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1、第五章第五章 电离辐射的生物学效应电离辐射的生物学效应 辐射生物学效应（辐射生物学效应（ionizing radiation biological ionizing radiation biological effecteffect）是指在一定条件下是指在一定条件下,射线作用于生物机体射线作用于生物机体,从机体吸收辐射能量开始从机体吸收辐射能量开始,引起机体电离或激发，引起机体电离或激发，引发体内的各种变化及其转归，使人体中生物引发体内的各种变化及其转归，使人体中生物大分子大分子(如蛋白质分子，如蛋白质分子，DNADNA分子和酶分子和酶)的结构的结构破坏，进一步影响组织或器官的正常功能，严破坏
2、，进一步影响组织或器官的正常功能，严重时导致机体死亡。重时导致机体死亡。第一节第一节 电离辐射生物效应类型及其特点电离辐射生物效应类型及其特点一、确定性效应一、确定性效应二、随机性效应二、随机性效应 确定性效应确定性效应(Deterministic effect)：是指辐射效应的严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阈值，在阈值以下不会见到有害效应，量阈值，在阈值以下不会见到有害效应，如放射性皮肤损如放射性皮肤损伤、伤、生育障碍。生育障碍。随机性效应随机性效应(Stochastic effect)：是指辐射效应的
3、发生是指辐射效应的发生几率几率(而非其严重程度而非其严重程度)与剂量相关的效应，不存在剂量的与剂量相关的效应，不存在剂量的阈值。阈值。主要指致癌效应和遗传效应。主要指致癌效应和遗传效应。躯体效应躯体效应 躯体效应是指辐射在受到照射的个体本身诱发躯体效应是指辐射在受到照射的个体本身诱发出的各种效应（包括癌症），是生物体的体细胞受出的各种效应（包括癌症），是生物体的体细胞受到照射后产生的后果，因而不具有遗传性，受影响到照射后产生的后果，因而不具有遗传性，受影响的只是受到照射的个体本身。的只是受到照射的个体本身。在辐射防护中提到效在辐射防护中提到效应时，多指这类效应。应时，多指这类效应。遗传效应遗传
4、效应 遗传效应是某个生物体在受到电离遗传效应是某个生物体在受到电离辐射照射时其生殖细胞也受到照射，而辐射照射时其生殖细胞也受到照射，而且受照射的生殖细胞内已产生了发生突且受照射的生殖细胞内已产生了发生突变的基因。变的基因。辐射对人体的作用辐射对人体的作用 辐射效应辐射效应随机性效应和确定性效应随机性效应和确定性效应 躯体效应和遗传效应躯体效应和遗传效应（Somatic effect，Hereditary effects）（Stochastic effect，Deterministic effects）辐射效应的分类辐射效应的分类按效应发生的个体按效应发生的个体按效应表现情况按效应表现情况按剂量
5、按剂量-效应关系效应关系大剂量照射的大剂量照射的躯体效应躯体效应急性效应急性效应急性放射病急性放射病受照射远期发生的效应受照射远期发生的效应确定性效应确定性效应 白血病白血病 癌症癌症 白内障白内障 不育不育随机性效应随机性效应基因突变基因突变发生在性细胞发生在性细胞：遗传效应遗传效应遗传性疾病遗传性疾病生长发育障碍生长发育障碍先天性畸形先天性畸形 特殊的躯体效应特殊的躯体效应宫内受照后宫内受照后 胚胎和胎儿的效应：致死性效应胚胎和胎儿的效应：致死性效应 先天性畸形先天性畸形 生长发育缺陷生长发育缺陷 远期恶性疾病的诱发远期恶性疾病的诱发辐射致癌的潜伏期辐射致癌的潜伏期白血病：白血病：1013
