以用非电离辐射的防护ppt课件

生物医学工程学院,放射物理与防护学,1,第十六章 医用非电离辐射的防护,第一节 电磁辐射对机体的作用与防护 第二节 核磁共振对机体的作用 第三节 激光对机体的作用于防护 第四节 超声波对机体作用和防护措施 第五节 非电离辐射的安全策略,2,第十六章 医用非电离辐射的防护,第一节 电磁辐射对机体的作用与防护,近20年来，随着电子技术的迅速发展，以及射频辐射(radio frequency radiation，RFR)等电子产品的广泛应用，从迅猛发展的移动通讯、显示器、射频辐射炉、电视、音响，到广泛应用的高功率射频辐射雷达、高压电线周(基站)、电视塔周、射频辐射站等都与公众的生活密切相关，使得职业人员和公众受到了各种频段电磁波照射剂量日益增加。,高强度的射频、微波会引起机体的伤害，这已是不争的事实，但低剂量长期的电磁辐射是否会带来机体的负面影响越来越引起人们的关注。,3,一、电磁辐射的分类,电磁辐射(electromagnetic radiation)是能量以电磁波形式在空间传播的物理现象。 当辐射粒子的量子能量大到可以使分子链断裂或使原子电离的电磁振荡称为电离辐射，如宇宙射线、X射线、射线等；反之称为非电离辐射。,我国环境电磁波卫生标准（GB9175-1988）将电磁辐射分为长波、中波、短波、超短波微波和混合波,4,电磁辐射波谱的分类,5,通常电磁波的频谱可粗略划分为四个频段： 工频（50Hz/60Hz） 射频（0.1-30MHz） 高频（30-300MHz） 微波（300MHz-300GHz ）,WHO将电磁辐射粗略地分为四种类型： 静频(0Hz) 极低频(0-300Hz) 中频(300Hz-1MHz) 射频(10MHz-300GHz),6,7,射频辐射是医学上常用的术语，使用非常广泛,涉及许多不同的领域，目前尚没有形成统一的定义。广义的射频辐射应包括各种频率的电磁辐射。医学上应用的射频辐射主要是指频率范围在100kHz到300GHz的电磁波。,根据电磁辐射波形的特点，把电磁辐射分为两大类：,通过脉冲调至所产生的超短波称为脉冲波,连续震荡所产生的超短波称为连续波,8,脉冲波有极窄的脉宽（毫微秒），并具有极高幅度的长周期电磁脉冲串，因其物理特性不同，产生的生物效应也不同。,二、电磁辐射的来源与传播途径,电磁辐射根据来源的不同可分为：天然辐射源和人工辐射源,天然电磁辐射源包括来自于地球的热辐射、太阳热辐射、宇宙电磁场源和雷电等。,(一)天然辐射源,(二)人工辐射源,9,包括来自于：雷达系统、电视和广播基站、射频感应及介质加热设备、射频医疗设备、各种电加工设备、通信发射基站、卫星地球通信站、大型电力发电站、输变电设备、高压及超高压输电线网、地铁列车、电气火车以及大多数家用电器等都是不同频率、不同强度的电磁辐射源，而人工辐射源是目前生物学研究的重点。,电磁辐射以电磁波的形式通过空间辐射和线路传导两种途径传播，使电磁波能量传播到被照射的物体或者体组织。,（三）传播途径,10,三、电磁辐射的医学应用,自20世纪电磁辐射被正式引进医学领域以来，射频辐射和激光辐射在医学的应用十分广泛，射频辐射在生物医学中用于电穿孔、电融合等，尤其在临床治疗中越来越受到重视。 与激光治疗相比，射频辐射有如下优点： 在透明物质中透过量大于激光； 现极插入组织是，遇组织粘连仍能辐射； 凝结组织量大于激光，且不容易穿破血管； 摧毁组织直到碳化无烟雾产生； 止血效果优于激光； 插入组织的光纤难度小、成本低、安全性大。,11,(一)射频消融技术,射频消融技术是近年发展起来的新技术，在心脏疾病和肿瘤治疗中发挥着重要作用。 射频消融技术是通过特定波段（中波、短波、超短波）的射频辐射使细胞内温度升高而达到破坏细胞（如破坏心脏异位起搏细胞、肿瘤细胞）的目的。,应用射频消融治疗肿瘤，当温度达到46时8min内可杀死肿瘤细胞;若512min就可以杀死肿瘤细胞;而达到60可使细胞内蛋白质变性而死亡。