(生物科技行业)辐射生物学效应与防护
（生物科技行业）辐射生物学效应与防护
《航空航天生理学》教案首页
第13 次课授课时间2009-03-16 教案完成时间：2009-03-04
课程名称,航空航天生理学,年级,2005年级,专业、层次,空军临床医学专业、5年制本科教员姓名,马进,专业技术职务,教授,授课方式（大、小班）,大班,学时,2
授课题目（章、节）,第六章辐射环境与防护
第三节辐射的生物效应第四节航空航天活动的辐射防护
基本教材或主要参考书,《航空航天生理学》余志斌主编，第四军医大学出版社，2008 教学目的与要求：
目的：1．掌握电离辐射与非电离辐射的生物学效应，了解作用机制
2．掌握电离辐射与非电离辐射的防护
重点：辐射生物学效应航空航天活动中辐射防护方法
大体内容与时间安排，教学方法：
方法：理论讲解、教学幻灯、板书
时间安排
第一节课：第三节辐射的生物效应
第二节课：第四节航空航天活动的辐射防护总结复习：5min
教研室审阅意见：
（教学组长签名）年月日
（教研室主任签名）
年月日
基本内容,辅助手段和时间
分配
第三节辐射的生物效应
故事引出辐射生物学效应
辐射与生物体发生作用后，发生生物体吸收能量、引起细胞损伤，直至导致放射病死亡的多种生物效应。对其的认识，是付出生命的代价后逐步获得的，尤其是二次世界大战后（两次原子弹爆炸，长崎与广岛），引起了世界各国的重视，今天对辐射生物效应已经有了较全面的认识。
一．辐射生物效应的分类
（一）按效应出现的范围
分为躯体效应（somaticeffects）与遗传效应（geneticeffects）。
躯体效应指出现在受照者本身的效应，遗传效应指影响受照者后代的效应。
（二）按效应出现的时间
分为近期效应(short-termeffects）与远期效应（long-termeffects）。近期效应又分为急性效应（acuteeffects）与慢性效应（chroniceffects）。急性效应如急性放射病与急性皮肤放射损伤，慢性效应如慢性放射病与慢性皮肤放射损伤。远期效应一般发生在受照射后几年到几十年之间，如辐射所致肿瘤、白内障，以及辐射遗传效应等。
（三）按效应发生规律的性质
分为随机效应（stochasticeffects）与非随机效应（non-stochastic effects）。随机效应是指效应的发生几率与受照射的剂量大小相关，而效应的严重程度与剂量大小无关的一类辐射效应，一般认为它不存在剂量的阈值，但接受的剂量愈低，发生该效应的几率也愈小，
如辐射遗传效应与辐射致癌效应。非随机效应是指效应的严重程度与剂量大小相关的效应，它存在剂量阈限，受照射量在阈值剂量以下时，效应不会出现。如辐射致白内障、辐射致不孕症和皮肤放射损伤。
二．电离辐射生物效应
（一）电离辐射生物效应的机理
辐射的生物效应是一个非常复杂的过程。即物理阶段、物理化学阶段、化学阶段、生物阶段。其过程极为复杂，目前尚未完全明了。
目前认为，机体吸收辐射能量以后，首先发生分子水平的变化，特别是生物大分子的损伤。在其损伤作用机理中，包括直接作用和间接作用。
直接作用是指辐射直接作用于具有生物活性的大分子，如核酸、蛋白质（包括酶类）等，使其发生激发、电离或化学键的断裂而造成分子结构和性质的改变，从而导致组织细胞发生一系列的生理功能障碍，进而导致机体正常功能与代谢作用的障碍。
间接作用是指辐射作用于体液中的水分子，引起水分子的电离与激发，形成化学性质非常活泼的一系列产物，如自由基和水化电子，然后再通过这些产物间接作用造成生物分子损伤。自由基及水化电子具有很强的氧化还原能力。
通过上述两种作用机理，可以使生物大分子发生多种改变，如分子构型发生变化或某一基团被破坏等。在离体条件下照射生物大分子，如酶和脱氧核糖核酸（DNA）等，通过直接作用或间接作用，都可以产生有机自由基。对酶分子来说，可能导致分子构型变化，或破坏某一氨基酸的残基，或使疏基氧化，或使酶的活性中心破坏；对DNA分子来说，可能引起单链或双链断裂、交联，或破坏某种硷基。由于DNA分子在细胞辐射损伤中的重要性，所以有人把DNA看作是电离辐射对细胞作用的“靶”物质。DNA的分子损伤和代谢障碍可以导致细胞分裂延迟、染色体变化和结构的破坏。
在生物大分子损伤的基础上，细胞代谢发生变化，细胞功能及其基本结构遭到破坏，从而引起亚细胞及细胞水平的损伤效应，导致组织器官损伤和个体损伤。
机体的细胞、组织和器官一方面受到辐射能的损伤和破坏，并通过神经体液的作用引起继发损伤；另一方面，生物分子和细胞也有修复、再生和代偿能力。损伤和修复斗争的结果决定机体的预后。在损伤修复后，还可能在生物大分子DNA中存在突变的基因，可能出现远期效应，如致癌效应或遗传效应等。
（二）电离辐射对人体健康的危害
人体受电离辐射作用后，可发生急性与慢性放射病或受到远期的影响。
1．急性放射病
它是由于短期内受到大剂量照射所致，如核武器爆炸、原子反应堆意外事故等即可遇到这种情况。
根据受照剂量的大小可引起轻度（100～200rad）、中度（200～400rad）、重度（400～600rad）和极重度（数千拉德）急性放射病。
临床上可区分为造血型、肠型和脑型放射病。造血型放射病的主要症状为全血细胞减少症、感染和出血：肠型放射病的主要症状为严重的呕吐和腹泻；脑型放射病的主要症状为定向障碍、共济失调、谵妄及昏迷等。
2．慢性放射病在较长时间内、多次受到超过容许剂量的照射所致。
因不遵守防护规则，受放射治疗不当而发生，也可由急性放射病转变而成。
它的表现有局部与全身性损害：①局部损害最为常见，可有皮肤发红、萎缩、毛发脱落甚至溃烂导致恶性肿瘤；部分患者还可出现视力减退、视物模糊、眼睑干燥等现象，少数亦可有晶体混浊即白内障等疾患。②全身损害主要表现为神经系统机能与器质性的改变，如反射机能减退、感觉障碍及神经衰弱等症状；由于内分泌障碍，可出现性欲减退、阳萎、精子
生成异常、肾上腺皮质和甲状腺功能减低等表现；血象的改变可出现骨髓性与淋巴性白血病，血小板减少性紫癫与再生障碍性贫血，并具有明显的出血倾向，易出现继发性感染，还可能出现消化系统与呼吸系统的病变。
3．远期影响主要表现为致癌作用和对遗传的影响。
①电离辐射暴露所引起的肿瘤约占5％。电离辐射引起的肿瘤有皮肤癌、骨肉瘤、肺癌、白血病、甲状腺癌和恶性淋巴瘤等。
②电离辐射对遗传的影响，主要是指对受照者生育力与后代的影响，如男性的阳萎、精子变性，女性闭经、妊娠中断和胎儿畸形等。
（三）辐射与其他应激因素的复合效应
在航空航天活动中，人体受到的是多种因素的复合作用，因此，在研究电离辐射的生物效应时，应该考虑到其他因素的相互影响，综合衡量其生物学效应。复合因素在作用效果上可有显著差异，而且不同因素采取不同的组合，其作用效果也不一致，可有增强、协同和拮抗等效果。
1．辐射与气体条件的相互作用动物暴露于低氧环境时，由于低氧刺激使机体造血功能增强，故可提高动物对辐射的耐力。机体受到辐射后，再暴露于低氧环境中，机体对低氧的耐力也会有短暂提高。在放射病的急性期暴露于低氧环境，可以提高存活率。但在放射病的潜伏期暴露于低氧环境，则存活率下降。总之，辐射与低氧基本上是对抗作用，氧分压低于正常可提高辐射耐力，氧分压高于正常则导致辐射耐力降低。
2．辐射与温度条件的相互作用寒冷与高温均可导致辐射病加剧，降低机体对辐射的耐力。如动物在高温或低温环境中受到半数致死剂量的辐射时，其存活率降低、寿命缩短。但机体已适应寒冷环境后再受到辐射时，机体对辐射的耐力有轻度提高。
3．辐射与重力条件的相互作用短时超重对辐射耐力的影响效果不确定，与个体有关；
但长时间的超重则导致辐射耐力降低。失重可增强辐射的生物效应。振动对辐射效应的影响与振动作用的方式、时间及振动的频率有关。
三．非电离辐射的生物医学效应
非电离辐射能量较低，它们作用于人体也会产生不同程度的损伤作用。航空航天活动中，较重要的非电离辐射是紫外光、短波辐射与微波辐射，前者来源于太阳辐射，后者主要来源于飞行器的通讯与遥测设备。
（一）紫外辐射效应
紫外线被物体吸收后可以产生光化学反应，其生物效应主要是由于其光化学反应所致。紫外辐射在人体组织中的贯穿能力很低，外照射引起的生物效应局限于皮肤与眼睛。
1．皮肤效应红斑是最常见的紫外照射的皮肤效应。皮肤在受到紫外线照射后1～8小时内会发生红斑，红斑效应出现的快慢与程度的轻重与照射量的大小、被照者的敏感程度有关。根据紫外照射后红斑反应的严重程度可分为四级：
一级红斑：刚刚能观察到的红斑，24小时后皮肤可完全复原，其对应的照射剂量称作最小红斑剂量。二级红斑：与中等的晒斑类似，3～4小时后减退。但留下色素沉着。三级红斑：伴有水肿和触痛的严重红斑反应，红斑持续数日，色素沉着明显，有鳞片状脱皮。四级红斑：水肿较三级更严重，有水疱形成。
