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1、辐射生物效应,本章重点,辐射生物效应的定义和分类辐射防护常用剂量和单位氧效应和传能线密度造血系统的放射损伤,一、概述,放射线与放射性核素的双重性1911年，皮肤损伤和皮肤癌的报道。1950年，正式命名：国际辐射防护委员会（ICRP),对待放射性的两种错误态度一是马虎大意，漠不关心；二是谈虎色变，盲目增加防护成本。电离辐射是不能够完全避免的。应避免任何不合理的照射。,辐射生物效应：电离辐射的能量传递给生物机体后引起的一系列生理和病理变化。注意：放射生物效应往往是在超剂量 辐射的情况下产生的；生物机体对射线有一定的适应 能力。,二、辐射防护常用剂量单位,1、照射量：是反映X或射线空间分布和对空气电
2、离能力的的辐射剂量。单位是库仑/千克(C/Kg)。旧单位是伦琴（R）1C/Kg=3.876 x 103 R 1R=2.58 x 10-4 C/Kg,2、吸收剂量（absorbed dose）：单位质量的受照物质吸收射线的平均能量。国际单位是戈瑞(gray、Gy)。1Gy=1J/Kg旧单位是拉德（rad)1Gy=100rad,3、当量剂量（equivalent dose）：等于吸收剂量乘以射线的品质因素Q（辐射权重因数）。单位是希沃特（sievert，Sv）。当量剂量是衡量辐射生物效应危险度的剂量单位。,三、辐射生物效应发生的机理,1、射线的生物靶作用：辐射生物效应辐射的根本原因就是射线与物质的
3、相互作用。主要分为原发作用和继发作用。,2、传能线密度(linear energy transfer,LET)：表示带电粒子在某一长度径迹上消耗的能量与该径迹长度之比。与射线的运动速度和电荷量有关。电荷较高而移动较慢的粒子具有较高的LET。,意义：主要用于放射治疗时射线的选择。射线的LET越高，对组织的损伤也就越大，在放疗时可以有目的的选择高LET的射线。,3、相对生物效应(relative biological effectiveness,RBE)：,通常以250 keV X射线产生的生物效应作为比较的基准。RBE=250 keV X射线产生生物效应的剂量/某辐射产生相同生物效应的剂量一般X
4、射线为1，则为10,4、辐射损伤的化学基础,又可以分为直接作用和间接作用。直接作用：射线的能量或粒子直接引起生物分子的电离、激发或断裂，引起生物组织结构和功能的破坏。,间接作用：射线作用于生物分子周围的组织液产生的自由基等化学性质活波的基团反过来作用于生物分子，引起生物分子的损伤。一般直接作用与间接作用同时存在,自由基可以破坏：核酸分子，蛋白质分子细胞膜、线粒体膜、溶酶体膜、核膜等生物膜(biological membranes)的损伤,自由基清除机制,机体内存在清除自由基的酶类。这类酶类统称为抗氧化酶(antioxygen enzymes),主要包括过氧化氢酶(catalase),过氧化物酶
5、(peroxidase),超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)等.,四、影响放射生物效应的因素,（一）辐射源因素：1、辐射种类和剂量：不同射线产生的效应不同。总的来说，受照剂量越大，产生损伤越重。,2、剂量率：剂量率：单位时间内的照射剂量。在照射剂量固定的情况下，延长照射时间，降低剂量率可以降低损伤程度。,3、照射次数和照射范围：一定辐射剂量一次照射比分割成多次照射引起的生物效应大。相同剂量下，全身照射和局部照射产生的损伤程度不同。相同剂量照射不同部位的辐射效应腹部盆腔头颈胸部四肢,4、照射方式和面积,外照射：放射线在体外发出对人体产生的照射。内照射：放射性核素进
6、入人体内部发出射线对人体产生的照射。,相同条件下，照射面积越大、生物效应越显著。,（二）靶相关因素,辐射敏感性：相同条件下机体或其组织器官对辐射的反应强弱和速度快慢不同。,总的说来有以下几个规律：种系发生越高，敏感性越强：个体发育越成熟，敏感性越低：更新越快的组织，敏感性越高：与环境因素有关：氧、温度、微量元素等。,人体不同器官的辐射敏感性,高度敏感：淋巴组织、胸腺、骨髓、胃肠上皮、性腺、胚胎中度敏感：感觉器官、内皮细胞、皮肤、唾液腺、肾肝肺上皮轻度敏感：中枢、内分泌腺、心脏不敏感：肌肉、骨、软骨、结缔组织,辐射敏感性的分子生物学基础:DNA损伤，特别是DNA双链断裂是辐射致细胞死亡的重要因素
7、细胞对DNA双链断裂的修复能力和修复的速度直接与细胞的辐射敏感性有关。不同的细胞周期辐射敏感性不同，呈周期性变化。癌基因和抑癌基因表达的影响。,五、辐射生物效应的分类,1、按照效应发生的时间来分：急性效应：发生在大剂量的X线、射线全身照射（一般2Gy以上）后，数小时或数天内发生的效应。晚期效应：发生在急性效应恢复后或长期小剂量照射者，一般数年或数十年后发生的效应，例如发癌和遗传效应等。,2、按照效应发生的对象分：躯体效应：主要发生于受照射者本人。遗传效应：主要发生于受照射者的后代。,3、国际分类标准：,国际辐射防护委员会 26号出版物按剂量效应关系把辐射生物效应分为：确定性效应(determi
