辐射生物效应ppt课件.ppt
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1、1,辐射生物效应,2,6.1.1 辐射防护的含义6.1.2 辐射防护简史6.1.3 辐射防护的基本任务和目的6.1.4 辐射防护的主要内容,第一节 前 言,3,6.1.1 辐射防护的含义,(1)什么是辐射?,从某种物质中发射出来的波或粒子。(热辐射、核辐射等),(2)辐射的分类,非电离辐射:能量小于10eV,如紫外线、 可见光、红外线和射频辐射,电离辐射: 能量大于10eV,如X射线、 射线、中子、射线、 射线等,4,(3)什么是电离辐射?,电离:从一个原子、分子从其束缚状态释放一个或多个电子的过程。,电离辐射:能通过初级过程或次级过程引起电离的带电粒子或不带电粒子,5,(4)常见的电离辐射,
2、6,7,(5)为什么对辐射(电离辐射)要进行防护?,辐射,原子、分子,组织、器官,机体损伤,确定性效应,随机性效应,电离、激发,修复,8,“事实上,在人类身体里就可以找到天然放射性核素。我们的身体平均每分钟要经历几十万次的核衰变。”,诺贝尔奖获得者西博格,人与原子,9,伦琴,世界上第一张X射线照片,1895, 伦琴( Roentgen )发现 X 射线,Nobel Prize in 1901,6.1.2 辐射防护简史,10,1898, 居里夫妇发现钋( Polonium) 和镭( Radium),1896, 贝克勒尔(Becquerel)发现 铀(Uranium),发现了天然放射性,同位素的工
3、业应用,Nobel Prize in 1903,Nobel Prize in 1903 and 1911,11,1898, 卢瑟福(Rutherford) 发现了、粒子。 法国化学家维拉尔发现 射线,1932, 查德威克(Chadwick) 发现中子。,12,(1)早期辐射损伤认识时期 (又称职业性辐射损伤时期),时间:发现X射线(1895年)1930年代,特点:对辐射可能造成的损伤认识不足损伤对象: X射线球的制造者和应用X射线的技术人员; 从事放射性物质研究的科学家; 铀矿工人及用含镭夜光涂料的操作女工。,13,损伤特点: 外照射引起的急性体表损伤; 氡及其子体内照射引起的肺癌; 镭内照射
4、引起的骨肿瘤。,典型事例: X射线被发现一个月,X射线的制造者 Grubbe的手发生了“特异性皮炎”; 1896年,Edison和助手Morton自身试验, 眼部受照数小时后,眼痛,结膜炎;,14,典型事例: 1896年,Danil报告了X射线可导致秃头; 1901年,Becquerel和Curie分别讲述了自己的经历; 1911年,54名医学放射性工作者死于恶性疾病; 1922年,约100名医学放射性工作者死于恶性疾病; 18751917年,Schneegerg矿死亡的622名工人 中有322人死于癌症,其中肺癌占87; 19211926年, Schneegerg矿死亡的工人中 死于肺癌的占
5、50; 1925年,Martland报告在美国从事用镭发光材料 描绘表盘的女工遭受了严重的内照射,发现50例 镭致骨肉瘤。,15,(2)中期辐射损伤认识时期 (又称放射线诊断、治疗损伤时期),时间:19301960年代,特点: 医学界把辐射看作是时髦的诊断和治疗手段,却缺乏对辐射远期效应的认识,病人由于接受高累积剂量而诱发过多的白血病、骨肿瘤、肝癌等恶性肿瘤。,16,损伤对象: 接受超剂量辐射照射的病人,较突出的例子有: (1) 19351954年,在英国应用X射线局部照射治疗 强直性脊椎炎的病入; (2) 19441951年,在德国应用镭224注射治疗强 直性脊椎炎,关节炎及结 核病的病人;
6、 (3) 19281954年,在一些国家中应用钍造影剂进行 x射线造影的病人。,17,(3) 近期辐射损伤认识时期 (又称流行病学调查所见的辐射损伤时期),时间:1960年代现在,特点: 早期的职业性急性辐射损伤,除事故外,巳极为罕见了。 中期所见到的高发生率的恶性肿瘤,得以避免。除事故外,只能用大群体的或高人年的流行病学的调查方法,才能发现辐射损伤或危害的增加 。,18,重点调查对象包括:职业性受照射群体的流行病学调查; 放射事故受害者调查; 出生前受X射线诊断照射的群体流行病学 调查; 高辐射本底地区居住者的流行病学调查;原子弹、氢弹、切尔诺贝利事故受害者跟踪调查。,19,调查结论: 迄今
7、为止的流行病学的调查资料证明:在低剂量下,唯一潜在的辐射危害是致癌。非特异性寿命缩短末见发生。遗传危害也未见增加。低于职业性剂量限值的辐射水平的长期慢性照射,是否会增加恶性肿瘤尚不明确。出生前诊断性X射线的照射量,是否能增加出生后的小儿癌症的发病率,尚有争议。高本底地区居民流行病学的调查,均末证实遗传危害的增加或恶性肿瘤较对照群体有过多的发生。,20,6.1.3 辐射防护的基本任务和目的 辐射防护和核安全的基本任务:,既要保护从事放射工作者本人和后 代以及广大公众乃至全人类的安全;保护好环境;又要允许进行那些可能会产生辐射 的必要实践以造福于人类。,21,辐射防护和核安全的目的,防止有害的确定
