放射卫生学 第二章 辐射防护目的与三原则 讲课：涂彧

讲述内容 复习 电离辐射生物学效应 辐射防护的目的 辐射防护三原则 思考题

思考题 概念：辐射危害、电离辐射、确定性效应、阈剂量、随机性效应、危险、实践正当化、(辐射)实践、辐射干预、ALARA原则、个人剂量限值、吸收剂量、当量剂量、辐射权重因子、组织权重因子、有效剂量、职业照射、医疗照射、公众照射 ； 随机效应、确定性效应概念 辐射防护的目的是什么？ 人工照射分哪三类？ 什么样的情况下要采取辐射干预？ 如何理解防护最优化与个人剂量限值 ？

电离辐射 利益与代价共存 焦点：以最小代价获得最大利益。 防护：是降低代价的有效手段

电离辐射标识

电离辐射警告标识

辐射防护中使用的量 吸收剂量：单位质量内沉积的辐射能，单位J/kg，专用名称Gy。 辐射权重因子：与射线种类、能量相关，描述射线的品质(旧称品质因数)。 剂量当量：品质因数与某一点上吸收剂量的乘积，单位J/kg，专用名称Sv。 当量剂量：辐射权重因子与人体某一组织器官吸收剂量的乘积，单位J/kg，专用名称Sv。

组织权重因子：表现不同组织器官对发生辐射随机性效应的敏感程度。 有效剂量：体内所有组织器官加权后的当量剂量之和，单位J/kg，专用名称Sv。 其他量： 待积当量剂量 待积有效剂量 集体当量剂量 集体有效剂量 剂量负担

染色体变异 2017/3/7 涂彧 9

细胞结构 2017/3/7 涂彧 10

2017/3/7 涂彧 11

辐射细胞DNA损伤反应 电离辐射 DNA损伤感应识别 激活存活反应网络 不可修复损伤 细胞反应 细胞后果 细胞存活 细胞恶性转化 细胞死亡 细胞周期阻滞 激活凋亡通路 正确修复 错误修复、无修复 突变、染色体畸变 细胞后果 细胞存活 细胞恶性转化 细胞死亡

物理阶段 高速电子穿过DNA分子需10－18秒，穿过一个哺乳动物细胞需10－14秒左右。一个10μm体积的细胞，每吸收lGy的照射剂量将发生超过105次的电离。 X射线被物质吸收，能量的沉积是以分散、不连续的能量包形式，非均匀性地沉积下来的。每个包的能量大到足以打断化学键而最终引起一系列生物学事件。 电离辐射与非电离辐射的主要区别在于单个能量包的大小，而不是射线所含的总能量。单次4Gy的X射线的全身照射在许多情况下将是致死的。这一剂量，所代表的能量吸收只相当于67卡。相同的能量以热的形式被吸收，只相当于70kgd的人喝一口热咖啡。 如果光子能量超过124eV，就会使生物发生电离。 2017/3/7 涂彧 13

化学阶段 指受损伤的原子和分子与其他细胞成分发生快速化学反应的时期。电离和激发导致化学键的断裂和自由基的形成(即破损的分子)。这些自由基是高度活跃的，参与一系列的反应，最终导致电荷回归平衡。 自由基反应在射线照射后约1ms内全部完成。化学阶段的重要特点是清除反应之间的竞争，如灭活自由基的巯基化合物，以及导致生物学上重要分子稳定化学变化的固定反应 。 2017/3/7 涂彧 14

生物阶段 包括所有的继发过程。开始是与残存化学损伤作用的酶反应，大量的损伤，如DNA损伤都会被成功地修复，极小部分不能修复的损伤最终将会导致细胞死亡。 细胞死亡需要一定时间，实际上小剂量照射以后细胞在死亡之前可以进行几次有丝分裂。 2017/3/7 涂彧 15

辐射对机体的影响 变化：机体对辐射产生的轻微改变，可能有害，可能无害 损伤：改变达到有害程度，人感受不到 损害：临床可观察到有害效应，如躯体效应、遗传效应等 危害：不仅仅有害于个人，还有害于群体及后代

辐照的损伤效应 分子水平 细胞水平 临床症状 效应 体细胞 功能障碍 确定性效应 多细胞死亡导致 细胞死亡 生殖细胞 不孕 DNA损伤 肿瘤 细胞变异 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

辐射敏感组织 性腺：主要遗传影响，性腺自身辐射敏感性并不高，辐射致生殖细胞肿瘤未见报导。 红骨髓： >0.5Sv/a照射，主要诱发白血病。 骨：主要骨表面上皮细胞，骨本身对辐射并不敏感。 肺：辐射致肺癌主要源于内照射(Rn,Pu)，外照射致肺癌概率与白血病类似。

甲状腺：辐射致癌几率较高，癌症死亡率较低，预防及治疗较为有效。 乳腺：育龄妇女乳腺辐射敏感性较高，致癌几率高出白血病数倍。 皮肤：辐射致癌率较低，大剂量照射后易于形成肤色、结构变化。 眼晶体：晶体浑浊是不可逆变化。