,12,在心脏治疗方面，导管射频消融技术将电极经血管穿刺针送入心脏，用电生理标测技术找到心脏内异常电传导通道或异位起搏点，将100kHz1.5MHz的射频辐射电流导入局部心肌，是局部组织产生凝固性坏死，达到阻断异常传导通道或消灭异位起搏点的目的从而根治心动过速，由于射频辐射损伤范围仅为13mm，已成为微创伤外科研究的重点。,（二）微波的医学应用,生命机体内具有类似于毫米波振荡频率的固有震荡频率，并起着协调生理功能的作用，如强极化的细胞膜和其他大分子振动的固有频率在1010 1012 Hz。,13,毫米波的振荡频率恰在此范围，故可利用低强度毫米波的外同步电磁场作用来调整人体的某些功能，这一特性被解释为分子聚合物对毫米波的谐振吸收，当生物系统谐振吸收电磁能量后产生不属于温度变化的生物学效应。,由于毫米波具有生物学效应的功率密度阈值范围适宜(50W/cm2 10mW/cm2)、时间累积性效应、局部组织或器官远位效应、皮肤存在敏感区和产生低强度电磁辐射信息调节机体的诸多功能等，在治疗心脑血管系统疾病、消化系统疾病、肿瘤的辅助治疗及骨、关节、软组织等创伤的治疗等方面得到了广泛的应用。,14,而分米波疗法是有效的高频电疗方法之一.分米波疗法温热分布较均匀,其深部温热效应能增强深部组织和器官的血液循环,还具有脱敏作用和免疫抑制效应.目前常用的分米波是915MHz与2450MHz分米波,被广泛应用于临床治疗和杀灭细菌等。,四、电磁辐射的生物学作用机制,不同频段的电磁辐射作用于生物体后，一部分能量被生物体吸收，另外部分能量被反射或穿过物体。,被吸收的能量将产生不同的生物效应，按发生的部位不同可分为：,15,目前医学上还按照发生的机制不同，把电磁辐射的生物学效应分为：,(一)热效应,热效应(thermal effects)是指进入生物系统的电磁能转化为热能所引起的生物效应，是由分子热运动产生的效应，表现为生物机体的温度会逐渐上升。,16,(二)非热效应(谐振),热效应的特点:发生在热平衡态附近，在很宽的场强范围内显示线性响应特征。 热效应的能源是外部电磁场在生物体内转化为热能，被组织吸收的热能及穿透深度与各层介电常数、电导率、厚度以及射频辐射频率有关。,非热效应(non-thermal effects)是指生物体受到低功率射频辐射照射时，在不引起生物体温度明显升高的情况下所出现的生理或疾病性反应。,17,当电磁辐射的振动频率与人体组织细胞震荡固有振动频率相接近时将会产生谐振,通过谐振作用将功率能量导入人体体内,利用能量谐振的非热效应促进机体的新陈代谢或产生病理性反应。,由于生物靶的结构和功能各异，因而作用方式也会不同，非热形式的能量也不止一种，所以不能用一种统一的模式来理解非热效应的全部内容。,非热效应的作用机制可能与相干点震荡理论、场力效应理论、离子回旋共振理论、电磁干扰假说、半导体效应、压电效应和超导效应有关。,18,(三)累积效应,累积效应(accumulation effect)是指某种些电磁辐射需要照射多次，每次间隔一定时间，才能表现出的效应。一般一次低功率照射后会受到某些不明显的伤害，经过4 7d之后可以恢复，若在恢复之前受到第二次照射，损害就将积累。,必须指出的是，微波辐射所致的眼晶状体白内障与性功能减退等累积效应多为动物实验结果，一般来说，机体的不良影响是可以恢复的。,19,(四)局部照射的远位效应,远位效应(distant bioeffects)是指一些电磁辐射照射能够影响到远离受照器官的其他组织或器官，这些非照射器官产生的生物效应称为远位效应，如照射小鼠背部皮肤可以观察到肝、骨髓及睾丸等部位的形态学改变等。,五、电磁辐射对机体的损伤,虽然射频辐射在一些疾病的治疗上取得了很多的进展，然而健康人体组织受到一定量的射频辐射后也会带来负面的损伤效应。,20,通常认为,射频辐射产生宏观致热效应的功率密度10mW/cm2,而110mW/cm2产生的是非致热效应; 在辐射防护领域一般把功率密度大于10mW/cm2的照射称为高强度射频辐射，510mW/cm2称为低强度射频辐射。