以反映受照剂量的大小。血液系统的变化是辐射损伤的临床诊断和预后判断的指针。2.造血干细胞有极高的辐射敏感性，受射线照射后造血干细胞可因辐射致细胞坏死（necrosis）和细胞凋亡(apoptosis)，其数量随受照剂量呈指数规律下降。受较大剂量照射后，造血干细胞被破坏，数量急剧减少，余下的造血干细胞通过自我复制和分化为祖细胞以恢复造血功能。故具有极大的潜在修复能力。在受到极其严重的辐射损伤后，才必须进行干细胞移植，轻度损伤时可采取输血治疗等措施。3.外周血细胞的变化:辐射对外周血细胞的作用不明显，主要是抑制造血细胞的增殖能力使血细胞的来源减少，引起外周血细胞数量的下降，较大剂量的照射则能引起血细胞寿命的缩短。淋巴细胞嗜中性细胞血紅蛋白Days0102030405060血小板（三）睾丸和卵巢的辐射损伤放射线主要抑制精原干细胞和精原细胞的分裂，总的效果就是精子数减少。女性性腺的放射敏感性较男性性腺略低，据文献报道，男女受照人员全身一次1.5Gy照射时，可引起短时间的生殖能力降低，5.0Gy的全身一次照射可引起1～2年或更长的无生育，一般8.0Gy以上的全身一次照射可引起生殖能力难以恢复的损害。（四）成年人中枢神经系统属放射敏感性不太高的组织，但一旦发生损伤，往往是不可逆的。1.0Gy照射可出现脑电图的异常数十Gy的照射后，可引起脑组织水肿、出血，严重者发生神经细胞坏死等形态学改变，病人出现无力、嗜睡，重者昏迷等症状。50Gy以上的一次大剂量照射，引起受照者全身痉挛，乃至死亡。(五)消化道粘膜，特别是小肠绒毛上皮细胞是更新快、增生活跃的组织，辐射敏感性很高，受射线照射后，很快引起上皮细胞的分裂抑制，肠淋巴组织破坏。由于食物残渣等的刺激，易于继发感染。所以受射线照射早期即出现恶心、呕吐、食欲不振，继而出现腹泻、血大便等消化道症状。(六)皮肤也是辐射敏感性较高的组织之一。常见的症状是毛发脱落、指甲发育不良等。较大剂量照射可引起局部红斑、溃疡等。（七）辐射致细胞凋亡1.辐射致细胞凋亡的特征•辐射引起的细胞凋亡具有一般的细胞凋亡的特征等。•辐射所致凋亡还发生生物膜通透性的改变，细胞膜结构和染色质形态结构的变化等。2.辐射所致细胞凋亡主要经历的几个过程①引发性刺激②滞后阶段的调节③死亡反应细胞凋亡过程中表达增加的基因：如ced1,2,5,6,7,8,10（吞噬作用），c-fos（转录功能），TIMP（蛋白酶抑制剂功能），RP-2、RP-8（转录功能）。促进某些细胞凋亡，例如ces-2,ced-3,c-myc,TNF-α等。若阻断这些基因的表达，则可抑制细胞凋亡。少数基因可抑制细胞凋亡，如egl-1、p53、bcl-2、crmA等。3.凋亡相关基因及其表达辐射致细胞凋亡还与细胞周期、射线的线形能量传递系数（LET）、组织的氧浓度以及辐射剂量和剂量率等有关。细胞凋亡还受到细胞内核酸酶、Ca2+浓度、pH值等的影响。总之，细胞凋亡是一个复杂的过程，是细胞内在的有规律的变化，辐射的影响通过基因表达及体内多种因素的调控而实现。4.其它影响因素第三节辐射防护的原则和措施一、辐射防护的目的防止有害的确定性效应，限制随机效应的发生率，使之达到可以接受的水平。总之是使一切具有正当理由的照射保持在可以合理做到的最低水平。二、辐射防护的原则实践的正当化放射防护最优化个人剂量限值三、外照射防护措施经典的外照射防护的三原则时间(time)防护距离(distance)防护屏蔽(shielding)防护四、内照射防护开放性放射源可能通过口、呼吸道、皮肤伤口进入人体。内照射防护的关键是重在预防。内照射防护的原则是尽一切可能防止放射性核素进入体内，尽量减少实验场所及环境污染，定期进行污染检查和监测，把放射性核素的年摄入量控制在国家规定的限值以内。放射性核素分组和对放射性工作场所分类围封：放射性工作必须在指定的区域进行，避免放射性向环境扩散保洁和去污个人防护通过严格的环境监测来建立内照射监测系统放射性废物处理内照射防护的措施包括以下几方面第四节核医学工作人员和患者受辐射剂量比较一、临床核医学检查受照剂量与其它临床检查项目比较核医学检查中脑、骨、心脏显像和肾脏功能检查给药剂量较大，所受的有效当量剂量辐射剂量超过5.0mSv，其余有效当量剂量均较低。X线检查仅有少数部位的摄片检查所受辐射剂量略低于核医学检查，大多数检查均远远高于核医学检查。二、临床核医学检查受照剂量与天然本底辐射比较据报道在美国一次普通的核医学显像全身接受的平均辐射剂量约为3.6mSv，大约相当于世界上平均天然本底辐射剂量（3.7mSv）。国内调查的剂量略高于国外，若扣除放射性药物剂量因素，一次核医学检查患者接受的辐射剂量大概与平均天然本底辐射剂量接近。三、核医学工作人员所受的辐射剂量分析不同工种放射工作人员外照射当量剂量水平年人均剂量0.40～2.38mSv，核医学工作人员是0.65～2.38mSv,平均1.33mSv。无论是不同工种放射工作人员还是核医学工作人员个人年均当量剂量均明显低于国家职业照射年剂量限值的1/10。不同工种放射工作人员的个人剂量以介入手术操作人员最高，核医学工作人员与X线诊断，放射治疗等工种人员持平或略低。核医学科与其它放射诊断科室人员年均当量剂量无差异。值得注意的是各分析表明国内放射检查辐射剂量明显高于国外，今后更应严格按照放射防护的原则、措施，认真管理，尽量避免不必要的照射，提高显像灵敏度，降低使用放射性药物用量，把辐射剂量再尽量降低。THEEND