8、nistic effects)随机效应(stochastic effects),确定性效应(deterministic effects),主要针对个体受照者，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。,ICRP 某些确定性效应的阈值,随机效应(stochastic effects)：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。主要有致癌效应和遗传效应。,五、低剂量兴奋效应,即一定的低剂量辐射对免疫系统具有刺激性作用，除了辐射引起癌症的几率下降外，对大剂
9、量的辐射照射也有一定的耐受性。机制：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 影响某些基因表达和表达产物蛋白质的合成,六、辐射对组织的损伤,1、造血组织的辐射损伤：造血组织增殖快，不断更新，对射线高度敏感。可以通过外周血血细胞的变化反映，易于观测，故有生物剂量仪之称。,造血组织损伤的特点：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。造血组织受损伤的程度可以反映受照剂量的大小。,造血系统细胞的辐射敏感性,淋巴细胞幼红幼粒巨核成熟血细胞内皮细胞,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数量可因辐射致死亡和凋亡而随受照剂量呈指数规律下降。,外周血细胞：RBC
10、：一般受照两周以后才能出现红细胞数和血红蛋白的降低。WBC：照射后15分钟即可观察到淋巴细胞的减少。血小板：受射线照射后12周内下降较慢，降到最低值后逐渐恢复。大剂量照射也会导致血小板的形态及功能改变，损伤凝集和抗出血功能，发生出血倾向。,具体表现,出血综合征：造血功能低下、凝血功能障碍、血管通透性增加、血管脆性增加诱发感染、出血、贫血,2、性腺：睾丸：抑制精原干细胞和精原细胞的分裂，精母细胞及精子细胞则能继续分裂，对成熟的精子的影响也不大。总的效果就是精子数减少。卵巢：女性性腺的放射敏感性较男性性腺略低。大剂量全身照射会引起月经异常等。,3、中枢神经系统：放射敏感性不太高的组织，但一旦发生损
11、伤，往往是不可逆的。主要表现为中枢神经症状：谵妄、嗜睡、昏迷等。严重者迅速死亡。,4、消化系统：,消化管粘膜，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。主要表现为消化道症状。,五、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。,七、急性放射病的诊断：,指全身受到一次较大剂量照射或短时间内多次照射所造成的损伤。多见于战争和放射性事故。临床表现取决于剂量的大小和受照时间。,50GY：机体出现以神经系统为主的症状，如抽搐、痉挛、昏迷，几分钟之内死亡。10-50GY：主要表现神经症状，烦躁，几小
12、时内死亡。1-10GY：主要以造血系统表现为主-造血型放射病，表现为造血功能障碍。剂量较高时以消化道症状为主-胃肠型放射病，几天内死亡。,造血型放射病：是最为多见的放射病。分期：初期：受照后13天，表现为神经系统或植物神经系统症状。假愈期：持续两周，表现正常。极期：半月后，表现出明显的造血功能障碍，出血、感染。恢复期：照射后3周起。,造血型放射病的诊断：有大剂量受照史，很快出现症状有神经系统表现和造血功能障碍。有临床生化检测指标的变化。,造血型放射病的治疗：初期：镇静，抗过敏治疗。假愈期：支持疗法。极期：抗感染治疗，用广谱、敏感抗生素；输全血、止血。必要时可在病情稳定后行干细胞移植术。恢复期：
13、支持，营养。,慢性放射病：机体在较长时间内受到超允许剂量的照射，造成慢性损伤。主要发生在职业工作人员中。特点：病程长，复杂，症状可轻可重，损伤和修复交替进行。,表现：神经系统症候群；性功能障碍；造血系统症候群；皮肤、粘膜营养障碍等。,诊断：有职业史，尤其是有超剂量受照史。有相应的症候群。造血系统改变，外周血、骨髓象、染色体畸变率最具说服力。除外其他疾病。处理：症状轻的要休息；白细胞 3000，红系和血小板系均有下降且有出血、骨髓象增生的应调离工作。,胚胎效应：表现：生长发育迟缓，胚胎期或围产期死亡；先天畸形。在胚胎发育越早期越敏感：着床期：全或无表现。胎儿要么死亡，要么无影响。9-42天：器官形成阶段，造成畸形。7周后：生长发育迟缓或小头畸形。,