,当机体处在一定场强的电磁环境中时，就会吸收电磁能量。吸收电磁能量的多少除与机体形状大小有关外，还与射频辐射的频率有关，频率越高（即波长愈短），则透入人体的深度越大。不同频段的射频辐射作用不同。,大于3GHz频段的射频辐射,其穿透深度大于热穿透深度，主要引起皮肤表面加热，如毫米波的电磁能量几乎只在皮肤表层转化为热能。,21,高强度的射频辐射可造成包括中枢神经系统、视觉系统、循环系统、生殖系统、免疫系统等健康危害，为此各国都有明确的卫生防护标准来限制射频辐射所带来的负面效应。,电磁辐射对生物机体健康的影响称为健康效应(health effects)。健康效应包括了电磁辐射对机体生理和心理两个方面的影响，它既有有利于身体健康的一面，也有不利于健康的负面作用。,(一)高强度射频辐射的健康效应,22,长期在非致热强度的射频电磁辐射作用下会出现以乏力、记忆力减退为主的神经衰弱症候群和心悸、心前区疼痛、胸闷、易激动、脱发、月经紊乱等症状。临床检查，可发现脑电图慢波增多，心电图ST-T改变,QRS间期有延长趋势及不完全右束枝传导阻滞，血压偏低，心率减慢，白细胞和血小板计数偏低等；此外，还可出现眼晶状体混浊和空泡增多，个别人还会出现白内障；男性睾丸受损伤，雄性激素分泌减少等。,1.对中枢神经系统的影响,由于神经细胞对温度的耐受性比较低，因此热效应对脑功能及形态的影响比较明显。,23,病理研究发现，功率密度在20mW/cm2以上的射频辐射可导致中枢神经系统内组织充血、出血等典型热性损害。,资料显示，当比吸收率(SAR)大于2W/kg的射频辐射作用于机体时，不论作用时间长短都可引起相同的脑组织结构改变,只是改变程度不同，其特点是长期辐射或SAR值高的情况下,这种损伤性改变更为明显。,中枢神经系统的神经递质按功能分为兴奋性和抑制性两种，正常状态下两者之间保持一定的平衡,但当这种平衡被打破就会导致一系列病理变化,出现意识、思维、情感、行为及记忆等障碍。,24,低功率密度慢性辐射更容易产生中枢神经系统递质代谢的紊乱，有可能兴奋中枢神经。射频辐射会抑制脑电活动，从而影响中枢神经系统的生理功能。电磁场还可能影响脑部血液循环及血管功能。,实验发现，射频辐射可能抑制细胞线粒体的电子传递链功能，使脑组织耗氧率减慢，脑组织氧代谢能力减弱。 小鼠实验显示，钙镁ATP酶活性显著下降，细胞内Ca2+增多,导致Ca2+调节的蛋白酶，腺苷酸环化酶等功能失调,线粒体氧化磷化失偶联，能量生成减少，导致神经元代谢紊乱。,25,主要表现为晶状体的损伤。无论是职业接触人群流行病学调查还是动物实验，大量报道认为，高强度射频辐射曝露会缠上白内障。 用3450MHz(300mW/cm2)的射频辐射辐照兔的头部，每天4h，共30d，光镜观察到角膜上皮细胞出现广泛空泡状变性，部分细胞质嗜酸性变、细胞固缩、胞膜增厚伴细胞间隙加宽等白内障的早期改变。,2.对视觉系统的影响,26,HE染色，显示小肠绒毛单层柱状上皮细胞，细胞核嗜碱性，被染为蓝紫色；细胞质略嗜酸性，被染为粉红色。,27,SKOV3/cDDP凋亡时细胞固缩,肌巨细胞的肌核固缩深染，聚集成堆,28,增厚的脾包膜系由大量增生的胶原纤维组成，它们互相融合，呈均匀一致的无结构的,B超、CT、MRI等可以发现肝包膜增厚、肝表面轮廓不规则或呈结节状、肝实质的回声不均匀增强或CT值增高、各叶比例改变、脾脏厚度增加及门静脉和脾静脉直径增宽等肝硬化和门脉动高压的征象。,29,研究表明，射频辐射对视觉系统的影响与接触时间有关,长时间在一定强度射频辐射环境中工作,可使眼晶状体混浊、致密、空泡变性等产生视觉系统的损伤,但晶状体混浊形态和部位无一定规律性,形态多为点状、片状、条状、网状、锅巴状等,部位有后囊、后下皮质、后极、赤道及前皮质部。,射频辐射还对眼的其他部位如结膜、角膜、虹膜、眼底等造成损害包括易疲劳、视力下降、结膜充血、角膜损害、视网膜黄斑区出现灰褐色斑、黄斑区陈旧性病变、对光反应弱、眼底小血管痉挛、出血、视网膜细小出血点等。