8、性效应,并限制随机性效应的发生概率,使它们达到被认为可以接受的水平。,22,6.1.4 辐射防护的主要内容,研究防止辐射对人体危害的综合性学科。,辐射剂量学 辐射防护标准 辐射防护技术 辐射防护评价 辐射防护最优化 辐射安全管理,23,第二节 辐射对人体的生物效应,6.2.1 辐射的作用过程 6.2.2 影响辐射生物学作用的因素 6.2.3 剂量与效应的关系6.2.4 辐射的确定性效应 6.2.5 辐射的随机性效应,24,目的:在分子水平上,了解辐射损伤的机理。基础:电离和激发,改变原子或分子的状态,从而导致细胞功能或遗传结构的变化。辐射的生物效应的特点 :(1)很低的吸收能量就能引起高的生物
9、效应;(2)短暂作用引起长期效应。,1. 辐射的初始作用,6.2.1 辐射作用的过程,25,(1)低吸收能量引起高生物效应 以6Gy剂量的急性照射为例,它可以致人死亡,但是此时吸收的能量如果全部转换为热能,却只能使组织的温 度升高0.00l 4。 (2)短暂作用引起长期效应物理阶段:从10-18秒10-12秒,此时电离粒子穿过原子,同原子的轨道电子相互作用,通过电离和激发发生能量沉积。,26,27,(1) 作用途径直接作用:辐射粒子与生物大分子,如 DNA and RNA, 直接发生作用,导致细胞的损伤。间接作用:辐射粒子与细胞内环境成份(主要是水)发生作用,产生自由基和过氧化物,导致细胞的损
10、伤。,自由基:是指具有一个或多个不配对电子的原子或分子,它能够与其它具有不配对电子的原子或分子形成化学键,因此化学性质很活泼、不稳定。,2. 辐射对细胞的作用,28,29,水的辐射产物:,H为中性时,水辐射产物的产额,其中羟自由基 和水合电子 是两种最重要的水辐解自由基,前者具有强氧化作用,后者具有强还原作用,30,单链断裂:,DNA损伤(分子水平),双链断裂: 错误修复,可以实现无差错 修复,31,影响因素:剂量大小、细胞的增殖能力作用:一类是对细胞的杀伤作用,即使受照射细胞死亡或受伤,细胞数目减少或功能减低,结果影响了受照组织或器官的功能,表现为确定性效应,如急性放射病,造血功能障碍。 一
11、类是对细胞的诱变作用 主要表现为诱发细胞发生癌变(致癌),诱发基因突变 (致突)和先天性畸形(致畸)。,(2) 作用的效果,32,辐射对细胞的损伤作用,33,辐射的致癌作用,体细胞突变假说,34,世界卫生组织国际癌症研究中心特别工作组报告:人类癌症约有90与环境中的化学致癌物质有关。,(一)肯定致癌物:,苯、石棉、联苯胺、芥子气、砷和某些砷化合物、烟炱和焦油等共十七种;,(二)可能致癌物:,黄曲霉毒素类、四氯化碳、环氧乙烷、镉和某些镉的化合物等共十七种;,(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、铅和某些铅化合物等共十七种。,35,突变(Mutation)
12、是细胞的遗传特征以不连续的跳跃形式发生了突然变异,其化学本质是DNA结构的变化。体细胞突变可诱发癌症,性细胞突变可导致遗传效应。,电离辐射是人类首先证实的致突剂。1927年,Mller HJ用x射线照射果蝇诱发了基因突变。1942年才证实化学物质有致突变作用。,辐射的致突作用,36,37,6.2.2 影响辐射生物学作用的因素,1 .物理因素,(1)辐射品质:不同种类和不同能量的射线有不同的生物效应。传能线密度LET(linear energy transfer):单位长度上发生的能量转移。高LET辐射(high LET radiation):直接产生的或通过次级带电粒子产生的各电离事件之间的距
13、离以细胞核的尺度衡量比较小的辐射。一般指快中子、质子和粒子等。,38,低LET辐射(low LET radiation):直接产生的或通过次级带电粒子产生的各电离事件之间的距离以细胞核的尺度衡量比较大的辐射。一般指X、辐射等。一般说来,高LET辐射(n,)的生物效应比低LET辐射 (X,)的更为明显或严重。,39,为辐射防护目的,对吸收剂量乘以的因数,用以考虑不同类型的辐射对健康的相对危害效应。,辐射权重因子 WR(radiation weighting factor),40,(2) 辐射剂量:剂量效应关系中的决定因素。,41,(3)剂量率:剂量率越高,辐射效应越显著。剂量率在0.1Gy/h
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