能产生红斑效应的紫外线波长范围约在290～330nm之间，长波紫外线产生的红斑更严重些，这可能是由于长波紫外线在表皮中的贯穿较深。皮肤着色、晒黑或角质层加厚，可使最小红斑剂量至少增加一个数量级。
长期受紫外线照射会加速皮肤老化，使皮肤干燥、粗糙、松弛和出现黑色素沉着。长期暴露于波长小于320nm的紫外辐射会增加发生皮肤癌的危险。扁平细胞癌是最常见的光致皮肤癌类型，大部分发生在手部和后颈部等局部受照部位。
2．眼部效应过量的紫外照射可导致眼角膜结膜炎，但很少引起持久性的视觉损伤。角膜炎的发生通常在受照射后6～12小时内，潜伏期长短与照射的严重程度呈反比。结膜炎的发生较角膜炎缓慢，可在眼睑周围的面部皮肤伴随出现红斑。动物实验表明，大剂量的紫外照射亦可导致动物发生白内障。红外线也有此效应，可使眼晶状体浑浊，引起白内障。
3．灭菌作用细菌受紫外照射后，由于体内蛋白质分子受到光化学作用的破坏而死亡。紫外杀菌效率最高的波长约在250nm左右。
4．抗佝偻作用紫外线的抗佝偻作用是由于紫外线可以使皮肤中的7-去氢胆固醇分子转化为维生素D3，后者可促进骨骼的钙化。抗佝偻作用的最有效紫外线波长范围约为290～330nm。
（二）微波与短波辐射效应
事例引出微波与短波辐射对人体的效应
1．效应发生的机理微波与短波辐射作用于生物机体时，由于其电场与组织内分子原有的电场之间的相互作用，可使组织内分子的动能和势能改变并进行能量交换。由此引起各种生物学效应。
（1）致热效应机体组织吸收辐射能量后，可使组织温度升高，继而引起机体的功能改变。它是由于微波与短波辐射可激励细胞内液及细胞外液中的电解质、极化的蛋白质和水的分子，使它们发生旋转、振动、扭曲等运动，并使分子间摩擦而转化为热能。因为生物机体的含水组织能强烈地吸收辐射能量，所以含水多的组织，如肌肉、皮肤、内脏等，受致热效应的影响也更加明显。
（2）非致热效应机体被暴露于不致引起体温升高的辐射强度下，亦可出现某些功能改变，特别是诱发心血管和神经系统的功能紊乱。关于引起非致热效应的机理曾提出过各种假说，如场致力效应、光化学效应、电磁共振效应等，但尚处于理论设想阶段。由于引起致热
效应所需的辐射功率通常较非致热效应为高，故不排除在有致热效应的同时，也有非致热效应的存在。
一般认为，功率大于1mW/cm2即可引起致热与非致热的复合效应，功率低于1mW/cm2只引起非致热效应。
2．对人体健康的影响
对人体的影响取决于辐射与人体间相互作用的情况。若被完全透射或反射，则对受辐射机体无影响，只有当辐射通过组织并被吸收时，才能对机体产生影响。
微波与短波辐射穿透组织的深度与波长及频率有关，频率越高、波长越短，穿透的深度也越浅。
以微波为例，20000～30000MHz的毫米波均为皮肤表层吸收，1000～3000MHz的厘米波可透入组织约1cm被吸收；1000MHz以下的分米波则可透入深部组织达10多厘米被吸收；150MHz以下者能透过人体。根搪辐射的强度、频率和作用部位，可将微波与短波辐射对人体的损害分为局部损害和全身性损害。
（1）局部性损害主要指微波对皮肤、眼和睾丸的损害。微波首先作用于人体表面，使皮肤温度升高，产生热感和痛感。功率密度为10～60mW/cm2、频率为3000～10000MHz的微波辐射，仅数秒钟的暴露即可使皮肤温度升高0.025～0.06℃，足以引起皮肤热感和痛感，已超过微波辐射的容许标准，应引起注意。眼晶状体是对微波比较敏感的部位。长期从事雷达工作或其他接触微波辐射的工作人员，也可能有早期晶状体混浊的症状。哺乳类动物的睾丸对温度增高特别敏感，阴囊内温度即使仅增高几度亦可使曲精细管上皮细胞受到损害。据报道，5mW/cm2场强的微波辐射就可能损伤睾丸。睾丸受到微波的损伤后，继而可引起性欲减退、暂时性不育、精子存活数暂时性减少和精子活动能力降低。脱离接触后数月，可得到明显恢复。此外，微波与短波辐射还可以造成听觉功能障碍。
（2）全身性损害主要指微波与短波辐射所引起的神经、心血管和血液系统的暂时性功能改变。
致热剂量的辐射可影响中枢神经系统功能发生显著变化。如动物实验表明，强微波辐射可使其条件反射活动明显抑制，脑电图有慢波增多、出现尖波或梭状波、主要节律受到抑制等改变。非致热剂量的辐射对中枢神经系统的功能亦有明显影响。长期暴露于微波或短波辐射可导致神经系统功能性变化，通常表现为疲劳或兴奋性升高、记忆力减退、睡眠紊乱、情绪淡漠，对光或其他刺激敏感性增加。如长期从事微波作业的工作人员，一般在2～5年以后，即可能出现慢性神经衰弱综合征，有头昏、头痛、乏力、记忆力减退、睡眠障碍（失眠、多梦）、易激动、消瘦和脱发等临床表现，其机理尚不清楚。
微波与短波作用引起心血管功能改变，一般认为系由于植物神经系统功能障碍所致，可使血液动力学失调、血管通透性发生变化，外周血管张力降低。动物实验表明，微波辐射在引起体温升高的同时，尚能引起心脏节律紊乱；当动物直肠温度达到42℃以上时，心率突然变慢，大部分动物出现心律失常。长期暴露于微波与短波辐射者，常表现有神经衰弱症状，以及以迷走神经活动占优势为特点的心血管功能失调，如手足多汗、心动过缓、窦性心律失常、血压波动或偏低等。有少数人较早发生冠状动脉供血不足、心前区疼痛或胸闷等。
微波与短波辐射还可能引起人体多个系统的功能改变，如血液系统、内分泌系统、免疫系统和消化系统等。例如，在长期微波作业者中，有血小板和白细胞计数偏低的现象。
此外，除上述局部损害和全身性损害外，微波与短波辐射与电离辐射一样，作用于人体也会产生长期效应，发生畸变、突变与癌变。
第二节航空航天活动的辐射防护
一、电离辐射的防护
电离辐射防护的出发点是：非随机效应是有发生阈限的，应该避免发生；而随机效应发
生的概率及危害要限制到可以接受的水平。
(一)最大容许剂量
国际辐射防护委员会（ICRP）1967年所规定的最大容许剂量标准如下：①从事辐射职业的工作人员，5000mrem/年；②一般人员，500mrem／年，航空上一般规定的辐射安全限度是：机组人员与从事辐射职业的工作人员相同。旅客与一般人员相同。
超音速运输机辐射剂量容许标准
,机组人员及旅客,试飞员
正常范围,最大10mrem/h,最大10mrem/h
警惕范围,10～100mrem/h,10～500mrem/h
需采取行动,≥100mrem/h,≥500mrem/h
战时飞行人员辐射剂量标准
1．,30天内受照射剂量应当控制在0.25G以内
2．60天内的累积剂量不超过0.50Gy
3．120天内的累积剂量不超过0.75Gy
4．180天内的累积剂量不超过1.00Gy
5．总剂量不超过2.00Gy
美国航天任务辐射剂量标准
飞行时间,剂量（rem）
,造血器官
(距体表5cm处),皮肤
(距体表0.1mm处),眼晶体
(距体表3mm处),睾丸
(距体表3cm处)
日平均剂量(1年内),0.2,0.8,0.3,0.1
30天最大容许剂量,25,75,37,13
季度最大容许剂量,35,105,52,18
年最大容许剂量,75,225,112,38
从事航天事业的总限值,400,1200,600,200
苏联载人航天辐射安全标准
飞行时间(月),剂量当量限值(rem),剂量当量率(rem/h),飞行时间(月),剂量当量限值(rem),剂量当量率(rem/h)
1,10.5,14.6,18,73.5,7.1
3,21.5,10.0,24,118.5,6.8
6,37.0,8.5,30,140.5,6.5
12,66.5,7.6,36,162.5,6.2
(二)航空航天活动中的剂量水平
在现代飞机航行的高度范围内，机组人员和旅客在航行过程中所受到的银河系宇宙线的剂量，均未超过所规定的最大容许剂量标准。
现代超音速军用飞机的升限可达30Km，新式超音速客机的巡航高度近20Km。在此高度范围内，人体所受到的银河系宇宙线的剂量是比较低的，如在北纬40”地区，飞行高度为25500m、飞行速度为1800km／h、航程为16000km时，人体所受到的银河系宇宙线的剂量当量值为2．7～8．8mrem，根据有关资料，乘协和号超音速客机（航行高度为15～18km）往返于巴黎与华盛顿之间（属于高纬度地区），若按每月往返一次计算，则一般旅客受到的累积剂量率不超过150mrem／年；若按每人每年飞行500h计算，则机组人员受到的累积剂量率为1250mrem／年。上述资料表明，在现代飞机航行的高度范围内，机组人员和旅客在航行过程中所受到的银河系宇宙线的剂量，均未超过所规定的最大容许剂量标准。
