放射生物效应与放射防护.ppt

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1、第二章放射生物效应与放射防护§1电离辐射生物效应电离辐射生物效应是指核射线的能量传递给生物机体后，发生的一系列变化和反应（包括：病理、生理、生化或形态学的变化等），同时它也为放射防护标准的制定提供依据。电离辐射生物效应的作用机制较为复杂，目前还没有完全搞清楚，一般认为，从机体吸收辐射能到产生生物变化(如功能的改变、细胞损伤或死亡等)要经历几个性质不同而又相互联系的阶段，即物理阶段、物理-化学阶段、化学阶段和生物学阶段(如图)。一、作用机理四个阶段两种作用其中前三个阶段又称电离辐射的原发作用过程，可在极短

2、的时间内完成。而后一阶段又称为电离辐射的继发作用过程，可延续至数天、数月、数年甚至更长时间。在这期间，一方面由于射线的作用引起机体的一系列损伤，另一方面，机体又在不断地进行修复。这两种相反过程的消长和变化，决定电离辐射生物效应的转归。1、直接作用(directeffects)：是指电离辐射直接作用于具有生物活性的大分子、如核酸、蛋白质等，使其发生电离、激发或化学键断裂而造成分子结构和性质的改变。2、间接作用(indirecteffects):是指电离辐射作用于体液中的水分子(机体内水占体重的70%)，引

3、起水分子的电离和激发，形成化学性质活泼的不稳定的自由基(如H·OH·)，再作用于生物大分子，而发生一系列变化。直接作用和间接作用只是射线能量传递的途径不同，两者所造成的大分子损伤在本质上没有区别。电离辐射的能量沉积是一个随机过程。如果在细胞内的关键部位沉积足够的能量，就有可能损伤细胞。损伤的细胞若不能得到及时而充分的修复，就会妨碍细胞的存活或增殖，或产生一个虽能存活但业已改变的细胞。这两个结果对机体的影响是完全不同的。前者可导致确定性效应的发生，而后者可导致随机效应的发生。电离辐射生物效应的发生机理非常

4、复杂，最根本的作用是射线作用于生物大分子（核酸、蛋白质、酶等）引发一系列改变（细胞改变、组织器官改变直至机体死亡），同时机体各细胞、组织又是相互联系整体，会相互影响。实验研究表明，辐射损伤细胞产生的损伤信号可导致临近未受照细胞出现同样的损伤效应即：辐射旁效应。电离辐射旁效应的提出,是对某些传统观念有力的挑战,有助于深入理解辐射生物效应,特别是低剂量辐射生物效应的本质,以及对放射肿瘤临床起到重要的指导作用。二、放射生物效应的影响因素影响电离辐射生物效应的因素比较复杂，一般可归结为与辐射有关的因素、与受照机

5、体放射敏感性有关的因素以及与环境有关的因素三个方面。生物效应的大小是各方面因素综合作用的结果。（一）与辐射有关的因素1、照射剂量与剂量率在条件相同的情况下，一般认为在一定的剂量范围内机体受照剂量越大，产生的生物效应越严重。吸收剂量是决定生物效应大小的基本依据。不同剂量对人体损伤的估计2、照射方式及射线的种类照射的方式分为内照射和外照射两种。内照射是指放射性核素或放射性物质进入体内，在体内发射出射线对机体进行的照射。外照射是指放射性核素或放射源在体外，机体受其发射出的射线照射。由于不同的射线具有不同的电离

6、能力和穿透能力，因此产生的生物效应也不相同，就一种射线而言，在不同的照射方式下产生的生物效应也不一样。3、照射次数与照射面积在相同的剂量条件下，分次照射和单次照射产生的生物效应不同，照射次数分的越多，间隔的时间越长，引起的生物效应越轻。在相同的剂量条件下，受照的面积愈大，生物效应也就愈明显；全身照射比局部照射的危害大得多，这主要是由于机体造血系统受到严重损害的缘故。相同剂量的同种射线，分隔的次数愈多，时间间隔愈长，生物效应就越轻，其原因与机体的代偿和修复过程有关总剂量相同，照射次数不同时大白鼠的死亡率（

7、二）与受照机体放射敏感性有关的因素1、生物种系不同种系的生物其放射敏感性不同，规律是种系演化越高，机体结构越复杂，其射线的敏感性越高。多细胞生物比单细胞生物敏感，哺乳类比鸟类、鱼类、两栖类敏感性高。2、生物个体在同一种系中个体敏感性不同，而个体在不同的发育阶段敏感性也有差异，一般是随着个体的发育生长，其放射敏感性逐渐降低，如胚胎期较胎儿期敏感，幼年、青少年比成年敏感。3、同一个体的不同器官、组织和细胞放射敏感性各异一般认为：代谢旺盛的细胞较代谢不旺盛的细胞、分裂活动旺盛的细胞比不旺盛的细胞敏感，胚胎及幼

8、稚细胞较成熟细胞敏感。除以上因素外，受照时机体状态对引起的生物效应也有一定影响。4、亚细胞及分子水平的辐射敏感性依次为：DNA＞mRNA＞rRNA＞tRNA＞蛋白质。机体组织的放射敏感性分类（三）与环境有关的因素（介质因素）比如温度增高，效应增大，相反则降低；氧气浓度增大，效应增大；某些激素(如雌激素)和化学制剂（比如甘露醇）对辐射有抗辐射作用，称为辐射保护剂；还有一些能起增强的作用，称为辐射增敏剂。前者保护正常组织，后者为提高放疗效果。三