电离辐射的生物学效应课件
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电离辐射的生物学效应PPT课件
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9
照射方式图例
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10
电离辐射的介质
直接致
电离
α粒子、β粒子、质子、电子
电
粒子
离
辐
射 间接致
电离 γ射线、χ射线、中子
粒子
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11
电离辐射生物学效应的基础
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12
电离辐射生物效应作用和类型
生物学效应
原发作用 继发作用
直接作用 间接作用
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10~20 1~5
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31
随机性效应-致癌效应
癌症的起始跟诱发基因组DNA损害有关， 该损害导致特异基因的丢失和／或基因结 构和活性的改变。DNA的某些特定部位发 生的变化，有可能成为诱发癌的起因。
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32
致癌危险概率
低剂量低 LET辐射 照射诱发 人类癌瘤 的种类和 致死性癌 症的终生 死亡概率 系数（全 部年龄人 群）(10-
暂时不育 永久不育
不育 可查出混浊
阈剂量
一次短时间照射（Sv）多年分次照射（Sv/a）
0.15
0.4
3.5—6.0 2.5—6.0 0.5—2.0
2.0 ＞0.2 ＞0.1
视力障碍（白内障）
5.0
＞0.15
造血机能低下
0.5
骨髓
再生障碍性贫血
1.5
＞0.4 ＞0.1
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29
对其它系统的确定性效应
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15
继发作用
由于生物活性大分子的损伤，继而发生的 组织细胞代谢的变化、功能和结构的破坏 等作用。
继发作用所致的细胞和组织器官的损伤可 以被机体的再生和代偿能力修复，但有时 或有的个体在修复后可在DNA中发生基 因突变，这是导致遗传效应和远期癌变的 重要原因。
电离辐射的生物学效应-医学辐射防护学教学课件
造血干细胞 造血祖细胞 原始造血前体细胞 成熟功能细胞
25
血液系统的辐射损伤特点
损伤出现迅速明显，恢复相对滞后缓慢。 损伤表现有时相性。
损伤程度与照射剂量平行。 损伤时相和程度与病程分期和病情轻重相关。
造血辐射损伤的主要环节是增殖分裂抑制。 辐射造血损伤有可恢复性。
血细胞数量减少与形态功能改变伴行。
12
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
其他癌症 10年
ICRP Publ. 60(1990)
8年 16-24年
40年 终生
13
影响人类辐射致癌的因素
✓ 宿主因素: ✓ 遗传学易感性 ✓ 性别与激素 ✓ 年龄与时间因素: ✓ 环境及生活因素的复合作用: ✓ 剂量学因素:
14
电离辐射遗传效应 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
在卫生部2006年颁发的《放射诊疗管理规定》
中明确规定：不得将放射性核素显像检查和X射线胸
部检查列入对婴幼儿及少年儿童体检的常规检查项
目；对育龄妇女腹部或骨盆进行核素显像检查或X射
线检查前，应问明是否怀孕；非特殊需要，对受孕
后的8～15周的育龄妇女，不得进行下腹部放射影像
检查。
22
小剂量低剂量率照射
在急性照射条件下，女性永久性不育剂量的阈值 为2.5—6Gy；在迁延照射条件下，永久性不育剂量率 的阈值为0.2Gy/a。辐射造成女性不育时，伴有与绝经 期相似的明显的激素水平改变。
19
眼晶体的电离辐射效应
射线损伤晶体上皮细胞，其分解产物沉积在晶体 囊的下方，进而病变向其他部位扩展使晶体产生混 浊影响视力，产生白内障。