,30,对心血管系统的影响，主要为自主神经系统功能紊乱，以副交感神经兴奋为主，即使在低场强的情况下这种影响仍然存在。职业曝露在0.110mW/cm2的射频辐射工作人员，心率明显改变，低血压发生率增加；长期接触0.0110mW/cm2射频辐射易产生同样结果。 对脑血流量的影响说明电磁场可影响脑部血循环及血管功能，脑部经射频辐射照射后，血管扩张，血流量增加、弹性血管管壁张力减低，血管紧张度增高，所以导致了脑血流图的一系列变化。,3.对循环系统的影响,31,另外，射频辐射对血象的影响尚不能肯定，对微循环影响的机制也不很清楚，均有待进一步讨论。,射频辐射对人体免疫效应的研究较少。有人曾研究了雷达射频辐射对男性青年的免疫效应,发现在1342mW/cm2功率密度下生活一年以上即可影响机体非特异性免疫功能。一些流行病学调查发现,在长期射频辐射曝露下,平均功率密度为67mW/cm2,对曝露人群外周血T淋巴细胞总数无影响。,4.对免疫系统的影响,机体免疫系统在抵御外部病源侵袭中起着十分重要的作用，并与肿瘤的发生关系密切。,32,小鼠实验说明急性射频辐射曝露对机体免疫功能有刺激作用,动物实验得出的结果表明，射频辐射的免疫效应与功率密度和曝露时间有关，功率密度较大时，短期曝露可刺激机体的免疫功能，长期曝露则抑制免疫功能；功率密度较低时，产生免疫刺激则需要较长时间的曝露。另外，射频辐射对机体免疫功能的影响还存在着累积效应。,5.对生殖系统的影响,33,2450MHz射频辐射照射动物附睾或睾丸,使其温度升高并维持一段时间，发现可引起生精上皮、附睾上皮、曲细精管上皮等呈现超微结构改变,破坏睾丸生精过程,并导致初级精母细胞、早期和晚期精子细胞形态学异常等,停止射频辐射曝露后一段时间，雄性生殖系统的上述改变可恢复正常。,有人观察射频辐射对男性睾丸的影响,发现血清睾酮含量随照射时间的延长而降低,同时黄体生成素显著上升,提示射频辐射可损害睾丸间质细胞合成睾丸酮的功能。另一项研究也发现,雷达作业人员血清17羟-皮质醇和睾丸酮含量异常,但用2450MHz射频辐射局部照射动物的睾丸,未发现射频辐射对血清睾丸酮含量的影响。,34,用2450MHz射频辐射照射大鼠睾丸，发现可导致雄性生殖细胞内多种酶活性的改变，如琥珀酸脱氢酶、乳头脱氢酶活性降低，但停止射频辐射曝露一段时间后，这些改变可恢复正常。但也有不同的报道，一些学者认为射频辐射对雄性生殖系统的影响具有累积效应。,胚胎/胎儿期是细胞分裂、分化和功能形成的关键时期，对环境因素的干扰较为敏感。,6.对胚胎/胎儿和遗传学的影响,小鼠实验发现各剂量组的吸收胎、死胎、胎鼠生长迟缓以及畸形发生率均显著高于非曝露组，且有随剂量增加而增加的趋势，认为这与射频辐射的热效应有关。,35,调查曝露射频辐射对女工妊娠的影响发现，工龄在2-5年，曝露功率密度为25mW/cm2的射频辐射场的女工月经紊乱发生率、异常妊娠率（其中以流产更为多见）显著高于非曝露组.脱离射频辐射环境后，女工生殖功能都恢复正常，认为射频辐射对生殖功能的危害是功能性的，在长时间的接触射频辐射才会对妊娠结局有影响。,关于对人类遗传物质的影响，调查发现功率密度为30280mW/cm2，每天曝露28h的雷达作业人员，外周血淋巴细胞SCE平均值显著高于对照组，曝露4年与曝露20年以上者并无差别。,36,另一项调查也发现，2450MHz的射频辐射，功率密度为10mW/cm2，每天曝露十几分钟，4年后曝露者外周血染色体畸变率显著高于对照组。由于对射频辐射遗传学效应的研究在曝露频率、功率密度和研究指标等方面较为局限，人群资料较少，对于长期射频辐射曝露能否引起遗传损伤，有待遇进一步深入研究。,（二）低强度射频辐射的健康效应,公众是低强度射频辐射长期暴露条件下,如移动电话、视频装置、无线电波、广播电视发射台和高压线附近的居民等,所以低强度长期射频辐射曝露生物学效应的研究更具有现实意义。,37,近年来报道显示,人体在反复接触低强度射频辐射照射后,体温虽无上升,但也能造成机体的健康危害,目前国际上争论较多。