放射線生物学とは何ですか–放射線生物学-定義

放射線生物学（放射線生物学としても知られている）は、電離放射線が生体組織に及ぼす生物学的影響の研究を含む医学である。 放射線は私たちの周りにあります。 私たちが住んでいる世界の中で、周りに、そして上に。 それは私たちを取り巻く自然エネルギーの力です。 それは私たちの惑星の誕生以来ここにあった私たちの自然界の一部です。 放射線源が自然であろうと人工であろうと、大量の放射線であろうと少量の放射線であろうと、いくつかの生物学的影響があるでしょう。 一般に、電離放射線は有害であり、生物にとって潜在的に致命的であるが、医学、例えば癌および甲状腺中毒症の治療のための放射線療法において健康上の利益を有することができる。 この章では、放射線への曝露に起因する可能性のある短期的および長期的な結果を簡単に要約します。

細胞損傷–放射線生物学

すべての生物学的損傷の影響は、細胞を形成する原子との放射線相互作用の結果から始まります。 すべての生物は、一つ以上の細胞で構成されています。 あなたの体のあらゆる部分は細胞から成っているか、またはそれらによって造られた。 私たちは生きている細胞への放射線の影響の観点から生物学的効果を考える傾向がありますが、実際には、電離放射線は、定義上、イオン化と呼ばれるプ 電離放射線の場合、粒子（光子、電子など）の運動エネルギー。 電離放射線の）十分であり、粒子はイオンを形成するために（電子を失うことによってイオンを形成するために）ターゲット原子を電離することができ 単に電離放射線は、原子から電子をノックすることができます。

放射線が最終的に細胞に影響を与える二つのメカニズムがあります。 これらの2つのメカニズムは一般に呼ばれます：

• 直接効果。 直接的な影響は、放射線がDNA分子の原子、または細胞の生存に重要な他の細胞成分と直接相互作用するとき、放射線によって引き起こされる。 これらの重要な成分が細胞のそのような小さな部分を構成するので、DNA分子と相互作用する放射線の確率は非常に小さい。
• 間接的な影響。 間接的な影響は、通常、放射線と水分子との相互作用によって引き起こされる。 それぞれの細胞は、人体の場合と同じように、主に水です。 電離放射線は、水分子を一緒に保持する結合を破壊し、ヒドロキシルOH、スーパーオキシドアニオンO2–などのラジカルを生成する可能性がある。 これらのラジカルは、細胞の破壊に寄与することができる。

任意の特定のタイプの多数の細胞は組織と呼ばれます。 この組織が特殊な機能単位を形成する場合、それは器官と呼ばれます。 影響を受ける細胞の種類と数も重要な要因です。 体内のいくつかの細胞や器官は、他のものよりも電離放射線に敏感です。

電離放射線に対する様々なタイプの細胞の感受性は、骨髄、胃、腸、雄および雌の生殖器官、および発達中の胎児のように急速に分裂する細胞からなる これは、細胞を分裂させるためには、細胞の子孫が生き残るためには正しいDNA情報が必要であるためです。 放射と活性細胞との直接的な相互作用は、細胞の死または突然変異をもたらす可能性があるが、休眠細胞のＤＮＡとの直接的な相互作用は、より少ない効果を有するであろう。その結果、生きている細胞は、それらの再生速度に応じて分類することができ、これはまた、放射線に対する相対的な感受性を示す。

その結果、生きてい その結果、積極的に再生する細胞は、皮膚、腎臓または肝臓組織を構成する細胞よりも電離放射線に対してより敏感である。 神経および筋肉細胞は再生するために最も遅く、最少の敏感な細胞です。

人体の様々な器官の感度は、それらが構成されている細胞の相対感度と相関しています。 実際には、この感度は、組織重み付け係数wTによって表され、これは、組織または器官における等価線量Tが、身体の均一な照射に起因する総健康損

人が部分的にしか照射されない場合、線量は照射された組織に強く依存します。

人が部分的にしか照射されない場合、線量は照射された組織に 例えば、全身への10mSvのガンマ線量および甲状腺への50mSv線量は、リスクの点で、10+0.04×50=12mSvの全身線量と同じである。

高LETと低LET放射線

書かれているように、放射線の各タイプは、異なる方法で物質と相互作用します。 例えば、高エネルギーの荷電粒子は、原子を直接イオン化することができる。 アルファ粒子はかなり大規模であり、二重の正電荷を運ぶので、彼らはわずかな距離を移動する傾向があり、すべての場合、組織に非常に遠くに浸透し しかし、アルファ粒子は、より小さな体積（体に入るとおそらく少数の細胞のみ）にエネルギーを沈着させ、それらの少数の細胞により多くの損傷を引き

ベータ粒子（電子）はアルファ粒子よりもはるかに小さい。

彼らは単一の負電荷を運ぶ。 彼らはアルファ粒子よりも浸透しています。 彼らは数メートルを移動することができますが、アルファ粒子よりもその経路に沿った任意の一点でより少ないエネルギーを堆積させることができます。 これは、ベータ粒子がより多くの細胞を損傷する傾向があることを意味しますが、それぞれへの損傷は少ないです。 一方、電気的に中性の粒子は間接的にしか相互作用しないが、それらのエネルギーの一部またはすべてを物質に伝達することもできる。放射線の生物学的影響が吸収線量に正比例するならば、それは確かに問題を単純化するでしょう。

放射線の生物学的影響が吸収線量に正比例す 残念なことに、生物学的効果は、吸収された線量が放射線の経路に沿って分布する方法にも依存する。 研究によると、α線と中性子線は、ガンマ線よりも組織のkg当たりの所与のエネルギー沈着に対してより大きな生物学的損傷を引き起こすことが示 これは、任意の放射線の生物学的効果は、線形エネルギー移動（LET）とともに増加することが発見されました。 要するに、高LET放射線（アルファ粒子、陽子または中性子）からの生物学的損傷は、低LET放射線（ガンマ線）からのそれよりもはるかに大きい。 これは、生体組織は、小さな領域に集中しているものよりも、広い領域に広がっている放射線による損傷をより容易に修復することができるからで もちろん、非常に高いレベルの暴露では、ガンマ線は依然として組織に多大な損傷を引き起こす可能性があります。

より多くの生物学的損傷は、同じ物理的線量（すなわち、組織の単位質量当たりに堆積した同じエネルギー）に対して引き起こされるため、α線または中性子線の一つの灰色は、ガンマ線の一つの灰色よりも有害である。 異なるタイプ（およびエネルギー）の放射線が同じ吸収線量に対して異なる生物学的効果を与えるというこの事実は、相対的な生物学的有効性（RBE）および放射重み付け係数（wR）として知られている因子の観点から記述される。

急性投与量および慢性投与量

放射線の生物学的影響およびその結果は、得られた線量率のレベルに強く依存する。 放射線生物学では、線量率は、放射線線量強度（または強度）の尺度である。 低レベルの線量は日常生活のために共通です。 以下の点では、様々なソースから得ることができる放射線被ばくのいくつかの例があります。

• 05μ sv–誰かの隣で寝る
• 09μ sv–原子力発電所から30マイル以内に1年間住んでいる
• 1μ sv–バナナを食べる
• 3μ sv–石炭発電所から50マイル以内に1年間住んでいる
• 10μ sv–自然背景から受け取った一日平均線量
• 20μ sv–胸部X線
• 生物学的影響の観点からは、短期および長期にわたって受信された用量を区別することが非常に重要である。 したがって、放射線の生物学的影響は、典型的には二つのカテゴリーに分けられる。
  • 急性投与量。 「急性用量」（短期高レベル用量）は、短期間かつ有限の期間にわたって、すなわち１日以内に生じる用量である。
  • 慢性投与量。 「慢性用量」（長期低レベル用量）は、長期間、すなわち、数週間および数ヶ月にわたって継続する用量であり、したがって、用量率によってよりよく説明される。高用量は細胞を殺す傾向があり、低用量は細胞を損傷または変化させる傾向があります。

  高用量は細胞を殺す傾向があります。

高用量は、視覚的に劇的な放射線火傷、および/または急性放射線症候群を介して急速な死亡を引き起こす可能性があります。 250mGy以下の急性用量は、観察可能な効果を有する可能性は低い。 人が治療を受けていない場合、約3〜5Gyの急性投与量は、曝露後数週間後に人を殺す可能性が50％あります。長い一定期間に広がる低い線量によりあらゆるボディ器官に即時の問題を引き起こしません。

低線量の放射線の影響は細胞のレベルで起こり、その結果は何年も観察されないかもしれない。 さらに、いくつかの研究は、ヒト組織の大部分が、同様の線量への一度の暴露と比較して、長期間の暴露の場合には、低LET放射線の影響に対してより顕著

決定論的および確率的効果

放射線生物学では、放射線被ばくの最も有害な健康への影響は、通常、二つの広いクラスに分かれています。

• 決定論的効果は、吸収された放射線量に直接関連しているしきい値の健康への影響であり、線量が増加するにつれて影響の重症度が増加します。
• 確率的効果は偶然に起こり、一般に閾値レベルの用量なしで発生する。 確率的効果の発生確率は線量に比例するが、効果の重大度は受け取られた線量の独立者である。

決定論的効果

放射線生物学では、決定論的効果（または非確率的健康効果）は、吸収された放射線量に直接関連し、線量が増加するにつれて効果の重篤度が増加する健康効果である。 決定論的効果は、検出可能な臨床効果が起こらない閾値を有する。 閾値は非常に低く（0.1Gy以上の大きさのオーダー）、人によって異なる場合があります。 0.25Gyと0.5Gy間の線量のためにわずかな血の変更は医学評価によって検出され、0.5Gyと1.5Gy間の線量のために血の変更は注意され、悪心、疲労、嘔吐

しきい値を超えると、効果の重症度は用量とともに増加する。 このしきい値線量の存在の理由は、与えられた組織内の細胞の重要な集団（高用量は細胞を殺す傾向がある）の放射線損傷（深刻な機能不全または死）が、臨床的に関連する形で傷害が発現される前に持続される必要があるためである。 したがって、決定論的効果は組織反応とも呼ばれる。 それらはまた、偶然のような確率的効果（例えば、癌誘発）とは対照的に、非確率的効果とも呼ばれる。

決定論的効果は、必ずしも確率的効果よりも多かれ少なかれ深刻ではありません。 高用量は、視覚的に劇的な放射線火傷、および/または急性放射線症候群を介して急速な死亡を引き起こす可能性があります。 250mGy以下の急性用量は、観察可能な効果を有する可能性は低い。 人が治療を受けていない場合、約3〜5Gyの急性投与量は、曝露後数週間後に人を殺す可能性が50％あります。 決定論的効果は、最終的には一時的な迷惑や死亡につながる可能性があります。 決定論的効果の例：

決定論的効果の例は次のとおりです:

• 急性放射線症候群、急性全身放射線による
• 放射線火傷、特定の体表面への放射線から
• 放射線誘発性甲状腺炎、甲状腺機能亢進症に対する放射線治療からの潜在的な副作用
• 慢性放射線症候群、長期放射線から。
• 例えば放射線療法から肺への放射線誘発性肺損傷

致死量の放射線

致死量の放射線（LD）は、致死量の放射線の指標である。 放射線防護では、致死量の中央値であるLDXYが通常使用される。 例えば、３ ０日以内に被照射者の５ ０％に死亡を引き起こすと予想される放射線の線量は、ＬＤ５ ０／３ ０である。 LD1は、照射された人の1％に死亡を引き起こすと予想される線量であり、その結果、LD99は照射されたすべての（99％）人にとって致命的である。 また、人が何らかの治療を受けているかどうかは非常に重要です。 急性放射線量が大きいほど、それが個人を殺す可能性が高くなります。 健康な大人のために、LD50は3そして5Gyの間にどこかにあると推定されます。

• 2.5Sv–用量が非常に短い期間にわたって受信された場合、1％のリスク（LD1）でヒトを殺す用量。
  • 2.5Sv-用量が非常に短い期間に投与された場合、1％のリスク（LD1）でヒトを殺す用量。
  • 5Sv–用量が非常に短い期間にわたって受信された場合、50日以内に30％のリスクを有するヒトを殺す用量（LD50/30）。 死因は骨髄機能の喪失である。
  • 8Sv–用量が非常に短い期間にわたって受信された場合、99％のリスク（LD99）でヒトを殺す用量。 約10Gyでは、肺の急性炎症が起こり、死に至ることがあります。

  上記の致死量データは、非常に短い時間、例えば数分で送達される急性ガンマ線量に適用される。 用量が時間以上の期間にわたって受信された場合、より多くの用量は、上記の効果を生成するために必要とされます。

  確率的効果

  放射線生物学では、電離放射線の確率的効果は偶然に起こり、一般的に線量の閾値レベルなしで発生する。 確率的効果の発生確率は線量に比例するが、効果の重大度は受け取られた線量の独立者である。 人々に対する放射線の生物学的影響は、体細胞的および遺伝的影響に分類することができる。 体細胞の効果は露出された人によって苦しんだそれらである。 遺伝的影響は、暴露された個体の子孫が被ったものである。 がんのリスクは、通常、電離放射線の主な確率的効果として言及されているが、遺伝性疾患も確率的効果である。

  ICRPによると：

  （83）これらの計算に基づいて、委員会は、全人口の5.5×10-2Sv-1と4として不利益調整された癌リスクの名目確率係数を提案している。大人の労働者のための1×10-2Sv-1。 遺伝的影響については、全人口における不利益調整名目リスクは0.2×10-2Sv-1と推定され、成人労働者では0.1×10-2Sv-1と推定される。

  特別な参照：ICRP、2007。 放射線防護に関する国際委員会の2007年の勧告。 ICRP出版103. アン ICRP37（2-4）。

  有効線量のSI単位、シーベルトは、ヒト組織のキログラム中のガンマ線エネルギーのジュールの堆積物の同等の生物学的効果を表します。

  有効線量のSI単位、シーベルトは、ヒト組織のキログラム中のガンマ線エネルギーのジュールの堆積物の同等の生物学的効果を表します。 その結果、1つのシーベルトは5を表します。癌を発症する確率は5％。 なお、有効用量は、確実に起こる急性組織損傷の重症度である決定論的健康影響の尺度として意図されておらず、吸収用量の量によって測定される。

  低線量の放射線への曝露に起因する確率的影響には、三つの一般的なカテゴリがあります。

  低線量の放射線への曝露に起因する確率的影響 これらは次のとおりです。

  • 遺伝的影響。 遺伝的効果は、暴露された個体の子孫によって苦しんでいる。 それは、非常に特異的な細胞、すなわち精子または卵細胞の突然変異を含む。 放射線は、物理的変異原性薬剤の一例である。 突然変異を引き起こす多くの化学物質および生物学的物質（ウイルスなど）も存在することに注意してください。 覚えておくべき1つの非常に重要な事実は、放射線が自発的な突然変異率を増加させるが、新しい突然変異を生じさせないということである。
  • 体細胞効果。 体細胞の効果は露出された人によって苦しんだそれらである。 照射の最も一般的な影響は、曝露後数年または数十年の潜伏期間を有する癌の確率的誘導である。 癌が第一次結果であるので、時々発癌性の効果と呼ばれます。 放射線は物理的な発癌性の一例であり、タバコは化学的な癌原因物質の一例である。 ウイルスは、生物学的発癌性物質の例である。
  • 子宮内効果は、発達中の胚における奇形の産生を伴う。 しかし、胚/胎児は放射線に曝されたものであるため、これは実際には体細胞効果の特別なケースである。

  放射線への曝露の結果としての体細胞効果は、ほとんどの人が確率的に発生すると考えられています。 最も広く受け入れられているモデルは、電離放射線による癌の発生率は、シーベルトあたり5.5％の割合で有効放射線量とともに直線的に増加すると仮定している。 このモデルは、線形閾値なしモデル(LNT)として知られています。 このモデルは、閾値点がなく、リスクが用量とともに直線的に増加することを前提としている。 この線形モデルが正しければ、自然背景放射線は一般公衆衛生にとって最も危険な放射線源であり、次いで医用画像が近い秒として続いている。 LNTは、低用量が保護的であり、高用量が有害である適応用量–応答関係を提案するものでは普遍的に受け入れられていない。 多くの組織が、環境および職業的低レベルの放射線被ばくからのリスクを推定するために線形閾値なしモデルを使用することに同意しないことを、強調されなければならない。

  放射線生物学と線量制限

  放射線防護では、線量制限は確率的効果を許容可能なレベルに制限し、決定論的効果を完全に防止するように設 確率的効果は偶然から生じるものであることに注意してください: 線量が大きいほど、効果が高くなる可能性が高くなります。 決定論的効果は、通常閾値を有するものであり、これを超えると、効果の重症度は用量とともに増加する。 線量制限は放射線防護の基本的な要素であり、これらの制限に違反することはほとんどの国で放射線規制に違反しています。 この記事に記載されている用量制限は、日常的な操作に適用されることに注意してください。 彼らは人間の生命が絶滅の危機に瀕している緊急事態には適用されません。 それらは個人が破局的な状態を防ぐように試みている緊急時の露出の状態で適用しない。

  制限は二つのグループ、公共、および職業的に露出された労働者に分割されます。

  制限は二つのグループに分かれています。 ICRPによると、職業被ばくとは、作業中に労働者が被ったすべての被ばくを指します。

  1. 除外された被ばくおよび放射線または免除された源を含む免除された活動からの被ばく
  2. 任意の医療被ばく
  3. 通常の局所自然背景放射線。

  次の表は、職業被ばく労働者と公衆の線量制限をまとめたものです:

  

  21の組織反応に関する声明のICRPの勧告によると。 2011年、計画された曝露状況における職業被ばくのための眼のレンズの等価線量限度は、150mSv/年から20mSv/年に減少し、5年間の定義された期間にわたって平均し、単年の年間線量が50mSvを超えることはなかった。

  有効線量の制限は、指定された期間における外部曝露からの関連する有効線量と、同じ期間における放射性核種の摂取からのコミットされた有効線量の合計に対するものである。 成人の場合、コミットされた有効用量は摂取後50年間計算され、小児の場合は70歳までの期間計算されます。 20mSvの有効な全身の線量の限界は五年にわたる平均値です。 実際の制限は5年間で100mSvであり、いずれかの年で50mSv以下です。