医学辐射防护学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,医学辐射防护学及其新进展简介,一、辐射剂量及其基本单位,电离辐射所作用的空间称为辐射场,辐射剂量专门用来描述辐射场的性质，辐射对介质的电离能力，辐射对介质的能量传递。它与辐射的各种效应直接相关。,1、照射量,描述光子（,、,射线）对空气的电离能力，旧用单位为伦琴（,R）1R=1,静电单位电量/,cm,3,空气，现统一使用的,SI,单位为,CKg,-1,，,即对每千克空气电离产生1库仑电量，1,CKg,-1,=3.87610,3,R,2、吸收剂量（,D）,描述任何电离辐射作用于任何介质时的能量传递，其旧有单位为拉值（,rad,）,1rad=100,尔格/克,SI,单位为戈瑞（,Gy,，,旧译格雷）,1,Gy,=1JKg,-1,（,焦耳/千克）,1,Gy,=100,rad,专门针对某一器官（组织）的吸收剂量称为器官剂量,D,T,D,T,=,T,/,m,T,3、当量剂量（,H,TR,）,吸收剂量（能量传递）相同时，不同电离辐射的生物学意义不一样（这主要与射线的传能线密度（,LET，,Kev,/m）,有关），必须引入修正因子，使生物效应的量度能归一，比较。因而国际辐射防护委员会（,ICRP）,早就定义了一个为辐射防护目的引入的剂量当量概念即,H=DQN，,其中,Q,为辐射的品质因子，,N,为其它一切必要修正因子的乘积。,在,ICRP,最近的60号出版物中，推荐了一个由器官或组织中的平均吸收剂量导出的新量，定名为当量剂量（,H,TR,）,辐射在器官或组织中产生的当量剂量,H,TR,由下或给出：,H,TR,=W,R,D,TR,式中，,D,TR,是辐射,R,在器官或组织中产生的平均吸收剂量；,W,R,是,ICRP,定义的辐射权重因子（见下表）,由于,W,R,是无量纲量，所以当量剂量的,SI,单位与吸收剂量的相同，即,JKg,-1,，,专用名为希沃特（旧译西弗），符号为,Sv,1Sv=1JKg,-1,表,1 辐射权重因子（,W,R,）,辐射种类与能量范围,W,R,光子,电子及介子,中子,质子（反冲质子除外）,粒子，裂变碎片，重核,所有能量,所有能量,20Mev,2Mev,1,1,5,10,20,5,5,5,20,4、有效剂量（,E）,随机性效应发生概率和当量剂量之间的关系，还随受照器官或组织的不同而变化，因此，,ICRP,的最近出版物推荐了一个组织权重因子,W,T,（,见下表），由不同组织的,W,T,加权求和的当量剂量定义为有效剂量,E。,E=W,T,H,T,式中,H,T,是器官或组织,T,的当量剂量，,W,T,是器官或组织,T,的权重因子（所有,W,T,之和为1）有效剂量,E,与随机性效应的相关性更好，有效剂量的,SI,单位仍为,J,Kg,-1,，,希沃特（,Sv,）,T,表2 组织权重因子,组织与器官,组织权重因子，,W,T,性腺,红骨髓,结肠,肺,胃,膀胱,乳腺,肝,食道,甲状腺,皮肤,骨表面,其余组织或器官,0.20,0.12,0.12,0.12,0.12,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.01,0.01,0.05,二、辐射源及其对人类的照射,1、天然辐射源,（1）天然辐射的分类,宇宙射线：来自宇宙的质子和,粒子，与大气中原,子核作用产生各种次级粒子，包括电子、,介子、光子、质子和中子等，是地面宇,宙射线的主要成分。,宇生核素：宇宙射线与大气作用产生的放射性核素,，如,3,H、,14,C,等。,原生核素：存在于地壳中的天然放射性核素，其种,类很多，较受注意的是铀、镭、钍、氡,、,40,K,和,14,C,等，其中,40,K,最重要，含量也较,高，并且是参与人体代谢的元素之一。,土壤、岩石和海水中,40,K,的含量最高，而淡水中,40,K,可忽略不计（见表3）。土壤中放射性核素含量取决于岩石的性质，一般火石岩最高，石灰岩最低。