电离辐射生物学效应基础yj

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1、电离辐射生物学效应基础Ionizingradiationisubiquitous.Air,water,soil,plants,animals,people,food,paper,machineryandbuildingsareradioactive.医学放射生物学研究电离辐射对机体（特别是人体）的各种细胞、组织、器官和系统的作用规律和机理的一门科学。为保障机体安全和健康，探索有效防护措施和提高临床放射治疗水平提供理论基础，使射线和核技术更好地为人类服务。第一节辐射生物学效应基本概念辐射生物效应（biologicaleffecto

2、fionizingradiation）电离辐射作用于机体后，其能量传递给机体的分子、细胞、组织和器官等基本生命物质和分子后，引起一系列复杂的物理、化学和生物学变化，由此所造成生物体组织细胞和生命各系统功能、调节和代谢的改变，产生各种生物学效应。电离辐射生物效应的种类ICRP第60号建议书(1991)中，区分以下四个述语:①变化:由辐射引起的某种生物学改变，可能有害，也可能无害;②损伤:表示某种程度的有害变化，这种损伤是指对细胞有害，不一定是对受照射的人体有害;③损害:指临床上可观察到的有害效应，表现于受照射的个体(躯体效应)或其

3、后代（遗传效应）;④危害:是一个复杂的概念，它将损害的概率、严重程度和显现时间结合起来加以考虑。辐射种类按与物质作用分类：电离辐射（IonizingRadiation）非电离辐射（Non-IonizingRadiation）按本质和性质分类：电磁辐射(ElectromagneticRadiation)粒子辐射(ParticleRadiation)电离辐射与非电离辐射电离辐射是指一切能引起物质电离的辐射总称。电磁辐射（无形）以相互垂直的电场和磁场，随时间变化而交变振荡，形成向前运动的电磁波电离辐射(如X射线和γ射线)非电离辐射(如

4、无线电波、微波等)粒子辐射（有形）高能粒子通过消耗自身的动能把能量传递给其它物质高速粒子、带电粒子电磁辐射电离辐射粒子辐射X,γ射线α、β、中子质子、负π电磁辐射--波谱传能线密度与相对生物效应重点一、传能线密度（linearenergytransfer，LET）定义：带电电离粒子在其单位长度径迹上消耗的平均能量（单位J/m）。LET概念也适用于虽不是直接电离粒子，但通过次级带电粒子的X、γ射线和中子。与生物效应的关系：正相关二、相对生物效能（elativebiologicaleffectiveness,RBE）RBE＝X或γ射

5、线引起某一生物效应所需剂量所观察的电离辐射引起相同生物效应所需剂量（一）RBE的含义RBE的大小随所比较的剂量不同而有些差别，最好在平均灭活剂量或平均致死剂量下比较。意义：主要是为了比较在剂量相同时，不同种类的电离辐射引起某一特定效应的效率的差别。即：剂量相同、辐射种类不同，产生的效应也不同；若要产生相同效应，则不同种类的辐射所需的剂量就不同。（二）LET与RBE的关系RBE的变化是LET的函数（正相关）LET：<10kev/um时；LET∝RBE(缓慢）LET：10～100kev/um时；LET∝RBE（迅速）LET：>100

6、kev/um时；LET继续增加，RBE反而下降，表明更多的射线并不能用于引起生物效应上，反而被浪费了原发作用与继发作用一、原初作用（primaryeffect）指从照射之时起到在细胞学上观察到可见损伤的这段时间内，在细胞中进行着辐射损伤的原初和强化过程。包括物理、物理化学和化学三个阶段。此过程中辐射能量的吸收和传递、分子的激发和电离、自由基的产生、化学键的断裂等，都是在生物体内进行的。二、继发作用（secondaryeffect）：是指在原发作用发生的基础上，因原发作用形成的各种活性基团不断攻击生命大分子，导致生物显微结构的破坏

7、，继而发生一系列生物学、生物化学的损伤效应。继发反应：亚细胞结构的破坏细胞内水解酶的释放信号转导网络的改变或破坏代谢的方向性和协调性的紊乱生物化学损伤细胞、组织器官和系统的变化病理学改变功能变化三、电离和激发电离（作用）（ionization）生物组织分子被粒子或光子流撞击，轨道电子击出，产生自由电子和带正电荷的离子，即形成离子对，这一过程称为电离（作用）。激发作用（excitation）电离辐射与组织分子相互作用，能量不足以击出电子，而使轨道电子从低能级跃迁到较高能级轨道，分子处于激发态。激发分子很不稳定，容易向邻近分子或原子

8、释放能量。四、水的电离和激发水的原初辐解产物：电离辐射作用于机体的水分子，使水分子发生电离和激发，产生自由基和分子。这种反应称水的辐解反应，各种自由基和分子统称水的原初辐解产物。水合电子游离的电子在碰撞过程中丧失其大部分能量，当其能量水平降至100eV以下而未被