机体与放射线电磁波超声波激光中国医科大学.ppt

机体与放射线、电磁波、超声波、激光 第一节 放射线与生物 第二节 电磁波与生物 第三节 超声波与生物 第四节 激光与生物 第一节 放射线与生物 一、放射线对人体的急性效应和持续效应 （一）放射线与物质的相互作用 放射性产生于组成物质的原子结构或在状态的变化过程。当原子在一定条件下获得能量之后，可以从不稳定的结构或状态向相对稳定的结构或状态变化，这种变化是通过辐射或吸收带电粒子及高能射线来完成的。 放射线与物质作用时，其作用方式主要有三种： 光电效应 当一个光子和一个原子发生碰撞时，将其全部能量交给一个核外电子，使其成为自由电子，光子则被吸收掉，这一过程称为光电效应。 康普顿效应 当入射光子与原子的外层电子进行弹性碰撞时，光子只把部分能量传给电子，使其脱离原子成为自由电子，而光子则改变频率和运动方向，这一过程称为康普顿效应。 电子对效应 如果光子的能量大于两个电子的静止质量能（1.02MeV）时，光子在原子核库仑场的作用下，其能量可能被全部吸收而转化为一对电子，即一个正电子和一个负电子，这一过程称为电子对效应。 光子与物质相互作用发生以上三种形式的概率与射线的能量有关。 当光子能量较低时，以光电效应为主； 当光子能量达到1MeV时，康普顿效应占优势； 当光子能量超过1.02MeV时，电子对效应才开始发生，光子的能量越高，电子对效应越显著 （二）放射线对人体的急性效应和持续效应 1．放射线对人体的急性效应 放射线对人体的急性效应是指人体一次或短时间内分次接受大剂量电离辐射引起的全身性电离损伤，引发的急性放射病。 （1）初级阶段 从照射后数分钟至1~2日开始，可持续1至数日。主要表现为神经和胃肠系统功能的改变，尤其是植物神经功能紊乱的症状。对初期反应出现的时间及其严重程度，可以用来判断病情和估计预后。 （2）假愈期阶段 初期症状缓解或基本消失，但机体内部的病理过程还在继续发展。 （3）极期阶段 急性放射病病情严重，各种症状、体症及实验室检查变化明显，是病人生死存亡的关键时刻。表现出造血功能障碍、严重感染、明显出血、胃肠道症状及代谢紊乱等。受照剂量越大，极期阶段开始得越早。 （4）恢复期阶段 经过治疗，一般在放射损伤后5~8周开始恢复。 2．放射线对人体的持续效应 持续效应是指受照后数月至数年乃至数十年后才发生的效应，例如辐射致癌、辐射致白内障、辐射性遗传效应等。远期效应包括躯体晚期效应和遗传效应。 （1）确定性效应 是指效应的严重程度 与受照剂量的大小呈正比。确定性效应存在一个阈值量。 （2）随机效应 是指效应的发生率与照射剂量的大小有关，如遗传效应和辐射诱发癌变等。这种效应在个别细胞损伤时即可出现。随机效应无剂量阈值。 二、正常组织对放射线感受性差异 在自然界各种生物对象受到电离辐射作用之后都表现出一定的损伤。但是在同一剂量下引起的损伤程度却有很大的不同。即引起同一水平效应所需剂量的高低存在很大差异，这就是辐射敏感性的差异。 细胞对辐射的敏感性 敏感：生长、增殖、自我更新的细胞 高度耐受性：分化成熟的细胞 高度敏感细胞：淋巴、造血、生殖、肠上皮 较敏感细胞：膀胱、食道等上皮细胞 中度敏感细胞：结缔组织、内皮细胞 低敏感性细胞：肌细胞、神经节细胞、成熟 软骨细胞、骨细胞。 三、放射线对细胞的作用及放射性引起的细胞死亡机制 细胞受电离辐射作用之后，可以诱发DNA损伤、细胞周期调控紊乱以及严重的细胞学后果——细胞死亡。 1.数百Gy照射可使细胞的蛋白质凝固—立即死亡； 2.数十Gy大剂量照射使细胞立即终止代谢活动—间期死亡； 3.几Gy照射可使增殖性强的细胞丧失继续增殖的能力—生殖死亡或分裂死亡。 第二节 电磁波与生物 一、电磁波的传播特性 电磁波包括微波，红外线，可见光，紫外线等。电磁波具有波动的一切特征。 电磁波的强度或功率密度S在物质中衰减基本上遵守指数衰减规律： 二、红外线的物理特性和生物效应 （一）物理特性 红外线的波长范围是0.75 μ m-1 mm。 红外线分段 波段 波长（μ m） 光子能量（eV） 短波红外 (IRA) 0.76--1.4 1.6--0.9 中波红外（IRB） 1.4--3 0.9--0.41 长波红外（IRC） 3以上 0.41--1. 24 ×10-2 (二）红外线的生物效应 红外线是热线。生物物质吸收红