Hiệu ứng sinh học của bức xạ

Các hiệu ứng sinh học của bức xạ Mục tiêu 1.Nắm bắt được các cơ chế tác dụng của bức xạ lên cơ thể người 2.Biết được các hiệu ứng sinh học do bức xạ ion hóa 3. Biết cách ngăn ngừagiảm thiểu các hiệu ứng Nội dung Các cơ chế tác dụng của bức xạ ion hóa 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng sinh học của bức xạ 3. Các hiệu ứng sinh học bức xạ

VARANS Technical support center for radiation and nuclear safety and emergency response

Adress: 56 Linh Lang, Ba Dinh, Hanoi; Tel: +844 37622216; Fax: 04 37622216

Các hiệu ứng sinh học của bức xạ

1.Nắm bắt được các cơ chế tác dụng của bức xạ lên cơ thể người

2.Biết được các hiệu ứng sinh học do bức xạ ion hóa

3 Biết cách ngăn ngừa/giảm thiểu các hiệu ứng

MỤC TIÊU

2

1. Các cơ chế tác dụng của bức xạ ion hóa

2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng sinh học của bức xạ

3 Các hiệu ứng sinh học bức xạ

NỘI DUNG

3

• Phát hiện đầu tiên về ung thư da do bức xạ gây nên được báo cáo vào năm 1902.

• Phát hiện đầu tiên về bệnh bạch cầu do bức xạ gây nên được báo cáo năm 1911.

LỊCH SỬ PHÁT HIỆN

4

* Những năm 20 TK XX: Ung thư xương xảy

ra đối với một số họa sĩ sử dụng mực vẽ chứa Radium

* Những năm 40 TK XX : Số lượng bệnh về máu tăng đột biến ở những người hành nghề chụp ảnh X quang

Bức xạ ion hoá trực tiếp truyền năng lượng và gây ion hoá các phân tử sinh học dẫn đến tổn thương các phân tử đó.

Tác dụng trực tiếp

6

R – C = NH 2 amide (ketol)

Tác dụng trực tiếp

- Cơ thể người được cấu tạo từ nhiều loại tế bào, khối lượng nước chiếm khoảng 70% khối lượng của tế bào Do đó khi bức xạ chiếu vào sẽ có xác suất tương tác với các phân tử nước nhiều hơn các phân tử DNA

- Cơ chế tổn thương gián tiếp xảy ra khi bức xạ ion hóa các phân tử nước tạo ra các gốc tự do (có khả năng ôxi hóa cao),

sau đó các gốc tự do này có thể khuếch tán trong tế bào tấn công vào lên các phân tử DNA và gây tổn thương các phân tử này

8

Tác dụng gián tiếp

a Giai đoạn hóa lý

Giai đoạn hóa lý thường rất ngắn, chỉ xảy ra trong khoảng thời gian 10-16 - 10-13 giây

Trong giai đoạn này các phân tử sinh học cấu tạo nên tổ chức sống chịu tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếp của bức xạ ion hoá.

Các giai đoạn biến đổi

11

b Giai đoạn sinh học

− Giai đoạn này có thể kéo dài vài giây đến vài chục năm sau khi bị chiếu xạ.

− Những tổn thương hoá sinh ở giai đoạn đầu nếu không được hồi phục sẽ dẫn đến những rối loạn về chuyển hoá,

tiếp đến là các tổn thương về hình thái và chức năng của tế bào.

− Kết quả cuối cùng là những hiệu ứng sinh học trên cơ thể sống được biểu hiện hết sức đa dạng

Các giai đoạn biến đổi (tiếp)

12

PHẦN 2 Các yếu tố ảnh hưởng đến

hiệu ứng sinh học của bức xạ

− Liều chiếu là yếu tố quan trọng nhất quyết định tính chất và tổn thương sau chiếu xạ.

− Liều càng lớn tổn thương càng nặng và xuất hiện càng sớm.

a Liều chiếu

15

− Cùng với một liều hấp thụ như nhau, thời gian chiếu kéo dài sẽ làm giảm hiệu ứng sinh học của bức xạ Nguyên nhân được giải thích bởi khả năng tự hồi phục của cơ thể ở các mức liều khác nhau.

− Với suất liều nhỏ tốc độ phát triển tổn thương cân bằng với mức độ hồi phục của cơ thể.

− Tăng suất liều thì quá trình hồi phục giảm nên mức độ tổn thương tăng lên, hiệu ứng sinh học sẽ tăng lên.

b Suất liều chiếu

16

− Giảm nhiệt độ sẽ làm giảm tác dụng của bức xạ ion hoá, do khi nhiệt độ giảm tốc độ di chuyển của các gốc tự do tới phân

tử sinh học giảm dẫn đến giảm số phân tử sinh học bị tổn thương.