6、年；年；甲状腺癌：甲状腺癌：20年；年；乳腺癌：乳腺癌：23年；年；一般潜伏期取一般潜伏期取25年。年。第二节第二节 电离辐射生物效应的基本规律及机制电离辐射生物效应的基本规律及机制一、电离辐射生物效应的基本规律一、电离辐射生物效应的基本规律（一）辐射种类及其生物效应（一）辐射种类及其生物效应 辐射种类不同，其生物效应也不同。从辐辐射种类不同，其生物效应也不同。从辐射的物理特性来看，射线的电离密度越大、穿射的物理特性来看，射线的电离密度越大、穿透力越强，生物效应越显著。透力越强，生物效应越显著。外照射外照射：g gb ba (a (危害程度危害程度)内照射内照射:a ab bg g (危害程度
7、危害程度)（二）影响电离辐射生物效应的主要因素（二）影响电离辐射生物效应的主要因素 1、照射剂量、照射剂量 照射剂量是影响辐射生物效应的主要因素。一照射剂量是影响辐射生物效应的主要因素。一般剂量越大，生物效应越严重。般剂量越大，生物效应越严重。2、剂量率、剂量率 是指单位时间内机体所接受的照射剂量。一般情是指单位时间内机体所接受的照射剂量。一般情况下，剂量率越高生物效应越显著。况下，剂量率越高生物效应越显著。剂量率、受照时间间隔剂量率、受照时间间隔 剂量率剂量率 生物效应生物效应 时间间隔时间间隔 生物效应生物效应 3、分次照射、分次照射 同一剂量的照射，在分次给予的情况下，其同一剂量的照射，
8、在分次给予的情况下，其生物效应低于一次给予的效应，分次越多，各次生物效应低于一次给予的效应，分次越多，各次间隔时间越长，其生物效应越小。间隔时间越长，其生物效应越小。4、照射部位与面积、照射部位与面积 机体受照的部位不同，其损伤的严重程度也机体受照的部位不同，其损伤的严重程度也不同。在同一剂量和剂量率情况下，损伤严重程不同。在同一剂量和剂量率情况下，损伤严重程度依次为：度依次为：腹部腹部盆腔盆腔头颈头颈胸部胸部四肢四肢照射部位与面积照射部位与面积：不同部位不同部位 不同的敏感度不同的敏感度 面积面积 生物效应生物效应 几何条件几何条件：不同的几何条件不同的几何条件 不同的生物效应不同的生物效应
9、 5 5、照射方式、照射方式外照射外照射：是指辐射源位于人体外对人体造成的辐射照射，包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。括均匀全身照射、局部受照。多方向照射的生物效应大多方向照射的生物效应大于单向照射。于单向照射。内照射：内照射：存在于人体内的放射性核素对人体造成的辐射照存在于人体内的放射性核素对人体造成的辐射照射射 称为内照射。称为内照射。内照射的生物效应则受到放射性核素的内照射的生物效应则受到放射性核素的理理 化特性、侵入途径、分布和排出特点等多种因素影响。化特性、侵入途径、分布和排出特点等多种因素影响。混合照射：混合照射：是指内、外照射二者兼有的照射。
10、是指内、外照射二者兼有的照射。当条件相同当条件相同 时，混合照射的效应较单一照射的效应更显著。时，混合照射的效应较单一照射的效应更显著。6 6、放射敏感性、放射敏感性 放射敏感性放射敏感性，即当一切照射条件完全严格一致时，即当一切照射条件完全严格一致时，机体或其组织、器官对辐射作用的反应强弱或速度快慢机体或其组织、器官对辐射作用的反应强弱或速度快慢不同，若反应强、速度快，其敏感性就高，反之则低。不同，若反应强、速度快，其敏感性就高，反之则低。（1）种系和品系的放射敏感性）种系和品系的放射敏感性 不同种系的成年动物对射线的敏感性是不一样的，不同种系的成年动物对射线的敏感性是不一样的，演化越高、机
11、体组织结构越复杂，则放射敏感性就越高。演化越高、机体组织结构越复杂，则放射敏感性就越高。不同生物种系对辐射的敏感性不同不同生物种系对辐射的敏感性不同生物种系生物种系 人人 猴猴 大鼠大鼠 鸡鸡 龟龟 大肠杆大肠杆菌菌 病毒病毒 LD50（Gy）4.06.07.07.1515.056.02 104（2）个体发育的放射敏感性）个体发育的放射敏感性 哺乳动物：哺乳动物：胚胎胚胎幼年幼年少年少年青年青年老年老年成年成年孕体发育：孕体发育：植入前期植入前期(0(08 8天天)主要器官发生时期主要器官发生时期 (9(96060天天)胎儿发育时期胎儿发育时期(60(60270270天天)自受精卵至孕龄自受精