,移动电话及其基站发射属于低强度射频辐射，它们与肿瘤的关系一直是研究的热点和公众关注的焦点，然而由于肿瘤的潜伏期长、致病机制复杂，加之人群的射频辐射电磁辐射曝露水平难以准确统计，故射频辐射对肿瘤的影响尚有争议。,1.与肿瘤的相关性,38,一些研究表明，模拟机制的移动电话与脑瘤的关系更为密切，使用手机10年以上的患者脑肿瘤风险增高；调查发现使用手机同侧大脑半球的肿瘤明显多于对侧，且以颞叶肿瘤居多；在各种肿瘤中以听神经瘤的患病风险最高，提示移动电话发射的射频辐射与脑瘤的发生有关。,但也有研究结果指出，使用移动电话没有增加脑瘤的风险，他们调查了469名1880岁之间使用移动电话的脑癌患者，并仔细选择了对照人群，结果表明，即使移动电话使用频率较高的人群，脑瘤发生的危险度与对照组也没有明显差异。,39,2.对生物细胞的影响,有人选用频率为2450MHz射频辐射在不同功率下照射人外周血淋巴细胞、红细胞以及海拉细胞，发现5mW/cm2和7mW/cm2功率密度下，射频辐射能使淋巴细胞微核发生率、染色体畸变率升高、红细胞膜骨架蛋白发生部分解离，对海拉细胞克隆形成能力也有明显的抑制作用。,小鼠实验发现白细胞增加，小鼠寿命缩短，白血病发生率明显高于对照组。在射频辐射曝露条件下还可导致细胞周期的变化，细胞增殖速度变慢，这些生物学改变与射频辐射功率密度有明显的依赖关系。,40,拉克丝夫妇的合影。虽然拉克丝女士对当代医学研究贡献巨大，却罕有影像留世,显微镜下的海拉细胞,經過染色之後，海拉細胞呈現出奇異的瑰麗造型,41,用2450MHz，SAR为0.6、1.2mW/kg辐照雄性SD大鼠2h，发现神经细胞内产生大量自由基，并存在脑细胞DNA断裂，事前注射自由基清除剂可抑制DNA单链和双链的断裂。,射频辐射对DNA结构的基因的影响尚有争议。国际非电离辐射防护委员会(IC-NIRP)推荐的移动电话公众曝露限值为2.0W/kg。,有人用915MHz，0.05mW/cm2 射频辐射照射带有神经元特异性烯醇化酶基因重组因子的细胞，发现该基因表达增加；,42,将体外培养的人纤维母细胞和大鼠粒细胞曝露于1800MHz移动电话424h(SAR为1.22W/kg)，曝露时间达到16h时两种细胞的DNA单链和双链均出现断裂。,大量研究表明，射频辐射对DNA的损伤存在着剂量-效应关系，断裂的DNA可以得到一定程度的修复，难以修复时细胞进入凋亡状态。,用射频辐射（5mW/cm2和10mW/cm2）辐照兔的角膜细胞3h，发现兔角膜细胞出现凋亡征象；,用2450MHz的射频辐射照射人T淋巴细胞48h(5mW/cm2),也出现T淋巴细胞大量凋亡；,43,将肥大细胞持续曝露于射频辐射(864MHz, SAR为7W/kg, 每日20min, 共7d）, 发现原癌基因c2kit和凋亡相关基因出现上调，射频辐射可能通过蛋白激酶C的活化作用改变基因表达，提示对基因表达的影响可能与诱导细胞凋亡有关。,但是也有实验表明，射频辐射对DNA的合成和增殖不起作用，例如，正常和癌变鼠脑胶质细胞辐射后(频率836.55MHz，24h，功率密度分别为0.09、0.9、9mW/cm2)，与对照组相比，正常的神经胶质细胞的DNA合成和增值没有明显差别；少量人的流行病学研究也不支持这一结论。,44,3. 对中枢神经系统的影响,使用移动电话的人越来越多,长时间通话后许多人自觉有头昏、脑胀、工作效率和记忆力减退等神经衰弱的症状,越来越多的实验表明射频辐射对人脑的电讯号、血流及认知行为有一定影响。,选用13名健康右手持手机的男青年作为受试者： 用900MHz脉冲电磁场对单侧头部照射30min清醒时曝露侧颞叶脑皮质局部脑血量显著增加，并伴有脑电图的轻微改变；,45,手机发射的916MHz脉冲射频辐射显著改变大脑对声刺激的电反应，证实手机发射的射频辐射在执行复杂的视觉监控任务时，其大脑右侧半球中部及颞-顶-枕部的预备性缓慢潜能(slowly potential，SP)显著降低。,在流行病学调查中发现，移动通讯等射频辐射主要影响受试者简单反应、大脑短时记忆能力等指标，如数字跨度、数字译码、目标追踪等。