− Áp dụng trong thực tế: Bảo quản các chế phẩm sinh học có gắn phóng xạ ở nhiệt độ đóng băng để giảm cơ chế tác dụng gián tiếp của bức xạ.

18

e Hiệu ứng ôxy

19

PHẦN 3 Các hiệu ứng sinh học bức xạ

a Tổn thương ở mức phân tử

b Tổn thương ở mức tế bào

c Tổn thương ở mức toàn cơ thể

d Hiệu ứng tất nhiên và Hiệu ứng ngẫu nhiên

22

liên kết hydro

− Tế bào chết do tổn thương nặng ở nhân và chất nguyên sinh.

− Tế bào không chết nhưng không phân chia được.

− Tế bào không phân chia được nhưng số nhiễm sắc thể tăng gấp đôi và thành tế bào khổng lồ.

− Tế bào phân chia được nhưng có rối loạn trong cơ chế di truyền.

Hệ quả các tổn thương tế bào do phóng xạ

26

− Các tế bào khác nhau có độ nhậy cảm phóng xạ khác nhau

• Các tế bào non đang trưởng thành (tế bào phôi),

• Tế bào sinh sản nhanh, dễ phân chia (tế bào cơ quan tạo

máu, niêm mạc ruột, tinh hoàn, buồng trứng ) thường

i. Các hiệu ứng sớm

ii. Các hiệu ứng muộn

c Tổn thương ở mức toàn cơ thể

29

− Tổn thương sớm xuất hiện khi bị chiếu ở mức liều cao trong thời gian ngắn (chiếu toàn thân trên mức liều 500 mSv),

− Biểu hiện tổn thương sớm thường thấy trên một số cơ quan sau:

• Máu và cơ quan tạo máu,

• Hệ tiêu hoá,

• Da.

i Các hiệu ứng sớm

30

− Biểu hiện lâm sàng là các triệu chứng xuất huyết, phù nề, thiếu máu,

− Giảm limpho, bạch cầu hạt, tiểu cầu và hồng cầu,

− Xét nghiệm tuỷ xương thấy giảm cả 3 dòng, sớm nhất là dòng bạch cầu.

Máu và cơ quan tạo máu

31

− Biểu hiện lâm sàng là tiêu chảy, sút cân, nhiễm độc máu, giảm sức đề kháng cơ thể,

− Những thay đổi trong hệ thống tiêu hoá thường quyết định hậu quả bệnh phóng xạ.

Hệ tiêu hóa

32

− Sau khi bị chiếu liều cao, các ban đỏ xuất hiện trên da, da bị viêm, xạm,

− Các tổn thương này có thể dẫn đến viêm loét, thoái hoá, hoại tử da hoặc phát triển thành ung thư da

Da

33

Các hiệu ứng muộn được chia làm 2 loại

− Hiệu ứng sinh thể (somatic effects)

Giảm tuổi thọ, đục thuỷ tinh thể, tần suất xuất hiện bệnh ung thư cao hơn, thường là ung thư máu, ung thư da, ung thư xương, ung thư phổi,

− Hiệu ứng di truyền (hereditary effects)

Tăng tần suất xuất hiện các đột biến về di truyền, dị tật bẩm sinh, quái thai.

ii Các hiệu ứng muộn

34

Dưới tác động của bức xạ ion hoá cơ thể sống có thể bị ảnh hưởng bởi hai hiệu ứng:

−Hiệu ứng tất nhiên.

−Hiệu ứng ngẫu nhiên.

d Hiệu ứng tất nhiên và Hiệu ứng ngẫu nhiên

35

− Chiếu xạ liều cao có thể gây ra các triệu chứng cấp như nôn mửa, mẩn đỏ da, hoặc,

− Trong trường hợp nghiêm trọng, các triệu chứng bệnh lý nguy cấp hơn có thể xuất hiện chỉ trong một thời gian ngắn sau khi bị chiếu xạ,

− Các hiệu ứng như vậy được gọi là các hiệu ứng “tất nhiên” vì chúng chắc chắn xẩy ra nếu liều xạ vượt quá một mức ngưỡng nào đó.