从航天实际测定的数据看，迄今为止的载人航天飞行中，航天员接受的辐射剂量均未达到美国或苏联为载人航天所制定的剂量限值。
美国载人航天中辐射剂量最大的是1985年美国航天飞机“阿特兰蒂斯号”STS-51J的
飞行与1971年“阿波罗14号”的月球轨道飞行，其日剂量分别达到1.078mGy和1.27mGy。但此水平的辐射暴露与所制定的标准相比，其影响是可以忽略的。
但在现代航空航天活动中，太阳质子事件的防护却不容忽视。尽管在太阳活动周期中出现特大太阳质子事件的概率较低，然而这种事件会使宇宙辐射剂量在短时间内有极大的增强。由图6－9可见，在超音速飞机巡航的高度上，剂量率可达4000mrem/h，大大超过了上述容许标准。即使是一般的质子事件，超过标准者也为数不少。
如1960年11月12日的太阳耀斑爆发，在24km高空，质子剂量率为420mrem/h，中子剂量率为340mrem/h，总剂量率为760mrem/h，超过了对试飞员需采取行动的标准；在18km高空，质子剂量率为75mrem/h，中子剂量率为143mrem/h，总剂量率为220mrem/h，也超过了对机组人员及旅客需采取行动的标准。又如1987年9月29日，由于太阳耀斑爆发，苏联“和平号”空间站受到的平均日辐射剂量为340mrem，高于正常平均数近20倍。据估计，在大的太阳质子事件中，航天员可能接受的辐射剂量是：上身皮肤为350～800rem，眼睛为180rem，造血器官为3～12rem。
(三)电离辐射防护方法
1．辐射剂量监测
辐射剂量监测系统一般包括太阳质子事件的预报和监测系统，座舱辐射环境监测系统以及个人剂量监测系统。
太阳质子事件的预报和监测系统主要监测太阳的活动，提出长期、中期和短期太阳质子事件发生的可能性，监测太阳质子事件的到达时间及事件的有关参数。根据预测预报的结果，可适当调整飞行计划，以避开其影响。根据太阳活动具有周期性的规律特点，大体上可预测出太阳活动最强的年份，据历史资料统计，太阳耀斑爆发每年12月至1月半内几乎没有，3月中至7月上旬，只有几次小爆发，故在太阳耀斑爆发较少的月份内航行是比较安全的。
由于座舱提供了辐射屏蔽作用，舱内辐射环境与舱外有所不同。座舱辐射环境监测系统可提供舱内辐射剂量的有关信息，主要是辐射成分、能量和剂量率以及舱内的剂量分布等。目前预报太阳质子事件的方法，主要是采用机载宇宙辐射预警装置，其“预警”范围为10～100mrem/h，“行动”水平为100mrem/h。航行过程中如测出有特大的太阳质子事件发生，辐射剂量达到“行动”水平时，应当立即调整飞行计划，以保证飞行人员的安全。若是航空飞行，应该立即下降到安全高度，最好是停止飞行返回地面。
个人剂量监测系统提供个人剂量的有关信息，包括任一时刻的累积剂量、身体不同部位的剂量等。藉此可了解个人接受的辐射剂量，提供辐射危险评价的数据。
2．物理防护
一定质量厚度的物质可以减弱或阻止一定能量的粒子辐射，利用此原理的防护叫做物质质量屏蔽防护，但增加座舱舱体的厚度会极大地增加航空航天飞行器的载荷，通过此途径进行防护是不现实的。在航天飞行中比较可行的方法是建立容积较小的应急屏蔽室，但即使如此也需增加不小的载荷。更合理的方案是利用飞船舱内各种仪器设备、燃料、食物和水等物质进行科学布局，使各个方向上有大体均匀的质量屏蔽厚度。另一较好的防护方案是对飞行人员的若干重要器官进行局部防护，如屏蔽骨髓、淋巴组织、肾脏、肝脏等，局部防护增加的载荷是可以接受的。进行局部防护的部位顺序应当是骨盆、胸部、头部、腹部。
此外，还设想利用电磁场把带电粒子引离飞行器，以达到防护的目的。但目前尚处于研究阶段，离实际应用还有较大距离。
3．药物防护
人体接受电离辐射前后应用一些药物可以减轻辐射损伤。此类药物应当在小剂量时就有抗辐射能力，短时间内反复使用时毒性较低，而且不会降低人体抵抗力与工作能力。一类药物是抗辐射药，可特异性降低辐射损害，如氨硫基类化合物、色氨类化合物等；另一类药物
是生物防护药，主要是通过增强机体对外界不良因素的抵抗力，从而达到减轻辐射损伤的目的，如人参等一些中药和一些维生素类药物。
由于目前航空航天活动中飞行人员接受的辐射剂量水平均未达到安全容许剂量的限值，因此物理和药物防护的必要性尚未充分显示出来。
二、非电离辐射的防护
非电离辐射的危害程度与其强度和作用时间有关，人体接受的的辐射总剂量愈大，发病率越高，变化程度也越严重。航空航天活动中，非电离辐射剂量较小而且易于防护。对其的防护一般包括制定安全容许标准和采取防护方法使受照射量低于安全容许标准。
（一）安全容许标准
1．紫外线辐射暴露容许标准
制定照射容许标准时要考虑到眼睛和皮肤的急性与长期损伤两方面的危险。标准应当防止急性效应发生并降低产生远期效应的危险。紫外辐射产生损伤的阈剂量随波长的变化很大。
2．微波与短波辐射暴露容许标准
制定微波与短波辐射暴露安全容许标准需考虑其致热效应与非致热效应。表6－10列出职业人员微波辐射暴露安全容许标准。此表是根据1985年由国防科学技术工业委员会批准发布的国家军用标准《GJB－84》中规定：每日8小时连续暴露时，脉冲波安全限值为25μW/cm2，连续波为50μW/cm2而给出的。脉冲波指采用脉冲调制的微波，连续波指不用脉冲调制的连续振荡微波。对一般人员的安全标准是职业标准的十分之一。短波暴露安全容许标准可参照微波标准执行。
（二）防护方法
1．紫外辐射防护方法由于紫外光贯穿能力很弱，而且许多对可见光透明的材料，对红外线
和紫外线都有强烈的吸收作用，如普通玻璃可以完全吸收紫外线和波长在2000nm以上的红外线，因此采用2mm厚的普通玻璃即可屏蔽。航空航天飞行时，人员由于有舱体保护，会受到紫外辐射伤害。舱外活动时，应当给予防护。
2．对微波与短波辐射防护可依照以下原则从三个方面进行防护：①避开和减少辐射的作用，如微波设备的波导口，尤其是雷达的抛物面天线应避免直接射向工作人员；工作场所及生活区应远离辐射源；注意监测雷达周围的功率密度，并防止辐射经反射又作用于工作人员；如发现设备有漏能情况时，应加强屏蔽设施。②对辐射的个人防护可采用防护服（用浸镀银或铜的尼龙纱织成）和防护眼镜（用涂有二氧化锡的玻璃制成）。③对工作人员每年应作健康检查，包括血象、眼科、心血管系统和脑电图等。因一般症状在脱离接触后即减轻，故短期疗有利于恢复健康。
归纳总结本次课2学时的课程框架，强调主要内容。
,整体结构采用板书显示
内容全部采用PowerPoint幻灯
部分强调处板书
第一节课开始
0-5min
5-10min
10-28min
28－34min
34－40min
第二节课开始
0-10min
10-25min 25-35min 35-40min
小结,
本次大课主要介绍辐射的生物效应与航空航天辐射防护，要求了解电离辐射与非电离辐射的生物效应分类、机制，掌握电离辐射与非电离辐射的生物学效应；掌握电离辐射与非电离辐射的防护。重点是辐射生物学效应与航空航天活动中辐射防护方法。针对授课要求，在建立全面结构的基础上，对重点内容进行了反复强调，在结束授课前，又一起梳理了全部内容。
复习思考题，
作业题,
1．电离辐射对人体健康有何危害？
2．航空航天活动中如何防护电离辐射？
实施情况及分析,
按照教学准备预案，通过讲授、提问互动、总结梳理等手段，顺利完成本次教学任务。
放射生物学课件
临床放射生物学分次照射中的生物因素4R
放射治疗中的分次照射 分次照射的治疗模式是以时间—剂量因子对生物效应的影响和作用机制为基础的，通过调整每次照射的时间间隔和照射剂量，达到保护周围正常组织，并最大限度的杀灭肿瘤组织，获得最佳治疗效果。
放射治疗中的分次照射 放射治疗从一开始基本就是一种分次治疗的模式： ?1896年1月29日芝加哥报道开始为一位乳腺癌病人进行了每天一次，共18次的治疗。?第一例单纯采用放射治疗治愈的肿瘤病人是一位49岁的患鼻根部基底细胞癌的妇女。治疗开始于1899年7月4日共照射了99次。治疗30年后也没发现有残余病灶的证据，说明完全治愈了。
放射治疗中的分次照射?自20世纪30年代以来，以临床实践经验为基础建立起来的分次照射治疗方法(每周5次，每次2Gy)已被认为是标准方法。?长期大量的临床实践表明，这种方法基本上符合大多数情况下正常组织和肿瘤组织对射线反应差异的客观规律，起到了保护正常组织和保证一定肿瘤细胞群杀灭率的作用。
分次照射中的生物因素（4R）?放射损伤的修复(R epair of radiation damage) ?再群体化(R epopulation) ?细胞周期的再分布(R edistribution within the cell cycle) ?乏氧细胞的再氧化(R e-oxygenation of hypoxia cel