,电磁辐射对脑屏障的影响，有人发现900MHz GSM通讯，射频辐射在7.5W/kg时可导致血脑屏障的血清蛋白外渗；,46,将雄鼠曝露于2.45GHz的射频辐射场中，发现血脑屏障通透性增加； 用1.8GHz的GSM通讯射频辐射体外辐射，发现血脑屏障对14C标记的蔗糖的通透性显著增加； 但用1439MHz的CDMA通讯射频辐射进行动物实验却未观察到血脑屏障受损。 对电磁辐射可能引起血脑屏障的改变，各研究方法及研究结果差别较大，目前尚不能得出射频辐射对血脑屏障有不良影响的明确结论。,47,血脑屏障是指脑毛细血管阻止某些物质（多半是有害的）由血液进入脑组织的结构。血液中多种溶质从脑毛细血管进入脑组织，有难有易；有些很快通过，有些较慢，有些则完全不能通过，这种有选择性的通透现象使人们设想可能有限制溶质透过的某种结构存在，这种结构可使脑组织少受甚至不受循环血液中有害物质的损害，从而保持脑组织内环境的基本稳定，对维持中枢神经系统正常生理状态具有重要的生物学意义。,48,脑脊液与供血之间由血脑屏障隔开，只有脂溶性高的药物可以通过简单扩散的方式通过血脑屏障。而血脑屏障的屏障作用不是一成不变的，如炎症等情况。,49,4. 其他作用,我国高压电力线和变电站输送的是50Hz工频电流，正常时不产生高频电磁辐射，但当输送电压较高时，在其导线周围或变电站附近产生过工频电场和工频磁场，易对人体产生危害； 其次是产生电磁噪声(主要在30MHz以下)，较强时会对广播和无线电通信产生干扰。我国已有高压输电线路靠近或穿过民房，使电脑和电视屏幕抖动，附近居民头痛和失眠的报道，测量工频电场强度和磁场强度均超过我国当前电场4kV/m、磁场100T标准值。,50,流行病学调查报道，低强度射频辐射曝露可能造成机体多方面的不良影响，但实验室的研究结果却存在很大差异，有些实验结果还相互矛盾，这可能是由于各研究所采用的曝露方法，曝露强度及所研究的生物学效应指标等方面的差异，使得研究结果之间缺乏一致性及重复性，因此目前尚不能得出低强度射频辐射生物学效应的明确结论。,低强度长期射频辐射的生物学作用目前研究主要集中在：,51,六、电磁辐射危害的防护,（一）电磁辐射防护的基本原则,电磁辐射防护的基本原则：对不同类型的辐射源，分别采取有效防治措施，使泄露量最大限度的减少，尽可能达到消除污染的目的。 根本出发点：减弱或消除人体所在位置的电磁场强度。,具体的防护措施：,52,（二）电磁辐射防护的基本措施,1. 辐射源的屏蔽,屏蔽就是利用一切可能的方法，将电磁辐射限制在规定的空间里面，阻止其传播和扩散。 屏蔽材料多选用铜、铝等材料，当电磁波到达屏蔽体表面时，由于空气与金属的交界面上阻抗的不连续而使入射波被反射，未被反射的能量又被屏蔽材料所衰减，从而使电磁能量大大减弱。 砖、木、水泥、塑料、有机玻璃等不能屏蔽电磁辐射。,53,在屏蔽机制的研究中提出了趋肤效应的概念。 趋肤效应（skin effect）：指电磁辐射在通过被照射导体截面时，电磁辐射分布随频率的升高而趋于导体表面，电磁辐射频率越高趋于物体表面或皮肤表面现象越明显，辐射信号衰减越大，电磁波的穿透能力就越强。电磁屏蔽物设计就是根据屏蔽物的趋肤效应原理将电磁能量限制在所规定的空间，阻止其向被保护区域扩散的技术。,屏蔽防护中采取的吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并且不会发生反射、折射和散射的一类材料。,54,吸波材料是高科技研究的范畴，对雷达波的吸收还有重要的军事用途，因此分类也比较复杂。 目前有：吸收剂型、结构型和智能型吸波材料，也有谐振型吸波材料和匹配性吸波材料等。 如结构型吸收雷达波材料就是以非金属为集体，填充吸波材料（铁氧体、石墨等）和特殊纤维混合而成。,在屏蔽电磁场原有困难时，可考虑远距离操作的措施，并应在其周围设有明显标记，如用木栅围起，禁止人员靠近。,2. 远距离操作,55,提高操作的熟练程度，缩短操作时间，可以减少辐射对人体的照射量。