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电离辐射与健康
2021-12-01 | 阅:  转:  |  分享 
  
一.电离辐射1.电离辐射的种类2.电离辐射与物质的相互作用3.电离辐射常用的计量单位4.电离辐射的探测二.电离
辐射的生物学效应1.作用于人体的电离辐射源2.电离辐射生物学效应的机理3电离辐射生物学效应的分类4影响电
离辐射生物学效应的因素5.放射损伤6.电离辐射的远期效应三.电离辐射的防护1.放射防护的基本原则2.
外照射的防护3.内照射的防护1.放射防护的基本原则3)个人剂量限值(individu
aldoselimits)个人所受的当量剂量不应超过规定的相应限值。保证放射工作人员不致接受过高的照射水平。
实践的正当化和防护的最优化为源相关评价;个人剂量限值为个人相关评价。三者缺一不可。1(3)基本标准剂量限值
1)职业照射剂量限值,a)由审管部门决定的连续5年的年平均有效剂量(但
不可作任何追溯性平均),20mSv;b)任何一年中的有效剂量,50mSv;c)眼晶体的年剂量当量为150mSv
;d)四肢(手和足)或皮肤的年当量剂量500mSv。2.外照射的防护
外照射是指电离辐射源存在于机体之外,由其所发生的射线从外部对机体产生的照射的一种方式。(1)外照射作用的特
点受照射累积剂量与放射源的活度和照射时间成正比,与照射距离平方成反比,当接近放射源时就会受到照射,离开放射源
时就不受照射或减少照射,用屏蔽物阻挡能避免或减少照射。外照射的防护主要是防止穿透能力大的?、?、?射线及中子等。四.
医疗照射medicalexposure1.医疗照射定义2.医用电离辐射应用不当产生的危害3.医疗照射的防护
体系4.医用辐射的防护3.内照射的防护内照射是指放射性物质经呼吸道、消化道、皮肤、粘膜和伤口以
及其他各种途径进入机体后,放射性核素发出的核射线由体内对机体进行的照射。(3)内照射放射病
比较少见,临床见到的多为放射性核素内污染,即指体内放射性核素超过其自然存在量。内污染可见于从事开放型放射性工作的职业人员;医源性的
内污染;放射事故和停留在核爆炸落下灰区域的人员等。可通过呼吸道、消化道、正常皮肤、粘膜和伤口进入,其吸收、分布、代谢和排出,对机体
的损伤,均受放射性核素理化性质的影响。(4)放射性皮肤损伤当皮肤长期超剂量的职业照射;局部
受到医源性照射,见于放疗或皮肤敷贴等治疗不当;放射性核素沾染表皮等情况时,可发生放射性皮肤损伤。1)急性放射性皮
肤损伤包括急性放射性皮炎和放射性皮肤粘膜溃疡等。是指局部一次或短时间(数日)内受到多次大剂量照射所引起的皮肤损伤,参考剂
量为5Gy。临床表现可分为三度,即Ⅰ度、Ⅱ度、Ⅲ度。病程发展也分为初期、假愈期、极期和恢复期。2)慢性放
射性皮肤损伤包括慢性放射性皮炎、慢性放射性皮肤、粘膜溃疡。是指局部皮肤长期受到超剂量当量限制的照射,年累积剂量大于15
Sv,受照数年后出现慢性皮肤及其附件改变。或由急性迁延而来。也分为三度。3)放射性皮肤癌继发于放射性皮肤损伤
,常发生于受照射严重的部位。从慢性放射性皮炎发展成放射性皮肤癌,平均约10年。X线诱发皮肤癌的适宜剂量为30—50Gy。(5)
放射性白内障电离辐射引起晶体混浊的潜伏期长短相差很大,最短9个月,最长12年,平均2—4年。年龄愈小,潜伏期
愈短,剂量愈大,潜伏期愈短。X线或?射线所致白内障的最低剂量,一次照射为2Gy,三周到三个月多次照射的累积剂量4Gy,三个
月以上多次照射的累积剂量喂5.5Gy,若照射总剂量超过11.5Gy,则不论照射的次数和经过的时间长短,都会产生白内障。
上述5种放射损伤的诊断,均有国家标准。6.电离辐射的远期效应(1)电离辐射致癌效应通过动物实验和人群流行
病学研究,已证明辐射是一种致癌因子。它有诱发几乎所有种系哺乳动物的所有组织肿瘤的能力,是任何一种化学物都不能比拟的。辐射致癌主要是
通过靶分子DNA缺失和(或)重组而致两种基因突变,即原癌基因的激活和(或)抑癌基因的失活,导致癌的始动与发展。辐射在肿瘤形成过程,
