电离辐射生物效应分解
电离辐射的生物学效应-医学辐射防护学教学课件-精品文档
染色体型畸变：处于G1期或G0期的细胞受到电离 辐射作用时，因为这时染色体尚未复制，其中单根染色 丝被击断，经S期复制后，在中期分裂细胞见到的是两 条单体在同一部位显示变化，因此导致的是染色体型畸 变。按畸变在体内的转归，可以分为非稳定型畸变和稳 定型畸变两类。前者包括双着丝粒、双着色环、和无着 丝粒断片；后者包括相互易位,倒位和缺失。
电离辐射的生物学效应
电离辐射生物效应分类
早期效应(early effect)
按生物效应出现的时间 迟发效应(late effect) 躯体效应(somatic effect) 按生物效应出现的个体 遗传效应(genetic effect) 随机性效应 (stochastic effects) 确定性效应 (deterministic effect)
计算单位剂量照射引起的危险称为危险系数 (Risk coefficient)。EAR系数为单位剂量增加的例 数，用10-6人· 年-1· Sv-1表示，即每106人· 年· Sv的增 加例数。ERR系数为单位剂量的增加百分比 (%/Sv)。 ICRP-60的辐射致癌危险系数是以原爆人群 癌症死亡的EAR年增加值和ERR值为基础，通过 预测模型，向5个国家进行人群转移后得到的两性 平均值。
经过始动与促进两个阶段，正常细胞出现转 化，逐步发展为癌细胞，此期是朝恶性方向越来 越快的发展，成了独立的和侵入性的发展阶段。 电离辐射致癌的评估方法 绝对危险和相对危险 照射组癌症发生率与对照组或参与人群癌 症发生率之差，称为绝对危险(Absolute risk, AR)，也称为超额绝对危险(excess absolute risk, EAR)。 两组发生率之比，称为相对危险(Relative risk, RR),相对危险的增加数RR-1，称为超额相 对危险(ERR）。
电离辐射的生物学效应(一)
电离辐射的生物学效应（一）引言：电离辐射是一种常见的自然现象，包括宇宙射线、地球射线以及人工产生的辐射等。
它对生物体有着不可忽视的影响，其中生物学效应是一个重要的研究领域。
本文将从五个大点阐述电离辐射的生物学效应。
一、电离辐射的基本概念1. 电离辐射的定义和分类2. 电离辐射与非电离辐射的区别3. 电离辐射的测量和单位二、电离辐射对DNA的影响1. 电离辐射与DNA的直接相互作用2. DNA的辐射损伤与修复机制3. DNA损伤与细胞凋亡关系的研究进展4. DNA损伤对基因突变和肿瘤发生的影响5. 电离辐射引起的DNA断裂及其可能的后果三、电离辐射对细胞的影响1. 电离辐射对细胞的直接效应2. 细胞周期与电离辐射效应的关系3. 电离辐射诱导的遗传效应4. 电离辐射的辐射损伤途径和修复机制5. 电离辐射对细胞分化和再生能力的影响四、电离辐射对生物体的长期影响1. 长期低剂量辐射与健康影响的研究进展2. 电离辐射对人类生殖细胞和胚胎的影响3. 电离辐射对遗传物质传递的影响4. 电离辐射对生物体老化过程的影响5. 长期暴露于电离辐射的潜在风险和防护策略五、电离辐射的应用和防护1. 医学中的电离辐射应用2. 核能行业的电离辐射防护3. 电离辐射防护技术的发展4. 电离辐射对职业人群的影响和防护5. 公众对电离辐射的认知和防护意识的提高总结：电离辐射的生物学效应是一个复杂而重要的研究领域。
本文从电离辐射的基本概念、对DNA的影响、对细胞的影响、对生物体的长期影响以及应用和防护等五个大点进行了阐述。