,3. 缩短工作时间,为避免形成二次辐射，在工作场所内不应布满金属物件和天线，通风管道也应接地。高频设备不应过于拥挤。有人提出，30kW的设备需占地25m2；功率更大时，需40-70m2。此外，现场应加强通风，降低温度，排除有害气体，以减少热作用和毒物的联合作用。,4.改善工作条件和个体防护,56,（三）日常生活中射频辐射的防护,现在日常生活中电磁辐射污染更加严重，为了减少电磁辐射的污染，建议采取以下措施；,电视机、电冰箱等家用电器的摆放应适当分散，不宜过分集中，减少开机时的磁场强度； 安放射频辐射炉时，高度应该在人体头部以下，防止人脑和眼睛受损，使用过程中应精良远离辐射源；,移动电话不要长时间通话，话筒不要紧贴头部，最好使用专用耳机和受话器接听电话；,57,多吃胡萝卜、菠菜等富含维生素的食物，常饮绿茶，食用人参类制剂、五味子、蜂王浆、枸杞等药物可以增强机体的抵抗力，提高器官组织的恢复能力。,七、电磁辐射职业卫生标准,我国电磁辐射职业卫生标准，ICNIRP推荐在高于10MHz范围，为防止热效应，职业照射限值为：在8h内，全身平均SAR0.4W/kg；公众照射限值为：全身平均SAR0.08W/kg,表16-3、16-4、16-5,58,第二节 核磁共振对机体的作用,利用磁场的镇痛、解痉、消肿、降脂、止泻作用，制成了脉冲电磁场骨质疏松治疗仪、磁化水、磁针灸、电子脉象等保健和诊疗仪器； 利用磁的性质用于医学上的物质分析、细胞分离、趋磁性细菌治理环境污染、核磁共振成像、心磁图、脑磁图等。由于核磁共振技术最具代表性，且应用最广泛，我们主要讨论核磁共振技术医学应用中的可能的危害。,59,一、核磁共振技术及医学应用,核磁共振早期用于药物的升华分析中,通过核磁共振可以确定物质的化学成分、推断化学结构、探明溶液的构象,后来科学家开拓性地将其引入医学成像领域,并成为当今最有影响力的影像诊断手段之一,该技术获得了2003年诺贝尔生理医学奖。,在MRI检测中,患者躺在强磁场中,用无线电射频脉冲辐照人体,同时利用复杂的电子系统去检测获得的信号,并将这些信号转换成人体组织在各个特定层面上清晰可认的图像,将这些在不同层面上获取的信息进行合成,便得到人体脏器的三维成像。,60,二、核磁共振对机体的作用及可能的危害,从理论上讲,任一种磁场的作用都将产生相关的生物学效应，这种效应对健康的影响,即核磁共振是否安全。根据目前的研究资料,还不能得出核磁共振对机体存在危害的结论，MRI在医学影像领域中仍被认为是最安全的诊断方法之一,但对它的健康效应和远后效应的观察和研究一直为人们所关注。,静磁场是持续存在的,射频磁场和梯度磁场只有在进行扫面时才存在,而且它们的强度与不同磁共振设备的静磁场强度有关,核磁共振的生物学效应是三种磁场复合作用的结果：,61,目前MRI常用的静磁场强度是0.23.0T(特斯拉)，为了获得更好的影像效果，一些研究单位开始应用强度在49T或更高的设备，因此开展患者和工作人员曝露在高强度的磁场下的健康效应及可能的危害研究及评价是非常重要的。,（一）静磁场的健康效应,静磁场对生物体的影响至今尚未明确，超过3T以上静磁场对人体影响的资料就更少，美国食品药品管理局（FDA）和英国国家辐射防护委员会NRPB分别将MRI的最高场强限制在3.0T和2.5T以内。,62,有关静磁场短期辐照的生物学效应，国内外学者已经进行许多研究，设计的磁场强度最高达8T，除观察到志愿者血压随磁场增强轻微增加外，大多数研究得出的结论是静磁场不会产生潜在的有危害的生物学效应。,但也有一些研究显示，在静磁场中发现有红细胞沉积速度加快现象。已经肯定静磁场对心电图（electrocardiogram，ECG）改变有一定的影响，其主要表现为T波的抬高以及其他非特异性的波形变化，0.3T时观察到T波的幅度有变化，但并未发现心律不齐和心率的改变，而且一旦切断磁场，ECG又恢复正常。