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血液系统的辐射损伤特点
损伤出现迅速明显，恢复相对滞后缓慢。 损伤表现有时相性。
损伤程度与照射剂量平行。 损伤时相和程度与病程分期和病情轻重相关。
造血辐射损伤的主要环节是增殖分裂抑制。 辐射造血损伤有可恢复性。
血细胞数量减少与形态功能改变伴行。
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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
其他癌症 10年
ICRP Publ. 60(1990)
8年 16-24年
40年 终生
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影响人类辐射致癌的因素
✓ 宿主因素: ✓ 遗传学易感性 ✓ 性别与激素 ✓ 年龄与时间因素: ✓ 环境及生活因素的复合作用: ✓ 剂量学因素:
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电离辐射遗传效应 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
在卫生部2006年颁发的《放射诊疗管理规定》
中明确规定：不得将放射性核素显像检查和X射线胸
部检查列入对婴幼儿及少年儿童体检的常规检查项
目；对育龄妇女腹部或骨盆进行核素显像检查或X射
线检查前，应问明是否怀孕；非特殊需要，对受孕
后的8～15周的育龄妇女，不得进行下腹部放射影像
检查。
22
小剂量低剂量率照射
在急性照射条件下，女性永久性不育剂量的阈值 为2.5—6Gy；在迁延照射条件下，永久性不育剂量率 的阈值为0.2Gy/a。辐射造成女性不育时，伴有与绝经 期相似的明显的激素水平改变。
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眼晶体的电离辐射效应
射线损伤晶体上皮细胞，其分解产物沉积在晶体 囊的下方，进而病变向其他部位扩展使晶体产生混 浊影响视力，产生白内障。
第二章 电离辐射的生物学效应及放射防护PPT课件
2．随机性效应(stochastic effect)：指效应的发生率（不是 严重程度）与照射剂量的大小有关，这种效应在个别细 胞损伤（主要是突变）时即可出现。不存在阈剂量。遗 传效应和辐射诱发癌变等属于随机性效应（图2-3）。
9
10
11
二、影响辐射生物学效应的因素
（一）与辐射有关的因素
1．辐射类型 高电离密度的电离辐射，电离密度大， 射程小，如、射线，在组织内能量分布密集，内照射时 生物学效应相对较强。而γ（X）射线是低电离密度的电 离辐射，电离密度小，射程大，因此外照射时生物学效 应强。
20
二、放射卫生防护的基本原则
为了实现放射防护的目的，ICRP提出放射卫生防护的基 本原则。（International Commission on Radiological Protection，国际辐射防护委员会）
1．放射实践的正当化（justification of radiological practice） 2．放射防护的最优化（optimization of radiological
时内死亡。
15
2．缓发效应 在照射后的几年乃至二、三十年内出现， ①小剂量外照射 ②慢性内照射
16
四、低剂量辐射的兴奋效应
低剂量辐射对生物体的影响尚有不少争议。但有一点可 以肯定：低剂量辐射既可使人体出现防御和免疫功能增 强等有益的生物学反应，也可以出现染色体畸变、癌变 发生率增加等不利的反应，说明低剂量辐射的效果可能 是由其所引起的不同的生物学反应之间的竞争决定的。
14
三、剂量与效应的关系
（一）早期效应和缓发效应 1．早期效应 人体受辐照剂量当量： <1Sv，看不到明显症状 <5Sv，出现以造血系统损伤为主的放射病 >8Sv，出现以消化道损伤为主的胃肠急性放射病，症状
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二、影响辐射生物学效应的因素
（一）与辐射有关的因素
1．辐射类型 高电离密度的电离辐射，电离密度大， 射程小，如、射线，在组织内能量分布密集，内照射时 生物学效应相对较强。而γ（X）射线是低电离密度的电 离辐射，电离密度小，射程大，因此外照射时生物学效 应强。