研究电离辐射的生物学效应不仅有助于理解辐射对生物体的影响机制，还对实际应用和防护具有重要意义。
电离辐射的生物学效应(二)
电离辐射的生物学效应（二）引言概述：电离辐射是指具有足够能量的辐射粒子，例如X射线、γ射线和质子，能够从原子或分子中剥离电子的过程。
在人类暴露于电离辐射下，生物体受到直接和间接的生物学效应。
本文将重点讨论电离辐射的生物学效应，并从五个方面展开讨论。
正文：1. 细胞损伤a. 电离辐射能与DNA分子直接作用，导致DNA链断裂和碱基损伤。
b. DNA损伤可能导致细胞凋亡或突变，进而影响细胞功能。
c. 辐射还可导致蛋白质、脂质和其他细胞组分的分解或损伤。
2. 遗传效应a. DNA损伤可能传递给后代，导致基因突变或染色体畸变。
b. 高剂量电离辐射的暴露可导致不稳定细胞遗传物质，进而引发遗传疾病。
c. 遗传效应可能以不可逆或可逆的方式表现。
3. 放射病a. 高剂量电离辐射暴露可引发急性放射病，表现为恶心、呕吐、衰竭和骨髓功能抑制等。
b. 慢性低剂量电离辐射暴露可能导致放射性癌症和非癌疾病的发展。
c. 放射病的预防和治疗措施需要综合考虑剂量、时机和个体敏感性等因素。
4. 辐射影响身体组织和器官a. 骨髓是辐射最敏感的组织之一，辐射可引起骨髓功能抑制和造血系统损伤。
b. 神经系统受到辐射影响，可导致认知和行为方面的变化。
c. 非目标器官，如肺、肾脏和肝脏等，也可能受到电离辐射的损伤。
5. 防护和减轻电离辐射的生物学效应a. 遵守辐射安全操作规程，包括正确使用辐射防护设备和随身携带个人剂量计。
b. 发展和采用新的辐射防护技术和方法，如屏蔽器材和防护服。
c. 加强宣传和教育，提高公众和从业人员对电离辐射生物学效应的认识和防护意识。
总结：综上所述，电离辐射的生物学效应包括细胞损伤、遗传效应、放射病、对身体组织和器官的影响等。
减轻这些效应的关键在于做好辐射防护工作，加强宣传教育，并持续研究和发展新的防护技术和方法。
以此保护人类和生物多样性的健康。
电离辐射的生物效应及健康影响
电离辐射的生物效应及健康影响摘要：人们在日常生活中经常接触辐射，却又因为辐射的不易感知等特性对医疗辐射等低剂量电离辐射产生恐惧心理。
介绍了电离辐射的来源、生物效应和对健康的影响，讨论了低剂量电离辐射诱导的兴奋效应和适应性反应。
通过引导人们正视电离辐射，并采用适当的防护措施，使电离辐射在人类生活中产生的危害作用降低到人体可接受的水平，可让辐射在医学、工业和科研等领域造福人类。
关键词：电离辐射；生物效应；健康影响1电离辐射的生物效应和健康影响1.1电离辐射在机体内的作用机制电离辐射对生物大分子的作用分为直接作用和间接作用。
直接作用是指射线的能量直接作用于生物分子，引起生物分子的电离和激发，破坏蛋白质、核酸、酶等生物大分子的结构和功能。
在照射大剂量时，处于分裂间期的细胞可因细胞遭到破坏而立即死亡。
间接作用是指射线首先作用于水，引起水分子的活化和自由基的生成，自由基再作用于生物分子，造成损伤。
电离辐射对人体产生的作用主要是通过诱导生物体发生电离反应生成自由基，生成的自由基会引起人体内分子、代谢、基因等多方面发生变化。
这一过程会根据电离辐射受照时间长短的不同，而导致机体出现微损伤、细胞死亡、辐射诱发疾病等现象。
1.2电离辐射在机体内的生物效应电离辐射可以诱发基因突变，如果突变发生在体细胞，就可能诱发白血病、皮肤癌、肺癌等各种癌症；如果性腺受到照射，突变发生在生殖细胞，就会引起后代智力低下和先天性畸形等遗传效应。
电离辐射诱发的癌症和遗传效应不存在阈值，发生的概率和照射剂量成正比，称为随机效应。
