保健物理电离辐射的生物效应省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

保健物理 第三章 电离辐射生物效应电离辐射生物效应3.1 生物效应产生过程和机理生物效应产生过程和机理3.2 电离辐射所致生物效应分类电离辐射所致生物效应分类3.3 确定性效应确定性效应3.4 随机性效应随机性效应第第1 1页页基本生物学概念基本生物学概念:DNA 硷基对硷基对A-T；C-G无穷排列方式无穷排列方式由两条螺旋状排列核苷酸链组成第第2 2页页基本生物学概念基本生物学概念:基因（gene）DNA链上含有一定功效一段核苷酸序列基因突变（mutation）:DNA发生可遗传变异。点突变（point mutation)诱变剂（mutagen）:能引发突变物质。物理诱变剂 化学诱变剂 生物诱变剂第第3 3页页 1 物理过程与能量转移（10-16s以下）电离：产生初级电子，次级电子 作用对象：生物大分子（核酸，蛋白质，酶）3.1 生物效应产生过程和机理生物效应产生过程和机理2 物理化学作用（10-12s以下）自由基生成:H2O2,HO2,H-,OH-3 分子组成及性质改变 细胞膜；核膜第第4 4页页电离辐射能量转移过程电离辐射能量转移过程3.1 生物效应产生过程和机理生物效应产生过程和机理第第5 5页页单链断裂：单链断裂：DNA损伤（分子水平）损伤（分子水平）双链断裂：双链断裂：错误修复错误修复C能够实现无差错能够实现无差错 修复修复第第6 6页页细胞水平损伤细胞水平损伤细胞死亡细胞死亡间期死亡间期死亡增殖死亡增殖死亡增殖死亡增殖死亡间期死亡间期死亡增殖死亡增殖死亡间期死亡间期死亡间期死亡间期死亡功效障碍功效障碍结构改变结构改变增殖死亡增殖死亡第第7 7页页细胞水平损伤细胞变异细胞变异（modification)异常细胞异常细胞 克隆克隆细胞转化细胞转化癌症癌症transformationcancer变异变异第第8 8页页细胞凋亡(apoptosis)变异细胞程序性死亡（programmed death）镜下表现：胞核浓缩、断裂 凋亡小体机理：P53基因 激活自我致死程序是变异细胞免于患癌主要机制是变异细胞免于患癌主要机制第第9 9页页细胞凋亡(apoptosis)第第1010页页分子水平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效障碍不孕肿瘤遗传效应确定性效应多细胞死亡造成随机性效应单一细胞变异造成DNA损伤细胞水平细胞水平临床症状临床症状效应效应第第11 11页页3.2电离辐射所致生物效应分类电离辐射所致生物效应分类躯体效应躯体效应（somatic effects）定义：发生在受照者本人身上效应定义：发生在受照者本人身上效应依据效应发生个体依据效应发生个体：遗传效应（遗传效应（hereditary effects）定义：发生在受照者后代身上效应定义：发生在受照者后代身上效应第第1212页页关于遗传效应关于遗传效应由生殖细胞变异引发由生殖细胞变异引发辐射照射引发遗传效应没有特异性辐射照射引发遗传效应没有特异性迄今没有些人类资料必定辐射所致遗传迄今没有些人类资料必定辐射所致遗传效应发生效应发生第第1313页页关于遗传效应关于遗传效应英国儿童白血病事件起诉与败诉英国儿童白血病事件起诉与败诉放射科医师后代流行病学调查放射科医师后代流行病学调查（英、美、日、中）（英、美、日、中）第第1414页页3.2电离辐射所致生物效应分类电离辐射所致生物效应分类依据效应发生时期依据效应发生时期 潜伏期（潜伏期（latent period):从受到照射到临床上特定效应发生所需时间从受到照射到临床上特定效应发生所需时间从受到照射到临床上特定效应发生所需时间从受到照射到临床上特定效应发生所需时间早期效应（早期效应（early effects）受到照射后数周之内发生效应受到照射后数周之内发生效应晚发效应（晚发效应（Late effects）受到照射后数月以后发生效应受到照射后数月以后发生效应第第1515页页关于早期效应关于早期效应日本核临界事故日本核临界事故（99.09.30）事故发生时位置图事故发生时位置图S氏（氏（10Gy）20分钟后感觉麻木、分钟后感觉麻木、呕吐、腹泻呕吐、腹泻O氏（氏（17Gy）：）：意识丧失、呕吐、意识丧失、呕吐、腹泻、淋巴细胞数腹泻、淋巴细胞数第第1616页页关于晚期效应潜伏期关于晚期效应潜伏期日本原爆受害者肿瘤发生率随时间改变日本原爆受害者肿瘤发生率随时间改变030年年40年年白血病白血病之外肿瘤2年年第第17 17页页3.2电离辐射所致生物效应分类电离辐射所致生物效应分类 确定性效应确定性效应（deterministic effects）随机性效应随机性效应(stochastic effects)依据效应依据效应-剂量关系分类剂量关系分类4有剂量阈值有剂量阈值4无剂量阈值无剂量阈值4效应严重程度效应严重程度 与剂量成正比与剂量成正比4发生几率与剂量发生几率与剂量 成正比成正比4严重程度与剂量无关严重程度与剂量无关第第1818页页确定性效应与随机性效应剂量剂量剂量剂量几率几率严重程度严重程度阈值阈值随机性效应随机性效应随机性效应随机性效应确定性效应确定性效应确定性效应确定性效应第第1919页页3.3 确定性效应确定性效应3.3.1 急性放射病定义：人体一次或短时间内分次受到大 剂量照射引发全身性疾患。外照射：1Gy第第2020页页急性放射病临床特点临床特点:1.损伤范围广,涉及机体全部组织和器官,表现为复杂临床症状和体症。2.主要损伤器官改变,可决定和影响病 情发展和预后3.在一定照射剂量范围内,机体有自动恢 复潜力.第第2121页页急性放射病症状与剂量关系:剂量(Gy)症 状0.10.10.50.51.01.01.51.53-53-57-107-10染色体改变染色体改变末梢血中淋巴细末梢血中淋巴细胞降低胞降低10%10%人恶心，呕人恶心，呕吐吐死亡阈值死亡阈值LD50/60LD50/60天天(造血造血器官死亡器官死亡)LD100/60LD100/60天天(消消化器官死亡化器官死亡)第第2222页页急性放射病分类分 类剂量（Gy）临床表现病理改变骨髓型放射病3-5出血，感染骨髓抑制肠型（肺障碍）5-15高烧，腹泻电解质失调肠上皮分裂停顿，脱落脑型15神经系统障碍脑炎，脑水肿第第2323页页3.3.2 对造血组织影响细胞类型细胞类型 正常值正常值 降低阈值降低阈值(Gy)(Gy)白细胞白细胞 3500-1000 0.53500-1000 0.5红细胞红细胞 (400-500)10(400-500)104 1.0 1.0血小板血小板 20 1020 104 1.0 1.0淋巴细胞淋巴细胞 3-43-4天天红细胞红细胞 120120天天血小板血小板 8-98-9天天血细胞寿命血细胞寿命血细胞寿命血细胞寿命第第2424页页3.3.3 生殖系统影响不孕阈值不孕阈值(Gy):(Gy):1 1次急性照射次急性照射 慢性照射慢性照射 一时性不孕一时性不孕 0.15 0.4/0.15 0.4/年年 永久性不孕永久性不孕 3.5-6 2.0/3.5-6 2.0/年年男性男性 1 1次急性照射次急性照射 慢性照射慢性照射 一时性不孕一时性不孕 0.650.65 1.5 0.4/1.5 0.4/年年 永久性不孕永久性不孕 2.5-6 0.2/2.5-6 0.2/年年女性女性第第2525页页3.3.4 皮肤放射损伤剂量剂量(Gy)(Gy)急性损伤急性损伤 慢性损伤慢性损伤0.50.5 染色体畸变染色体畸变无无5 5一时性脱发及红斑一时性脱发及红斑红肿红肿,疼痛疼痛,烧灼感烧灼感伴有功效伴有功效障碍障碍1010一时性溃疡一时性溃疡,水泡水泡疤痕色素从容疤痕色素从容WBCWBC上升全身中上升全身中毒症状毒症状萎缩萎缩,1515永久性溃疡永久性溃疡,合并感染合并感染 败血症败血症慢性顽固性溃疡慢性顽固性溃疡第第2626页页3.3.5 眼组织放射损伤水晶体水晶体:放射敏感性大于结膜等放射敏感性大于结膜等其它眼组织其它眼组织水晶体水晶体 前面部位上皮细胞前面部位上皮细胞发生分裂障碍发生分裂障碍 混浊混浊 白内障白内障(从前向后推移从前向后推移)潜伏期：潜伏期：6 6个月个月-35-35年，与剂量成反比年，与剂量成反比一次急性照射一次急性照射屡次屡次照射照射混混 浊浊 0.5-2.0 0.5-2.0 5 5白内障白内障 5.0 5.0 8 8症状与阈值症状与阈值症状与阈值症状与阈值第第2727页页3.4 随机性效应随机性效应-辐射致癌辐射致癌3.4.1 癌症概念与起源癌症(cancer):增生失控并侵入周围组织或向远隔部位转移恶性肿瘤致癌因子(carcinogen):能使正常细胞转变为恶性细胞最终发展为癌症因子 化学原因化学原因 物理原因物理原因 病毒病毒机体遗传特征,激素水平,环境原因,生活原因第第2828页页3.4.2 癌症多阶段发生学说(multi-stage)始动期始动期(initiation):原癌基因激活,抑癌基因失活淘汰机制:DNA修复,免疫系统识别监视消除癌症是否出现和何时出现促进期促进期(promotion):变异细胞变异细胞 癌细胞癌细胞发展期发展期(progression):癌细胞恶性性质增加 癌症第第2929页页3.4.3 人类辐射致癌分析方法流行病学(epidemiology):对人群中某种疾病时间,空间分布及其影响原因研究癌症危险:危险(risk):某种有害效应发生概率发病率(incidence)死亡率(mortality)第第3030页页3.4.3 人类辐射致癌分析方法危险系数(risk coefficient):(危险度)单位剂量照射引发危险单位剂量照射引发危险超额绝对危险(excess absolute risk,EAR):照射组癌症发病率与对照组癌症发病率之差照射组癌症发病率与对照组癌症发病率之差辐射致癌危险系数以EAR为指标EAR系数:单位剂量增加例数单位剂量增加例数单位单位:10-2Sv-1第第3131页页3.4.4 人类放射性癌症(radiogenic cancer)第第3232页页辐射致癌潜伏期最小潜伏期最小潜伏期 中央值中央值最大潜伏期最大潜伏期白血病白血病2 2年年8 8年年4040年年其它其它癌症癌症16-2416-24年年终生终生ICRP Publ.60(1990)ICRP Publ.60(1990)第第3333页页辐射致癌危险系数与累计危害12种癌症,低LET(DDREF=2)校正对普通公众:510-2 Sv-1职业照射:410-2 Sv-1考虑严重遗传效应考虑严重遗传效应:累计危害累计危害:610-2 Sv-1第第3434页页3.5 影响人类辐射致癌原因影响人类辐射致癌原因宿主原因:性别与激素遗传学易感性年纪与时间原因:环境及生活原因复合作用:剂量学原因:第第3535页页第第3636页页