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二、放射卫生防护的基本原则
为了实现放射防护的目的，ICRP提出放射卫生防护的基 本原则。（International Commission on Radiological Protection，国际辐射防护委员会）
1．放射实践的正当化（justification of radiological practice） 2．放射防护的最优化（optimization of radiological
时内死亡。
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2．缓发效应 在照射后的几年乃至二、三十年内出现， ①小剂量外照射 ②慢性内照射
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四、低剂量辐射的兴奋效应
低剂量辐射对生物体的影响尚有不少争议。但有一点可 以肯定：低剂量辐射既可使人体出现防御和免疫功能增 强等有益的生物学反应，也可以出现染色体畸变、癌变 发生率增加等不利的反应，说明低剂量辐射的效果可能 是由其所引起的不同的生物学反应之间的竞争决定的。
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三、剂量与效应的关系
（一）早期效应和缓发效应 1．早期效应 人体受辐照剂量当量： <1Sv，看不到明显症状 <5Sv，出现以造血系统损伤为主的放射病 >8Sv，出现以消化道损伤为主的胃肠急性放射病，症状
电离辐射生物学作用原理(ppt)
（四）靶学说的意义和局限性 靶学说和数学模型意义： 对照射后生物大分子的失活规律、辐射敏感体积的估计、
靶相对分子质量的估算，以及在分子水平上评价不同品质射线 对相对生物效能(relative biological effect，RBE)的影响方面有着 重要的指导意义。
靶学说的局限性：
由于历史原因，经典的靶学说设想比较简单，对生物的 复杂性认识不足，在使用上有一定的适用范围；
获取中子的途径：
①放射性元素：在自然界中能发生自发衰变产生中子的只
有锎(
C 2 5 3
98
f
) 一种核素；它是首次得到的可携带的中子源。
②反应堆：2
3 9
5 2
U
或
226 88
R
a
等核素如果用中子激发使其自发
裂变产生中子；人们也常常把发生α粒子的
2
3 9
9 4
P
u 粉末与Be粉末
按一定比例混合，紧密地分装在容器内，用α粒子轰击Be原子
随着细胞生物学的发展，针对不同生物体对不同品质的射 线、不同照射方式、不同修复条件，拟合了多种数学模型。具 有代表性的模型有以下几种：
1.单靶单击模型(one target and one-hit model) 2.多靶单击模型(more target and one-hit model) 3.线性-平方模型(linear quadratic mode, LQ)
SF=e-DD 1[1(1eDD 2)n]
SF=e-DD 1[1(1eDD 2)n]
D1和D2指曲线开始和终止时 候的2个斜率所对应的剂量值， 对大多数细胞和较宽能量范围 都适用。
我们可以类推，进一步排列 组合，可得到单靶单击、单靶多 击、多靶单击和多靶多击等多种 可能性，并可计算出相应的模型。
放射生物学-电离辐射的细胞效应ppt课件
• 这种情况见于病毒或酶的灭活及少数哺乳动物细胞的射线 杀伤。
S ekD ln S kD
• S：某剂量下细胞的存活分数 • D：所受剂量 • k：常数，与射线性质及细胞敏感性
有关
指数单击曲线
• 根据靶学说的解释，上述情况属于单 击单靶模型，即在细胞或生物大分子 内存在着一个敏感的靶区，靶区被辐 射击中一次即可引起死亡或灭活。
精原细胞瘤、肾母细胞瘤等； • 中度敏感：鳞状上皮癌、分化差的腺癌
，脑胶质瘤等； • 辐射抗性肿瘤：恶性黑色素瘤、软骨肉
瘤等
细胞周期
• 增殖细胞在两次有丝分裂之间所发生的一系列事件的总称， 包括4个时相。
• ① G1期：表示有丝分裂结束和S期开始之间的时间。 • ② S期（synthesis）：是DNA复制的时间。
• 细胞凋亡是一种主动的由基因导向的细胞消亡过程，属于普 遍存在的生物学现象，在保持机体内稳态方面发挥积极作用 。
• 在胚胎发生、器官发育与退化、免疫和造血细胞的分化、选 择以及正常和肿瘤细胞的更新等方面都有重要意义。
