实验核医学(第三章)

辐射能量在组织中的传递首先表现在物理水平 上，接着就是物理-化学、化学、生物学水平的高层 次效应。 射线的能量直接被DNA或其它功能性分子吸收， 而使生物分子发生化学变化。 溶液系统──作用于溶质分子，引起损伤； 生物机体──作用于活性分子（核酸、蛋白质）， 使发生电离、激发或化学键断裂等，结构改变，引 起正常功能和代谢作用障碍；或直接破坏膜系分子 结构，干扰细胞器正常工作。
与生物效应存在一定关系，剂量大，效应显著， 但不是线性关系。
3.剂量率
一般情况下，剂量率越大，效应越显著；剂量率 达到一定程度，效应与剂量率失去比例关系。
4.照射次数
同一剂量照射，分次给予的生物效应小于一次给 予的效应，分层愈多，间隙照射时间愈久，生物效应 愈小。
5.照射部位
机体不同部位的敏感性不同，所产生的生物效应 也不同；腹部受照引起的效应最严重，依次为盆腔、 头颈、胸部，四肢最轻。
五、有效剂量（E）
当人体受到电离辐射时，同一个当量剂量对不同
器官或组织有不同的效应。表示在多个器官或组织同
时受照时，辐射对人体的总危害。
定义：人体各组织或器官的当量剂量乘以相应的 组织权重因数后的和。即： E W H T T ,R SI：J/kg，Sv 同敏感性。
T
考虑不同组织或器官对发生辐射随机性效应的不
2.剂量限制和潜在危险限制：对于个人受到
正常照射以及受到潜在照射危险加以限制。 注意要点： ①“限制”：对个人所受的来自所有有关获准实践的 综合照射的限制，以保证个人不会受到不可接受的健 康危险。 ②剂量限制是对个人所受的正常照射的限制，目的是 保证各项有关获准实践所致的个人总有效剂量和器官 或组织的总当量剂量不超过所规定的相应剂量限值。 ③危险限制是对个人所受的潜在照射的限制，目的是 保证各项有关获准实践所致的个人总潜在危险不超过 危险限值。 ④危险限值应与正常照射剂量限值所相应的健康危险 处于同一数量级水平。
二、致突变及致癌效应 1.致突变效应
引起了遗传物质的遗传密码的改变和染色体的结 构变化。 ①射线诱发的频率与辐射剂量成正比； ②没有剂量阈值，难以制定防护标准； ③效应可受或不受剂量率的影响； ④高LET辐射的效应大于低LET辐射。
2.致癌效应
辐射可以诱发几乎所有种系哺乳动物的所有组织 肿瘤的能力。既可以是致癌的始动因子，又可以是促 进因子。
旧单位：伦琴（R），1R＝2.58×10-4C· -1 kg
只适用于能量在10keV～3MeV的X射线和γ射线照 射空气，不能用于其它射线和靶物质。
二、吸收剂量（D）
定义：单位质量受照物质吸收的任何电离辐射的
平均能量。即：D＝dE/dm。
适用于任何类型电离辐射和被照射的任何物质。
SI：焦耳/千克，J/kg，专用单位：戈(瑞)，Gy。
三、影响因素 （一）辐射源相关因素 1.辐射种类：电离密度、穿透能力
α射线，电离密度大，穿透能力弱，外照射损伤小， 内照射生物效应明显； β射线，电离密度小，穿透能力较强，内、外照射 均能引起明显的生物效应； 高能X射线、γ射线，穿透能力更强，会产生次级 效应，且能穿透深层组织，生物效应明显。
2.照射剂量
相关法律文件：
2003年10月1日起施行的中华人民共和国主席令第六 号《中华人民共和国放射性污染防治法》 2005年12月1日起施行的中华人民共和国国务院令第 449号《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》 2006年3月1日起施行的国家环境保护总局令第31号 《放射性同位素与射线装置安全许可管理办法》 2003年4月1日起施行的国家质量监督检疫总局的国标 号GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本 标准》
3.亚细胞和分子水平的放射敏感性
同一细胞的不同亚细胞结构的放射敏感性存在较 大差异。 细胞核的敏感性高于胞浆； 细胞内：DNA>mRNA>rRNA和tRNA>蛋白质
第三节 电离辐射的生物效应