（一）放射损伤的修复 (R epair of radiation damage) 1.细胞的放射损伤 ?任何活体组织及细胞都会有其耐受剂量，人体正常组织也不例外，当肿瘤致死剂量超过了正常组织的耐受剂量时,治愈肿瘤将会使正常组织出现不可接受的放射损伤。 ?放射损伤的关键靶是DNA，造成DNA链的断裂（SSB和DSB） ?放射损伤概括为亚致死性损伤·潜在致死性损伤和致死性损伤
电磁场的生物效应
电磁场的生物效应 对于磁场，物理学用磁场强度H和磁感应强度B来描述，物理学一开始用磁场强度H 来描述磁场，后来才发现了和电场强度相对应的磁感应强度B。严格地说，H和B不是同一术语，H是磁场，B是磁通密度（详细的分析可以参见《电动力学》），B是H所感应的磁场，所以B又叫磁感应强度。二者的关系为： B= u H 其中u是导磁率。 磁场可以产生于变化的电场（如电流就是变化的电场），也可以产生于永磁铁，地球就是一个巨大的磁铁，所以在地球表面的生物都会受到地磁场的作用，另外，人们还利用电、磁相互作用的原理制作了一些用来研究生物在各种不同强度下各种反映的仪器。 对作用和效应有影响的磁场参数有类型、磁强、均匀性、方向、作用时间等几个方面；就机体方面，对作用和效应有影响的机体因子有磁性、组成、种类、敏感性、部位和血流速度等几个方面。 生物效应：磁场从开始作用到看见机体的生物效应，一般有一段延迟时间。其主要原因可能是产生效应的磁场必须同时同方向地作用一段时间（叫物理作用时间），机体才发生明显的生物效应，累积的物理量中的大多数，可看作是产生生物效应的阈前量，并且是可逆的。所谓可逆是指磁场方向和坐标（器官、细胞、分子）方向发生变化时，其发生生物效应的可能性也变，甚至变得反相，因此应设法使磁场方向和机体方向的夹角不变，这样累积的物理量就可能达到阈值，产生可见的生物效应。 下面分别讨论地磁的生物效应以及磁效应在生物学中的一些具体的应用： （一）、地磁的生物效应 很多的星体周围都具有磁场，地球也有，我们称之为地磁场。地球近似一均匀磁化球，但有区变和日变，区变指因为区域的不同而不同，有的磁强差别很大。每天变化约0.0001——0.0004G/day。磁南（S）极在地球北极附近，磁北极在地球南极附近，平均的磁强为0.5G。 法国细菌学家巴斯德（Pasteur）1862年发现，地磁场能促进所有植物的生长，在S极下，青土豆比附近的成熟快些。 人体也同样是个磁体，也有两极。人站立时，上N极，下S极。平卧时则右侧是N极，左侧是S极，人正面是N极，背面是S极。在自然定律有所谓的稳态平衡，即此种状态下时物体最稳定，地球北极有磁S极，人睡觉时，头朝北，脚朝南，则人体处于稳态平衡，轻微的扰动不会影响睡眠深度，从而能改善健康。反之，则稍一扰动，就会失去平衡，睡得不安稳，甚至烦躁，失眠。 （二）、DNA新陈代谢与生物磁效应 脱氧核糖酸(DNA)是所有生物(一部分病毒除外)的遗传物质，也就是遗传基因的组合。DNA存在于细胞核的染色体中。DNA和核糖枝酸(RNA)统称为核酸。核酸具有复杂的结构：由嘌呤碱基或嘧啶碱基与戊糖形成核苷，一个核苷的糖上一个OH基被磷酸化时，变为核苷酸，面核苷酸借助于磷酸二酯键连接成一种特定次序(一级结构)，便形成核酸。戊糖中一个OH 基说O变为H时称为脱氧核糖核酸，DNA便是含脱氧核糖的核酸。DNA这种生物大分子具有复杂的双螺旋结构，螺旋的空间缠绕、曲折等还构成二级、三级等高级结构。核酸中诸原子主要是以共价键相结合，使整体结构稳定，保持遗传特性，两条螺旋中的碱基又以氢键相结合，使局部结构可能受到外界因素作用而发生畸变，由此可能产生变异。一些物理因素(如
辐射生物效应复习题 (1)
《辐射生物效应》复习题 一、名词解释（每题3分） 生活史：植物在一生中所经历的发育和繁殖阶段，前后相继，有规律地循环的全部过程。 组织：在个体发育中，具有相同来源的同一类型，或不同类型的细胞组成的结构和功能单位 硝化作用：氨基酸脱下来的氨，在有氧的条件下，经过亚硝化细菌和硝化细菌的作用转化为硝酸的过程。 灭菌：通过超高温或其他物理、化学手段将所有微生物的营养细胞和所有芽孢和孢子全部杀死。 新陈代谢——微生物从外界环境中不断摄取营养物质，经过一系列生物化学反应，转变成细胞组分，同时产生废物并排泄到体外的过程。 菌株(strain)：从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可以称为微生物的一个菌株。 生物固氮：常温常压下，固氮生物在体内固氮酶的催化作用下将大气中的分子态N2还原成为NH4＋的过程。生活史：植物在一生中所经历的发育和繁殖阶段，前后相继，有规律地循环的全部过程。 原始生殖细胞: 产生雄性和雌性生殖细胞的早期细胞。 辐射诱变育种：生物的种类、形态、性状，均受其自身的遗传信息所控制。辐射育种（radioactive breeding techniques）是利用射线处理动植物及微生物，使生物体的主要遗传物质—脱氧核糖核酸（DNA）产生基因突变或染色体畸变，导致生物体有关性状的变异，然后通过人工选择和培育使有利的变异遗传下去，使作物（或其它生物）品种得到改良并培育出新品种。这种利用射线诱发生物遗传性的改变，经人工选择培育新的优良品种的技术就称为辐射育种。 相对生物效应RBE：由于各种辐射的品质不同，在相同吸收剂量下，不同辐射的生物效应是不同的，反映这种差异的量称为相对生物效应（relative biological
电磁波辐射的生物学效应与人体健康
电磁波辐射的生物学效应与人体健康 生物工程学院生物工程2班冉啟春20087211 【摘要】本文从电磁波的概念入手，介绍了电磁波的生物效应——电离辐射效应和非电离辐射效应，着重分析了电磁波的产生来源，两类生物效应的原理以及对人体健康所带来的影响，列举了有效避免电磁波辐射的方法，并从不同方面分析研究了电磁波的生物效应与人体健康之间的关系。 【关键词】电磁波生物效应电离辐射非电离辐射人体健康 Bioeffect of Electromagnetic Wave and Person's Health Ran Qichun Abstract This paper introduces the concept of the electromagnetic wave and the biological effect of the electromagnetic wave including the ionization radiation and non-ionization radiation, emphatically analyzes the origin of the electromagnetic wave. The principles of two types of radiations and their affects for person's health are explained.The paper also lists some effective methods of avoiding electromagnetic wave, analyzes and studies the biological effect, and the relationship between the electromagnetic wave and human health. Keywords electromagnetic wave；bioeffect；ionization radiation；non-ionization radiation； person's health 生活在这个快速运转的社会之中，我们自身已存在着许多危机感。然而，社会的发展．科技的进步，让我们开始思考是否现今所有的一切，都足有利于我们人类的，还是人类终将成为先进科技的附属品，或者说是受害者。现实生活中，我们周围充满了各种类型的电磁波，它与人们的生活紧密相关。例如，我们用收音机可以听到电台的广播节目，用电视机可以收看到电视台的电视节目，人们天天都在使用手机打电话、发短信，这些事实都表明在我们周围存在着各种台站所发射的电磁波。与此同时，在医学健康领域基于电磁波的疾病诊断仪器和治疗仪器也得到广泛应用。也就是说当今人们的生产和生活活动中一刻也离不开电磁波，它在人们的生产和生活活动中起着不可估量的作用。当它为人们谋福利的同时，也为人们的生活和健康带来一定的负面影响。生物体受到电离辐射的作用后，即有可能通过某一机制产生一定的生物学效应。