事故情况下，大剂量照射引起较多的细胞死亡或受伤，细胞数目减少或功能受损，影响了受照射组织器官的功能，表现为确定性效应，如急性放射病，造血功能障碍。
辐射在分子、细胞、组织器官和机体水平的生物效应。
1.3电离辐射对机体产生的健康影响生物效应是对环境中的刺激物或者改变做出的可以检测到的反应。
这些改变并不一定对你的身体健康有害。
放射卫生学-第五章电离辐射的生物学效应
（二）分类及临床表现
骨髓型 1-10Gy ：（1-2Gy轻度、2-4Gy中度、46Gy重度、6-10Gy极重度） 胃肠型 10-50Gy：患者一般在2周内死亡 脑型 ＞50Gy ：照后几小时或1-3天内死亡
骨髓型主要临床表现：造血障碍、出血、感 染、水电解质平衡紊乱
急性放射病分类
分类
剂量 （Gy）
白血病：10～13年；
甲状腺癌：20年；
乳腺癌：23年；
一般潜伏期取25年。
第二节 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）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 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。
外照射 ： g＞b＞a (危害程度) 内照射 : a＞b＞g (危害程度)
吸烟的定量影响不确知 尤其骨髓性白血病 特别是在结肠发生
2.较低的辐射致癌率
咽
低
肝和胆道
低
胰腺
中
淋巴瘤
中
肾和膀胱
中
大脑和神经系统
低
中
—
中
—
中
—
中
淋巴肉瘤和多发性骨髓
低
瘤可致何杰金氏病
低
—
唾液腺 骨
皮肤
3.辐射致癌率不确 知的部位和组织
喉 鼻窦 副甲状腺 卵巢 结缔组织
4.未观察到辐射致 癌的部位和组织
二、电离辐射对生物体作用的机理
（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 离和激发。
（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:核酸、 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。
电离辐射的物理性质与生物效应
电离辐射的物理性质与生物效应电离辐射是指能够通过电离过程改变物质原子或分子中电荷分布的辐射。
电离辐射可分为两类，一类为电离辐射，如X射线和γ射线，另一类为非电离辐射，如紫外线和红外线。
电离辐射的物理性质有很多方面，包括辐射的能量、频率、波长和穿透能力。
首先，辐射的能量与辐射的频率和波长有关。
辐射的频率越高，波长越短，能量也就越大。
例如，X射线和γ射线都是高频率、高能量的辐射，而紫外线和可见光则能量较低。
其次，电离辐射的穿透能力是根据辐射的能量和物质的密度来决定的。
辐射能量高的电离辐射能够穿透厚密度的物质，例如X射线能够穿透人体，而辐射能量低的电离辐射则容易被物质吸收。
这也是为什么我们会使用铅屏蔽X射线的原因。
电离辐射对生物体的影响是一种双刃剑。
一方面，电离辐射能够破坏DNA结构，导致基因突变和细胞死亡，从而对生物体产生致死或致癌的效应。
另一方面，适量的电离辐射对生物体也有一定正向作用。
研究发现低剂量电离辐射可以刺激细胞的自我修复能力，提高机体的抗氧化能力，增强免疫系统的功能。
近年来，越来越多的研究表明电离辐射对生物体的影响与剂量和时间有关。
在相同剂量下，长时间的低剂量辐射对生物体的影响比短时间的高剂量辐射要小。
这个现象被称为"适应性防御或适应性增强"。