电离辐射对人体可产生各种生物效应，按发生个 体可分为躯体效应、遗传效应；按辐射效应出现早晚 可分为近期效应、远期效应。 躯体效应：发生在被照射个体本身的，包括白内 障、白血病、生殖腺损伤、皮肤损伤等。 遗传效应：由于生殖细胞收到照射而损伤并体现 在其后代活体上的生物效应。 近期效应可分为急性效应、慢性效应；远期效应 一般发生在受照后数年至数十年。 ICRP60号出版物正式将辐射的有害效应分为随 机效应和确定性效应。
一、随机效应与确定性效应
随机效应：效应的发生几率与剂量之间是线性无
阈的关系。 从防护角度来说，不存在剂量阈值，包括了致癌 效应和遗传效应，即使很小的剂量，也可能诱发疾患， 不过发生几率很小。 因此，一切不必要的照射都应避免。 确定性效应：效应的发生几率和严重程度随剂量 而变化。 存在剂量的阈值，剂量越大，损害越严重。 包括眼晶体白内障、骨髓损伤的造血障碍、生殖 腺损伤的生育能力下降及皮肤良性损伤等。 在防护工作中，首要关注的是随机效应。
六、集体剂量与集体有效剂量
辐射的效应以一定的几率发生在某些个体上，并 非受到照射的每个人都会发生，评价群体所受的健康 危害时，引用S、SE。
S H N
S E Ei Ni
i
N：受某一辐射源照射的群体成员数 H ：平均辐射剂量 Ei：群体分组i组中的平均有效剂量 Ni：该分组成员数 SI：人· 希（man· Sv）
第二节 电离辐射的生物学作用
一、电离辐射的分类
1.来自百度文库接电离辐射：
与物质作用直接使物质电离或激发。
带电粒子：电子、质子、α粒子等。
2.间接电离辐射：
与物质作用不能直接引起物质电离，而使靶物质 释放直接电离粒子或引起核反应，能再度使物质发生 电离。 不带电粒子：X射线、γ射线、中子等。
二、电离辐射生物学作用原理 1.直接作用
四、寿命缩短
尚有争议，一般认为是辐射的致癌效应或其它效 应而使平均寿命缩短。
五、小剂量低剂量率的兴奋效应
低剂量的辐射对免疫系统有一定的刺激作用，对 生长发育、延长寿命、防癌、抗感染有有益的作用。 一般认为主要与T细胞亚群之间的平衡失调和淋 巴因子免疫放大网络被激活有关。
第四节 电离辐射防护安全标准
四、当量剂量（HT,R)
定义：特定种类及能量的辐射在一个组织或器官 中引致的当量剂量，即该辐射在组织或器官的平均吸 收剂量与该辐射权重因数（WR)的乘积。 即： HT,R＝ DT,R· R W HT,R：R类辐射在组织或器官T中所致的当量剂量 DT,R：R类辐射在组织或器官T中所致的平均吸收剂量 WR ： R类辐射的辐射权重因数，反映不同种类及能 量的辐射对人体产生不同程度的影响。 SI：焦耳/千克，J/kg，名称：希沃特，Sv 旧单位：雷姆，rem，1 Sv＝100ram 以防护为目的，考虑不同类型辐射的相对危害效应
3.辐射安全与防护的最优化：考虑了经济和
社会因素之后，使个人受照剂量的大小、受照人数及 受照可能性均保持可合理达到的尽量低水平。 ①对象：实践中特定源的防护与安全。 ②目标：可合理达到的尽量低的水平。 ③约束条件：剂量约束值和危险约束值。 ④过程：从直观的定性分析到使用辅助决策技术的定 量分析，应以某种适当方法将一切有关因素加以考虑。 ⑤最终目的：对于正常照射防护，确定出最优化的防 护与安全措施；对于潜在照射的防护，确立同限制照 射大小及其可能性的原则，以及相应事故预防及其后 果缓解措施。
第三章 电离辐射生物效应与放射 卫生防护
第一节 辐射防护常用量及其单位
剂量：某一对象所接受或“吸收”的辐射的一
种度量。指吸收剂量、器官剂量、当量剂量、有效
剂量、待积当量剂量、待积有效剂量等。
剂量率：单位时间内接受的剂量，表示辐射场
的强弱。
一、照射量（X）
定义：X射线或γ射线在单位质量空气中释放出来 的所有电子被完全阻止时，产生的同一符号离子的总 电荷，即：X＝dQ/dm。 直接度量X射线和γ射线对空气的电离能力。 间接反应了辐射场的强弱。 SI：库仑· -1（C· -1） 千克 kg
三、对造血和免疫系统的作用
1.造血系统
抑制或破坏造血干细胞和增殖池细胞的增殖能力。
敏感性：
淋巴细胞>幼稚红细胞>幼稚单核细胞>幼稚粒细胞>巨 核细胞>各系成熟血细胞>网状内皮细胞与脂肪细胞 损伤出现早，且严重，修复能力较弱； 一旦造血系统辐射损伤，可导致造血功能低下、衰 竭，白、红细胞核血小板明显减少，从而诱发感染、 贫血、出血等并发症，甚至死亡。