辐射的生物学效应可以是多种多样的，常涉及生物体的各种组织或器官，伴有不同程度的伤害或生理、病理反应。 1 什么是电磁波 电磁波，即有地壳的负极电离层的正极相互左右产生的电磁场，以及地磁场和大气中各种电磁波现象(如闪电)。此外，紫外线、红外线和可见光也属于电磁波。 上述电磁波均来自于自然，而如今一些人为活动造成的现象也属于电磁波。近年来，迅速扩张的工业和家电行业不断增加了电场和磁场的来源和数量。其中包括移动电话、电脑、电视、收音机、微波炉，甚至电热毯等家用电器，以及高压电线，电磁感应器、雷达等工业、医学和商业设备。这些时常被我们忽视的设备，所带来的电磁污染危害程度绝对不比环境污染来的弱。 虽说电磁波足一种客观存在的物质形式，但是通过专门的设备我们就可以感觉到它的存在。事实上，我们生活人类在自然界的电磁波海洋中，它与我们人类的生活密切相关，但是要想在这片电磁波海洋中求生也并非易事。当它在为人类谋福利的同时，也对人们的健康带来一定的负面影响。当起作用到人体的时候，不同的波段会产生不同的生物效应。 简单的来说，根据与物质作用的方式，辐射分为电离辐射(Ionizing radiation)和非电离辐射(Non-Ionizing radiation)两类。从生物学的角度，两种辐射在作用机理、反应过程和导致的最终结果方面都明显不同。非电离辐射与生物物质作用主要通过发生在分子、细胞或组织器官水平的震动、震荡和摩擦的
肿瘤放射生物学期末复习
肿瘤放射生物学 一、名解 1、核反应：指在具有一定能量的粒子轰击下,入射粒子（或原子核）与原子核（称靶核）碰撞导致原子核状态发生变化或形成新核的过程。 2、核衰变：原子核自发射出某种粒子而变为另一种核的过程。 3、半衰期：放射性核素衰变其原有核素一半所需的时间。 4、原初效应：指从照射之时起到在细胞学上观察到可见损伤的这段时间内，在细胞中进行着辐射损伤的原初和强化过程。 5、继发效应：是指在原发作用发生的基础上，因原发作用形成的各种活性基团不断攻击生命大分子，导致生物显微结构的破坏，继而发生一系列生物学、生物化学的损伤效应。 6、直接作用:电离辐射的能量直接沉积于生物大分子，引起生物大分子的电离和激发，破坏机体的核酸、蛋白质、酶等具有生命功能的物质，这种直接由射线造成的生物大分子损伤效应称为直接作用。 7、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（H·，OH·，水合电子等），再作用于生物大分子引起后者的物理和化学变化。 8、确定性效应：指发生生物效应的严重程度随着电离辐射剂量的增加而增加的生物效应。这种生物效应存在剂量阈值，只要照射剂量达到或超过剂量阈值效应肯定发生。 9、随机性效应：指生物效应的发生概率（而不是其严重程度）与照射剂量的大小有关的生物效应。这种效应在个别细胞损伤（主要是突变）时即可出现，不存在剂量阈值。 10、辐射旁效应：电离辐射引起受照细胞损伤或功能激活，产生的损
伤或激活信号可导致其共同培养的未受照射细胞产生同样的损伤或 激活效应，称辐射旁效应。 11、十日法规：对育龄妇女下腹部的X射线检查都应当在月经周期第1天算起的10天内进行，以避免对妊娠子宫的照射 12、复制叉：DNA在复制时复制区域的双螺旋解开所产生的两条单链和尚未解开的双螺旋形成的“Y”形区。 13、半保留复制：一个DNA分子可复制成两个DNA分子，新合成的两个子代DNA分子与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样。每个子代DNA 中有一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成链，这种合成方式称为半保留复制。 14、分子交联：生物大分子与生物大分子发生互相连结，电离辐射作用后，可通过自由基的作用，产生DNA-DNA交联、DNA-蛋白质交联。导致DNA正常分子结构的破坏。 15、亚致死损伤修复：将预定的照射剂量分次给予，生物效应明显减轻，表明在两次照射间隔中细胞有所修复，这种修复称作SLDR 16、潜在致死损伤修复：照射后改变细胞所处的状态和环境，如延长接种或给予不良的营养和环境条件，均能提高存活率。 17、损伤的“耐受”：DNA分子的损伤有时不能立即修复。特别是在复制已经开始，而损伤又在复制叉附近时，细胞会通过另一些机制，使复制能进行下去，待复制完成后，再通过某种机制修复残留的损伤。复制时损伤并未消除，故称“耐受”。 18、原癌基因:在正常细胞内，调控细胞增殖和分化的重要基因，当受到物理、化学、病毒等生物因素作用被活化而失调时，才会导致正常细胞的恶性转化。
辐射生物学效应分类和影响因素
第四节辐射生物学效应分类和影响因素 、辐射生物学效应分类 机体受辐射作用时，根据照射剂量、照射方式以及效应表现的情况，在实际工作中常将生物效应分类表述 （一）按照射方式分 1．外照射与内照射（external and internal irradiation）：辐射源由体外照射人体称外照射。γ线、中子、X线等穿透力强的射线，外照射的生物学效应强。放射性物质通过各 途径进入机体，以其辐射能产生生物学效应者称内照射。内照射的作用主要发生在放射性物质通过途径和沉积部位的组织器官，但其效应可波及全身。内照射的效应以射程短、电离强的α、β射线作用主。 2．局部照射和全身照射（local and total body irradiation） 当外照射的射线照射身体某一部位，引起局部细胞的反应者称局部照射。局部照射时身体各部位的辐射敏感性依次为腹部＞胸部＞头部＞四肢。 当全身均匀地或非均匀地受到照射而产生全身效应时称全身照射。如照射剂量较小者为小剂量效应，如照射剂量较者（＞1Gy）则发展为急性放射病。大面积的胸腹部局部照射也可发生全身效应，甚至急性放射病。根据照射剂量大小和不同敏感组织的反应程度，辐射所致全身损伤分为骨髓型（bone marrow type）、肠型(gastro- intestinal type)和脑型(central nervous system type)三种类型。 （二）按照射剂量率分 1．急性效应（acute radiation effect）：高剂量率照射，短时间内达到较大剂量，效应迅速表现。 2．慢性效应(chronic radiation effect)：低剂量率长期照射，随着照射剂量增加，效应逐渐积累，经历较长时间表现出来。 （三）按效应出现时间分 1．早期效应(early effect)：照射后立即或小时后出现的变化。
第二节 太阳辐射的生物学效应
第二节 太阳辐射的生物学效应 太阳辐射是来自太阳的电磁波辐射。太阳辐射通过大气层时，约有43％被云层所反射，14％为大气中的尘埃、水蒸气、二氧化碳、臭氧吸收。仅有43％以直射日光和散射日光形式到达地面。 太阳辐射包括红外线、可视线、紫外线、无线电波、X射线、γ射线、宇宙线等。到达地球表面的主要为前三种，波长在760毫微米以上为红外线， 760～390毫微米为可视线，小于390毫微米为紫外线。 太阳辐射强度还受到各种因素的影响，例如太阳的高度角、海拔的高度、大气污染的程度等。太阳的高度角越大，海拔越高，大气污染越轻，太阳的辐射强度越大。在大气层的外界，与太阳光线相垂直的平面一分钟内照射在一平方厘米面积上的太阳辐射热量为1.97卡/厘米2·分，此值称为太阳常数。到达地面的太阳辐射，一部分被土壤吸收变为热能，一部分被反射回大气。各种不同的地表面反射率亦不同，雪的反射率最大可达80～90％，而且对太阳辐射中短波部分反射能力较强。 一、红外线(infrared ray) 红外线占太阳辐射一半以上，而且大部分集中在760～2,000毫微米部分。红外线按波长可分为近红外700～3,000毫微米，中红外3,000～20,000毫微米，远红外20,000～1,000,000毫微米。凡温度高于绝对温度的零度(0°K＝－273.2℃)的物体都是红外线的辐射源。物体的温度越高，其辐射的波长越短。军事上也使用有多种人工红外线辐射源如钨灯、红外线探照灯、弧光灯、红外激光器、电焊等。 红外线对机体的作用与波长有关。红外线照射皮肤时，大部分被吸收。长波红外线被皮肤表层吸收，而短波红外线则被较深层皮肤吸收，使血液及深部组织加热。较强的红外线作用于皮肤，能使皮肤温度升高到40～49℃，而引起一度烧伤。波长600～1,000毫微米的红外线可穿过颅骨，使颅骨和脑髓间的温度达到40～42℃，因而引起日射病。红外线照射于眼睛，可以引起多种损害，如角膜吸收大剂量红外线可致热损伤，破坏角膜表皮细胞，影响视力；长期接触短波红外线还可引起白内障。人对红外线辐射比较敏感,0.02卡/厘米2·分即有热感，1.5卡/厘米2·分有不可耐受的烧灼感， 皮温可升高到40℃以上。南方地区夏季中午前后，太阳辐射可达1.3～1.5卡/厘米2·分，加上气温升高，在军事训练时，应多加注意，防止过热。 人体暴露于太阳辐射下的面积，站立时比坐着时大。站立的人接受太阳辐射可达34千卡/1米2·时，戴草帽则可大大减少曝晒的面积。 干热地区穿着衣服对于防止太阳辐射是很重要的。