,表,3 土壤、岩石和水中天然放射性核素的含量,核素,天然放射性核素含量,土壤（,Ci,/g）,岩石（,Ci,/L）,淡水（,Ci,/g）,海水（,Ci,/L）,40,K,0.82.4,2.222,300,226,Ra,0.11.9,0.41.3,0.011.0,0.05,232,Th,0.021.5,0.11.3,0.010.05,238,U,0.030.6,0.41.3,0.0170,0.71.2,空气中的天然放射性核素主要是铀、钍衰变系中的气态氡、钍及它们短寿命的子体，,218,Po、,214,Pb、,214,Bi,和,216,Po、,212,Bi,等。其浓度受许多因素影响（见表4）。,表,4 空气中,220,Rn,浓度,地点,220,Rn,浓度（,Ci,/L）,铀、钍矿内,补偿率），则将丧失器官的功能，这种效应现象称为确定性效应。这种效应的严重程度与剂量有关，且有一个阈值剂量。当低于阈剂量时，由于细胞丢失较少，不会出现组织或器官的功能损伤。当高于阈剂量时，剂量越大损伤越严重，确定性效应包括全身小剂量照射的放射反应，大剂量照射所致不同类型不同程度的放射病，局部组织器官照射的放射损伤，如骨髓、甲状腺、肺、眼晴晶体、皮肤及性腺反应。,（1）全身照射的效应,1）小剂量照射的放射反应,小剂量外照射的含意包括两个方面：一是指一次照射较小的剂量；二是指长期受低剂量率的慢性照射。,ICRP,认为“一次急性照射不超过0.5,Gy,或一年内多次受照小于0.1,Gy,为小,剂量照射”。我国根据人员和动物实验结果，“将一次受照1.0,Gy,以下或经常受超允许剂量的慢性照射划为小剂量”。当受照剂量较小时，主要表现为放射反应。如全身受照剂量低于1.0,Gy,时，一般不会发生明显的急性放射损伤，但部分受照者可出现某种程度的临床症状和血液学变化。反应程度及持续时间与受照剂量大小和受照者的机体状况有关。,表,8 人体受小剂量,线照射后早期临床表现,剂量（,Gy,）,症状,血液学变化,15,损伤神经系统,15,3）急性放射病的发生率和死亡率与辐射剂量的关系,表,10 急性放射病发生率与辐射剂量的关系,剂量（,Gy,）,发生率（%）,0.70,0.90,1.00,1.05,1.10,1.20,1.25,1.35,1.40,1.60,2.00,1,10,20,30,40,50,60,70,80,90,99,表,11 急性放射病死亡率与辐射剂量的关系*,剂量（,Gy,）,死亡率（%）,2.00,2.60,2.80,3.00,3.20,3.50,3.60,3.75,4.00,4.50,5.50,1,10,20,30,40,50,60,70,80,90,99,*指在受照后未,进行必要的医学救治，较新的文献认为，健康成人的,LD,50/60,的剂量范围为35,Gy,（,2）不同组织器官的确定性效应,1）骨髓,骨髓是人体重要的造血组织，对辐射较敏感。全身单次照射1,Gy,以下，因造血细胞仅轻度减少，不影响人的活存。中等致死剂量全身照剂后，可导致出现骨髓型急性放射综合征，感染及出血为主要死因。710,Gy,的急性照射，若不治疗可使100%人员死亡。,骨髓局部照射3040,Gy,可造成局部坏死，继而发生萎缩、纤维化和造血组织被脂肪代替，在分次或长期照射情况下，造血组织的耐受力提高。例如人体资料表明，若照射时间长达数月时，骨髓可能耐受310,Gy,的剂量。这就提示，造成致死性骨髓再生障碍的阈剂量可能超过每年1,Sv,2）性腺,人体睾丸受到0.15,Gy,照射后，可使精子数量减少，引起暂时性丧失性生育能力，经过数周到数月的不育期后仍可恢复。剂量较大时恢复期延长，剂量超过35,Gy,时，可引起持久（永久）性不育；受照6,Gy,以上，受照射者100%发生永久性不育。,卵母细胞是对辐射最敏感的。,UNSCEAR（,联合国原子辐射效应委员会）最近提出，两侧卵巢同时受到0.651.5,Gy,的照射，可迅速引起生育力障碍，但这种损害可恢复，只有一次剂量达3,Gy,以上才可能导致永久性不育。