可作为始动因子,也可作为促进因子和发展因子,因此,辐射可视为全致癌因子。另辐射抑制机体内的免疫系统功能,也使癌细胞得以生长。
(2)辐射致眼晶体混浊或白内障眼晶体对辐射较为敏感。在放射防护标准中,把眼晶体列为第一类敏感器官和组织。(3)辐射
致寿命缩短动物实验证明辐射可致寿命缩短,辐射致寿命缩短且与受照剂量呈直线关系。辐射能否引起人的寿命缩短,迄今尚无资
料说明。(4)辐射致胚胎效应胚胎效应是一种特殊的非随机效应,其严重程度与剂量有关外,与胚胎发育阶
段有密切关系。着床前受照射,是“全”与“无”的结局;在器官形成期受照,易发生畸形儿或死亡;胎儿期受照射,可影响各脏器功能,易出现
生长发育不全,智力发育障碍等。5)电离辐射的遗传效应主要指辐射引起性细胞的损伤,造成性细胞染色体畸变和基因突变,从而使
受照者后代发生畸形、遗传性疾病乃至死亡。实验资料表明辐射可使后代发生先天畸形、流产、死产不孕或性别变动。但人类辐射遗传流行病学资料
,尚不能对人类辐射遗传效应作出肯定结论。(1)放射防护的目的放射防护的目的在于防止有害的确定性效应,限制随机性效
应的发生率并降低到可以接受的水平。保障从事放射工作的人员和公众以及他们的后代的健康与安全,保护环境,促进放射性同位素和核技术的应用
和发展。(2)放射防护体系(systemofradiologicalprotection)1
)实践的正当化(justificationofapractice)为了防止不必要的照射,在引进任何伴有电离辐射
的实践时,都必须经过论证,确认这种实践对社会和环境所产生的危害远小于从中获取的利益,才可以认为这种实践具有正当的理由,是值得进行的
。实践:任何引入新的照射源或照射途径、或扩大受照人员范围、或改变现有源的照射途径网络,从而使人们
受到的照射或受到照射的可能性或受到照射的人数增加的人类活动。(辐射)源:可以通过发射电离辐射或释放放射性
物质而引起辐射照射的物质或实体。2)防护的最优化(optimizationofprotection)
在考虑到经济和社会因素,任何决策应经过防护的研究过程,用最小的代价获取最大的利益。任何必要的照射应保持在可以合理达到的最低水平,而
不是盲目追求无限的降低剂量。中华人民共和国国家标准电离辐射防护与辐射安全
基本标准GB18871—2002
代替GB4792—1984GB8703—
1988两个标准新标准是由卫生部、环境保护局和核工业总公司联合提出,由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局2002年1
0月8日发布2003年4月1日实施新标准的全部技术内容均为强制性的
新标准是根据六个国际组织(即:国际原子能机构、联合国粮农组织、国际劳工组织、经济合作与发展组织核能机构、泛美卫生组织和
世界卫生组织)批准并联合发布的《国际电离辐射防护和辐射安全基本安全标准》(国际原子能机构安全丛书115号,1996年版)对我国原实
施的辐射防护基本标准进行了修订,其技术内容与上述国际组织标准等效。同时保留了原实施标准中实践证明适合我国国情又与国际组织标准相一致
的那些技术内容。现行标准除正文外有9个附录即:附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F、附录G和附录H。
对于年龄为16-18岁的接受涉及辐射照射培训的徒工或学生应控制其职业照射限值:a)年有效剂量,6mSv;b)眼晶体的年当
量剂量,150mS;c)四肢(手和足)或皮肤的年当量剂量500mSv。特殊情况还有规定
2)公众照射剂量限值a)年有效剂量,1mSv;b)眼晶体的年
当量剂量15mSv;c)皮肤的年当量剂量50mSv。d)特殊情况下,在连续5年的年平均剂量不超过1m
Sv时,其某一单一年的有效剂量可提高到5mSv;(2)外照射防护的基本原则根据外照射作用的特点,
人们在实践中研究出一套降低外照射剂量的科学方法,即时间防护、距离防护和屏蔽防护,通常称外照射防护三原则。1)时间防护(tim
eprotection)在从事放射性操作时,在满足工作需要的前提下,应尽量缩短工作时间。为此,应尽量提高操作者的
技术水平;改进操作工序的自动化程度;严格执行安全操作规程等。2)距离防护(distanceprotection)
点状源在周围空间所产生的剂量率与距离平方成反比,当距离增大一倍时,照射量可减少至原来的1/4。因此,在不影响工作的前
提下,应尽可能远离辐射源。在实际工作中常采用长柄工具,机械手等。3)屏蔽防护(shieldingprotection
)在时间、距离防护不能使剂量降低到剂量限值的要求,为此,必须在人体与放射源之间设置屏蔽物,以减少受照剂量。根据需要屏蔽物
可设置为固定屏蔽物和活动屏蔽物。(3)几种电离辐射的屏蔽防护1)?射线的屏蔽防护?射线与物质相互作用可
产生电离、激发、韧致辐射和散射。当?射线能量较高时,屏蔽物的有效原子序数较大时,韧致辐射的产生几率增大。因此,在屏蔽?射线时,必
须首先选用低原子序数的物质,如有机玻璃、塑料和铝等,以减少韧致辐射。外层再加较高原子序数的物质。2)X、?射线的屏蔽
防护由于其穿透能力强,可选用原子序数较高、密度较大的物质,如铅、铁、钢等;作为建筑材料可选用水泥、砖、砂石等并
应有足够厚度。3)中子辐射的屏蔽防护中子与物质相互作用分两阶段,第一段是快中子穿过物质时减速;第二段是已减速的低能中子被
物质吸收。因此,用含氢多的物质(水、石蜡等)将中子慢化;然后用吸收截面大的物质将其吸收,最合适的物质是锂和硼。常将硼和石蜡均匀混合
作为中子屏蔽材料。2)间接作用(indirecteffects)间接作用是指溶质分子与辐射引起的溶剂分子的反应产物之
间的相互作用。在生物体中,间接作用主要是指辐射通过水的原发辐解产物(?H、?OH、e-aq、H2O2、?HO2等)对生物大分子的作
用,引起生物大分子的损伤。生物体内一般含水量高于70%,细胞内的生物大分子存在于含大量水的环境中,因此间接作用对生物大分子的
损伤作用有重要意义。辐射作用于水分子形成化学性质非常活泼的一系列产物,如下图:(2)继发作用
辐射作用中原发作用和继发作用的划分至尽并无确切界限。一般将原发作用视为从辐射能被吸收后,通过直接和间接作用,造成生物大分子的损
伤和细胞微细结构的损伤及破坏,导致细胞的代谢、生理功能以及结构和形态改变,甚至引起细胞死亡。而继发作用是在细胞损伤的基础上,引起各
组织器官和系统的损伤,导致临床症状的出现,甚至机体的死亡。目前认为继发作用产生的机理有:1)神经体液失调
2)细胞膜和血管壁的通透性改变3)通过“毒血症”的作用放射损伤中的继发作用可能是上述多因素综合作用的结果,
三者的作用是分不开的,只是在一定情况下某种因素的作用可能会大些。3电离辐射生物学效应的分类(1)按效应出现的对象分类
1)躯体效应(somaticeffects)指出现在受照者本身的效应。包括全身效应和局部效应。
2)遗传效应(geneticeffects)指出现在受照者后代的效应。(2)按效应出现的时间分类
1)近期效应(short--termeffects)指受照后短期内出现的变化,包括造血组织、消化系统及中枢神经系统等的
效应。根据效应发生的急缓又可分为急性效应(acuteeffects),包括急性放射病和急性放射性皮肤损伤;和慢性效应(chr
oniceffects),包括慢性放射病和慢性放射性皮肤损伤。2)远期效应(long--termeffects
)指受照后数月、几年或更长时间出现的变化,如放射性白内障、寿命缩短等。(3)按效应发生的规律分类1)随机性效应(s
tochasticeffects)发生几率与剂量成正比而严重程度与剂量无关的辐射效应。一般认为,在辐射防护感兴趣的低剂量范
围内,这种效应的发生不存在剂量阈值。2)确定性效应,(deterministiceffects)通常情况下存在剂量
阈值的一种辐射效应,超过阈值时,剂量愈高则效应的严重程度愈大。如急性放射病、放射性白内障、皮肤放射损伤和辐射致不孕
等。不仅其严重程度,其发生频率也随剂量而变化。是大量细胞杀伤的综合效果确定的。4影响电离辐射生物学效应的因素(1)与辐
射有关的因素1)射线种类不同射线产生的生物效应不同。高LET辐射的生物效应大于底LET的辐射。?射线为高L
ET辐射,受照相同的剂量,?射线的相对生物效应为X或?射线的10倍。2)受照剂量总的规律是剂量愈大,效
应愈显著,但并不完全是呈直线关系,至少有指数及S型两种关系。指数曲线可反映病毒、细菌、某些低等原生物的规律;而S型曲线则符合于多细
胞生物和高等动物的规律。可见图1—4。3)受照剂量率一般情况下剂量率越大,生物效应越显著,但当剂量
率达到一定的程度时,生物效应与剂量率之间则失去比例关系。同时,要引起急性放射损伤必须要有一定的剂量阈值。4)分次照射
由于机体有代偿修复的能力,当机体受到同一剂量的照射时,在分次给予的情况下,其生物效应低于一次给予的效应,见表5—5。
5)照射的面积和部位当其他照射条件相同时,受照面积越大,效应越显著。机体不同部位对射线的敏感性也不一
样。当照射剂量和剂量率相同时,各部位的敏感顺序大致为:腹部?盆腔?头部?胸部及四肢。6)照射方
式可分为内照射和外照射。不论内照射和外照射,其对机体的作用规律原则上是一致的,但也有其特征。内照射的生物效应受放射性核素
的理化性质、侵入途径、分布、代谢、排出特点以及有效半衰期等因素影响。外照射受辐射源强度、源与受部位距离及受照时间等,这些因素直接影
响机体受照剂量。同时受单向和多向照射影响。总之,生物效应除与吸收剂量有关外,还受上述多种条件的影响,即辐射的传能线密度
(LET)越大、剂量率越高、照射面积越大,生物效应越明显,单次均匀照射较多次间隔照射生物效应要强。(2)与机体有
关的因素当辐射的各种照射条件相同时,机体及其不同的组织细胞的放射敏感性不同。1)生物种系的放
射敏感性总的趋势是种系演化越高,机体组织结构越复杂,其放射敏感性越高。单细胞生物<多细胞生物<鱼类、两栖类及
爬行类、鸟类<哺乳类。即使高等哺乳类动物中,其放射敏感性也并不完全一致。2)生物个体的放射敏感性
同一种系中的不同个体其放射敏感性不同。总的规律是:胚胎期>胎儿期>幼儿期>青少年期>成人期<老年期。
由于老年各种功能的衰退,机体代偿、修复能力以及耐受能力的下降,其敏感性较健康成人高。3)不同器官组织和细胞的放射敏感性
同一个体的不同组织和细胞其放射敏感性有很大差异。一般认为淋巴组织(脾、淋巴结、胸腺和扁桃体等)、骨髓、胃肠上皮(尤其小肠隐窝上
皮细胞)、性腺和胚胎组织为高度敏感的组织;肌肉、软骨、骨组织、结缔组织和脂肪对射线耐受性较高,其他组织介于中度或轻度敏感之间。
4)亚细胞和分子水平的放射敏感性同一细胞的不同亚细胞结构的放射敏感性存在着很大的差异,其放射敏感性的顺序为:D
NA>mRNA>rRNA和tRNA>蛋白质。(3)与环境有关的因素1)温度机体受照时降
低温度或处于冰冻状态可使辐射损伤减轻,称为温度效应。可能由于低温状态自由基扩散受阻;新陈代谢水平降低,影响细胞敏感性;动物体内氧状
态改变等原因。2)氧受照的组织、细胞其辐射效应随周围介质中氧浓度的增加而增
加,称氧效应。氧可以与自由基?R作用而产生有机的过氧化物自由基?RO2,致使生物大分子的化学成分发生变化,并处于不可修复
的状态。3)化学物质某些激素和化学制剂的存在,可以降低机体的辐射敏感性,对机体起保
护作用,称抗放药物;某些化学物质的存在增强电离辐射的生物效应,称为辐射敏感剂,可提高乏氧细胞对射线的敏感性。5.放射损伤
(1)外照射急性放射病在战时、和平时都有可能发生。如核武器实验和核爆炸;核事故;医疗照射;应急照射等情况下
都有可能发生。主要由?、X射线和中子引起。根据受照剂量大小、病理变化和临床特点可分为三型,及骨髓型(bon
emarrowform)、肠型(intestinalform)和脑型(cerebralform)见表。
表各型外照射急性放射病剂量范围分
型剂量范围(Gy)骨髓型
1——10肠型10——50
脑型?50———————
—————————最常见的是骨髓型急性放射病,主要的病理变化是造血组织损伤,表现为造血功能障碍、出血和感染。临床分为:
1)轻度放射病(1—2Gy)2)中度放射病(2—4Gy)3)重度放射病(4—6Gy)
4)极重度放射病(6—10Gy)骨髓型急性放射病一般有四期,即初期、假愈期、极期和恢复期。一切的治疗必须赶在假愈
期前进行,否则预后不良。肠型一般病程10天左右,短则3-4天死亡,目前还无法救治。脑型
临床主要表现为以中枢神经系统障碍为主的综合症,病程更短。(2)外照射慢性放射病指放射性工作人员在较长时间内连续或
间断受到超剂量当量限制的外照射,达到一定累积剂量后引起的以造血组织损伤为主并有其它系统改变的全身性疾病。(3)吸收剂量(abs
orbeddose)吸收剂量是用来度量单位质量受照物质吸收辐射能量多少的一个量,以D表示。定义是每单位
质量被照物质吸收任何电离辐射的平均能量。即D=dE/dm吸收剂量的SI单位为戈瑞(
Gy),1戈瑞等于1千克被照物质吸收1焦耳(J)的辐射能量。即1Gy=1J·kg-1。
吸收剂量率(absorbeddoserate)是指单位时间内的吸收剂量,以D表示,SI单位为戈瑞·秒-1G
y/s)。吸收剂量是指每单位质量受照物质吸收的辐射能量。适用于任何类型、任何能量的电离辐射,且适用于任何受照物质。
(4)当量剂量equivalentdose当量剂量HT·R定义为:
HT·R=DT·R·ωR式中:DT·R——辐射在器官组织T内产生的平均吸收剂量;ωR——辐
射R的辐射权重因数,当量剂量的单位是J·kg-1,称为希(沃特)(Sv)。当辐射场是由具有不同ωR值的不同类型的
辐射所组成时,当量剂量为:HT=∑ωR·DT·R
R辐射权重
因数(为辐射防护目的,对吸收剂量乘以的因数,如下表所示。)不包括由原子核向DNA发射的俄歇电子20?粒子、裂
变碎片、重核5质子(不包括反冲质子),能量>2Mev5中子,能量<10kev1电子及介子,所有能量1
光子.所有能量辐射权重因数ωR辐射的类型及能量范围辐射权重因数
(为辐射防护目的,对吸收剂量乘以的因数,如下表所示。)5中子,能量<10kev辐射权重因数ωR辐射的类型及能
量范围5>20Mev10>2Mev?20Mev20>100kev
?2Mev1010kev?100kev(5)有效剂量effectivedose
有效剂量E被定义为人体各组织或器官的当量剂量乘以相应的组织权重因数的和:E=∑ω
T·HTT式中:HT——组织或器官T所受的当
量剂量;ωT——组织或器官T的组织权重因数。当器官或组织受到不同ωR值的不同类型的辐射照射时,其有
效剂量E为:E=∑ωT·∑ωR·DT·RT
R式中:ωR——辐射R的辐射权重因数。DT·R——辐射在器官组织T内产生的平均吸收剂量;有效剂量的单位是
J·kg-1,称为希(沃特)(Sv)。组织权重因数(为辐射防护目的,器官或组织的当量剂量所乘以的因数,如下表)0.05
乳腺0.05其余组织b)或器官0.05膀胱0.01骨表面0.12胃0.01皮肤0.12肺0.05甲状腺
0.12结肠a)0.05食道0.12(红)骨髓0.05肝0.20性腺组织权重因数ωT组织或器官组织权重因
数ωT组织或器官4.电离辐射的探测根据射线与物质相互作用的原理,在以下情况可探测到射线的存在:(1)利用射线能电离物
质,收集所产生的电离电流或电荷制造的探测器;(2)利用光电倍增管收集带电粒子激发原子所产生的荧光制造的探测器;
(3)利用中子与物质弹性碰撞所产生的次级粒子来探测中子存在的中子探测器;(4)利用射线对物质的感光作用测量射线
存在的放射自显影术。常用的探测器多利用第一、二种原理制成。(1)放射性探测仪器的基本组成
1)探测器(探头)是一种能量转换器,能把射线与物质作用时产生的电离电流或电离电荷,经过适当的放大后加以记
录。根据射线作用的物质不同,可分为气体电离探测器、固体探测器和液体闪烁探测器。2)电子学测量仪器是分
析记录电子学信号的仪器。(2)常用放射性测量仪器1)放射性活度测量仪2)诊断与治疗用的仪器3)放射防
护用仪器(3)放射防护用仪器1)场所剂量监测仪是测量工作场所X射线或?射线测量的仪器,分固
定式和携带式。2)表面污染监测仪是专供体表、工作服及工作面的放射性污染监测的仪器。3
)个人剂量监测仪是佩带在身体的适当部位,用来测量个人接受外照射剂量的仪器。根据仪器制造的原理不同,可分为:
A.电离室型个人剂量仪;B.胶片剂量计;C.热释光剂量仪;
D.荧光玻璃剂量仪。1.作用于人体的电离辐射源(1)天然辐射源1)宇宙射线(cosmic
rays)是从宇宙空间发射而来的高能粒子流,由初级宇宙射线和次级宇宙射线组成。地球上每个人受到来自宇宙射线照射的平均剂量率约为
:0.38mSv·a-12)环境介质中的天然放射性核素地球上存在的天然放
射性核素有两大类,一类是具有衰变系列的放射性核素,即铀系、钍系、锕系,每一个系都可连续衰变十几次,才变为稳定性核素的子体,母元素均
为原子序数大于83的重的天然放射性核素,半衰期都在1010年以上;第二类是无衰变系列的天然放射性核素,如40K、87Rb等。
天然放射性核素在自然界分布十分广泛,如岩石、土壤、大气、水、各种建材以及动植物组织中都含有一定数量。人体受天然放射
性核素外照射全世界平均剂量为0.46mSv·a-1。3)人体内的天然放射性核素环境介质中处处有
天然放射性核素,人通过呼吸和饮食使天然放射性核素进入体内,构成对人体的内照射,平均剂量约为1.52mSv·a-1。
天然辐射源对公众所致剂量水平世界平均为2.4mSv·a-1,其中氡及其子体吸入所致内照射剂量为1.27mSv·a-1。
自从有人类以来一直受天然辐射源的照射,称为天然本底照射,它已是人类不可缺少的一种生存环境。有实验证
明,生物如果在完全没有天然辐射源照射的条件下,是无法生存的。(2)人工辐射源1)核武器实验对全球
的环境污染从1945年到1989年,全世界共进行了1799次核武器实验,美国921次,前苏联624次
,二者实验占总数的89%。其中大气层实验483次,爆炸的总能量相当于42000个美国在广岛投的原子弹。核试验造成大量放射性落下灰
对局部和全球沉降。约有30多种元素,200多种放射性核素,其中一些长半衰期的放射性核素如90Sr、137Cs、131I、2
39Pu、241Am等,可蓄积于体内,产生不良效应。自1980年停止了大气层核试验,放射性落下灰沉降量逐渐减少了。
2)核工业、核动力对环境的污染主要是排放放射性“三废”和由事故释放出的放射性核素所造成的局部污染。据联合国原
子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)报1956—1990年由核工业产生的累积集体剂量也仅为世界居民一年内所受天然辐射产生的集体剂
量的1/10。虽然给人类造成的附加剂量负担很小,但必须防止较大放射事故的发生。3)医疗照射和日常生活中接触的放源
医疗照射是指接受治疗或诊断时患者或被检查者所受的照射。医学中所应用的辐射种类越来越多有:医用诊断X线,牙科X
线,核医学,放射治疗,介入放射,CT扫描,皮科敷贴等等,几乎医学各科都离不开辐射的诊治。医疗照射给人类造成的剂量负担人均年有效剂量
为0.4—1.0mSv,约为天然辐射的1/4。随着人类生活水平和医疗水平的提高,其应用频率呈增长趋势。
日常生活可接触的消费品放射源如:夜光表,烟雾警报器,机场X线检查机,电视和计算机荧屏等,这些放射源对人类的照射剂量是很小的。
根据《UNSCEAR》1993报告,若以天然照射人均年剂量率均匀分布在365天,几种人工照射相当天然照射的天数见表5—
3。医疗照射全世界人均年有效剂量是0.6mSv,医疗照射剂量水平相当于天然辐射源本底照射的25%,是人工辐射源附加照射中最高者
,它是核动力所致照射剂量的90倍,是职业照射剂量的270倍。(3)环境放射性物质进入机体的途径1)进入途径
通过消化道食入,呼吸道吸入和皮肤、粘摸、伤口等侵入。2)食物链转移环境中的放射性核素,通过食物和水进入体内的
全部行径过程称为食物链。各种放射性核素在环境中转移的过程有浓集现象,不过受许多因素的影响。2.电离辐射生物学效应的机理