Hiệu ứng tất nhiên

37

HIỆU ỨNG TẤT NHIÊN

38

Bỏng bức xạ trong X-quang can thiệp

39

Lưng bệnh nhân sau 6-8 tuần

16-21 tuần sau khi chụp Angioplasty– Vùng loét nhỏ

Bỏng bức xạ trong X-quang can thiệp

40

Nhìn cận cảnh vùng tổn thương sau 18-21 tuần

Đỏ da giai đoạn chính Da (diện rộng ) <3-6 1-4 tuần

Giảm quá trình tạo máu Tủy sống ∼ 0,5 3-7 days

Vô sinh vĩnh viễn Buồng trứng ∼ 3 < 1 tuần

- Nguôn TK: ICRP Publication 103

Với 1% tỷ lệ mắcbệnh

− Sự chiếu xạ cũng có thể gây ra các hiệu ứng tế bào (hiệu ứng soma) như bệnh ung thư xuất hiện trong một khoảng thời gian dài âm ỉ sau khi bị chiếu xạ và biểu hiện bệnh lý có thể được phát hiện trong cộng đồng dân cư,

− Hiệu ứng này có thể xẩy ra trong toàn bộ dải liều và không có ngưỡng.

Hiệu ứng ngẫu nhiên

43

− Các hiệu ứng di truyền do bức xạ có thể xẩy ra đối với con người,

− Những hiệu ứng có khả năng phát hiện được theo triệu chứng bệnh lý như ung thư ác tính, hiệu ứng di truyền đều được gọi là "hiệu ứng ngẫu nhiên" do bản chất ngẫu nhiên của chúng.

Hiệu ứng ngẫu nhiên (tiếp)

44

− Các hiệu ứng ngẫu nhiên có thể xảy ra nếu tế bào bị biến đổi do chiếu xạ chứ không bị giết chết,

− Các tế bào bị biến đổi này sau đó có thể kéo dài quá trình phát triển và gây ra ung thư,

− Cơ chế tự bảo vệ và tự hồi phục của cơ thể làm cho quá trình gây bệnh trở nên rất không chắc chắn khi bị chiếu ở mức liều thấp.

Hiệu ứng ngẫu nhiên (tiếp)

45

− Không có bằng chứng cho thấy tồn tại một mức ngưỡng liều thấp mà dưới đó ung thư không xẩy ra,

− Xác suất để xẩy ra ung thư sẽ cao hơn khi liều càng cao, nhưng tính nghiêm trọng của một bệnh ung thư nào đó do bức xạ gây ra thì hoàn toàn độc lập đối với liều.

Hiệu ứng ngẫu nhiên (tiếp)

46

Hiệu ứng của bức xạ lên bào thai

48

không chắc chắn và có thể quá khó thấy để phát hiện lâm sàng

Có khả năng tăng xác suất

dị tật khi tăng liều

Reference: ACR Practice Guidelinefor Imaging pregnant or potentially

pregnant adolescents and women with ionizing radiation (2008)

Chụp CT Khung chậu/Ngực và gan

X-quang Barium enema/chụp tĩnh mạch /cột sống thắt lưng 1 – 10 10 -4 - 10 -3

Chụp CT Cột sống thắt lưng/ổ bụng

Chụp CT Khung xương chậu 10-50 10 -3 – 5.10 -3

50

TLTK: Health Protection Agency, RCE-9

Nguy cơ ung thư tự nhiên: 2.10-3

❖Tổng quát :

• Thực hiện tốt quản lý an toàn, đặc biệt là trong

kiểm soát liều (giới hạn liều để ngăn ngừa hiệu ứng tất nhiên + nguyên lý ALARA để giảm thiểu hiệu ứng ngẫu nhiên)

• Nhận thức rõ các yếu tố ảnh hưởng để giảm thiểu

các hiệu ứng sinh học của BX ion hóa, nhất là biện pháp giảm liều và suất liều

• Đặc biệt lưu ý các hiệu ứng sớm thông thường Khi

quan sát được, báo ngay cho Người phụ trách an toàn

để xác minh và điều tra nếu cần

Các biện pháp ngăn ngừa và giảm thiểu

51

❖Đối với nhân viên nữ mang thai

cần thông báo cho Người phụ trách an toàn sớm nhất có thể.

cho Giám đốc điều chuyển nhân viên nữ mang thai sang vị trí khác không liên quan tới bức xạ.

nhân viên nữ mang thai và thai nhi, đặc biệt khi phát hiện muộn (đã bị chiếu xạ đáng kể)

52

Các biện pháp ngăn ngừa và giảm thiểu

− Các cơ chế tác dụng của bức xạ ion hóa: trực tiếp và gián tiếp,

− Các giai đoạn biến đổi: hóa lý, sinh học,

− Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng sinh học bức xạ,

− Các hiệu ứng sinh học bức xạ: cấp độ phân tử, tế bào, toàn cơ thể,

− Các hiệu ứng sớm (các cơ quan: máu và cơ quan tạo máu, hệ tiêu hóa, da) và hiệu ứng muộn,

− Hiệu ứng tất nhiên và hiệu ứng ngẫu nhiên.

TỔNG KẾT

53

54

HỎI VÀ ĐÁP ???