第三章辐射对人体的影响和防护标准.ppt

电离辐射剂量与防护概论第三章辐射对第人体的影响和防护标准第一节辐射对人体健康的影响第二节人体受到照射的辐射来源及其水平第三节辐射防护的基本原则和标准目的：在分子水平上，了解辐射损伤的机理。基础：电离和激发，改变原子或分子的状态，从而导致细胞功能或遗传结构的变化。辐射的生物效应的特点：（1）很低的吸收能量就能引起高的生物效应；（2）短暂作用引起长期效应。1.辐射的初始作用一、辐射作用的过程第一节辐射对人体健康的影响（1）低吸收能量引起高生物效应以6Gy剂量的急性照射为例，它可以致人死亡，但是此时吸收的能量如果全部转换为热能，却只能使组织的温度升高0.00l4。（2）短暂作用引起长期效应a.物理阶段：从10-18秒10-12秒，此时电离粒子穿过原子，同原子的轨道电子相互作用，通过电离和激发发生能量沉积。b.物理化学阶段：从10-12秒10-9秒，从原子的激发和电离引起分子的激发和电离，分子变得很不稳定，极易发生反应形成自由基。c.化学阶段：从10-9秒1秒，此时自由基扩散并与关键的生物分子相作用，形成分子损伤。d.生物阶段：从秒延续到年，分子损伤逐渐发展表现为细胞效应，如染色体畸变、细胞死亡、细胞突变等，最终可能造成机体死亡、远期癌变以及后代的遗传改变等。2.1作用途径直接作用：辐射粒子与生物大分子，如DNAandRNA,直接发生作用，导致细胞的损伤。间接作用：辐射粒子与细胞内环境成份（主要是水）发生作用，产生自由基和过氧化物，导致细胞的损伤。自由基：是指具有一个或多个不配对电子的原子或分子，它能够与其它具有不配对电子的原子或分子形成化学键，因此化学性质很活泼、不稳定。2.辐射对细胞的作用影响因素：剂量大小、细胞的增殖能力作用：一类是对细胞的杀伤作用，即使受照射细胞死亡或受伤，细胞数目减少或功能减低，结果影响了受照组织或器官的功能，表现为确定性效应，如急性放射病，造血功能障碍。一类是对细胞的诱变作用，主要表现为诱发细胞发生癌变(致癌)，诱发基因突变(致突)和先天性畸形(致畸)。2.2作用的效果分子水平细胞死亡细胞变异体细胞生殖细胞体细胞生殖细胞功能障碍不孕肿瘤遗传效应确定性效应多细胞死亡导致随机性效应单一细胞变异导致DNA损伤细胞水平临床症状效应二、影响辐射生物学作用的因素1.物理因素（1）辐射品质：不同种类和不同能量的射线有不同的生物效应。高LET辐射：直接产生的或通过次级带电粒子产生的各电离事件之间的距离以细胞核的尺度衡量比较小的辐射。一般指快中子、质子和粒子等。低LET辐射：直接产生的或通过次级带电粒子产生的各电离事件之间的距离以细胞核的尺度衡量比较大的辐射。一般指X、辐射等。(2)辐射剂量：剂量效应关系中的决定因素。(3)剂量率：剂量率越高，辐射效应越显著。剂量率在0.1Gy/h到1Gy/min之间这种关系明显。X射线及中子辐照后的存活曲线1.物理因素（1）辐射类型外照射:(危害程度)内照射:(危害程度)（2）剂量率、受照时间间隔剂量率生物效应时间间隔生物效应（3）照射部位与面积不同部位不同的敏感度面积生物效应（4）几何条件不同的几何条件不同的生物效应生物种系人猴大鼠鸡龟大肠杆菌病毒LD50（Gy）4.06.07.07.1515.056.021042.生物因素（1）不同生物种系对辐射的敏感性不同胚胎不同发育阶段，2GyX射线照射下死胎或畸形的发生率（2）不同年龄对辐射的敏感性不同（3）不同组织或器官对辐射的敏感性不同高度敏感:淋巴组织、胸腺、骨髓、性腺、胚胎肠胃上皮中度敏感:感觉器官、内皮细胞、皮肤上皮、唾液腺、肾、肝等轻度敏感:中枢神经系统、内分泌腺、心脏不敏感:肌肉组织、软骨组织、结缔组织(1)外照射：是指辐射源位于人体外对人体造成的辐射照射，包括均匀全身照射、局部受 照。(2)内照射：存在于人体内的放 射性核素对人体造成的辐射照射称为内照射。(3)放射性核素的体表沾染：是指放射性核素沾染于人体表面(皮肤或粘膜)。沾染的放射性核素对沾染局部构成外照射源，同时尚可经过体表吸收进入血液构成体内照射。辐射作用人体的方式：三、剂量与效应的关系随机性效应：是指辐射效应的发生几率(而非其严重程度)与剂量 相关的效应，不存在剂量的阂值。主要指致癌效应和遗传效应。确定性效应：是指辐射效应的严重程度取决于所受剂量的大小。这种效应有一个明确的剂量阂值，在阂值以下不会见到有害效应，如放射性皮肤损伤、生育障碍。辐射效应按剂量效应分类a.随机效应特点:(1)发生概率与剂量有关.(2)严重程度与剂量无关(3)线性比例、无阈b.确定性效应特点:(1)有阈.