輻射防護

1、輻射(Radiation)的生物效應(yīng)及放射衛(wèi)生防護,一. 常用輻射量: 照射量，吸收劑量，劑量當(dāng)量二. 輻射的生物效應(yīng): 發(fā)生機制，分類，影響因素三. 輻射損傷的防護: 基本原則，劑量限值，實驗室防護,常用輻射量,含義、單位、舉例 照射量，吸收劑量，劑量當(dāng)量，有效劑量當(dāng)量,,輻射劑量和放射性量是不同的概念,,,,,,,,,,,,,,,,,,放射性量表征射線源的強弱輻射劑量表征吸收物質(zhì)實際接受的射線能量強弱,輻射的劑量單位(一

2、),● 照射量 X (Exposure)● 吸收劑量 D (Absorption Dose)● 當(dāng)量劑量 H (Equivalent Dose)● 有效劑量E（Effective Dose Equivalent ）,輻射的劑量單位(二),● 吸收劑量 D (Absorbed dose) 單位質(zhì)量受照物質(zhì)從任何種電離輻射接受的平均能量,,吸收物質(zhì),,,E :接受的能量 (J,焦耳）m :接受物質(zhì)的質(zhì)量 (kg）1

3、 rad = 0.01 Gy,輻射的劑量單位(三),● 當(dāng)量劑量 H (Equivalent dose) 即加權(quán) (weighted) 的吸收劑量，用以消除不同射線種類對組織效應(yīng)的差別，權(quán)重用WR表示 H = D×WR,H的單位: Sv (Sievert,希沃特) 1 Sv = 1 J·kg -1

4、 1 rem = 0.01Sv,,,輻射的劑量單位(四),● 有效劑量當(dāng)量 E(Effective dose Equivalent ) 有效劑量當(dāng)量是全身受到非均勻照射的情況下，人體各器官或組織所接受的平均劑量當(dāng)量與相應(yīng)的權(quán)重因子的乘積之總和，即E = ? WT?HT （T 代表某器官） T,E的單位: Sv (Sievert,

5、希沃特) 1 Sv = 1 J·kg -1 1 rem = 0.01Sv,輻射的劑量單位(小結(jié)),輻射劑量是指單位重量被照物質(zhì)接受到的射線能量，以吸收劑量 D (Gy)或當(dāng)量劑量 H (Sv) 表示對醫(yī)學(xué)上常用的核素，當(dāng)量劑量的權(quán)重因子是 1，所以 D 和 H 的絕對值相同輻射劑量雖和輻射源的放射性量有關(guān)，但不等同，輻射劑量受射線的種類、射程、屏蔽物、及距離等的影響

6、,天然輻射的劑量,,天然輻射源是指地球上早就存在的天然放射性核素和來自宇宙空間的高能輻射及宇宙射線，由這些天然輻射源所構(gòu)成的輻射水平稱為天然放射性本底。,外照射 內(nèi)照射 總計,宇宙線 (Cosmic ray) 0.317,陸地 ? 源 0.540,氡(Radon)及子體 0.916,釷(Thorium)及子體

7、 0.185,40K 0.170,其它 0.170,合計 0.857 1.441 2.298,,我國居民天然輻射平均估計值(mSv/年）,人工輻射的劑量,● 核爆炸、實驗●

8、 核電生產(chǎn)● 含有放射性核素的生活用品● 醫(yī)療輻射（最主要）,核武器實驗,從1945年到1989年共進行1799次實驗，總能量相當(dāng)于42000個美國在廣島投的原子彈，主要危害是核裂變產(chǎn)物。有意義的有：90Sr,137Cs,239Pu。 到1981年，大氣層核試驗造成的集體有效劑量當(dāng)量相當(dāng)于4年天然輻射源所致的全球集體有效劑量當(dāng)量。目前人平均有效劑量為0.005mSv。,核能生產(chǎn),核裂變生產(chǎn)至今的總集體有效劑量負擔(dān)相當(dāng)于1

9、天的天然本底輻射。 目前，核能生產(chǎn)所造成的人平均有效劑量為0.002mSv。,含放射性核素的生活用品,如226Ra.3H,或147Pm等發(fā)光涂料刻度的儀器，鐘表，機場行李檢查X射線機，煙霧報警器等。,醫(yī)療輻射,醫(yī)用診斷X線 放射科 口腔X線檢查 骨科核醫(yī)學(xué) 診斷 治療放射治療 （*在許多發(fā)達國家，醫(yī)療輻射已成為人類最大的人工輻射源）,◆ 醫(yī)用診斷X線,醫(yī)用X射線引起人年平均有效劑量0.3mSv;胸部正位片，體表受照劑