电磁辐射生物学效应
电磁辐射生物学效应 射频微波电磁辐射生物学效应 引言 电子科学技术的迅速发展，射频微波等电子产品应用日趋广泛，职业和公众受环境电磁辐射污染危害越来越严重。射频微波辐射，特别是高强度的辐射，引起机体致热效应，造成健康危害，是显而易见的。但也有资料表明，人体在反复接触低强度微波照射后，体温虽无上升，但也能造成机体的健康危害，关于这一点目前国际上争论较多。我国的电磁辐射健康影响研究工作开始于六、七十年代，在七十年代即开展射频微波电磁辐射的健康影响调查工作，探讨了相关的安全卫生标准及防护技术，并取得了很大进展。流行病学调查认为，电磁辐射对人体的健康影响比较广泛，能引起神经、生殖、心血管、免疫功能及眼睛等方面的改变。有实验室研究发现，长期低强度射频电磁辐射非致热效应，对动物神经内分泌，膜通透性、离子水平等都有影响，也有报告认为射频微波能引起DNA损伤、染色体畸变等。 中枢神经系统影响 中枢神经系统对射频微波电磁辐射比较敏感，因此受到研究者的重视，尤其是职业人群接触射频微波电磁辐射对神经系统影响的流行病学调查，在我国有很多报道。射频微波电磁辐射的健康危害主要表现为神经衰弱症候群，其症状主要有头痛、头晕、记忆力减退、注意力不集中、抑郁、烦躁等[1-4] 。王少光等[2] 报道对293名脉冲微波职业接触人群进行调查，其接触微波频率为400-9400MHz，功率密度为0.07-0.18mW/cm2，神经衰弱症候群的发生率达40.3%；348名连续微波职业接触者，工作环境微波暴露频率为3400-8600MHz，功率密度为0.06-0.15mW/cm2，其神经衰弱症候群的发生率为37.1%，而对照组仅为5.1%，说明微波电磁辐射能使接触人群神经衰弱症候群症状患者明显增加，进一步的分析结果表明，神经衰弱症候群的发生率与工龄呈正相关。丁朝阳等[1，4]也有类似报道，并认为接触微波使睡眠质量降低。赵清波等[3]报道职业接触微波频率为3500-4200MHz，其场强小于0.050 mW/cm2（通常为0.010-0.030 mW/cm2）时，神经衰弱症候群的发生率为71.8%，即明显高于对照组的13.6%，且与工龄呈正相关。冯养正等[5]报道的一组暴露于0.30 mW/cm2的职业人群，其头痛、脱发的发生率显著高于对照组人群。而头晕、乏力、失眠、记忆力减退等其他症状却无显著性差异。郭保科[6]等认为在脉冲微波场强1.75mW/cm2和连续波场强为0.05mW/cm2的职业接触者，主诉症状全身无力、头痛、头晕、失 眠、多梦等神经衰弱综合症发生率与对照组比较差异无显著性，而对视力、眼晶状体损伤、眼部症状（如：干燥、易疲劳）有显著性影响。
临床放射生物学基础
临床放射生物学基础 临床放射生物学是研究电离辐射对肿瘤组织和正常组织的效应以及研究这两类组织被射线作用后所引起的生物反应的一门学科。它是放射肿瘤学的四大支柱（肿瘤学、放射物理学、放射生物学和放射治疗学）之一，因此从事肿瘤放射治疗的医生必须掌握这门学科的基础知识。 第一章物理和化学基础 第一节线性能量传递 一、概念 线性能量传递(linear energy transfer,LET)是指射线在行径轨迹上，单位长度的能量转换。单位是KeV/um。注意，LET有两层含义，其物理学含义为带电粒子穿行介质时能量的损失即阻止本领，而LET的生物学含义则强调带电粒子穿行介质时能量被介质吸收的线性比率。例如，γ射线在穿过细胞核时，以孤立单个的电离或激发形式将大部分能量沉积在细胞核中，引起DNA损伤，其部分损伤又能够被细胞核中的酶修复，1Gy的吸收剂量相当于产生1000个γ射线轨迹，故γ射线属于低LET；α粒子在穿过细胞核时产生的轨迹少，但每条轨迹的电离强度大，因而产生的损伤大，这种损伤常常累及邻近的多个碱基对，于是损伤难以修复，1Gy的吸收剂量相当于产生4个α粒子轨迹，故α粒子属于高LET。一般认为10KeV/um是高LET和低LET的分界值，LET值＜10KeV/um时称低LET射线，如X、γ、β射线，LET 值＞10KeV/um时称高LET射线，如中子、质子、α粒子。 二、高LET射线特性 1.物理学特点：高LET存在Bragg峰，即射线进入人体后最初的阶段能量释放（沉积）不明显，到达一定深度后能量突然大量释放形成Bragg峰（即射线在射程前端剂量相对较小,而到射程末端剂量达到最大值），随后深部剂量又迅速跌落。 2.高LET生物效应特点：(1)相对生物效应（RBE）高，致死效应强，细胞生存曲线的陡度加大；(2)氧增强比(OER)小，对乏氧细胞的杀伤力较大；(3)亚致死性损伤的修复能力小，细胞生存曲线无肩部；(4)细胞周期依赖性小，高LET能够杀伤常规放疗欠敏感的G0期和S期细胞。 图01不同LET的细胞存活曲线 如图01所示，1.相等照射剂量的情况下，随着LET值的增加，细胞杀伤作用增强，2.随着LET值的增加，细胞存活曲线变得越来越陡峭，曲线肩部越来越小。 表不同类型和不同能量的电离辐射的传能线密度 辐射类型粒子动能 （MeV） 传能线密度 （keV/μm） 辐射类型 粒子动能 （MeV） 传能线密度 （keV/μm） γ线 1.17～1.33 0.3 中子 4 17 8 0.2 14 12 X线250kVp 2 质子0.95 45 3 0.3 2.0 17 β粒子0.0055 5.5 7.0 12 0.01 4.0 340 0.3 0.1 0.7 α粒子 3.4 130
辐射生物效应-放射生物学 夏寿萱主编 知识点复习
辐射生物学效应复习 一、名词解释 1.布喇格电离峰P6：粒子的速度控制着能量丧失的速度。快速运动的粒子的电离能力要比慢速运动的小。ɑ粒子质量较大，运动较慢，因此，有足够的时间在短距离内引起较多的电离。当ɑ粒子穿入介质后，随着深度的增加和更多电离事件的发生，能量耗失，粒子运动变慢，而慢速粒子又引起了更多的电离，这样就形成了通常称为的布喇格电离峰。 2.活性氧P24 ：从强调O2对机体不利一面的角度出发，将那些较O2的化学性质更为活跃的O2的代谢产物或自由衍生的含氧物质称为活性氧。 3.靶学说P46 ：靶学说认为辐射生物效应是由于电离粒子包括电磁波击中了某些分子或细胞内的特定结构（靶）的结果。 4.细胞凋亡P178：是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序死亡。既包括生理性的程序死亡，又指由外来因素诱发的细胞自杀。 5. 辐射增敏剂P270：主要指那些能够增加机体或细胞的辐射敏感性的化学物质，临床上用于增强射线对肿瘤的杀伤能力。 6.染色体畸变P319：当人员受到一定剂量的电离辐射作用后，在外周血淋巴细胞和骨髓细胞中早期即可见到染色体的改变，这种变化称之为染色体畸变。 7.辐射的遗传效应P413：辐射对生物体生殖细胞内的遗传物质的损伤，即诱发基因突变和染色体畸变，可能会在子一代（F1）中表达为各种先天性畸形，而且还会在以后的许多世代中出现，这就是辐射的遗传效应。 8. 水的辐解反应P26：辐射可使水分子分解为·OH和·H两种自由基，这一过程与液相中水分子的自发性电解有着明显区别，因此称为水的辐解反应。 9. 细胞坏死P178：通常是由突然及严重的损伤所造成的细胞意外死亡。 10. 电离辐射的直接作用P28：是指来自放射源的能量或粒子直接作用于溶质分子、并造成结构与功能损伤的过程。 11. 电离辐射的间接作用P28：指的是水的辐解反应产物与溶质分子之间发生的可能导致溶质分子结构变化的各种反应。 12. 氧效应：P12:受照射的生物系统或分子的辐射效应随介质中氧浓度的增加而增加，这种现象称为氧效应。
放射生物学复习重点