人们发现辐射生物效应有2个特点:第一个是机体吸收的能量不大,生物效应却很大,例如6.0Gy的X
射线可使人或高等动物发生致死效应,若将这些能量转换为热能,才可使体温升高0.002度。若以热辐射代替电离辐射,需大1—10万倍的
能量才能引起机体死亡;第二个是短暂的作用引起长期效应,射线穿过受照机体只是瞬间完成,而它引起的生物效应却能持
续很长时间。辐射引起的生物效应是一个非常复杂的过程,生物机体吸收辐射能量到生物效应发生,乃至机体损伤或死亡要经历许
多性质不同的变化,有机体物质分子的变化,细胞功能、代谢和结构的变化,以及完整机体各个组成部分之间相互关系的变化。可分为:物理阶段,
物理—化学阶段,化学阶段,生物学阶段。从变化时间来看,有些变化瞬间即逝,有些需时较久,甚至延迟数年。可归纳于图5—2。
尽管电离辐射引起生物学效应的机理十分复杂,目前已得初步成果,通常将辐射生物效应的发展过程分为原发作用和继发作用两个方面。(
1)原发作用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(包括酶)等。使它们发生电离和激发或化学键的断裂等变化,,从而引起其正常功能和代谢作用的障碍。如DNA的断裂,酶的活性降
低或丧失,膜系分子结构的破坏等。放射卫生Radiationhygiene
Radiologicalhealth放射卫生是研究放射性物质和电离辐射对人体健康的影响,并研究如何防止和控制电离辐射对人体
危害的一门预防医学分支。它的基本任务是保护环境,保障从事放射工作的职业人员和公众的健康与安全,保护他们的后代,促进电离辐射
和放射性核素的应用,以及核能事业的发展,使之造福于人类。??一。电离辐射二。电离辐射的生物学效应三。电离辐射的
防护四。医疗照射五。氡电离辐射与健康(电离)辐射(ionizing)radiation在辐射
防护领域,指能在生物物质中产生离子对的辐射。1.电离辐射的种类(1)带电粒子?,?粒子,质子,反
冲核等?,?粒子是放射性核素在核衰变时放出的高能粒子,?粒子是由两个质子和两个中子组成的一个氦原子核,带两个
正电荷,它的电离本领大,因质量重,运动速度慢,穿透力弱。?粒子质量同电子,可带正电和负电,其运动速度较快,穿透力较?粒子大。
质子质量为1,带一个正电荷。反冲核,是中子与物质的原子核碰撞时把能量传给被碰撞的原子核,带有能量
的原子核脱出原子而成为反冲核。(2)?,X射线?射线又称?光子,是放射性核素核衰变时由核释放出的,它
不带电,穿透力强,运动速度同光子。X射线是高速带电粒子通过原子核附近时,受到原子核库仑电场的作用而急剧减速,一
部分能量以光子的形式辐射出来,称X射线。其物理性质同?射线。(3)中子中子是在核裂变和核聚变时,带有能量而释
放出的。中子可分为快中子和慢中子,质量为1,不带电。另有中子发生器也可释放出中子。2.电离辐射与物质的相
互作用(1)带电粒子与物质的相互作用1)电离与激发(ionizationandexcitation)带电粒子
通过物质时,与物质原子的壳层电子发生静电作用,电子获得足够能量后使其脱离轨道形成一个带负电荷的自由电子,失去一个电子的原子则变成带
正电荷的离子,自由电子与离子构成离子对。这种使物质中性原子变成离子对的过程称为电离。自由电子又可引起其他原子电离,称为次级电离。
带电粒子通过物质时,壳层电子获得的能量不足以使壳层电子脱离轨道,则从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道
,即原子由基态转入高能态,这种过程称为激发。电离密度(ionizationdensity)即在单位路径长度上形成的
离子对,单位为离子对/厘米。传能线密度(linearenergytransfer,LET)即带电粒子在一种物质中穿行时
单位长度路径上与电子碰撞粒子能量的损失。单位是MeV·cm-1。2)散射(scattering)带电粒子通过物
质时,因受物质原子核库仑电场作用而改变其本身的运动方向,称为散射。3)韧致辐射(bremsstrahlung)