10、量平均0.52mSv;腰椎側(cè)位片平均11.1mSv,◆ 核醫(yī)學(xué),項 目 當(dāng)量劑量 (mSv),3H2O 一次口服 1 mCi 0.48,99mTc一次口服 1 mCi 0.17,51Cr-RBC一次注射 1 mCi

11、 7.80,131I 一次口服 1 mCi 400,125I 1mCi 25cm處外照射(有屏蔽) 0.10/天,,天然輻射當(dāng)量劑量 2.3/年,◆ 放射治療,放射治療

12、時病人受到的局部劑量更大，在一個療程內(nèi)（通常幾周內(nèi)）所受劑量可高達診斷時的幾千倍。,二. 輻射的生物效應(yīng),機制 Mechanism 分類 Classification 影響因素 Affecting factors,,,,Radiation,,,Biological Effect,輻射生物效應(yīng) (機制),直接損傷作用 間接損傷作用,,,,Macro-molecul

13、e,,ExcitationIonization,,鍵斷裂,,,,,,,H2O,H2O,H2O,,,,,Macro-molecule,,,FreeRadicals,水自由基的產(chǎn)生自由基 = 帶不配對電子的分子或原子,,,(羥自由基),(氫自由基),(水合電子),水分子的輻射反應(yīng)與自發(fā)性電離,,自由基引起的化學(xué)反應(yīng),,,5. 二硫鍵斷裂：RSSR ? RS* + RS?,6. 加成反應(yīng)：OH 或 H 加至核酸堿基,主要是氧化作用,其它

14、反應(yīng),自由基和多種疾病有關(guān),Radiation disease Aging Parkinson’s disease Alzheimer’s disease Others為什么不同情況表現(xiàn)不同尚待研究,水自由基的特性(小結(jié)）,射線作用于水分子， 形成帶不配對電子的基團或分子 很快 (< 1s) 將能量傳遞給其它分子, 其它分子變成自由 基又可攻擊別的分子 主要形成異常氧化物，進一步引起化學(xué)鍵斷裂

15、自由基本身壽命很短，通常測脂質(zhì)過氧化物 (LPO) 及超氧化物歧化酶 (SOD),輻射對機體不同水平的損傷作用,⊙ 分子水平（DNA、RNA等）⊙ 染色體水平⊙ 細胞水平⊙ 組織器官水平,輻射對生物大分子的損傷作用,DNA,>,mRNA,>,rRNA tRNA,DNA分子中的堿基、核糖和磷酸二酯鍵都可能遭受自由基的攻擊，造成堿基與核糖氧化、鏈斷裂、與蛋白質(zhì)交聯(lián)等多種類型的損傷。,堿基破壞和

16、脫落,核糖的破壞,DNA鏈斷裂,輻射對染色體的損傷作用,按畸變在體內(nèi)的轉(zhuǎn)歸，可以分為非穩(wěn)定性畸變（Cu)和穩(wěn)定性畸變（Cs)兩類，前者包括雙著絲粒（dic),無著絲粒環(huán)（r)，無著絲粒斷片（ace)，后者包括相互易位（t),倒位（inv)和缺失（del),輻射對細胞的損傷作用,作用靶點：細胞膜蛋白質(zhì)氧化，破壞蛋白結(jié)構(gòu)糖鏈斷裂失活脂質(zhì)過氧化，破壞細胞膜結(jié)構(gòu)DNA作用結(jié)果：凋亡（apoptosis)增殖死亡,輻射對組織器官的

17、損傷作用,,血液系統(tǒng) 消化系統(tǒng) 神經(jīng)系統(tǒng),影響輻射損傷的重要因素,輻射源種類：電離密度大, 穿透性弱，局部損傷作用大 ? > ? > ? 電離密度小, 穿透性強，深部損傷作用大

18、 ? > ? > ?,照射條件： 一次照射 > 分次照射 (劑量率大，損傷嚴(yán)重) 介質(zhì)中的氧濃度,,輻射損傷的氧效應(yīng),生物種類：,機體不同組織對輻射的敏感性,高度敏感 中度敏感 輕度敏感 低度敏感,生殖細胞胃腸道上皮細胞成纖維細胞內(nèi)皮細胞皮脂腺汗腺細胞角膜晶體腎肺

19、肝細胞,神經(jīng)細胞內(nèi)分泌腺細胞心肌細胞,軟骨細胞成骨細胞肌細胞結(jié)締組織細胞,淋巴組織胸腺組織骨髓幼稚紅細胞骨髓幼稚粒細胞巨噬細胞,電離輻射生物效應(yīng)的分類,隨機效應(yīng) (Stochastic Effect) 腫瘤 遺傳效應(yīng) 確定性效應(yīng) (Deterministic Effect) 不育 眼晶體渾濁或白內(nèi)障 造血功能障礙,電離輻射生物效應(yīng)的分類,隨機效應(yīng)

20、 確定性效應(yīng),閾值,有,發(fā)生率的量效關(guān)系,隨劑量加大而增加,閾值以上近100%, 發(fā)生率與劑量無關(guān),,無關(guān),劑量越大越嚴(yán)重,嚴(yán)重程度的量效關(guān)系,無,,,輻射的隨機效應(yīng)(一) 致癌效應(yīng),輻射是很多致癌因子之一射線直接作用或水自由基 ? 體細胞 (1) 基因突變 (2) 染色體畸變,斷裂缺失錯接,輻射的隨機效應(yīng)(一) 致癌效應(yīng)(續(xù)）,無閾值，致癌概率與吸收劑量呈正比根據(jù)動物實驗及

21、廣島結(jié)果，是線性模型理論上只要有輻射就可有基因突變和染色體畸變，故無閾值但致癌因素很多，故劑量小到 20mGy/年, 效應(yīng)就很小，難于從統(tǒng)計學(xué)上看出,,未照射 發(fā)病率為 0.22% 1 Gy 發(fā)病率為 0.22% + 0.18% = 0.4% 兩組差異顯著未照射 發(fā)病率為 0.22% 0.01 Gy 為 0.22% + 0.0018% = 0.2218% 兩組差異不顯著,輻射的隨機效應(yīng)(二)遺

22、傳效應(yīng),射線直接作用或水自由基 ? 生殖細胞 (1) 基因突變 (2) 染色體畸變遺傳效應(yīng)的結(jié)果：子代的顯性或隱性遺傳變異 (1) 死胎 (2) 各種畸形，嚴(yán)重程度變化很大也是無閾值，與劑量呈線性關(guān)系射線是很多致遺傳效應(yīng)的因素之一，劑量小到一定程度即無統(tǒng)計意義,,確定性效應(yīng)及其劑量閾值,閾值,組織和效應(yīng),單次照射(Sv),多次照射(Sv/年),睪丸

23、 暫時不育 永久不育,0.15 3.5-6.0,0.4 2.0,卵巢 不育,,2.5-6.0,> 0.2,晶體 渾濁 白內(nèi)障,0.5-2.0 5.0,>0.1 >0.15,骨髓 造血機能?,0.5,>0.4,三. 輻射損傷的防護,基本原則 劑量限值 實驗室防護要點,兩種錯誤觀點:,◇ 馬虎大意、漠不關(guān)心◇ 談虎色變、盲目增加防

24、護成本,ㄨ,ㄨ,正確觀點：Morgan:“Radiation need not be feared, but it must be respected”,電離輻射警示標(biāo)志,實踐中防護體系的原則,防護的目的 1. 防止確定性效應(yīng) 2. 限制隨機效應(yīng)，達到可接受的水平 (何為可接受的水平？意見不一致),基本原則 1. 實踐的正當(dāng)化 (Justification)

25、 2. 防護的最優(yōu)化 (Optimization) 3. 個人劑量的限制 (Dose Limit) 以上三者相互聯(lián)系，為一整體,個人劑量的限制(Dose Limit, ICRP 1990),不允許接受的下限,年劑量限值,職業(yè) 公眾,全身照射,20 mSv(50)*,1 mSv(5)#,眼晶體,150 mSv,15 mSv,其他單個器官或組織,500 mSv,50 mSv,* 1年為 50，

26、5年平均 20；# 1年最高 5，長期平均 1,輻射防護要點（一）,* 核醫(yī)學(xué)實驗室的設(shè)計 合理安排，分區(qū)布局** 放射性核素的安全操作 外照射遵循防護三原則，內(nèi)照射采取封鎖隔離擴散和除污保潔措施外，加強個人防護尤為重要。** 放射防護監(jiān)測 監(jiān)測包括常規(guī)監(jiān)測、任務(wù)相關(guān)監(jiān)測和特殊監(jiān)測。監(jiān)測范圍包括工作場所監(jiān)測和個人監(jiān)測，前者包括外照射水平，空氣污染和表面污染的監(jiān)測，個人監(jiān)測包括針對外照射、內(nèi)照射和皮膚污染的監(jiān)測。*,輻射

27、防護要點（二）,* 放射工作人員的健康管理 定期檢查* 放射性污染的清除 水、表面活性劑、酸堿試劑、絡(luò)合劑、溶劑和氧化劑等** 放射性廢物的處理 短 ，放置法；長，焚燒法或埋存法；廢液，稀釋放置濃集** 放射事故的處理 首先立即辨明并切斷事故來源，封閉現(xiàn)場，迅速報告主管部門，組織有關(guān)人員采取應(yīng)急情況下的干預(yù)措施,實驗室防護的總要求,硬件：實驗室分三級 ，經(jīng)主管部門 (衛(wèi)生及公安) 批準(zhǔn),,,,,,,,“等效”的

28、含義,與核素毒性有關(guān) (實際劑量×毒性系數(shù) = 等效劑量),,,,,,,,操作方式的修正系數(shù),(等效劑量×修正系數(shù) = 實際允許的操作劑量),丙級實驗室舉例,3H 簡單濕式操作允許日操作劑量： 等效允許劑量 = 標(biāo)準(zhǔn)允許劑量 ?修正系數(shù) 10 = 5mCi 實際允許劑量 ? 毒性系數(shù) 0.01 = 等效允許劑量 5mCi 實際允許劑量

29、 = 500mCi 如是一般濕式操作，修正系數(shù)是 1， 實際允許劑量 = 50mCi 如是 125I一般濕式操作, 毒性系數(shù)為 1， 實際允許劑量 = 0.5mCi,實驗室防護的總要求,軟件：達到以下三點要求 (1) 外照射減低到符合要求的水平 (2) 避免放射性物質(zhì)進入體內(nèi)引起內(nèi)照射 (3) 避免引起環(huán)境污染幻燈片 6

30、 *,外照射防護的三要點,縮短照射時間 (吸收劑量與時間呈正比)增大距離 ( 吸收劑量與距離平方呈反比)設(shè)置屏障 ( ? 與 ? 不同),,,外照射防護的三要點 (續(xù)),? 射線的屏蔽：減弱倍數(shù),內(nèi)照射防護要點,防止個人攝入或吸入 (1) 放射性氣體或氣溶膠的操作在通風(fēng)櫥或手套箱中進行 (2) 不在實驗場所進食、飲水、吸煙 (3) 注意個人衛(wèi)生 (

31、正確使用手套、工作服、口罩等)減少實驗室的放射性污染 (1) 正確使用手套 (2) 有濺出可能的操作在鋪吸水紙的瓷盤中進行 (3) 嚴(yán)格區(qū)分放射性和非放射性物件，放射性容器貼標(biāo)簽 (4) 濕式清掃 (5) 污染的清除及報告登記制度*,放射防護監(jiān)測,外照射個人劑量的監(jiān)測 (1) 電離室個人劑量計 (2) 膠片劑量計 (3) 熱釋光劑量計體內(nèi)放射性核素的監(jiān)

32、測 (1) 全身計數(shù)器直接測量 (2) 分析排泄物和其他樣品 (3) 環(huán)境介質(zhì)中放射性活度的監(jiān)測生物劑量劑 (1) 染色體畸變分析 (2) 淋巴細胞微核 (3) FISH,*,*,皮膚表面去污,不能采用對皮膚有刺激的去污劑；污染不高，用普通肥皂清洗，污染較高時，可用EDTA肥皂、飽和高錳酸鉀等專用去污劑去污；清洗時應(yīng)使用軟刷和溫水，反復(fù)去污不超過2-3次,物體表面去污,干

33、的放射性物質(zhì)可用濕抹布收集；液體用干的，易吸水的濾紙木屑或抹布收集；牢固固著的污染用專門的去污劑；從污染輕處往內(nèi)清洗*,防止環(huán)境污染 (一),防止以任何方式將放射性物質(zhì)帶出實驗室廢物的最終處理方法： 稀釋 (水溶液、氣體) 后作一般廢水或廢氣排放 衰變后作一般廢物處理 濃縮后收集殘渣進一步處理 液體或固體燃燒，收集放射性殘渣深

34、埋 直接深埋,防止環(huán)境污染 (二),實驗室廢物分類收集及初步處理,防止環(huán)境污染 (三),< 1×104 Bq/L (600dpm/10ml) 的閃爍液，或 < 1×105 Bq/L (6000dpm/10ml) 的僅含 3H 和 14C的閃爍液，不作放射性廢液處理< 7.4 ×104 Bq (2?Ci)/kg 的固體廢物不作放射性廢物處理,

35、我國四代電離輻射防護基本標(biāo)準(zhǔn),Ⅰ 與《放射性工作衛(wèi)生防護暫行規(guī)定》配套的《電 離輻射的最大容許量標(biāo)準(zhǔn)》 1960年Ⅱ 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《 放射防護規(guī)定》 1974年