生物剂量估算方法的研究进展
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生物剂量计 是用以估算受照射的生物体 系，该生物体系受到照射后的反应与受照 剂量之间存在着某种定量关系，从而可用 来推断受照剂量。
生物剂量计应备的基本条件
1、对电离辐射有较高的灵敏度和特异性 2、有较宽范围的剂量和剂量率的依赖性 3、离体和活体效应一致性 4、本底值低、个体差异较小 5、大剂量反映快，最好对小剂量能积累、 持久和恒定 6、不受环境诱变剂的干扰 7、方法简便，取材方便，不增加受检者痛苦 8、测定方法快速，最好能在取样后48h内给出 剂量结果 9、有可能借助于仪器实现自动化。
受照后呕吐出现时间 （h）
受照后呕吐出现时间与受照剂量的关系
7
6
5
4
系列1
3
指数 (系列1)
2
1
y = 5.7939e-0.2685x
0
R2 = 0.9501
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
受照剂量（Gy）
细胞遗传性指标
外周血淋巴细胞染色体畸变（双着丝粒体加 着丝粒环）分析、微核测定和早熟凝集染色 体（PCC）等。上述方法剂量-效应关系好， 较灵敏和特异。是事故早期常用的生物剂量 计。 稳定性染色体畸变分析（Ｇ显带,FISH技术） 也可用于事故照射和职业受照人群的剂量重 建研究。(GBZ/T 249-2014 荧光原位杂交分 析染色体易位估算辐射生物剂量技术方法)
▪ 核与辐射是一把“双刃剑”，在造福于人类的同 时，也会带来辐射损伤，如何在核事故发生时进 行放射事故的快速判断和对受照者进行临床救治， 提出了放射生物剂量学和生物剂量计的需求与发 展。
放射生物剂量学的基本概况
放射生物剂量学 是研究利用电离辐射所 引起机体的生物学变化度量受照剂量和评 估危害的科学。
着丝粒位于染色体纵轴的5/8～7/8处
近端着丝粒 染色体,
着丝粒位于染色体纵轴的7/8～末端处
概念
染色体畸变：正常染色体在物理、化学或生物等因素 作用下发生的结构和数目上的异常。
染色Βιβλιοθήκη Baidu型畸变：照射时处于G0或G1期的细胞，由于 在DNA合成之前，染色体以一条单体行使其功能， 这时诱发的畸变，经S期复制后，形成涉及两条单 体的染色体型畸变，主要包括无着丝粒断片、微小 体、无着丝粒环、着丝粒环、双或多着丝粒体、倒 位、易位、插入和缺失等。
生物剂量估算方法的研究进展
1895年，德国物理学家 发现了X射线
1896年法国物理学家贝 克勒尔发现放射性
贝克勒尔和居里夫妇获 得1903年诺贝尔奖
电离辐射的应用
▪ 医疗照射、职业照射和环境污染造成的照射以及 各种放射性物质在工业（核电站等）、农业（辐 照育种）、科研（利用放射性核素作为示踪原子、 辐射生物效应等）、地质勘探（探矿、测井、测 地质年龄等）工作中的应用所致的照射。
染色单体型畸变：在S期受照的大多数细胞和G2期受 照的细胞，已进行DNA合成，既已形成两个独立的 单体，所以只诱发染色单体型畸变，主要包括染色 单体断裂、染色单体互换、染色单体间隙等。
概念
非稳定性染色体畸变：无着丝粒断片、微小体、 无着丝粒环，由于无着丝粒，在纺锤体上不 能定向，很快从分裂细胞中丢失，双着丝粒 体和着丝粒环往往在分裂后期形成染色体桥 或导致四倍体而常引起细胞死亡，将上述五 种畸变成为非稳定性畸变。
p 短臂，q 长臂
染色体特性
1. 存在于细胞核内 2. 形成于有丝分裂中期 3. 应用显微镜可以观察 4. DNA和蛋白质的复合体 5. 具有存储、传递遗传信息的功能 6. 具有调控细胞分化、发育的功能 7. 对电离辐射十分敏感
染色体畸变是反应辐射损伤的良好指标。
它既能察觉辐射损伤和评价损伤程度， 又能估算受照剂量。
体细胞基因突变
１、血型糖蛋白Ａ基因：血型糖蛋白Ａ （Glycophorin A,GPA) ２、次黄嘌呤磷酸核糖转移酶基因 （Hypoxanthine phospho-ribosyl transferase, hprt基因） ３、Ｔ细胞受体（T.Cell recepotor, TCR） 4、人类白细胞抗原—Ａ基因（Human leukocye antigen-Ａ，HLA-A） 5、磷酸化组蛋白（phosphorylated form of variant histone, γH2AX )