,3）眼晶体,人眼晶体一次受到约2,GyX,线或,线的急性照射即能发生可观察到的晶体混浊，分次照射约需5,Gy,以上。发生白内障的阈剂量单次照射时为5,Gy,，,长期分次照射为514,Gy,，,中子对眼晶体的损伤作用较低,LET,辐射强，例如有文献报道，一些人员由于受到估计为0.71,Gy,的中子、,线混合照射而发生了白内障。,4）肺,吸入性内照射是肺部辐射损伤的主要因素，肺的辐射损伤作用，在受照后的早期（80180,d）,反应为急性放射性肺炎，一般情况下，低,LET,辐射急性照射时，引起肺炎的阈剂量约在5,Gy,以上，引起人体死亡的剂量约为10,Gy,。,分次照射可明显减缓辐射的损伤作用，例如在68周内分次照射，使5%人员中发生晚期肺纤维化的剂量为4045,Gy,，,使50%人员发生的剂量为6065,Gy,。,5）甲状腺,成年人甲状腺对辐射不太敏感，但生长发育中的儿童甲状腺较敏感。低,LET,照射急性照射引起成人甲状腺细胞形态变化和功能减退所需剂量约为10,Gy,，,在30,d,内分次照射时，剂量达2530,Gy,才能出现粘液水肿。儿童甲状腺受放射性落下灰事故性内照射和外照射时，总剂量达14,Gy,，,可引起功能抑制及生长迟缓。,6）皮肤,单次照射35,Gy,可引起红斑及暂时性脱毛，7,Gy,以上可引起永久性脱毛，剂量达10,Gy,以上可引起水泡或坏死、溃疡。分次或延续性照射引起相同效应的剂量要比单次照射明显增加，例如引起干性脱屑要在30,Gy,左右，而引起晚期皮肤溃疡要达到约60,Gy,。,7）宫内照射（胚胎和胎儿）的确定性效应,辐射对胚胎和胎儿也可引起确定性效应。,ICRP,在新建议书中以现有生物学资料为依据，提出经动物实验证明，使胚胎致死的阈剂量为0.1,Gy,，,引起胎儿畸形和发育障碍的阈剂量也在0.1,Gy,左右。,此外，宫内照射还可引起胎儿智力降低或严重智力障碍，最近的研究表明，怀孕头8周及25周以后，效应不明显，而815周效应最显著，其阈剂量为0.120.5,Gy,。,表,12 引起成年人不同组织确定性效应的阈剂量估算值,组织,效应,单次,照射的总当量剂量（,Sv,）,高度分割或迁延照射的总当量剂量（,Sv,）,多年受高度分割或迁延照射的年剂量率,睾丸,卵巢,眼晶体,骨髓,暂时不育,永久不育,不育,可检出混浊,视力障碍,（白内障）,造血抑制,0.15,3.56.5,2.56.0,0.52.0,5.0(,b),0.5,NA(a),NA,6.0,5,8,NA,0.4,2.0,0.2,0.1,0.15,0.4,（,A）NA,表示不适用，因为该阈值取决于剂量率而非总剂量,（,B）,给出的,范围是210,Sv,5、辐射的随机性效应,随机性效应是指剂量与效应的发生概率之间存在着线无阈的关系，（但它的严重程度与剂量大小无关），剂量大发生的概率高，即是任何小的电离辐射都可产生这种效应，只不过发生的概率低而已。,辐射的随机性效应，包括在受照射者本人身上诱发的躯体效应（主要表现为白血病和癌症），以及在受照者后代身上所诱发的遗传效应。这两种效应一般都是在受照后晚期才表现出来，因而它们属于辐射的远后效应。,（1）,辐射的致癌效应,1）辐射致癌效应的一些特点,A,辐射诱发的癌症与自然发生的癌症之间难以区分,B,它与,年龄、性别及组织器官等因素有关,C,辐射诱发癌症有一定的潜伏期,D,概率统计的数学模型，至今仍存在争议,2）辐射致癌的危险估计,ICPR,过去的出版物危险、危险度,ICPR60,号出版物概率、后果和后果的期望值,UNSCEAR,危险系数,统计人群来源主要有三,日本原子弹爆炸幸存者 9.1 万人,英国强直性骨髓炎放疗病人 1.4万人,子宫颈癌放疗病人 18万人,表,13 低,LET,辐射低剂量照射时，全年龄人口特定致死性癌症的终生概率,组织、器官,概率10,-4,Sv,-1,组织、器官,概率10,-4,Sv,-1,骨髓,骨表面,膀胱,乳腺,结肠,肝,肺,总计,50,5,30,20,85,15,85,食管,子宫,皮肤,胃,甲状腺,其他,30,10,2,110,8,50,500,（2）,辐射的遗传效应,辐射的遗传效应在后代可表现为：性别比例改变，流产或难产，畸胎，死胎，婴幼儿死亡率增高及某些特殊遗传疾病增加等。