保健物理：电离辐射的生物效应

《保健物理》第三章电离辐射的生物效应3.1生物效应产生的过程和机理3.2电离辐射所致生物效应的分类3.3确定性效应3.4随机性效应基本生物学概念:DNA硷基对A-T；C-G无穷的排列方式）胞嘧啶（）胸腺嘧啶（）鸟嘌呤（）腺嘌呤（硷基硷基磷酸脱氧核糖CTGA由两条螺旋状排列的核苷酸链组成基本生物学概念:基因（gene）DNA链上具有一定功能的一段核苷酸序列基因突变（mutation）:DNA发生可遗传的变异。点突变（pointmutation)诱变剂（mutagen）:能引起突变的物质。物理诱变剂化学诱变剂生物诱变剂1物理过程与能量转移（10-16s以下）电离：产生初级电子，次级电子作用对象：生物大分子（核酸，蛋白质，酶）3.1生物效应产生的过程和机理2物理化学作用（10-12s以下）自由基的生成:H2O2,HO2,H-,OH-3分子组成及性质的改变细胞膜；核膜电离辐射的能量转移过程3.1生物效应产生的过程和机理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3.2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关于遗传效应英国儿童白血病事件的起诉与败诉放射科医师后代的流行病学调查（英、美、日、中）3.2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3.2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3.3确定性效应3.3.1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急性放射病临床特点:1.损伤范围广,波及机体所有组织和器官,表现为复杂的临床症状和体症。2.主要损伤器官的变化,可决定和影响病情的发展和预后3.在一定照射剂量范围内,机体有自动恢复的潜力.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)急性放射病分类分类剂量（Gy）临床表现病理变化骨髓型放射病3-5出血，感染骨髓抑制肠型（肺障碍）5-15高烧，腹泻电解质失调肠上皮分裂停止，脱落脑型＞15神经系统障碍脑炎，脑水肿3.3.2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3.3.3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3.3.4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3.3.5眼组织的放射损伤水晶体:放射敏感性大于结膜等其他眼组织水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3.4随机性效应-辐射致癌3.4.1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3.4.2癌症的多阶段发生学说(multi-stage)始动期(initiation):原癌基因的激活,抑癌基因的失活淘汰机制:DNA修复,免疫系统的识别监视消除癌症是否出现和何时出现促进期(promotion):变异细胞癌细胞发展期(progression):癌细胞的恶性性质增加癌症3.4.3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)3.4.3人类辐射致癌的分析方法危险系数(riskcoefficient):(危险度)单位剂量照射引起的危险超额绝对危险(excessabsoluterisk,EAR):照射组癌症发病率与对照组癌症发病率之差辐射致癌危险系数以EAR为指标EAR系数:单位剂量的增加例数单位:×10-2Sv-13.4.4人类的放射性癌症(radiogeniccancer)辐射致癌的潜伏期最小潜伏期中央值最大潜伏期白血病2年8年40年其他癌症10年16-24年终生ICRPPubl.60(1990)辐射致癌危险系数与合计危害12种癌症,低LET(DDREF=2)校正对一般公众:5×10-2Sv-1职业照射:4×10-2Sv-1考虑严重遗传效应:合计危害:6×10-2Sv-13.5影响人类辐射致癌的因素宿主因素:性别与激素遗传学易感性年龄与时间因素:环境及生活因素的复合作用:剂量学因素: