LÝ SINH ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG VII PHÓNG XẠ SINH HỌC pptx

* Bất kỳ bức xạ nào có khả năng ion hóa các nguyên tử hay phân tử mà nó gặp trên đường đi đều coi là tia ion hóa nguyên tử của phần lớn các nguyên tố trong cơ thể sống khoảng 10-15 ev..

PHÓNG XẠ SINH

HỌC

CHƯƠNG VII

365

367

•Problem - 3 improperly stored

tele-therapy units

•1 unit was dismantled (100kg

cylinder removed, 10” diameter

Radiation burn on both hands of P5/LS ( taken on

19.02.00 )

Radiation burn on both hands of P5/LS ( taken on 6.03.00 )

Radiation burn on both hands of P1/JC ( taken on 23.02.00

)

Radiation burn on right leg (popliteal area) and fingers

on both hands of P3/BS ( taken on 23.02.00 )

Epilation and skin lesion of P6/NP

Skin infection at the back and buttock , right axilla of P8/KS

Almost total body erythema (day 32)

Skin injury to legs

(day 53)

* Bất kỳ bức xạ nào có khả năng ion hóa các

nguyên tử hay phân tử mà nó gặp trên

đường đi đều coi là tia ion hóa

nguyên tử của phần lớn các nguyên tố trong

cơ thể sống khoảng 10-15 ev

* Vậy những tia có mức năng lượng nhỏ hơn

10 ev sẽ không thể ion hóa mà chỉ nângnăng lượng electron lên mức hưng phấn

1 Khái niệm chung:

I.TIA ION HÓA

* Sự ion hóa do chính các bức xạ trực tiếp tác

dụng gọi là ion hóa sơ cấp

• Sản phẩm của sự ion hóa sơ cấp nếu có đủ

năng lượng thì sẽ tiếp tục ion hóa các nguyện

tử nó gặp trên đường đi gọi là ion hoá thứ

2.Phân loại tia ion hóa

Bản chất tia ion hóa chia làm 2 loại:

- Các hạt cơ bản: , , Proton, Neutron

a)Tia ion hóa có bản chất là sóng điện

từ

* Tia Roentgen:

+ Ống phóng tia Roentgen

+ Phổ của tia Roentgen

- Khoảng 0,2% năng lượng được chuyển

thành tia Roentgen với mức năng lượng ở

* Tia 

- Tia  được tạo thành từ những phản ứng hạtnhân với mức năng lượng 5 Mev

Mev

2,13

; 1,33

; 1,17 Co

60 127

- Phổ của tia  có tính chất photon có giá trịxác định tuỳ phản ứng hạt nhân

Mev 0.661

Cs

137 55

Đặc điểm tia Roengen và tiaγ:

- Là sóng điện từ và năng lượng của nó là phổ

liên tục đối với tia Roentgen và gián đoạn đối với tia γ

- Nó không có khối lượng tĩnh và không tích điện cho nên khả năng đâm xuyên của nó rất lớn.

b) Tia có bản chất là hạt

*Tia α: Hạt α là nhân của nguyên tử Helium

- Nó thu được trong các phản ứng hạt nhânhoặc phân rã phóng xạ

- Có khối lượng tĩnh 4 và điện tích là +2

- Năng lượng khoảng 4 – 9 Mev , nhưng

- Có mật độ ion hóa cao cho nên khả

) neutrino (

ζ

e 1

z

A z

A   





) no antineutri (

ζ

e 1

z

A z



M) (0.156

β N

C146  147  

*Tia : Là chùm các electron hoặc positron

- Thu được trong các phản ứng phân rã  hoặc

•*Tia Proton và Deutron: proton là hạt nhân

của Hydro và deutron là hạt nhân của deutrin

•- Có thể thu được từ phản sự phân rã hạt

•*Tia neutron:

•- Có khối lương tương đương với proton

•- Tuỳ nguồn thu hoặc qua xử lý mà neutron

•- Neutron nhanh hàng trăm Kev  vài

3.Đơn vị đo bức xạ ion hóa

a)Đo lường hoạt độ phóng xạ :

Curi (Ci) 3,7.1010 phân rã / giâyBecquerel (Bq) 1 phân rã / giây

b)Đo lường liều bức xạ

+ Roentgen (r) : liều bức xạ có thể tạo 2.08x109 cặpion/cm3 không khí trong điều kiện tiêu chuẩn

+ Đương lượng Roentgen vật lý( rep): Liều bức xạ

tạo được sự ion hóa bằng 1 r

+ Đương lượng Roentgen sinh vật (rem): Liều

bức xạ tạo được hiệu ứng sinh học tươngđương 1 r

+ Sievert(Sv): liều bức xạ = 100 rem

+ rad: năng lượng đối tượng hấp thụ 100 er/g(1mJ/kg)