它指的是在受到适量辐射后，生物体通过激活一系列细胞信号通路来应对辐射，从而减轻辐射对细胞和组织的损伤。
然而，电离辐射的影响也因个体差异而不同。
不同人群对辐射的敏感性存在差异，包括年龄差异、遗传差异和生物学差异。
儿童和老年人由于免疫系统和DNA修复能力的差异，相对较为敏感。
而一些遗传缺陷或突变可能导致个体对辐射更加敏感。
为了保护人类免受电离辐射的不良影响，我们需要采取一系列的防护措施。
首先，降低电离辐射源的使用频率和时间，减少电磁辐射的接触。
其次，加强个人防护，如佩戴防护眼镜和防护服，以减少辐射对眼睛和皮肤的损伤。
此外，通过提高公众的辐射意识和教育，可以让大家了解电离辐射的相关知识，明白合理使用电离辐射的重要性。
电离辐射生物效应
从时间上来讲：原发作用是指射线作用于 机体之后到出现明显症状之前的一系列变化过 程；继发作用是：指症状出现后的一系列变化 过程。 从研究内容上讲：原发作用包括了机体在 射线的作用下的能量吸收、传递转化、以及与 此相应的生物分子和细胞微细结构的损伤和破 坏。继发作用则包括由原发作用后进一步引起 的生物化学变化、代谢紊乱、功能障碍、病理 形态的改变；以及临床症状的出现和发展。
2、晚期放射性溃疡：（注：以半年 为界，半年以上为晚期）， 其特点：边缘特别齐类拟木工的着子； 血凝不好；溃疡创面肉芽不好。
3、放射性皮肤癌： 放射性皮肤癌是在射线所致的角化过 度或溃疡长期不愈的基础上恶变而成。 四肢多为鳞状上皮细胞癌而颈部多为基 底细胞癌。放射性皮肤癌通常是局部的， 其恶性程度较低，但如忽视或治疗不当， 则可扩展或向远处转移。
恢复期
皮肤脱屑， 轻度色素沉 着，3周后 毛发再生
红班区干 性皮色素 沉着
上皮薄，弹性差， 干燥脱屑 ，皮肤 色素沉着或微血管 扩张约有疤痕
溃疡边缘可再生上皮， 大溃疡长期限不愈形成 疤痕，易破溃，遗留功 能障碍
慢性放射皮肤损伤
1、放射性皮炎 主要表现在皮肤营养障碍，脱形性性 变，指甲变暗，指纹变浅变薄、平滑， 硬，第一指节汗毛消失。 血管改变，充血，渗出，闭塞。 角化增殖，煤黑点 色素：可加深或变浅 鉴别：手癣
二、影响辐射生物效应的因素
1、与辐射有关的因素 1）辐射种类 2）照射剂量 3 ）剂量率（总剂量相同，剂量率高 生物效应越显著） 4）分次照射 5）照射方式 6）照射部位与面积
2、与机体有关因素 1）种系的放射性敏感性。（种系演化越高， 组织结构越复杂。放射敏感性越高） 2)个体的放射敏感性。个体发育所处阶段 不同而有很大差别,总体说来，放射敏感性随 个体发育过程而遂渐降低。 3）不同器官、组织与细胞的放射敏感性不 同 。
电离辐射生物学效应
电离辐射⽣物学效应电离辐射⽣物学效应电离辐射的⽣物效应主要是DNA的损伤所致，DNA是关键靶。
直接作⽤：电离辐射的能量直接沉积到⽣物⼤分⼦上，引起⽣物⼤分⼦的电离和激发，从⽽引起⽣物效应。
⽣物效应和辐射能量沉积发⽣在同⼀分⼦上。
间接作⽤：电离辐射⾸先作⽤于⽔，使⽔分⼦产⽣⼀系列原初辐射分解产物（·OH，H·，e-⽔合，H2O2），然后通过⽔的原初辐射分解产物再作⽤于⽣物⼤分⼦，引起后者的物理和化学变化。
⽣物效应和辐射能量的沉积发⽣在不同分⼦。