细胞凋亡（apoptosis)
• 在机体的生理过程中，在一定的信号启动下，凋亡相关基因 有序地表达，制约着对整体无用或有害细胞的清除。
• 又称即刻死亡或非有丝分裂死亡。
• 但有些细胞在中等或更低剂量照射后即可发生间期死亡，这 类细胞包括胸腺细胞、淋巴细胞、A型精原细胞和卵细胞等 。
间 期 死 亡（interphase death ）
• 这些都属于放射敏感性较高的细胞，1Gy以内的剂量即足以 引起50％以上的细胞死亡。
• 细胞死亡的发展要经历一定时间，死亡数随照后时间推移逐 渐增加，一般在照射后24h内达到顶点，剂量愈大，此发展 过程愈快。
S ekD ln S kD
• S：某剂量下细胞的存活分数 • D：所受剂量 • k：常数，与射线性质及细胞敏感性
有关
指数单击曲线
• 根据靶学说的解释，上述情况属于单 击单靶模型，即在细胞或生物大分子 内存在着一个敏感的靶区，靶区被辐 射击中一次即可引起死亡或灭活。
精原细胞瘤、肾母细胞瘤等； • 中度敏感：鳞状上皮癌、分化差的腺癌
，脑胶质瘤等； • 辐射抗性肿瘤：恶性黑色素瘤、软骨肉
瘤等
细胞周期
• 增殖细胞在两次有丝分裂之间所发生的一系列事件的总称， 包括4个时相。
• ① G1期：表示有丝分裂结束和S期开始之间的时间。 • ② S期（synthesis）：是DNA复制的时间。
• 细胞凋亡是一种主动的由基因导向的细胞消亡过程，属于普 遍存在的生物学现象，在保持机体内稳态方面发挥积极作用 。
• 在胚胎发生、器官发育与退化、免疫和造血细胞的分化、选 择以及正常和肿瘤细胞的更新等方面都有重要意义。
细胞凋亡（apoptosis)
• 在机体的生理过程中，在一定的信号启动下，凋亡相关基因 有序地表达，制约着对整体无用或有害细胞的清除。
• 又称即刻死亡或非有丝分裂死亡。
• 但有些细胞在中等或更低剂量照射后即可发生间期死亡，这 类细胞包括胸腺细胞、淋巴细胞、A型精原细胞和卵细胞等 。
间 期 死 亡（interphase death ）
• 这些都属于放射敏感性较高的细胞，1Gy以内的剂量即足以 引起50％以上的细胞死亡。
• 细胞死亡的发展要经历一定时间，死亡数随照后时间推移逐 渐增加，一般在照射后24h内达到顶点，剂量愈大，此发展 过程愈快。
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遗传效应
遗传效应是某个生物体在受到电离 辐射照射时其生殖细胞也受到照射，而 且受照射的生殖细胞内已产生了发生突 变的基因。
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辐射对人体的作用 ——辐射效应
几何条件 ：不同的几何条件 不同的生物效应
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5、照射方式
外照射：是指辐射源位于人体外对人体造成的辐射照射，包
括均匀全身照射、局部受照。多方向照射的生物效应大 于单向照射。
内照射：存在于人体内的放射性核素对人体造成的辐射照 射
植入前期(0—8天) 主要器官发生时期 (9—60天) 胎儿发育时期(60—270天)
自受精卵至孕龄8周前称为胚胎， 8周以后称 为胎儿。
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胚胎不同发育阶段，2Gy X射线照射下死胎或畸形的发生率
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（3）组织与细胞的放射敏感性
不同的组织与细胞的辐射的敏感性不同，一 般分裂旺盛的细胞，以及那些比别的细胞需要更 多营养的细胞，对射线更为敏感。
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不同组织或器官对辐射的敏感性不同
高度敏感: 淋巴组织、 胸腺、骨髓、性腺、胚胎、 肠胃上皮
按效应发生的个体
按效应表现情况
按剂量-效应关系
躯体效应
—大剂量照射的
急性效应—急性放射病
—受照射远期发生的效应
— 白血病 — 癌症 — 白内障 — 不育
特殊的躯体效应—宫内受照后
胚胎和胎儿的效应：致死性效应
先天性畸形
生长发育缺陷
远期恶性疾病的诱发
确定性效应 随机性效应
遗传效应 —基因突变—发生在性细胞：遗传性疾病