1 rad = 1,19 rep

bằng 100 rad

II.SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG CỦA

TIA ION HÓA

1.Các tia ion hóa có bản chất là sóng điện

từ

Chúng bị hấp thụ theo quy luật sau:

I = I0e-kx

k – Hệ số hấp thụ

x – quãng đường tia ion hoá đi qua

Tuỳ mức năng lượng các tia roentgen hoặc 

được hấp thụ mà sẽ có các hiệu ứng sau:

e-b)Hiệu ứng Compton: (hàng trăm Kev  vài

Mev)

nguyên tử thì phầnnăng lượng còn lại

sẽ tiếp tục ion hoánguyên tử khác

E1= E0+E i+ E2 +

E

E1= E0+E i+ E2

+Ee-+ Ee+

2 Các tia ion hóa có bản chất là hạt

a) Loại có điện tích:

 Ion hoá bất kỳ nguyên tử hoặc phân tử mà nó

gặp trên đường đi

 Bị thay đổi hướng đi do tương tác tĩnh điện

(đặc biệt các hạt có khối lượng nhỏ)

 Số lần ion hóa mà tia thực hiện trên một

đoạn đường bằng1 µm gọi là mật độ ion

hoá

 Tùy thuộc vào bản chất và năng lương mà

các tia khác nhau có mật độ ion hóa khác

nhau

 Mức độ truyền năng lượng trên đường đi

(Linnear Energy Transfer – LET) tỉ lệ vớimật độ ion hoá

 Mật độ ion hóa càng cao thì LET càng lớn

 LET càng lớn thì khả năng đâm xuyên

càng nhỏ

 LET của hạt nặng > LET của hạt nhẹ

 Năng lượng tia mất dần sau mỗi lần ion

hoá

 Khi năng lượng không còn đủ để ion hóa

thì sẽ bị hấp thụ tạo thành ion

* Khi tốc độ giảm thì LET tăng làm cho mật

độ ion hoá tại cuối bước chạy tăng cao

* Mất năng lượng rất nhiều khi tương tác với

các hạt nhân nhẹ do hiệu ứng đàn hồi

Ion H2O+, H2O-, OH- , H+

Vậy sản phẩm radiolyse gồm có:

2 Lên các hợp chất hữu cơ:

RH*RH

RH.+ + Tia ion hoá

e-R + H

1.Tác dụng trực tiếp và tác dụng gián tiếp:

Tia ion hoá trực tiếp truyền năng lượng cho

đối tượng gọi là tác dụng trực tiếp

V TÁC ĐỘNG CỦA TIA ION HOÁ LÊN

CƠ THỂ SỐNG

Nếu tia ion hoá truyền năng lượng thông qua

các sản phẩm hình thành trong môi trường

bị chiếu xạ gọi là tác dụng gián tiếp

Thông qua mối tương quan giữa số lượng

(hoặc tỉ lệ) tế bào bị tổn thương với mật độ

tế bào để xác định loại tác dụng

Liều xạ không đổi

Trực tiếp Gián tiếp

(Số lượng chết) (Số lượng chết)

+ Khâu mạch

2 Tác động lên acid nucleic:

a) Đối với ARN

Tia ion hóa có thể cắt bất kỳ vị trí nào trên mạch

acid nucleic nhưng mẫn cảm hơn cả là O-P

b) Tác động lên ADN

-Biến dạng-Đứt mạch-Khâu mạch

+ Tia ion hoá có thể gây tổn thương bất ky øvùng

nào của mino-acid, nhưng các nhóm aminmẫn cảm hơn các nhóm khác

+ Trong amino-acid có nhóm -SH thì sự mẫn cảm

phóng xạ của chúng nằm ở nhóm -SH

+Sự tổn thương của protein là kết quả sự tổn

thương của amino-acid

3 Tác động lên Amino-acid và Protein :

+ Kết quả sự tổn thương có thể:

-Đứt đoạn

-Khâu mạch trong nội bộ phân tử hay giữa

các phân tử  thay đổi cấu trúc-Phá vỡ các cầu nối  thay đổi cấu trúc

"Độ mẫn cảm phóng xạ của tế bào tỉ lệ thuận

với hoạt tính phân bào và tỉ lệ nghịch với mức

độ biệt hoá của nó"

4 Tác động lên tế bào:

Nguyên tắc Bergonic - Tribondeau:

 Tế bào tủy xương, tế bào sinh dục nam… thuộc

nhóm mẫn cảm nhất với phóng xạ

Với liều > 100 rad có thể gây tổ thương tế bàotủy xương

 Tế bào màng nhầy của hệ tiêu hóa sẽ bị

tổn thương khi liều chiếu xạ > 1000 rad

 Tế bào cơ … thuộc nhóm ít mẫn cảm

nhất

 Đối với hệ thần kinh trung ương thì tia ion

chỉ có thể gây tổn thương thực thể khi

chiếu xạ > 5000 rad

Tuy nhiên tế bào thần kinh rất mẫn cảm

với tia ion hóa về mặt sinh lý

 Tác động khác nhau trong các giai đoạn

trong phân bào có tơ (karyokinesis)

Mitos gồm có: ProphaseMetaphase

Anaphase Telophase

- Trong chu trình sinh sản thì giai đoạn

Mitosis mẫn cảm hơn Interphase

- Trong giai đọan Mitosis thì Metaphase

mẫn cảm hơn Prophase

hơn G1 và G2

 Nhân chất đóng vai trò chủ yếu trong tổn

thương phóng xạ của tế bào

Vậy nhân đóng vai trò chủ yếu trong sự tổn

thương phóng xạ

a)Đối với cơ thể đơn bào

Tùy theo liều xạ mà hiệu ứng sẽ khác nhau:

- Chết dưới tia

- Chết trước khi phân chia

- Chết sau lần phân chia thứ nhất

- Chết sau vài lần phân chia

- Mất khả năng phân chia

- Quá trình phân chia bị chậm lại

5 Tác động lên cơ thể:

-Nơi nào có cường độ trao đổi chất lớn thì có độ

mẫn cảm phóng xạ cao.

-Những mô có những tế bào chưa chuyên hoá sẽ

có độ mẫn cảm cao hơn đã chuyên hoá

-Cơ thể ở nấc thang tiến hoá càng cao thì càng

mẫn cảm phóng xạ.

b)Đối với cơ thể đa bào:

Theo Nguyên tắc Bergonic - Tribondeau:

VI CÁC TÁC NHÂN ẢNH HƯỞNG ĐẾN

HIỆU ỨNG PHÓNG XẠ

1.Hiệu ứng tăng cường:

a)Hiệu ứng Oxy: Tăng nồng độ sẽ làm

Cơ chế bảo vệ của các chất bảo vệ phóng

VII CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA TIA ION HÓA

LÊN CƠ THỂ SỐNG

1.Thuyết bia:

Trong tế bào có những vùng có vai trò quyết định

cho sự tổn thương của tế bào khi bị tia ion hóa

tác động gọi là bia

Để có thể giết chết tế bào thì tia phải “phá hủy”

được một số lượng bia tối thiểu (k) do loại tế

bào đó quy định

Nếu số bia bị hủy (x) < k thì tế bào sống sót

Xác suất sống sót (P) của tế bào khi chiếu một

0 x

x λ

x!

λ e

P

 = pD

D - Liều xạP- xác suất trúng biaVậy xác suất bị giết chết (q) sẽ bằng: q =1 - p

Nếu số lượng tế bào ban đầu là Z0 thì số lượng

tế bào còn sống (N) khi chiếu liều D sẽ bằng:

λ 0

!

λ e

x

x

x Z

N

Một số liều chiếu thông dụng:

* D 37 : liều xạ giết chết 67% tế bào loại 1 bia

(sống sót 37%)Nếu k = 1 thì N = Z0e-

2) Thuyết độc tố phóng xạ:

Radiomimetic: Histamin, epoxyt, ethylenamin

Đặc biệt là các acid béo chưa no

3) Thuyết giải phóng Enzym:

Trong điều kiện sinh lý bình thường, hoạt động

của các enzym được kiểm soát chặt chẽ

Khi bị tia xạ gây tổn thương thì các enzym được

giải phóng khỏi sự kiểm soát đó gây nên sự rốiloạn trao đổi chất  tổn thương

4) Thuyết phản ứng dây chuyền:

Đặc điểm quan trọng của tia ion hóa là tạo rất

nhiều gốc tự do

Các gốc tự do tương tác lên các phân tử hoặc

nguyên tử làm tổn thương nó đồng thời tạothành các gốc tự do (gốc tự do thứ cấp)

Các gốc tự do thứ cấp (và gốc tự do sơ cấp)

lại tương tác lên các phân tử hoặc nguyên

tử làm tổn thương nó đồng thời tạo thànhcác gốc tự do mới

Phản ứng tiếp tục đến khi gốc tự do bị mất

b)Các pha :

+ Pha sơ khởi:

Sốt, chóng mặt, nôn mửa, tiêu chảy

+ Pha tái phát:

Xuất hiện lại những dấu hiệu tổn thương

độ nặêng hơnBạch cầu trong máu cực kỳ cao ( bệnh

+Thay tuỷ xương

Đây là công việc cực kỳ phức tạp với những

nguy cơ lớn và đòi hỏi kỹ thuật cao

+ Thuốc đặc trị