12、卵至孕龄8 8周前称为胚胎，周前称为胚胎，8 8周以后称周以后称 为胎儿。为胎儿。胚胎不同发育阶段，胚胎不同发育阶段，2Gy X2Gy X射线照射下死胎或畸形的发生率射线照射下死胎或畸形的发生率（3）组织与细胞的放射敏感性）组织与细胞的放射敏感性 不同的组织与细胞的辐射的敏感性不同，一不同的组织与细胞的辐射的敏感性不同，一般分裂旺盛的细胞，以及那些比别的细胞需要更般分裂旺盛的细胞，以及那些比别的细胞需要更多营养的细胞，对射线更为敏感。多营养的细胞，对射线更为敏感。不同组织或器官对辐射的敏感性不同不同组织或器官对辐射的敏感性不同 高度敏感高度敏感:淋巴组织、淋巴组织、胸腺、骨髓、性腺、胚胎、胸腺
13、、骨髓、性腺、胚胎、肠胃上皮肠胃上皮 中度敏感中度敏感:感觉器官（角膜、晶状体、结膜）、内皮感觉器官（角膜、晶状体、结膜）、内皮 细胞、皮肤上皮、唾液腺、肾、肝等细胞、皮肤上皮、唾液腺、肾、肝等 轻度敏感轻度敏感:中枢神经系统、内分泌腺、心脏中枢神经系统、内分泌腺、心脏 不敏感不敏感:肌肉组织、软骨组织、结缔组织肌肉组织、软骨组织、结缔组织 不同组织和器官对辐射致癌作用的敏感性不同组织和器官对辐射致癌作用的敏感性 癌的部位和类型癌的部位和类型 癌的自发癌的自发程度程度 辐射致癌的辐射致癌的相对敏感性相对敏感性 备备 注注 1.较高的辐射致癌率较高的辐射致癌率乳腺乳腺甲状腺甲状腺肺（支气管）肺（
14、支气管）白血病白血病 消化道消化道 非常高非常高低低很高很高中等中等 高高 高高非常高特别是女性非常高特别是女性中等中等很高很高 中到低中到低 青春期增加敏感性青春期增加敏感性低死亡率低死亡率吸烟的定量影响不确知吸烟的定量影响不确知尤其骨髓性白血病尤其骨髓性白血病特别是在结肠发生特别是在结肠发生 2.较低的辐射致癌率较低的辐射致癌率咽咽肝和胆道肝和胆道胰腺胰腺淋巴瘤淋巴瘤肾和膀胱肾和膀胱大脑和神经系统大脑和神经系统 低低低低中中中中中中低低 中中中中中中中中低低 低低 淋巴肉瘤和多发性骨髓淋巴肉瘤和多发性骨髓瘤可致何杰金氏病瘤可致何杰金氏病 唾液腺唾液腺骨骨皮肤皮肤 很低很低很低很低高高 低低
15、低低低低 低死亡率，需很高剂低死亡率，需很高剂量量 3.辐射致癌率不确辐射致癌率不确知的部位和组织知的部位和组织喉喉鼻窦鼻窦副甲状腺副甲状腺卵巢卵巢结缔组织结缔组织 中中很低很低很低很低中中很低很低 低低低低低低低低低低 4.未观察到辐射致未观察到辐射致 癌的部位和组织癌的部位和组织前列腺前列腺子宫和子宫颈子宫和子宫颈睾丸睾丸系膜和间皮系膜和间皮慢性淋巴性白血病慢性淋巴性白血病 很高很高很高很高低低很低很低低低 （4）亚细胞和分子水平的放射敏感性）亚细胞和分子水平的放射敏感性 DNA mRNA rRNA tRNA 蛋白质蛋白质 一般认为细胞内一般认为细胞内DNA损伤是细胞致死的主要因素。损伤是
16、细胞致死的主要因素。二、电离辐射对生物体作用的机理二、电离辐射对生物体作用的机理 （一）电离和激发（一）电离和激发 电离辐射对生物体的作用主要是使机体分子产生电电离辐射对生物体的作用主要是使机体分子产生电离和激发。离和激发。（二）直接作用（二）直接作用(direct effect)射线直接作用于具有生物活性的大分子（如射线直接作用于具有生物活性的大分子（如:核酸、核酸、蛋白质等），使其发生电离、激发或化学键断裂，造成蛋白质等），使其发生电离、激发或化学键断裂，造成分子结构和性质的改变。分子结构和性质的改变。（三）间接作用（三）间接作用(indirect effect)射线首先引起机体的水分子的电离和激发，生成一射线首先引起机体的水分子的电离和激发，生成一系列性质活泼的产物（如系列性质活泼的产物（如:HH、OHOH、HOHO2 2、H H2 2O O2 2、e e-1-1aqaq等），此类产物具有很强的氧化能力，可导等），此类产物具有很强的氧化能力，可导致生物活性大分子的损伤。致生物活性大分子的损伤。间接作用间接作用 其主要过程为：其主要过程为：1、射线作用于水分子，将水分子中的电子击出