不同生物种系对辐射的敏感性不同
生物种系 人
猴 大鼠 鸡 龟
大肠杆 菌
பைடு நூலகம்
病毒
LD50 （Gy）
4.0
6.0
7.0
7.1 15. 50
56.0
210 4
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（2）个体发育的放射敏感性
哺乳动物：胚胎→幼年→少年→青年→老年→成年
孕体发育：
机体或其组织、器官对辐射作用的反应强弱或速度快慢 不同，若反应强、速度快，其敏感性就高，反之则低。
（1）种系和品系的放射敏感性
不同种系的成年动物对射线的敏感性是不一样的， 演化越高、机体组织结构越复杂，则放射敏感性就越高。
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二、随机性效应
➢随机性效应(Stochastic effect)：是指辐射效应的发生 几率(而非其严重程度)与剂量相关的效应，不存在剂量的
阈值。主要指致癌效应和遗传效应。
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躯体效应
躯体效应是指辐射在受到照射的个体本身诱发 出的各种效应（包括癌症），是生物体的体细胞受到 照射后产生的后果，因而不具有遗传性，受影响的只 是受到照射的个体本身。在辐射防护中提到效应时， 多指这类效应。
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第一节 电离辐射生物效应类型及其特点
一、确定性效应
➢确定性效应(Deterministic effect)：是指辐射效应的严 重程度取决于所受剂量的大小。这种效应有一个明确的
剂量阈值，在阈值以下不会见到有害效应，如放射性皮 肤损伤、 生育障碍。
称为内照射。内照射的生物效应则受到放射性核素的 理 混合化照特射性：、是侵指入内途、径外、照分射布二和者排兼出有特的点照等射多。种当因条素件影相响同。
时，混合照射的效应较单一照射的效应更显著。
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6、放射敏感性
放射敏感性，即当一切照射条件完全严格一致时，
中度敏感: 感觉器官（角膜、晶状体、结膜）、内皮 细胞、皮肤上皮、唾液腺、肾、肝等
先天性畸形
生长发育障碍
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辐射致癌的潜伏期
➢白血病：10～13年；
➢甲状腺癌：20年；
➢乳腺癌：23年；
➢一般潜伏期取25年。
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第二节 电离辐射生物效应的基本规律及机制
随机性效应和确定性效应
（Stochastic effect ， Deterministic effects ）
躯体效应和遗传效应
（ Somatic effect ， Hereditary effects ）
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一、电离辐射生物效应的基本规律 （一）辐射种类及其生物效应
辐射种类不同，其生物效应也不同。从辐 射的物理特性来看，射线的电离密度越大、穿 透力越强，生物效应越显著。
外照射 ： g＞b＞a (危害程度) 内照射 : a＞b＞g (危害程度)
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3、分次照射
同一剂量的照射，在分次给予的情况下，其 生物效应低于一次给予的效应，分次越多，各次间 隔时间越长，其生物效应越小。
4、照射部位与面积
机体受照的部位不同，其损伤的严重程度也 不同。在同一剂量和剂量率情况下，损伤严重程度 依次为：
腹部→盆腔→头颈→胸部→四肢
照射部位与面积 ： 不同部位 不同的敏感度 面积 生物效应
（二）影响电离辐射生物效应的主要因素
1、照射剂量 照射剂量是影响辐射生物效应的主要因素。一
般剂量越大，生物效应越严重。 2、剂量率
是指单位时间内机体所接受的照射剂量。一般情 况下，剂量率越高生物效应越显著。
剂量率、受照时间间隔
剂量率 生物效应 时间间隔 生物效应
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