表N 电离辐射⽣物学作⽤的时间效应时间/s发⽣过程物理阶段10-18快速粒⼦通过原⼦10-17~10-16电离作⽤H2O~→H2O++e-10-15电⼦激发H2O~→H2O*10-14离⼦-分⼦反应，如H2O++H2O~→·OH +H3O+10-14分⼦振动导致激发态解离：H2O*→H·+·OH10-12转动弛豫，离⼦⽔合作⽤e-→e-⽔合化学阶段<10-12e-在⽔合作⽤前与⾼浓度的活性溶质反应10-10·OH，H·和e-⽔合及其他⾃由基与活性溶质反应（浓度约1mmol/L）<10-7刺团1）（spur）内⾃由基相互作⽤10-7⾃由基扩散和均匀分布10-3·OH，H·和e-⽔合与低浓度活性溶质反应（约10-7mmol/L）1⾃由基反应⼤部分完成1~103⽣物化学过程⽣物学阶段数⼩时原核和真核细胞分裂受抑制数天中枢神经系统和胃肠道损伤显现约1个⽉造⾎障碍性死亡数⽉晚期肾损伤、肺纤维样变形若⼲年癌症和遗传变化1）刺团：指⾃由基发⽣反应的⼩体积电离作⽤：⽣物组织的分⼦被粒⼦或光⼦流撞击时，其轨道电⼦被击出，产⽣⾃由电⼦和带正电的离⼦，即形成离⼦对，这⼀过程称为电离作⽤。
激发作⽤：当电离辐射与组织分⼦相互作⽤，其能量不⾜以将分⼦的轨道电⼦击出，可使电⼦跃迁到较⾼能级的轨道上，是分⼦处于激发态，这⼀过程称为激发作⽤。
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综合诊断依据： 1、射线接触（职业）史
a) 放射源种类，什么源；照射时间；距离； 操作情况 b) 实足工龄。其中间断半年的要扣出最低 累剂量1.5-2Gy c) 有无事故;有无防护设备.
4-6 >6
分度
轻
出血 感染 损伤器管
— —
骨髓造血抑制
中
重 极重
+—++
++—+++
+—++
++—+++
+++
+++
肠型 10
脑型 >50
高烧、复泄、电 肠上皮、隐窝上 皮 介混乱
共济失调、抽搐、 小脑、大脑、脑 震颤 水肿
四、诊断
主要依据照射剂量大小，临床症状和体征 的轻重以及血象变化速度进行综合判断。通常 分早期分类诊断和临床诊断两个方面。 1、剂量：（受照剂量） ①剂量剂 ②估算 ③模拟
3、与环境有关的因素 1）温度(冰冻状态下使辐射损伤减轻） 2 ）氧（游离氧存在， HO.2 可以与氧结 合，产生在量的更加活泼的自由基H2O2因 而加强放射损伤效应，称为氧效应。） 3 ）化学物质（在体内由于某些激素、 化学制剂存在，可以降低机体辐射敏感 性，对机体起保护作用。）
三、电离辐射生物效应类型
1、表现在受照者本人身上： 1）躯体效应 2）遗传效应 2、按其发生性质分： 1）确定性效应 2）随机性效应
辐射有害效应
随机效应
躯体效应
确定性效应
白内障 皮肤良性损伤 辐射致致癌 骨脊内血细胞减少致造成 血障碍 性细胞减少致生育力减退 血管和结缔组织受损
遗传效应
各种遗传危害
外照射急性放病
一、 定义 外照射急性放射病是指人体一次或在 短时间 ( 数日 ) 内分次受到大剂量照射引 起的全身性疾病。 二、 病因 是电离辐射作用于人的机体而引起的。
2、继发作用，是指在细胞损伤的基础上， 引起各种组织器官和系统的变化导致临床症状 出现。 其机理有三： 1）神经体液失调。 组织 神经营养机能障碍。影响局部组织的呼吸、新 陈代谢、血管口径变化使局部组织产生变性。 2 ）细胞膜和血管壁通透 性改变，影 响组织供给营养。使损伤发展。 3 ）通过毒血症作用。细 胞产生某种有毒物质可进入血液到其它组织引 起进一步损伤。
二、影响辐射生物效应的因素
1、与辐射有关的因素 1）辐射种类 2）照射剂量 3 ）剂量率（总剂量相同，剂量率高 生物效应越显著） 4）分次照射 5）照射方式 6）照射部位与面积
2、与机体有关因素 1）种系的放射性敏感性。（种系演化越高， 组织结构越复杂。放射敏感性越高） 2)个体的放射敏感性。个体发育所处阶段 不同而有很大差别,总体说来，放射敏感性随 个体发育过程而遂渐降低。 3）不同器官、组织与细胞的放射敏感性不 同 。