两类效应 确定性效应：效应的发生存在剂量阈值，效应的严重程度与剂量有关的一类辐射效应。(历史上：非随机性效应) 随机性效应：效应的发生不存在剂量阈值，发生几率与剂量成正比，严重程度与剂量无关的一类辐射效应。

成人睾丸、卵巢、眼晶体和骨髓的确定性效应阈剂量的估计值[ICRP，1990] 组织和效应 在一次单次短时间受到的总剂量，Sv 多分次或迁延照射的总剂量，Sv 多年中每次多分次照射或迁延的年剂量率，Sva-1 睾丸 暂时不育 0.15 NA(1) 0.4 永久不育 3.5-6.0 NA 2.0 卵巢 不育 2.5-6.0 6.0 ＞0.2 晶体 可检出浑浊 0.5-2.0 5 ＞0.1 白内障 5.0 ＞8 ＞0.15 骨髓 造血功能低下 0.5 ＞0.4 NA（Not Applicable）不适用，因为该阈剂量取决于剂量率而不取决于总剂量。

器官或组织避免确定性效应的阈剂量 器官或组织 确定性效应 阈剂值，Gy 全身 呕吐 0.5 骨髓 死亡 1.0 皮肤 一时性红斑和暂时性脱毛 3.0 肺 肺炎 5 10 甲状腺 功能紊乱，黏液性水肿和破坏

人类受低LET全身均匀急性照射诱发综合症和死亡的剂量范围 全身吸收剂量(Gy) 造成死亡的主要效应 照后死亡时间(d) 3~5 骨髓损伤 30～60 5~15 胃肠道及肺损伤 10～20 >15 神经系统损伤 1～5

遗传效应：生殖细胞非致死辐射损伤遗传至下一代，致其变异及畸形的一类效应，是随机效应的特例。 胚胎和胎儿效应：孕期受照 胚胎死亡－－动物实验0.1Gy即出现 畸形－－器官成型期受照 智力障碍－－孕8~15周为高峰，以0.4/Sv比例增高；16~25周，以0.1/Sv比例增高。 癌变－－主要白血病，胎儿期受照患儿童致死性肿瘤的危险估计2.8×10-2/Sv。

皮肤确定性效应 急性效应 晚发效应： 30~40Gy急性照射5年后发生 红斑－>干性脱屑－>湿性脱屑：基底细胞受损 急性溃疡：“热粒子”导致成纤维细胞、血管内皮细胞间期死亡 急性上皮坏死：大量能量≤ 0.2MeV的β粒子导致皮肤基底细胞间期死亡 晚发效应： 30~40Gy急性照射5年后发生 皮肤硬化 皮肤萎缩 血管损伤

手部损伤

背部损伤

腿部损伤

日本原爆β烧伤居民

皮肤随机性效应 确定与辐射关联的肿瘤：基底细胞癌、鳞状细胞癌 未确定与辐射关联的肿瘤：黑色素瘤 小于10Gy的皮肤照射，癌变的几率几乎不变

辐射实践 与辐射相关的，增加了受照剂量的人类活动。 实践的照射类型包括：职业照射、医疗照射、公众照射

照射类型 职业照射：放射性工作人员在工作时受到的照射，它不包括天然本底照射。 医疗照射：为了诊断、治疗或医学实验的目的而受到的照射，受照人员可能是参加体检的正常人、病人、病人的陪护者及医学实验志愿人员，不包括天然本底照射。 公众照射：与人工辐射无关人员受到的照射，不包括天然本底照射。

辐射干预 减少人类辐射实践过程中受照剂量的一切措施，包括移开辐射源、改变辐射途径或减少受照个人。

辐射防护目的 防止确定性效应的发生， 减少随机性效应的诱发。

辐射防护三原则 实践的正当性 防护的最优化 个人剂量限值(第三章内容) (justification of radiological practice) 防护的最优化 (optimization of radiological protection) 个人剂量限值(第三章内容) (individual dose limit)

实践的正当性 辐射照射的实践对受照个人或社会带来的利益足以弥补其可能引起的辐射危害(包括健康危害和非健康危害)。 利益>危害 正当性的时间局限性与区域局限性。

各种辐射实践 2017/3/7 涂彧 37

辐射防护最优化 在考虑了经济和社会因素之后，辐射实践过程中，保证做到将辐照保持在可合理达到的尽量低的水平。 以最小的代价获得最大的利益 防护最优化的时间局限性与区域局限性。

可合理达到的尽量低的原则 (ALARA) 用辐射防护最优化方法，使在一项已判定为正当并已准予进行的实践中，个人剂量的大小、受照人数、以及不一定受到但可能遭受到的照射，全部保持在可合理作到的尽量低水平的原则。

防护最优化示意图

最优化计划的实施 1.设立辐射防护组织 2.建立单位及个人的防护档案 3.工作人员岗前和在职的防护培训

剂量限值的实质 对于职业照射，它是一种源相关的个人剂量值，用于限制最优化过程考虑各种选择的范围。 对于公众照射，它是公众成员从任何受控源的计划运行中接受的年剂量的上界。 对于医疗照射，剂量约束值应被视为指导水平。