高速带电粒子通过原子核附近时,受到原子核库仑电场的作用而急剧减速,一部分能量以光子的形式辐射出来,这种辐射称为韧致辐射。
4)湮没辐射(annihilationradiation)当?+粒子与物质作用,能量耗尽时和物质中的自由电子(e
-)结合,正负电荷抵消,两个电子的静止质量转化为两个方向相反,能量各为0.511Mev的?光子而自身消失的过程成为湮没辐射
或光化辐射。(2)?,X射线与物质的相互作用1)光电效应(photoelectriceffect)
?光子与物质原子相撞时,把全部能量交给原子的一个轨道电子,光子本身消失,电子获得能量后成为高能电子而摆脱原子核的束缚成为
自由电子,使物质电离,此过程称为光电效应。光子能量越低,物质原子序数越大,发生光电效应的几率也越高。2)
康普顿-吴友训效应(Compton--Wueffect)当?光子与物质原子中的一个电子发生弹性相撞时,将部分能量传给电
子,电子获得能量后脱离原子而运动,该电子称康普顿-吴有训电子,而使物质电离。光子本身能量减少又改变了运动方向。当光子的能量为0.5
--1.0MeV时,该效应比较明。3)电子对生成(pairproduction)当入射光子能量大于1.022M
eV时,光子在原子核电场作用下,转换成一对正负电子,此过程称为电子对生成。电子对效应通常发生在能量较大的光子。(3)中
子与物质的相互作用1)弹性碰撞(elasticcollision)中子与物质中原子核碰撞时把部分
能量传给原子核,带有能量的原子核脱出原子,此原子核称反冲核,而中子本身带着较低能量改变运动方向继续行进成中子散射,这种现象称弹性碰
撞。带电荷的反冲核获得能量后,在其运动途中可引起物质电离和激发。2)非弹性碰撞(inelasticcollisio
n)快中子冲入物质原子核内,把部分能量传给原子核,使核处于激发态,中子带着剩余的能量从核内飞出,激发态核从中子得到能量以?光子的形式释出,原子核回到基态,这种现象称为非弹性碰撞。3)中子俘获慢中子被物质原子核俘获后,形成稳定或不稳定的新核素,这种现象称中子俘获。常被用来生产人工放射性核素。通过射线与物质相互作用的学习,可知无论带电粒子(?,?粒子,质子,反冲核)、X射线、射线、中子等,与物质相互作用都可使物质产生电离,因而称之为电离辐射。3.电离辐射常用的量及其单位(1)放射性活度放射性活度(radioactivity)简称活度(activity),是用以表示核素特征的一个重要辐射量。即在给定时刻处于一给定能态的一定量的某种放射性核素的活度A定义为:A=dN/dt式中:dN——在时间间隔dt内该核素从该能态发生自发核耀迁数目的期望值。即单位时间内的核衰变数。活度的SI单位是秒的倒数(S-1),SI单位制专门规定的单位名称为:贝可[勒尔](Becquerel),简称贝可,符号为Bq,每秒一次核衰变,即为1Bq=1s-1 为了表示各种物质中的放射性核素含量,通常用放射性比活度及放射性浓度二参数表示。放射性比活度(specificradioactivity)放射性浓度(radioactiveconcentration)放射性比活度(specificradioactivity)是指某一纯的元素或化合物中单位质量所含的放射性活度,单位是Bq/g,亦可用单位摩尔物质的放射性活度来描述放射性比活度,单位是Bq/mol。放射性比活度简称比活度,实质上是表示样品内放射性核素在其所属的物质全部原子中所占比例的一个参数。放射性浓度(radioactiveconcentration)是单位体积溶液内所含的放射性活度,单位是Bq/ml。剂量dose某一对象所接受或“吸收”的辐射的一种量度。(2)比释动能kerma比释动能K定义为:K=dEtr/dmdEtr——不带电电离粒子在质量为dm的某一物质内释出的全部带电电离粒子的初始动能的总和。比释动能的SI单位是焦耳每千克(JKg-1),称为戈(瑞)符号为(Gy)。
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