(2)严重程度与剂量有关天然辐射宇宙射线宇生放射性核素原生放射性核素一般场所：天然本底为2.4mSv/year,多为内照射(222Rn,60%)一、天然本底照射第二节人体受到照射的辐射来源及其水平1、宇宙射线：初级宇宙射线：质子（87）、粒子（10）、重带电粒子、电子、中子等。平均能量1010eV，最高能量可达1019eV。次级宇宙射线：初级宇宙射线与大气作用的产物。2、宇生放射性核素：对公众剂量有明显贡献的核素，14C、3H、22Na、7Be。3、原生放射性核素：以238U、232Th和235U为起始核素的三个天然放射系，以及独立的长寿命放射性核素如40K等。正常本底地区天然辐射源致人体的年有效剂量辐射来源年有效剂量,mSv宇宙射线0.38宇生核素0.01陆地外照射0.48陆地放射性核素内照射(不包括氡)0.29氡及其子体1.25总计2.4医疗辐射医疗辐射二、人工辐射放射诊断放射治疗核医学医疗辐射是最大的人工辐射来源；各种人工放射性核素，大约80用于医学目的。检查类别人数（人/千人)一次检查的剂量（mSv）皮肤剂量骨髓性腺有效剂量胸透64.310.40.270.010.29群检25.55.20.140.010.15腹透（女性）11.38.50.170.170.13消化道6.051.66.060.667.53腰椎片4.032.51.822.982.67胸片11.91.10.04付出的代价利益：社会的总利益代价：社会的总代价（经济、健康、环境、心理等）利益和代价分布不均；所有可能的方案中选最佳方案；可行性分析是一条重要的基本原则。二、辐射防护体系2.辐射防护的最优化对一项实践中的任一特定源，个人剂量的大小，受照的人数，以及在不是肯定受到照射的情形下其发生的可能程度，在考虑了经济和社会因素后，应当全部保持在可以合理做到的尽量低的程度。这一程序应当受到限制个人剂量的约束（剂量约束），对潜在照射则应受到限制个人危险的约束（危险约束），以便限制内在的经济和社会判断容易带来的不公平（防护的最优化）。ALARA原则：AsLowAsReasonablyAchievable并不是越低越好，而是综合考虑了多种因素后，照射水平低到可以合理达到的程度。代价利益分析方法BV（PXY）式中：B纯利益，V毛利益，P生产代价，X防护代价，Y危害代价目标：纯利益B达到最大。考虑的变量是集体当量剂量S分析：一般V、P不随S变化；X与S呈函数关系；Y与S按线性无阈假设，呈正比。S0即为与最优化条件对应的集体当量剂量。3.限制个人当量剂量个人受到所有有关实践联合产生的照射，应当遵守剂量限值，或者在潜在照射情形下遵守对危险的某些控制。目的是为了保证个人不会受到从这些实践来的在正常情况下被断定为不可接受的辐射危险。不是所有的源均能在源的所在处采取行动施加控制，所以在选定剂量限值前应先规定哪些源应包括在内作为有关的源（个人剂量限值）。利益和代价在群体分布的不一致性，满足了正当化和最优化，还必须对个人当量剂量进行限制。概念理解：剂量限值应当只适用于实践的控制；超出剂量限值将使指定的实践带来附加的危险，而这种危险可以合理地描述为正常情况下“不可接受”的；实际的剂量响应关系不存在一个阈值；不是“安全”与“危险”的分界线；不能作为防护体系严格程度的唯一度量。结论辐射防护体系是辐射防护工作的基本原则，也是基本要求，它是一个完整的体系，需要全面贯彻执行，决不能片面强调其中一个方面。因为：这个体系是综合考虑了社会、经济和其它有关因素。经过充分论证，权衡利弊。由于利益和代价在群体中的分布往往不相一致，付出代价的一方并不一定就是直接获得利益的一方，所以，必须综合考虑各方付出的代价与得到的利益。（一）两类活动：(1)实践通过选择而承担的一种会引起总剂量增加的人类活动。核医学手段的应用，建立核电厂是实践的例子。(2)干预为了降低照射而针对辐照所采取的一种活动。对现有住房进行降氡改造是干预的例子。三、辐射防护体系的一些重要概念实践与干预都需符合正当性原则，其防护也应符合最优化原则；干预的途径：源、途径、人。（二）三类照射：(1)职业照射工作中遭受的暴露而不问其来源。但由于辐射无所不在，直接应用上述定义势将使所有工作人员均受到放射防护的管理。“职业照射”一词限于在正常场合下能合理地视作运行管理部门负有责任的那些情况下在工作中受到的照射。为了给出一些实用的引导，委员会建议只对以下情况才要求天然源的照射包括在职业照射之内。(a)审管机构已宣布应注意氡气并已指明有关的工作场所的那些工作场所内的操作。(b)操作与贮存通常并不视为放射性物质，但含有显著的痕量天然放射性核素，并经审管机构认定的那些物料。(c)运行喷气飞机。(d)宇航。