因此，染色体畸变分析： 国家规定的放射工作人员主要检测项目 核事故医学应急时，用于估算受照人员辐 射剂量的主要方法。
端粒 位置：在染色体的末端 功能：稳定和保护染色体
正常染色体之间不会形成染色体畸变； 损伤的染色体，由于产生粘性末端，容易引 起染色体畸变。
染色体结构示意图
•一条染色体一个着丝粒；
淋巴细胞绝对数与全身受照剂量关系
淋巴细胞绝对值计数（× 109/L）
不同受照剂量淋巴细胞绝对值计数与受照后时间的关系
3 2.5
2 1.5
1 0.5
0 0
2
4
6
8
10
受照后时间（天）
0Gy 1Gy 2Gy 3Gy 4Gy 5Gy 6Gy 7Gy 8Gy 9Gy 10Gy
呕吐出现时间与全身受照剂量关系
电子自旋共振 （Electorn spin resonance, ESR）
丙氨酸，牙釉，骨骼等
目前估算生物剂量的指标较多， 对核与辐射事故急性照射估算剂 量的首选指标是染色体非稳定性 畸变（双十环）。
NIRP, China CDC
染色体畸变估算剂量方法
染色体畸变分析
染色体（Chromosome）是遗传基因的 载体。存在于细胞核内，在细胞分裂时 ，在碱性染料作用下着色较深。由DNA 、蛋白质和少量RNA组成。
•失去着丝粒的染色体片断在细
胞分裂时易丢失；
•同一细胞内每条染色体着丝粒 位置不同；不同个体同一号染 色体着丝粒位置恒定； •染色体的末端维持染色体的独 立性。去除端粒的染色体易发 生重排，形成畸变。
染色体按其着丝粒的位置可分为三类
近中着丝粒染色体,
着丝粒位于染色体纵轴的1/2～5/8处
亚中着丝粒 染色体,
NIRP, China CDC
现行的生物剂量学 指标和评价
临床指标
临床症状和体征、血液、免疫、生殖、 体液生化等指标主要用于事故情况下 伤员的早期分类和医疗方案制定和疗 效观察。 特点是简便、快速、但灵敏度不高， 特异性不强。
受照后人淋巴细胞绝对值与呕吐出现时间模型
Annals of internal Medicine,2004,140(12):1037-51
生物剂量计应备的基本条件
1、对电离辐射有较高的灵敏度和特异性 2、有较宽范围的剂量和剂量率的依赖性 3、离体和活体效应一致性 4、本底值低、个体差异较小 5、大剂量反映快，最好对小剂量能积累、 持久和恒定 6、不受环境诱变剂的干扰 7、方法简便，取材方便，不增加受检者痛苦 8、测定方法快速，最好能在取样后48h内给出 剂量结果 9、有可能借助于仪器实现自动化。
受照后呕吐出现时间 （h）
受照后呕吐出现时间与受照剂量的关系
7
6
5
4
系列1
3
指数 (系列1)
2
1
y = 5.7939e-0.2685x
0
R2 = 0.9501
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
受照剂量（Gy）
细胞遗传性指标
外周血淋巴细胞染色体畸变（双着丝粒体加 着丝粒环）分析、微核测定和早熟凝集染色 体（PCC）等。上述方法剂量-效应关系好， 较灵敏和特异。是事故早期常用的生物剂量 计。 稳定性染色体畸变分析（Ｇ显带,FISH技术） 也可用于事故照射和职业受照人群的剂量重 建研究。(GBZ/T 249-2014 荧光原位杂交分 析染色体易位估算辐射生物剂量技术方法)
▪ 核与辐射是一把“双刃剑”，在造福于人类的同 时，也会带来辐射损伤，如何在核事故发生时进 行放射事故的快速判断和对受照者进行临床救治， 提出了放射生物剂量学和生物剂量计的需求与发 展。
放射生物剂量学的基本概况
放射生物剂量学 是研究利用电离辐射所 引起机体的生物学变化度量受照剂量和评 估危害的科学。
着丝粒位于染色体纵轴的5/8～7/8处
近端着丝粒 染色体,
着丝粒位于染色体纵轴的7/8～末端处
概念
染色体畸变：正常染色体在物理、化学或生物等因素 作用下发生的结构和数目上的异常。
染色Βιβλιοθήκη Baidu型畸变：照射时处于G0或G1期的细胞，由于 在DNA合成之前，染色体以一条单体行使其功能， 这时诱发的畸变，经S期复制后，形成涉及两条单 体的染色体型畸变，主要包括无着丝粒断片、微小 体、无着丝粒环、着丝粒环、双或多着丝粒体、倒 位、易位、插入和缺失等。