1、名词解释：间期死亡、增殖死亡、急性放射病、慢性放射病、骨痛症候群， 衰变常数、半衰期、氧效应、相对生物学效应； 间期死亡：指细胞受较大剂量（100Gy或更大）照射后，不经有丝分裂，在几个小时内就开始死亡。 增殖死亡：即细胞受照后经历1个或几个有丝分裂周期后，丧失了继续增殖的能力而引起的死亡。 急性放射病：机体在短时间(数秒－数天)内受到大剂量(＞1Gy)电离辐射照射引起的全身性疾病。 慢性放射病：指机体在较长时间内连续或间歇受到超当量剂量限值的电离辐射作用，达到一定累计计量后引起多系统损害的全身性疾病，通常以造血组织损伤作为主要表现。 骨痛症候群：受亲骨性核素损伤的病人，出现四肢骨、胸骨、腰椎等部位的疼痛，其特点是疼痛部位不确切，与气候变化无一定关系。 衰变常数λ：每秒衰变的核数为原有放射性核数的几分之几 半衰期T?=0.693/λ:放射性核数因衰变而减少到原来的一半所需要的时间 氧效应：受照组织、细胞或者溶液系统，其辐射效应随周围介质中氧浓度的增加而增加的现象 相对生物学效应：由于各种辐射的品质不同，在相同吸收剂量下，不同辐射的生物效应也是不同的，反映这种差异的量称之为相对生物效应。 2、熟悉哪些是电离辐射（直接、间接），非电离辐射; 电离辐射：凡能引起物质的原子或分子发生电离作用的辐射，均称为电离辐射。（不仅包括粒子辐射，还包括了部分电磁辐射X、γ） 紫外线及能量低于紫外线的电磁辐射都属于非电离辐射。 电磁辐射：实质是电磁波，相对于粒子辐射而言的。 3、熟悉传能线密度的概念 带电粒子在物质中穿行单位路程时，由能量转移小于能量截止值的历次碰撞所造成的能量损失 4、熟悉元素、同位素、同质异能素。 元素：原子核内具有相同电荷数的同一类原子。 核素：原子核内质子数、中子数和能态完全相同的一类原子。 同位素：原子核内质子数相同、中子数不同的多种核素。 同质异能素：中子数和质子数都相同而仅仅是能量状态不同的两种核素。
电磁辐射对神经系统的生物学效应
电磁辐射对神经系统的生物学效应 关键字：951，健康，电磁辐射对神经系统的生物学效应，电磁辐射，疾病，发生率，【电磁辐射是什么】 电磁辐射又称电子烟雾，是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成，而该能量是由电荷移动所产生；举例说，正在发射讯号的射频天线所发出的移动电荷，便会产生电磁能量。电磁“频谱”包括形形色色的电磁辐射，从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和紫外光等。电磁频谱中射频部分的一般定义，是指频率约由3千赫至300吉赫的辐射。 【神经系统的概念】 神经系统是人体内起主导作用的功能调节系统。人体的结构与功能均极为复杂，体内各器官、系统的功能和各种生理过程都不是各自孤立地进行，而是在神经系统的直接或间接调节控制下，互相联系、相互影响、密切配合，使人体成为一个完整统一的有机体，实现和维持正常的生命活动。同时，人体又是生活在经常变化的环境中，环境的变化必然随时影响着体内的各种功能，这也需要神经系统对体内各种功能不断进行迅速而完善的调整，使人体适应体内外环境的变化。 【电磁辐射与神经系统的关系】 随着电子设备被广泛地应用于各行各业,电磁辐射的污染越来越受到人们的重视。手机等电子通讯使用的射频辐射和电气设备及输电线周围产生的极低频辐射的生物学效应是目前研究较多的。磁场暴露会使神经系统受到影响,许多研究证明电磁场可以改变神经细胞膜结构、影响细胞因子表达、诱导基因DNA链断裂、增加神经变性疾病和脑瘤的发生率。【电磁辐射的危害及防护】 人体接受电磁辐射后,使肌体升温,如果吸收的辐射能很多,靠体温的调节无法把热量散发出去,则会引起体温升高,进而引发各种症状,如心悸、头胀、失眠、心动过缓、白细胞减少、免疫功能下降、视力下降等。我们可通过以下方法来预防身边可怕的电磁辐射。 1.提高自我保护意识，重视电磁辐射可能对人体产生的危害，多了解有关电磁辐射的常识，学会防范措施，加强安全防范。如：对配有应用手册的电器，应严格按指示规范操作，保持安全操作距离等。 2.不要把家用电器摆放得过于集中，或经常一起使用，以免使自己暴露在超剂量辐射的危害之中。特别是电视、电脑、冰箱等电器更不宜集中摆放在卧室里。 3.各种家用电器、办公设备、移动电话等都应尽量避免长时间操作。如电视、电脑等电器需要较长时间使用时，应注意至少每1小时离开一次，采用眺望远方或闭上眼睛的方式，以减少眼睛的疲劳程度和所受辐射影响。 4.当电器暂停使用时，最好不要让它们处于待机状态，因为此时可产生较微弱的电磁场，长时间也会产生辐射积累。 5.对各种电器的使用，应保持一定的安全距离。如眼睛离电视荧光屏的距离，一般为荧光屏宽度的5倍左右；微波炉在开启之后要离开至少1米远，孕妇和小孩应尽量远离微波炉；手机在使用时，应尽量使头部与手机天线的距离远一些，最好使用分离耳机和话筒接听电话。 6.男性生殖细胞和精子对电磁辐射更为敏感。因此，男性应尽量减少与电磁波太频繁密集的接触，而且接触时也要保持安全距离，一般是半米以上。 7.消费者如果长期涉身于超剂量电磁辐射环境中，应注意采取以下自我保护措施： (1)居住、工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔附近的人 员，佩带心脏起搏器的患者，经常使用电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的
放射生物学复习重点
精心整理 1、名词解释：间期死亡、增殖死亡、急性放射病、慢性放射病、骨痛症候群，衰变常数、半 衰期、氧效应、相对生物学效应； 间期死亡：指细胞受较大剂量（100Gy或更大）照射后，不经有丝分裂，在几个小时内就开始死亡。 增殖死亡：即细胞受照后经历1个或几个有丝分裂周期后，丧失了继续增殖的能力而引起的死亡。 一定 疼 的现象2、 3、 4、 5、 结合能：由若干个核子结合成原子核的过程中释放的能量叫做该原子核的结合能。 平均结合能：核子结合成原子核时平均每个核子释放出的能量叫做该原子核的平均结合能。 原子核的稳定性指标：平均结合能 6、熟悉核衰变的类型及其反应式，会简单计算。 α衰变：X→Y+He+Q主要在重核中发生，由重核原子衰变成轻核原子，释放出氦的原子核。 Β正衰变：X→Y+e++v+Q（e为正电子v为中微子，质子数为0，质量数为0） 原子核中的一个质子转变为中子，同时释放出一个正电子 β负衰变：X→Y+e-+v+Q（e为负电子v为中微子，质子数为0，质量数为0） 原子核中的一个中子转变为质子，同时释放出一个负电子
γ衰变：X→Y+γ+Q原因：原子核处于激发态 7、带电粒子；γ射线与物质相互作用方式。 带电粒子： 1电离带电粒子通过介质时，直接与介质的原子核的壳层电子碰撞，或者发生静电库仑作用，带电粒子将一部分能量或全部能量传给壳层电子，使壳层电子脱离原子核的束缚而成为自由电子。这个过程也叫做电离。而这个自由电子和相对应的正离子通常被称为离子对。脱离出原子核束缚的自由电子又可以作为一个带电粒子继续在介质中引起其它原子或分子的电离称为次级电离。 2激发在上述过程中如果壳层电子获得的能量还不够大，不能成为自由电子，而只是从较低的能态跃迁到较高的能态，这个过程称为激发。一个原子经过激发后的状态我们把它叫做激发态，处于激发态的原子是不稳定的，他必定会向稳态跃迁，跃迁时还会放出其它的电磁辐射。 3散射质量很轻的带电粒子在介质中通过时，由于它们和核或核外电子的电场相互作用而产生运 电离辐射可通过直接作用和间接作用引起生物分子的电离和激发，大致经过物理、物理化学、化学、生物化学和早期生物学五个阶段造成生物分子的损伤，表现出严重的放射生物学效应。 1自由基（freeradical）独立存在、带有不成对电子（一个或多个）的原子、离子、分子或基团。形成自由基的方式：直接作用、间接作用。 直接作用：电离辐射直接引起靶分子电离和激发而发生物理化学变化，生成生物分子自由基的作用称之为直接作用。 间接作用：电离辐射作用于水分子产生的自由基在与生物分子发生物理化学变化，生成生物分子自由基的作用称之为间接作用。（有加成，抽氢，电子俘获） 10、细胞辐射敏感性的特点。能分辨不同细胞，不同细胞周期辐射敏感性的差异。
临床放射生物学的现状和未来
临床放射生物学的现状和未来 摘要：临床放射生物学是研究射线引起的生物学效应的一门学科，1940年以来，在物理学、化学和生物学的有关领域内的显著技术进展为放射生物学的研究提供了更为广泛而精细的手段。近年来随着细胞生物学及其相关学科的发展，临床放射生物学也取得很大进步，并直接推动放射治疗的进展，提高放射治疗的疗效。关键词：细胞凋亡放射敏感性放射增敏剂 前言：研究放射生物学的目的就是要了解放射对肿瘤和正常组织的生物效应，与放射效应相关的因素即规律肿瘤杀灭和正常组织损伤的机制。通过对上述问题的研究和回答，发现和发展有效的治疗方法，提高肿瘤的局控率，减少对正常组织的损伤。本文系统综述了临床放射生物学研究的现状，包括对放射敏感性的预测，放射治疗效价的修饰措施，放疗中正常组织损伤的防治，新的治疗手段和此学科领域的热点以及对临床放射生物学未来的展望。 临床放射生物学历史 在X射线发现不久，人们开始研究正常组织和肿瘤组织对放射线产生的各种效应，这些早期的放射生物学工作多侧重于动物实验和组织病理学的研究。 进入五十年代，由于细胞生物学的进步，精确的放射计量技术和组织培养技术的应用，创立了定量地研究细胞放射损伤的方法——细胞存活曲线，发现有关哺乳动物细胞的放射损伤和修复的许多问题及乏氧细胞的放射性抗拒等问题，引起了临床放射治疗中对高LET高能射线、氧和其它放射增敏剂及加温疗法的应用和研究。 六十年代以来，有不少学者从分子生物学角度来探讨放射损伤修复及与
