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影响辐射生物效应的因素

基本上归线为两类因素:一类与辐射种类有关,一类与机体有关。分别讨论如下。
 辐射种类
为了方便比较各类电离辐射效应,定义相对生物效应(RBE)B为:
                         B=D /D
式中D 为 Coγ射线或相当的X射线引起的某种生物效应(往往以机体某种损伤来表示)所需要的吸收剂量;D 为所研究的电离辐射引起同样的生物效应所需要的吸收剂量。表3-6列出了几种电离辐射的B值。
                                  表3-6   电离辐射的B值

辐射

B

辐射

B

γ

1

快中子

10

β

1

α

10

热中子

3

重核

20

中能中子

58

 

 

从物理性质来考虑,影响生物效应的主要因素,是电离密度dN/d (单位路程上产生的离子对数目)和穿透能力(常以射程R来表示)。二者是反比关系。表3-7列出三种电离辐射在空气中射程R(单位为米)和电离密度dN/d (单位为离子对/毫米)。
                                   表3-7  三种电离辐射在空气中的R和dN/d

辐射2MeV

R

dN/d

α

0.01

6×10

β

1

60

γ

100

0.6

剂量
剂量在,效应显著,但并非线性关系。
表3-8列出了十几年种生物的半致死剂量当量H ,单位为希沃特(Sv)。剂量当量H与吸收剂量D(单位为戈瑞,Gy)之间关系为:
                                              H=DNQ
式是,Q为品质数,也叫线质系数;N为修正系数。表3-9列出人体受照射后的损伤效应。表中数据为吸收剂量D的值,单位为戈瑞(Gy);病理变化对一般成年人而言,实际上人的个体差异很大。一般,5.5Gy已达到人的致死剂量了。
                               表3-8   半致死剂量当量H

生物

H

生物

H

生物

H

2.5

大鼠

7.9

酵母茵

 

山羊、狗

3.4

7.15

变形虫

1000

4.0

15

草履虫

3000

6.0

56

芽孢、病毒

20000

小鼠

6.4

大肠

56

 

 

剂量率
一般来说,剂量率越大生物效应越显著。但是,引起急性放射病,却存在着剂量率阈值。例如(0.5~5.0)×10 Gy/d在剂量率,长期照射也不会发生急性放射病,只能造成慢性放射病。如果剂量率为(5.0~10)×10 Gy/min,则会引起急性放射病,即使总剂量并不大。长期的小剂量率照射,亦能引起慢性放射病,但这往往因人而异。实际上,辐射育种就是利用小剂量率慢照射来诱发植物变异,获得优良品种。
                   表3-9    人体辐射损伤与剂量之关系

D/Gy

病理变化

D/Gy

病理变化

00.25

不易察觉

2.03.5

中度造血型急性放射病

0.250.5

可逆性功能变化,可能有血相改变

3.55.5

重度造血型急性放射病

0.51.0

功能和血相改变,但无临床症状

5.58.0

极重度造血型急性放射病

1.02.0

轻度造血型急性放射病

 

 

 

 

 

 

照射方式

    分为内照射和外照射。外照射又分为单方向照射和多方向照射,一次照射和分次照射,分次照射又与间隔时间、被照机体(物体)的部位、被照机体的面积等等有关。这些都会影响到效应。

    与机体有关的影响效应的因素主要是指种系、个体、器官、组织、细胞、亚细胞及分子水平的辐射敏感性等。表3-8可以说明种系之间的辐射敏感性的不同。同一种系内,品系之间辐射敏感性亦有差别。例如,小鼠C57CF1系就不同,前者比后者更耐辐射。就哺乳动物个体而言,发育越成熟,辐射敏感性越低。老年机体则因各种功能衰退,辐射敏感性增强。关于组织、细胞的辐射敏感性,依次排例如下,越往下辐射敏感性越低:淋巴组织→淋巴细胞→胸腺(细胞)→骨髓→胃肠上皮(特别小肠隐窝上皮细胞)→性腺(睾丸和卵巢的生殖细胞)→胚胎组织(以上为高度敏感)→感觉器官(角膜、晶状体、结膜)→内皮细胞(血管、血窦、淋巴管内皮细胞)→皮肤上皮→唾液腺(以上为中度敏)→内分泌腺→心脏(以上为轻度敏感)→肌肉组织→软骨及骨组织→结缔组织(以上为不敏感)。在同一细胞内,不同的亚细胞结构,辐射敏感性相差很大。如细胞核比脑浆高100倍。从分子水平来说,下列次序是辐射敏感性渐小:DNAmRNA(m核糖核酸,m-ribnuclicacid) rRNAtRNA→蛋白质。

 

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