口腔放射學(xué)課件：口腔頜面放射生物學(xué)

1、口腔頜面放射生物學(xué)放射物理學(xué)放射生物學(xué)（人體對放射線的反應(yīng)）放射線的防護放射物理學(xué)放射物理學(xué)是研究有關(guān)放射線的產(chǎn)生和放射線與物質(zhì)相互作用的一門學(xué)科。放射線是能量在空間或物體間傳遞的一個過程。粒子射線電磁輻射陰極質(zhì)子 中子-射線，X-射線，紫外線，可見光， 紅外線，電視，雷達，微波放射物理學(xué)X-射線：1）無重量，不帶電的能量光子，能量的大小取決于波長； 2）以光速在空間傳遞；其他特點：a. 不可見；b. 不可聚焦；c. 不受電場和磁場影響； d. 所攜帶能量不一致；e. 被物體吸收不一致； f. 能使相關(guān)物體發(fā)出熒光并轉(zhuǎn)換成可見光或紫外線； g. 能對物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)，物理及生物學(xué)效應(yīng)。X-射線的產(chǎn)

2、生人工X-射線的產(chǎn)生：是由X-線球管內(nèi)陰極發(fā)射的高速電子撞擊陽極的靶區(qū)而突然降速所致。產(chǎn)生條件電子來源 （陰極）陽極靶區(qū)電子加速的高電壓真空狀態(tài)的球管X-射線的產(chǎn)生 陽極（+）陰極（-）+-e_e_e_e_e_e_e_e_e_靶區(qū)X-線球管X-射線的產(chǎn)生陰極（-）+-e_e_e_e_e_e_e_e_e_靶區(qū)X-線球管 陽極（+）X-射線的產(chǎn)生陰極（-）+-e_e_e_e_e_e_e_e_e_靶區(qū)e_X-線球管 陽極（+）X-射線的產(chǎn)生X-射線強弱的控制因素1. 管電壓 (kV)2. 管電流 (mA)3. 曝光時間 (s)產(chǎn)生的X-射線光子數(shù) (photons number) X-射線光子的平均

3、能量 (mean energy)X-射線光子的最大能量 (maximum energy)與產(chǎn)生的X-射線光子數(shù) (photons number) 成正比與產(chǎn)生的X-射線光子數(shù) (photons number) 成正比X-射線的產(chǎn)生X-射線強弱的影響因素1. 濾線板 (Filtration)2. 光束準直儀 (Collimation )3. 距離 (Distance)影響X-射線強弱的因素濾線板 (Filtration)Al影響X-射線強弱的因素光束準直儀 (Collimation)影響X-射線強弱的因素距離 (Distance)I1/I2 = (D2)2/(D1)2反平方定律 (Reverse

4、 square law)D2=2D1=1X-射線與物體間的相互作用物體對X-射線的吸收的多少取決于： 物體的厚度 物體的密度 X-射線的波長與光束的能量X-射線與物體間的相互作用 聚和散射 (Coherent scattering) 光電效應(yīng) (Photoelectric effect) 康普頓散射(Compton scattering)物體對X-射線吸收時的反應(yīng)： 隨機光子散射光子光電子特性X-射線隨機光子康普頓電子隨機光子軌道改變的隨機光子常用國際單位曝光量 (Exposure): Coulomb/kg (C/kg) 吸收劑量 (Absorbed dose): Gray (Gy)效應(yīng)劑量

5、(Effective dose): Sivert (Sv)臨床診斷中 : uC/kg, mGy, mSv口腔頜面放射生物學(xué)放射物理學(xué)人體對X-射線的反應(yīng)放射線的防護人體對放射線的反應(yīng)人體對放射線的反應(yīng)直接作用人體對X-射線的反應(yīng)間接作用：是通過與水分子發(fā)生作用，形成自由基而破壞DNA，RNA和蛋白大分子等。H2O H2O .+ + e -H2O .+ H+ + .OH 四、輻射生物效應(yīng)的機理 直接作用 間接作用 生物分子電離、激發(fā) 水分子電離、激發(fā) 產(chǎn)生生物分子自由基 H2O H OH 生物分子自由基 電離輻射生物分子損傷人體對X-射線的反應(yīng)隨機效應(yīng)：輻射劑量與疾病發(fā)生機率有關(guān)，與嚴重程度無關(guān)

6、。無閾值。非隨機效應(yīng)：輻射劑量與疾病發(fā)生嚴重程度有關(guān)。有閾值。輻射導(dǎo)致的生物學(xué)效應(yīng)：人體對X-射線的敏感度細胞水平：低分化的原始細胞和有絲分裂活性強的細胞比高分化和有絲分裂活性低的細胞對放射線敏感 (淋巴細胞和卵母細胞除外）。高度敏感：生殖細胞，造血細胞，淋巴細胞，腸粘 膜的基底細胞等。中度敏感：上皮細胞，涎腺和骨細胞等。低度敏感：神經(jīng)細胞和肌纖維細胞。人體對X-射線的敏感度組織和器官水平：高敏感：淋巴組織，骨髓組織，睪丸及腸粘膜等。中度敏感：處于生長期的骨與軟骨組織，涎腺，肝，腎及肺等器官。低度敏感：眼晶體，成熟的紅細胞，神經(jīng)和肌肉組織等。人體對X-射線的反應(yīng)全身急性反應(yīng)：血管神經(jīng)系統(tǒng)綜合癥

7、 （Cerebrovascular syndrome)： 簡稱腦型 50Gy胃腸道綜合癥 （Gastrointestinal syndrome)：簡稱腸型 11-50Gy造血系統(tǒng)綜合癥（Hematopoietic syndrome)：簡稱骨髓型 1-10Gy人體對X-射線的反應(yīng)全身慢性反應(yīng)及遠期效應(yīng)：出現(xiàn)在輻射后的數(shù)年，甚至數(shù)代。輻射致癌效應(yīng)：皮膚癌，白血病，骨肉瘤以及甲狀腺，肺和乳腺等臟器的腫瘤輻射致遺傳效應(yīng): 基因受損所致死胎，下一代發(fā)育畸形等慢性反應(yīng)：白細胞計數(shù)，紅細胞分類，血小板計數(shù)等遠期效應(yīng)：隨機效應(yīng)和非隨機效應(yīng)均可發(fā)生輻射白內(nèi)障效應(yīng): 引起晶體混濁1.生長發(fā)育期中頜骨及牙齒：30G

8、y輻射對口腔組織的影響1.生長發(fā)育期中頜骨及牙齒：30Gy輻射對口腔組織的影響輻射對口腔組織的影響2. 皮膚和粘膜毛囊丘疹與脫毛 紅斑反應(yīng) 水泡 壞死潰爛（25Gy)輻射對口腔組織的影響1.頜骨及牙齒生長發(fā)育：30Gy2. 皮膚和粘膜3. 味覺：10Gy (開始), 20-50Gy（損傷明顯）輻射對口腔組織的影響4.涎腺組織臨床表現(xiàn)：口干：2-6h10Gy 65Gy 放射性骨壞死 （Osteoradionecrosis）人體對放射線的反應(yīng) 根據(jù)國際輻射防護委員會（ICRP）的建議，在通常情況下輻射劑量限制為：職業(yè)人員： 20 mSv/年公 眾：1 mSv/年普通人員未作任何醫(yī)學(xué)檢查，所受年均放

9、射劑量為 2.4 mSv 天然輻射源產(chǎn)生的平均輻射劑量 輻射源 世界平均年有效劑量(mSv) 外照射 宇宙射線 0.4 地表 射線 0.5 內(nèi)照射 吸入(主要是氡) 1.2 食入 0.3 總 計 2.4口腔常用X-線檢查的放射劑量 口內(nèi)根尖片和合翼片1 Sv ：E-，F(xiàn)-速度 膠片(Ekta Speed Plus-film),數(shù)字化影像技術(shù)，矩形遮線筒8.3 Sv : D-速度膠片(Ultra Speed film),圓形遮線筒全口20張口內(nèi)根尖片和合翼片：20 - 170 Sv 口腔常用X-線檢查的放射劑量 曲面體層片3.85 30 Sv (依據(jù)所應(yīng)用的kVp，不同的增感屏膠片系統(tǒng)以及數(shù)字化

10、技術(shù)的應(yīng)用）頭顱正側(cè)位片2 3 Sv ：90kVp, 快速增感屏膠片系統(tǒng)以及數(shù)字化技術(shù)和濾線板的應(yīng)用40 Sv : 75kVp,慢速增感屏膠片系統(tǒng)的應(yīng)用以及沒有應(yīng)用濾線板口腔常用X-線檢查的放射劑量 診斷用X-線引起效應(yīng)劑量天然本體相當(dāng)天數(shù)和隨即效應(yīng)概率檢查項目E值 (uSv)天然本體相當(dāng)天數(shù)隨機效應(yīng)概率(x10-6)口內(nèi)片圓形遮線筒，D-速度膠片15張根尖片19張全口牙片矩形遮線筒，E-速度膠片20張全口牙片13.98.111138334張合翼片1504.82.818.811.04.12.4口腔常用X-線檢查的放射劑量 診斷用X-線引起效應(yīng)劑量天然本體相當(dāng)天數(shù)和隨即效應(yīng)概率檢查項目E值 (u

11、Sv)天然本體相當(dāng)天數(shù)隨機效應(yīng)概率(x10-6)口外片曲面體層CT下頜頭顱3.31.926104-1202220上頜761-332413.0-150.37.6-87.795.1-415.555.6-242.727.516.1胸部8010.05.8人類平均窒息致死概率為百萬分13，船舶死亡率為百萬分4.6，飛機失事百萬分之4常見CBCT機的放射劑量Effective dose12 FOV9 FOV NewTom 3G 44.7 Sv 36.9 Sv i-CAT 134.8 Sv 68.7 Sv CB MercuRay 476.6 Sv 288.9 Sv口腔頜面放射生物學(xué)放射物理學(xué)人體對放射線的反

12、應(yīng)放射線的防護口腔頜面放射線的防護 X-線機患者膠片或數(shù)字化片口腔頜面放射線的防護 1. 實踐的正當(dāng)性口腔頜面放射線防護的三原則2. 輻射防護的最優(yōu)化3. 個人劑量的限制口腔頜面放射線的防護 1. X-線檢查的必要性口腔頜面放射線防護的三原則2. X-線放射劑量的最小化3. 個人防護的最大化口腔頜面放射線的防護 1. X-線檢查的必要性a. 所做檢查必須有助于診斷的確定 b. 對復(fù)雜疾病，應(yīng)充分考慮到患者接受的輻射累計劑量口腔頜面放射線的防護 2. X-線放射劑量的最小化a. 提高成像系統(tǒng)的敏感性：數(shù)字成像系統(tǒng)，E-,F-speed 膠片以及快速增感屏膠片系統(tǒng)的應(yīng)用 d. X-線放射劑量的最優(yōu)

13、化：提高kVp, 應(yīng)用濾線板，準直儀，矩形遮線筒等c. 限制X-線管組裝體的泄漏b. 提高成像質(zhì)量，減少重復(fù)檢查口腔頜面放射線的防護 3. 個人防護的最大化a. 距離防護 （主要針對于職業(yè)人員）口腔頜面放射線的防護 3. 個人防護的最大化b. 佩戴鉛衣，鉛圍脖，鉛帽等 （主要針對于患者）c. 工作環(huán)境屏蔽 （主要針對與非相關(guān)人員）我國規(guī)定x-線檢查時屏蔽初級射線不應(yīng)使用空心預(yù)制板而應(yīng)采用15cm厚的現(xiàn)澆混凝土或在有用線束照射范圍內(nèi)鋪設(shè)鉛板。機房門應(yīng)具有與防護墻同等的屏蔽厚度。機房應(yīng)開設(shè)高窗防止射線通過窗戶照射到鄰室中去。a. 距離防護（主要針對于職業(yè)人員）口腔頜面放射線的防護 口腔頜面放射線的

14、防護 口腔頜面放射線的防護 物理學(xué)家希托夫觀察到真空管中的陰極發(fā)出的射線。當(dāng)這些射線遇到玻璃管壁會產(chǎn)生熒光。1876年這種射線被Eugene Goldstein命名為陰極射線 。隨后，英國物理學(xué)家克魯克斯研究稀有氣體里的能量釋放，并且制造了克魯克斯管。這是一種玻璃真空管，內(nèi)有可以產(chǎn)生高電壓的電極。他還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將未曝光的相片底片靠近這種管時，一些部分被感光了，但是他沒有繼續(xù)研究這一現(xiàn)象。1887年4月，尼古拉特斯拉開始使用自己設(shè)計的高電壓真空管與克魯克斯管研究X光。他發(fā)明了單電極X光管，在其中電子穿過物質(zhì)，發(fā)生了現(xiàn)在叫做韌致輻射的效應(yīng)，生成高能X光射線。1892年特斯拉完成了這些實驗，但是他并沒

15、有使用X光這個名字，而只是籠統(tǒng)成為放射能。他繼續(xù)進行實驗，并提醒科學(xué)界注意陰極射線對生物體的危害性，但他沒有公開自己的實驗成果。1892年赫茲進行實驗，提出陰極射線可以穿透非常薄的金屬箔。赫茲的學(xué)生倫納德進一步研究這一效應(yīng)，對很多金屬進行了實驗。亥姆霍茲則對光的電磁本性進行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)。成功只留給那些有準備的人!小結(jié) 一.放射物理學(xué)1. 醫(yī)用X-射線的產(chǎn)生及X-射線強弱的控制因素和影響因素。2. Reverse Square Law。3. 常用國際單位：C/kg, Gy, Sv 小結(jié) 1. 輻射導(dǎo)致的生物學(xué)效應(yīng) : 隨機效應(yīng)，確定效應(yīng)2.輻射導(dǎo)致的全身反應(yīng)： 急性反應(yīng)，慢性反應(yīng)和遠期效應(yīng)3.輻射

16、對口腔組織的影響二.放射生物學(xué)（人體對X-射線的反應(yīng)）小結(jié) 三.放射防護學(xué)（口腔頜面放射線的防護）1. X-線檢查的必要性 （正當(dāng)性）2. X-線放射劑量的最小化（防護最優(yōu)化）3. 個人防護的最大化（個人劑量限值）思考題 1. 決定X-射線強弱的決定因素和影響因素是什么？4. 放射線對口腔頜面部組織器官的影響都表現(xiàn)在哪些方面？2. 什么是Inverse Square Law？3. 放射物理學(xué)的常用國際單位是什么？5. 什么是放射防護三原則？參考文獻 http:/ec.europa.eu/energy/nuclear/radioprotection/ publication/doc/136_en.pdf 口腔頜面醫(yī)學(xué)影像學(xué)/馬緒臣主編。-