DNA单链和双链断裂的关系，这让放射生物学的研究进入了分子水平。 20世纪末和21世纪初随着人类基因组计划的完成，基因组学和后基因组学的兴起使生命科学的发展实现了飞跃，从研究思维和研究手段深刻影响了整个生物医学领域的发展，使放射生物学在组织水平、细胞水平和分子水平各方面都有不少系统的理论和精辟的阐述。 1.细胞凋亡 细胞凋亡是一种主动的由基因导向的细胞消亡过程，属于普遍存在的生物学现象，在保持机体内稳态方面发挥积极作用。在机体的生理过程中，在一定的信号启动下，凋亡相关基因有序地表达，制约着对整体无用或有害细胞的消除，因此这种活动被命名为程序化细胞死亡，简称程控死亡。 1.1细胞凋亡的形态学特征 细胞凋亡不同于细胞坏死，其形态特征是胞体缩小，染色质浓缩成块状，并沿核膜聚积，形成许多固缩的核素片，而细胞器与膜系保持完整，质膜出芽，形成膜包被染色质碎片的凋亡小体。可被周围细胞吞噬清除或排出管腔。细胞坏死的特征则是细胞器肿胀，膜系破坏，整个细胞崩解。由于以上的特征性区别，细胞凋亡不引发周围组织的炎症反应，而是静悄悄地死去，就地清除，保持组织的完整性。 1.2细胞凋亡的生化特征 细胞凋亡的生物化学特征是染色质DNA裂解，裂解发生于核小体联结区，一个或数个核小体从DNA母链裂解，形成小的片段。这一过程受基因调控，为细胞的主动代谢反应，需要RNA和蛋白质的合成，在某些细胞中已证实有Ca2+，
《电磁辐射》阅读附答案
《电磁辐射》阅读附答案 《电磁辐射》，完成第20—21题。（7分） 电磁辐射 ①继水质污染、大气污染、噪声污染以后，电磁波辐射污染已被世界公认为第四大污染。电磁波辐射污染主要由高压输电线、短波、超短波、微波、电子游戏机、视频端显示器、挪动电话等辐射源发生。它看不见，摸不着，穿透力强，充斥着全部空间。 ②人体处在必定强度的电磁场下，会吸收辐射能量，发生生物学作用，包含热作用和非热作用。所谓热作用，就是高频电磁波对生物机体细胞的"加热"作用。人体接受电磁辐射后，体内的份子会遭到磁场的影响而从新排列，在重排进程中，份子间互相碰撞、磨擦而发生热能，引起热作用。人体内电解质溶液的离子因遭到电场的作用而发生挪动传导电流，也能使电解质变热。此外，因为人体内某些成份(如体液等)为导体，还可发生局部性感应涡流，也会发生热。如果人体吸收的辐射能太多，靠体温的调理没法把热量披发出去，就会引起体温升高，进而引起各种病症。因为电磁波是穿透生物表层直接对内部组织"加热"，常常机体表面看不出甚么，而内部组织却已严重"烧伤"。 ③至于电磁波的非热作用问题，正在进一步钻研当中，一般认为是低频波发生的影响。人体被电磁波辐射后，体温并未显明升高，但已干扰了人体的固有微弱电磁场，造成细胞内遗传基因发生畸形突变，进而引发白血病和肿瘤，还会引起胚胎染色体扭转，致使婴儿的畸形或妊妇的自然流产。 ④现实糊口中，电磁辐射也在各个方面施展侧重要的作用。电磁辐射以光速传布，用以传递信息，在工业、军事科学、医学和人们日
常糊口中广泛利用，如雷达、卫星通信、微波炉、热疗器、塑料热合机、电视机、收音机等。跟着科学技术的不断发展，其利用规模会进一步扩展。 ⑤微波是一种电磁波，这类电磁波很有"个性"，金属根本没有办法吸收或传导它，不能透入内部而是被反射出来，所以金属材料不能吸收微波。微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会损耗能量。水是吸收微波最佳的介质，而含有水份的物体，微波不仅不能透过，其能量反而会被吸收并发生热。人们利用微波的“个性”发明了微波炉等良多产品。 ⑥鉴于电磁辐射的特性，专家建议：不要把家用电器摆放得过于集中或时常一块儿使用，特别是电视、电脑、电冰箱不宜集中摆放在卧室里，以避免使自己暴露在超剂量辐射的危险中。当电器暂停使用时，最佳不让它们处于待机状况，因为此时可发生较微弱的电磁场。让我们在享受现代糊口的同时，把电磁辐射造成的危害降到最低。 20．电磁辐射对人体有“热作用”和“非热作用”两种危害，请扼要解释。（4分） “热作用”是指：。 “非热作用”是指。 21．阅读原文，对下面材料中陈说的现象进行公道的解释，并提出使用建议。（3） 电磁辐射会给人类带来污染，同时人们也利用电磁辐射的特色制造家电产品。 微波炉是一种用微波加热食物的现代化烹调灶具，作为低耗高能电器进入了千家万户。人们在利用微波炉给软包装的牛奶加热时发现，如果把使用普通塑料袋包装和为了增添保质期在包装袋内侧镀了一层锡箔的两袋牛奶同时放进微波炉加热，到了预定的时间，普通塑
辐射的种类、作用方式及其生物学效应
辐射的种类、作用方式及其生物学效应 （一）辐射的种类 辐射是能量在空间的传播，可分为二大类:一类是电磁辐射，其实质是电磁波;另一类是粒子辐射，它们是一些组成物质的基本粒子或由这些基本粒子构成的原子核。电磁辐射仅有能量而无静止质量，根据频率和波长的不同，又可将其分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线(UV ) } x射线、和Y射线等，其中x射线、Y射线和UV被广泛用于辐射生物学的研究。粒子辐射既有能量，又有静止质量，是一些高速运动的粒子，其中包括电子、质子、a粒子、中子、负二介子和带电重离子等，它们通过消耗自己的动能把能量传递给其它物质。 根据作用方式的不同，又可将辐射分为电离辐射和非电离辐射。电离辐射又称高能辐射，它与物质相互作用时，不仅能引起分子或原子的激发，而且能引起强烈的电离作用。电离辐射又可分为两类:一类叫带电致电离粒子(直接电离粒子)，它是高速带电粒子如a粒子、目粒子、质子等，能直接引起物质的电离。另一类叫不带电致电离粒子(间接电离粒子)，它能使物质释放出带电电粒子或引起核变化，如x射线、Y射线和中子等。非电离辐射一般不能引起物质分子的电离，只能引起分子的振动、转动或电子能级状态的改变。UV及能量低于UV的所有电磁辐射都属于非电离辐射。 （二）辐射对生物体的作用方式 辐射对生物体的作用方式，包含直接作用和间接作用两种方式。直接作用是指在辐射作用下，某些重要的生物物质(如DNA分子)或结构(如细胞膜、线粒体)本身吸收了辐射能并在它们内部传递或释放而引起损伤的过程。也就是说，吸收能量和出现损伤发生于同一分子或结构内部。直接作用的概念是在靶学说基础上提出的。 根据靶学说，生物体细胞中的DNA分子就是一个靶分子，由于辐射能量的吸收，DNA分子出现了损伤，即辐射的直接作用。但是，这种直接作用只能造成DNA 分子的原初损伤，能否产生生物学效应，还要经过一系列复杂的发展变化，而且与细胞内、外环境密切相关。靶学说通常用单击效应和多击效应分别解释剂量效应曲线。单击效应是指一个生物结构(靶)被射线击中一次即能产生某种所期望的生物学效应，其剂量效应曲线是指数型曲线。多击效应是指靶子需要被射线击中一次以上才能产生效应，如需击中n次，则靶被击中(n-1)次前是无效的。在低剂量时，由于靶中的平均击中数少于n次，剂量效应曲线趋于平缓，随着剂量的增加，击中数达到n次的靶越来越多，曲线会突然变陡，表示产生效应的个体数骤增。随着剂量的增加，曲线又趋于平缓。整个剂量效应曲线呈S型。多击效应又有两种情况，一种是每个结构体积包含n个靶子，必须击中每个靶子才能表现出生物学效应;另一种是每个体积只含一个靶子，若使它表现出效应必须受到n 次击中。这两种不同的多击效应所给出的剂量效应曲线，形状略有不同。 间接作用是指辐射能量的吸收及由该能量造成的损伤发生在不同的生物分子中，即辐射吸收的原初过程发生于损伤的生物分子的“环境”中，这个环境物质可以是与它相邻的其它生物分子，也可以是作为介质的水。其中辐射“激活”的水分子和水溶液中溶质分子间的反应，是造成间接作用的主要方式。 （三）UV作用的研究 UV诱变作为实验室中最简便最常用的微生物诱变方法，不仅诱变频率高，且不易回复突变，不仅过去在微生物遗传学研究和微生物育种中发挥了重要作