医疗照射限于作为其本身的医学诊断与治疗的一个组成部分的个人所受到的照射，以及知情并愿意在诊断或治疗中帮助扶持病人或使之舒适的人（不是职业照射）所受的照射。(2)医疗照射(3)公众照射公众照射包括职业照射及医疗照射以外的所有其它照射，来自天然源的照射是公众照射组分中远在其它组分之上的最大的一项，但不能因此认为有理由可以对较小的但较易控制的人工源的照射给予较少的注意。（三）两种评价源相关评价关心来自单个源的照射。源相关评价使得有可能判断某个实践或干预是否可以带来足够的利益，是否已经采取各自合理的步骤来减少源所产生的照射。因此它便于进行实践和干预的正当性判断和源水平上的防护最优化分析。人相关评价关心多个源对单个人的照射。通常需要把上述两种不同评价方法结合起来采用。预期不一定受到但可能遭受到的照射叫潜在照射，它可能由源的事故或由具有或然性质的事件或事件序列。对潜在照射的处理，应作为用于实践的防护体系的一个组成部分：预防与缓解。（四）潜在照射预防是要减少可能造成或增加辐射照射的一系列事件的发生概率，它涉及保持所有运行与安全系统以及相关的工作程序的可靠性。缓解是万一发生了这类事件，限制和减少照射。它涉及采用工程上设计好的安全系统及操作程序以控制每一序列的事件，以便万一发生时能限制其后果，缓解的安排不应限于干预计划。适用于：（1）该源在正常与事故情况下所致的个人剂量与集体剂量都很小；（2）没有合理的控制方法能使个人剂量及集体剂量明显地减少。（五）排除和豁免排除：天然源；豁免：人工源。目前比较公认的豁免准则为：(a)被豁免的实践或源对公众成员在一年内造成的有效剂量在10Sv量级或更小；(b)或者从事该实践一年所待积的集体有效剂量不大于1人Sv或者防护最优化评价表明豁免是最优化的选择。参考水平包括：记录水平（高于它们时结果应当记录下来，低于它时被忽略）调查水平（高于它们时应当对结果的起因或含义进行考查）干预水平（某种确定的补救行动所避免的剂量）高于它时应当考虑补救行动。这些水平的利用可以避免不必要的或没有结果的工作，有助于有效利用资源。（六）参考水平许多辐射防护决策可以标准化，这样就不需要针对各个情况重复评价和决策过程。要做到这一点最简单的方法是采用一些可测量的或可评价的量来作为整个评价的替代物。这样一些值就称为参考水平。剂量限值：由国家管理当局制定，强制性的，应用于职业照射和公众照射，不适用于医疗照射（对患者的剂量）。(1)限制剂量约束：防护最优化完整的一部分，只是前瞻性使用，由国家管理当局或运行管理部门制定，应用于职业照射和公众照射以及生物医学研究和病人的非职业性治疗中的志愿者。是根据源相关的个人剂量的限制，以缩小利益和危害在人群中分配的不公。(2)参考水平记录水平由运行管理或国家管理部门制定，超过它的值记录下来以排除意义不大的信息，主要用于职业照射中的人员和工作场所监测。调查水平由运行管理部门制定，假若被超过就要求进行就地调查，主要应用于职业照射。干预水平由国家管理部门制定，应用于公众照射中由某种具体的措施所可以被避免的剂量，通常是强制性的。诊 断 参考水平由专业机构制定，应用于患者的剂量或放射药物的摄入量，假若该水平一贯性被超过，就要求进行就地评查。（一）基本限值辐射防护标准一般规定：基本限值、导出限值、管理限值和参考水平四个级别。1、有效剂量限值，当量剂量限值五、辐射防护标准和各种限值剂量限值人员职业公众有效剂量20mSva-11mSva-13)在规定的5年内平均2）当量剂量眼晶体皮肤4）手和足150mSva-1500mSva-1500mSva-115mSva-150mSva-1来自单次或多次摄入的某一种放射性核素对个人造成的照射达到剂量当量限值时的累积摄入量。它等于同时满足下式的年摄入量的最大值。2、次级限值:年摄入量限值3、内外混合照射同时满足式中：E年有效剂量；Eh20mSv限值；Ij放射性核素j的年摄入量；ALIj放射性核素j的年摄入量限值；Hs年浅表个人剂量当量；HS,L500mSv限值。（二）导出限值DACALI/2.4103式中：DAC导出空气浓度，Bqm-3。呼吸率：0.02m3/min；年工作50周，每周工作40小时，年总工作时间：2000小时年呼入空气量：0.02m3/min2000h60min=2.4103m3导出空气浓度（derived air concentration,DAC)工作场所空气中放射性浓度限值（三）管理限值（四）参考水平由政府主管部门或单位的主管部门制定的限值。例：环境标准的制订、放射性“三废”的排放等辐射防护监测中任何一个量数值达到或预计超过这个值时，决定采取某一行动例：记录水平、调查水平、干预水平标准限值总结