一、电离辐射所致生物效应机理
1、电离辐射的原发作用 机体受射线照射后，吸收了射线能量，其 分子（如蛋白质、核酸等生物大分子及水）发 生电离和激发。 原发作用包括 1）直接电离作用（电离辐射直接作用大分 子） 2）间接电离作用（先作用水产生自由基H.、 OH.、H2O2、H2、H2O┾、e-―aq 再作用大分子）
3、化检： ①外周血淋巴细胞是早期诊断的重要指标
轻度 中度 重度 极重度 肠型 1200 900 600 300 0 ②白细胞、血小板的最低值与照射量关系 轻度 中度 重度 极重度 肠型 4500 3500 2500 1500 7—10
③染色体是生物剂量计，有助于早期诊断。 ④骨髓象变化是和白细胞平行的。 ⑤精液检查5——6Gy精子缺乏，>6Gy是 去势剂 量。 ⑥生化：尿的生化指标：牛磺酸、肌酸、 脱氧胞核苷、β-氨基异丁酸。 ⑦免疫指标。（T、B淋巴细胞）
从时间上来讲：原发作用是指射线作用于 机体之后到出现明显症状之前的一系列变化过 程；继发作用是：指症状出现后的一系列变化 过程。 从研究内容上讲：原发作用包括了机体在 射线的作用下的能量吸收、传递转化、以及与 此相应的生物分子和细胞微细结构的损伤和破 坏。继发作用则包括由原发作用后进一步引起 的生物化学变化、代谢紊乱、功能障碍、病理 形态的改变；以及临床症状的出现和发展。
五、急性放射病治疗原则
主要指造血型，轻度放射病不需要特殊治疗。 对中度、重度放射病： 1、 初期：抗放治疗；对症治疗。 2、 假愈期保护造血组织、预防感染；预防出血 （以保护预防为主） 3、极期：抗感染；抗出血；减累造血功能损伤； 胃肠道症状治疗；（电介质平衡）；防止出血。 （目的减轻症状） 4、 恢复期：强壮剂 ；促进造血药。 5、极度放射病：同上，但要增加骨髓移植。 6、脑型 、肠型 对症治疗。
电离辐射生物效应
引言
电离辐射引起生物效应的作用是一种非常 复杂的过程。目前仍不清楚,但是大多数学者认 为放射损伤发生是按一定的阶梯进行的。生物 基质的电离和激发引起生物分子结构和性质的 变化，由分子水平的损伤进一步造成细胞水平、 器官水平的损伤，出现相应的生化代谢紊乱， 并由此产生一系列临床症状 。 放射损伤的阶段过程可发划分为：原发作 用和继发作用两个阶段。
2、临床症状 主要看呕吐，如果照后3小时发生一次呕吐 全身轻度衰竭，受照剂量大约1—2Gy；如果照 后30分钟至3小时呕吐二次或多次全身中度衰 竭，受照射剂量大约2—4Gy；照后很快出现频 吐照射剂量>4Gy；照后表现上吐、下泄，全身 极度衰竭，受照射剂量往往>6Gy，这是早期诊 断 的重要指标。
三、分型
根据剂量大小、主要症状、病程特点 和严重程度可分为脑型、肠型、造血型。 其中造血型根据病情轻重，剂量大小分 为四度，即轻、中、重、极重。造血型 病程发展具有明显的阶段性 , 故又分四期 初期、假愈期、急性期、恢复期。 急性放射病分型、受照剂量、主要症 状详见表
急性放射病分型（续）
类 型 剂量 Gy 1-2 造血 1-8 型 2-4
பைடு நூலகம்
外照射慢性放射病
一、 定义： 是指放射工作人员在较长时间内（510 年）连续或间断受到超剂量当量限值 的外照射，达到一定累积剂量后引起以 造血组损伤为主并拌有其它系统改变的 全身性疾病。
二、
诊断 外照射慢性放射病目前无特异的诊断 指标必须根据超剂量当量限值的照射史、 个人受照剂量、临床表现和实验室检查 综合诊断