H 2O H ，O H ，e q，H2，H 2O2，H3O , OH
辐射


a


破坏细胞膜、膜脂质过氧化，引起膜结构破坏； 蛋白质氧化、脱氢，使蛋白质失活、结构改变、 化学链断裂、蛋白质交联和聚合，影响蛋白质正常功 能； 糖链断裂、失活； 引起核酸损伤，造成细胞死亡。
一般来说，对于机体活细胞，电离辐射的两种作 用是同时存在的。
核酸大分子──引起碱基破坏或脱落、单链或双 链断裂、氢键破坏、螺旋结构出现交联，或核酸间、 核酸与蛋白质间出现交联。 蛋白质──引起蛋白质侧链变化，氢键、二硫键 断裂，导致胎链出现伸展，空间结构改变。
2.间接作用
辐射能量的传递是通过扩散的离子及自由基起作 用，被生物分子吸收，产生的生物学效应。 主要产生大量高活性的自由基和活性粒子，造成 组织或细胞的损坏。
人体各种组织的放射敏感性
淋巴组织（淋巴细胞和幼稚淋巴细胞）、 胸腺（胸腺细胞）、骨髓（幼稚红细胞、 高度敏感 粒细胞和巨核细胞）、胃肠上皮（特别是 小肠和胃肠隐窝上皮细胞）、性腺、胚胎 组织 感觉器官（角膜、晶状体、结膜）、内皮 细胞（主要是血管、血窦和淋巴管的）、 中度敏感 皮肤上皮（包括毛囊上皮细胞）、唾液腺、 肝肾肺的上皮细胞 中枢神经系统、内分泌腺（性腺的内分泌 轻度敏感 细胞）、心脏 不敏感 肌肉组织、软骨和骨组织、结缔组织
6.照射面积
当照射条件相同时，受照面积越大，生物效应越 明显。
7.照射方式
外照射：射线在体外作用于机体。 一般来说，照射条件相同时，多方向照射的生物 效应大于单向照射。 内照射：放射源或核素进入体内产生的照射。 受核素的物理化学性质、侵入途径、分布排泄特 点及物理和生物半衰期等影响。
（二）靶相关因素
旧单位：拉德，rad，1Gy＝100rad
吸收剂量率：单位时间内的吸收剂量，Gy/s。 X与D的换算：D＝33.84X
三、剂量当量（H）
国际辐射单位与测量委员会（ICRU）用以定义实 用量──周围剂量当量、定量剂量当量和个人剂量当 量。 H＝D· N Q· D：组织中某点的吸收剂量 Q：辐射品质因数，区别不同类型射线相对危害效应 N：其它修整因数 与吸收剂量区别：D表征单位质量的介质吸收辐 射能量的多少，而H表征吸收上述能量对人体可能带 来危害的大小。限于辐射防护领域应用，不适用于高 于限值水平的事故照射。
放射敏感性：照射条件完全相同时，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。反 应强，速度快，敏感性高。 1.生物种系的放射敏感性 种系演化越高，机体组织结构越复杂，其放射敏 感性越高。 敏感性随个体发育过程而逐渐降低。 2.不同器官、组织和细胞的放射敏感性 一般与细胞分裂活动成正比，与分化程度成反比。 一般以形态学损伤为标准，若考虑机体功能的反应， 则需另外考虑。
一、辐射防护的目的与基本原则
目的：防止有害的确定性效应发生，限制随机性
效应的发生率，使之达到可以接受的水平。
基本原则：
实践的正当性 剂量限制和潜在照射危险限制 辐射安全与防护的最优化
剂量约束和潜在照射危险约束。
1.实践的正当性：对于一项实践，只有在考虑了
社会、经济和其它因素之后，其对受照个人或社会带 来的利益足以弥补其可能引起的辐射危害，该实践才 是正当的，否则就不予以批准。 注意要点： ①利益与危害的比较是对同一实践而言。 ②涉及潜在照射时，正当性的判断会变得复杂，可能 需要在明确的政治指导原则或行政授权的前提下进行。 ③医疗照射实践的正当性判断应遵循专用准则。 ④除正当医疗照射实践外，通过活化或添加放射性物 质而使有关日用商品或产品活度增加的实践都是不正 当的，不应予以批准。
2.免疫系统
明显抑制先天免疫系统和获得性免疫系统，造成 细胞和体液免疫功能低下，由于辐射对造血系统的影 响，使造血功能低下或抑制，新生成的免疫细胞受阻， 导致出血症状和并发感染，甚至死亡。 造成并非感染的因素： ①辐射使外周血细胞极度下降； ②机体的非特异免疫系统和特异免疫系统高度抑制， 机体失去对外界的抗病能力； ③病原微生物繁殖和入侵，致病作用增强。