生物剂量估算方法的研究进展
1895年，德国物理学家 发现了X射线
1896年法国物理学家贝 克勒尔发现放射性
贝克勒尔和居里夫妇获 得1903年诺贝尔奖
电离辐射的应用
▪ 医疗照射、职业照射和环境污染造成的照射以及 各种放射性物质在工业（核电站等）、农业（辐 照育种）、科研（利用放射性核素作为示踪原子、 辐射生物效应等）、地质勘探（探矿、测井、测 地质年龄等）工作中的应用所致的照射。
染色单体型畸变：在S期受照的大多数细胞和G2期受 照的细胞，已进行DNA合成，既已形成两个独立的 单体，所以只诱发染色单体型畸变，主要包括染色 单体断裂、染色单体互换、染色单体间隙等。
概念
非稳定性染色体畸变：无着丝粒断片、微小体、 无着丝粒环，由于无着丝粒，在纺锤体上不 能定向，很快从分裂细胞中丢失，双着丝粒 体和着丝粒环往往在分裂后期形成染色体桥 或导致四倍体而常引起细胞死亡，将上述五 种畸变成为非稳定性畸变。
p 短臂，q 长臂
染色体特性
1. 存在于细胞核内 2. 形成于有丝分裂中期 3. 应用显微镜可以观察 4. DNA和蛋白质的复合体 5. 具有存储、传递遗传信息的功能 6. 具有调控细胞分化、发育的功能 7. 对电离辐射十分敏感
染色体畸变是反应辐射损伤的良好指标。
它既能察觉辐射损伤和评价损伤程度， 又能估算受照剂量。
体细胞基因突变
１、血型糖蛋白Ａ基因：血型糖蛋白Ａ （Glycophorin A,GPA) ２、次黄嘌呤磷酸核糖转移酶基因 （Hypoxanthine phospho-ribosyl transferase, hprt基因） ３、Ｔ细胞受体（T.Cell recepotor, TCR） 4、人类白细胞抗原—Ａ基因（Human leukocye antigen-Ａ，HLA-A） 5、磷酸化组蛋白（phosphorylated form of variant histone, γH2AX )
因此，染色体畸变分析： 国家规定的放射工作人员主要检测项目 核事故医学应急时，用于估算受照人员辐 射剂量的主要方法。
端粒 位置：在染色体的末端 功能：稳定和保护染色体
正常染色体之间不会形成染色体畸变； 损伤的染色体，由于产生粘性末端，容易引 起染色体畸变。
染色体结构示意图
•一条染色体一个着丝粒；
淋巴细胞绝对数与全身受照剂量关系
淋巴细胞绝对值计数（× 109/L）
不同受照剂量淋巴细胞绝对值计数与受照后时间的关系
3 2.5
2 1.5
1 0.5
0 0
2
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6
8
10
受照后时间（天）
0Gy 1Gy 2Gy 3Gy 4Gy 5Gy 6Gy 7Gy 8Gy 9Gy 10Gy
呕吐出现时间与全身受照剂量关系
电子自旋共振 （Electorn spin resonance, ESR）
丙氨酸，牙釉，骨骼等
目前估算生物剂量的指标较多， 对核与辐射事故急性照射估算剂 量的首选指标是染色体非稳定性 畸变（双十环）。
NIRP, China CDC
染色体畸变估算剂量方法
染色体畸变分析
染色体（Chromosome）是遗传基因的 载体。存在于细胞核内，在细胞分裂时 ，在碱性染料作用下着色较深。由DNA 、蛋白质和少量RNA组成。
•失去着丝粒的染色体片断在细
胞分裂时易丢失；
•同一细胞内每条染色体着丝粒 位置不同；不同个体同一号染 色体着丝粒位置恒定； •染色体的末端维持染色体的独 立性。去除端粒的染色体易发 生重排，形成畸变。
染色体按其着丝粒的位置可分为三类
近中着丝粒染色体,
着丝粒位于染色体纵轴的1/2～5/8处
亚中着丝粒 染色体,
NIRP, China CDC
现行的生物剂量学 指标和评价
临床指标
临床症状和体征、血液、免疫、生殖、 体液生化等指标主要用于事故情况下 伤员的早期分类和医疗方案制定和疗 效观察。 特点是简便、快速、但灵敏度不高， 特异性不强。
受照后人淋巴细胞绝对值与呕吐出现时间模型
Annals of internal Medicine,2004,140(12):1037-51