,电离辐射所致的遗传效应，是由于辐射作用于生殖细胞中的遗传物质，引起基因突变或引起携带基因的染色体的结构和数目变化，即染色体畸变。这些改变可在受照者的近几代，主要在头两代，显示出明显的遗传效应，其中有的是可威胁生命的严重损伤。,很显然，对人类而言，获取和积累有关辐射遗传产应的统计学资料是非常困难的，因此，人体辐射遗传效应的危险估计值，是以动物实验观察资料为基础推论到人体的。,ICRP 60,号出版物根据已有资料，推算出当全体人口受到低,LET,辐射照射时，辐射诱发的严重遗传效应在平衡时（即受照后的所有各代）的概率系数为1.310,-2,Sv,-1,。,（3）,宫内照射的随机性效应,受照胎儿似乎易发生在10岁之内表现出来的儿童白血病及其他的儿童癌症。,ICRP（1990）,引用有关资料，提出生前受照所致的致死性癌症的概率估计值为2.810,-2,Sv,-1,。,并假定在整个妊娠期内概率是固定不变的。但由于可应用的资料有限，不同报告概率估计值也不同，如有的概率估计值为1310,-2,Sv,-1,。,四、我国现行辐射防护标准的基本剂量限值,1、放射工作人员的年剂量限值,放射工作人员的年剂量限值是指一年工作期间所受外照射的当量剂量与一年内摄入放射性核素所产生的待积当量剂量二者的总和，但不包括天然本底照射和医疗照射。我国电离辐射防护与辐射源安全基本标准规定，放射工作人员连续从事5年以上的年平均有效剂量（但不可作任何追溯性平均）不应超过20,mSv,；,任何单一年份不应超过50,mSv,，,并同时满足以下要求：,1）为了防止有害的确定性效应，任一组织或器官所受年当量剂量不得超过：,眼晶体不得超过150,mSv,，,其他单个组织或器官不得超过500,mSv,。,2）,为了限制随机性效应，全身均匀照射的年有效剂量不应超过50,mSv,，,当受到不均匀照射时，有效剂量（,H,E,）,应满足下列不等式：,H,E,=W,T,H,T,50mSv,表,14 各组织器官的年当量剂量限值,组织器官,当量剂量限值（,Cya,-1,）,生殖器官,乳腺,红骨髓,肺,骨,甲状腺,其他组织,0.20(20,rem,),0.30(30rem),0.40(40rem),0.40(40rem),0.50(50rem),0.50(50rem),0.50(504rem),3）在一年,时间内受到内外混合照射的情况下，应满足下列不等式，同时还规定三个月内一次或多次接受的总量不超过所规定的放射工作人员的剂量限值。,式中：(,H,E,),外,为外照产生的年有效剂量当量，,mSv,a,-1,I,j,为,放射性核素（,j）,的年摄入量，,Bq,a,-1,（ALI）,j,是放射性核素（,j）,的年摄入量限值,Bq,a,-1,(,H,E,),外,50,mSv,a,-1,j,+,I,j,(ALI)i,1,4）,附加限值,从事放射工作的育龄妇女接受照射时，应按大致均匀,的月剂量加以控制。,孕妇或哺乳期妇女及1618岁实习人员，不应在甲种,工作条件下工作，不得接受应急照射。,年龄小于16周岁者应按公众成员的剂量限值控制，,并不得参加放射工作。,时间,mSv,1/10（记录水平）,mSv,（,rem,）,3/10（,调查水平）,mSv,（,rem,）,年,季,月,周,日,时,50,12,4,1,0.2,0.025,5(0.5),1.2(0.12),0.4(0.04),0.1(0.01),0.02(0.002),0.0025(0.00025),15(1.5),3.6(0.36),1.2(0.12),0.3(0.03),0.06(0.006),0.0075(0.00075),表,15 工作场所当量剂量率值,2、对公众的剂量限值,公众中个人所接受的年当量剂量不得超过放射工作人员限值的1/10，也就是说不应超过下列限值：全身不超过5,mSv,，,在何单个组织或器官不超过50,mSv,。,