,63,关于静磁场的长期辐照，有研究表明妊娠期静磁场曝露影响胚胎的眼部发育以及胚胎的质量，将孕鼠置于1.5T的静磁场中，连续7d(孕期12-18d)，每天照射10min，发现出生5月龄仔鼠的空间学习和记忆能力降低，提示妊娠期静磁场曝露应该慎重。,一般认为，急性、短期曝露于3.0T以下的静磁场中对人体不会产生明显的生物学影响。,ICNIRP 1994年指定的静磁场安全标准是：职业人员曝露限值为2.0T，公众为0.04T。,64,后来出现了多台4.0T以上的MRI系统，约半数志愿者在超高场MRI系统中出现了眩晕、恶心、口有金属异味等感觉，这些症状在磁场曝露结束后又很快消失，未见对健康有明显影响，尽管如此，超高场的健康效应及应采取的对策等都需要进行更深入的研究。,（二）梯度磁场的健康效应,梯度磁场是脉冲式的，也成交变磁场，作用是鉴别不同部位的空间信号并进行空间定位，梯度磁场只有在扫描时产生，它可在患者不同组织引起感应电流，为此多从感应电流给人体带来的影响方面进行研究。,65,研究发现，1kHz的梯度磁场可以产生末梢神经和肌肉刺激，外周末梢神经刺激可通过“麻刺”感被感知； 若梯度磁场的水平高于感知阈值的50%100%，被检者可感觉不舒服或疼痛。 人体心脏颤动的电流阈值为100-1000mA/cm2,1T/s MRI时约产生1mA/cm2的电流，因此20T/s也不足以产生引起心脏颤动的电流，所以，NBPR建议MRI梯度磁场的最大变换频率不得超过20T/s。,磁致光幻视（magnetic photopsia）是指在梯度磁场作用下受检者眼前出现闪光感或色环的现象。,66,在静磁场1.5T以下，梯度磁场的变化率在20T/s以下不会出现这种幻视觉。 但实验发现，当双眼曝露于4.0T的静磁场中时，梯度磁场的变化(2040Hz)很容易使正常人产生磁致光幻视。 梯度磁场的时间长短是影响磁致光幻视的关键因素，如果按目前定的3T/s的谨慎标准，大多数核磁共振装置的梯度磁场时间都很短促(不足1s)。,美国FDA安全标准规定，MRI扫描过程中患者所经受的梯度磁场变化率不能超过使外周神经出现的刺激阈值，且至少要有3倍以上的安全系数。,67,英国NPRB规定，10ms以上的梯度磁场不得超过20T/s。常规MRI检查的梯度磁场一般不会超出上述标准，因此临床MRI使用的磁场强度一般不会引起眼的磁致光幻视等生物学效应。,（三）射频场的健康效应,射频辐射的健康效应应当注意，人的睾丸和眼睛等对温度的升高非常敏感，这些器官是射频场最易损伤的部位，研究显示，3842就有可能有睾丸功能的损害，虽然MRI检查过程中没有达到这样的局部温度，但眼晶状体属于血供较差的组织，散热较慢，长时间MRI检查的致热效应需要进一步研究，应关注睾丸、眼晶状体的健康效应。,68,三、磁共振成像检查的要求,如对植有心脏起搏器，人工关节、心脏瓣膜、动脉瘤小夹等金属物件的患者，有可能出现心脏停搏的患者，患有心肌代偿失调、发热、排汗功能障碍患者，无知觉或过分镇静、思维紊乱无法与医生可靠交流患者，以及有幽闭恐惧症者均不宜进行MRI检查。,MRI检查是一种无放射性损伤的诊断方法，一般认为在现有场强范围内对人体不会造成损害，但为安全起见，对MRI的检查仍作了严格的规定：,69,由于目前还没有足够的证据认为MRI对胎儿存在不良影响，MRI对妊娠妇女的安全性仍然是一个有争议的。 为此，美国FDA至今未对孕妇(胎儿)、婴儿接受MRI检查的安全性做出明确的规定；英国NRPB仅建议“在妊娠的头三个月谨慎应用”。除了妊娠妇女接受MRI检查要慎重权衡利弊之外，孕期的工作人员对MRI电磁场的接触也应受到限制，一般说来，她们的活动范围要尽量在1mT线以外。,我国对医用磁共振成像（MRI）设备提出了质量控制的具体要求。,70,这些设备必须配备紧急磁场切断装置、梯度磁场和射频扫描中断装置，专业人员对MRI检查每次扫描的风险与收效需要作确实的评估和判断。对MRI的其它设备如生理监护、门控设备和射频线圈等可造成烧伤或其他损伤的设备，使用说明书中必须有明确的警告和提示。MRI检查是一种新的实践活动，为保障人类的健康，对它的危害性必须做长期的观察和研究。,我国医用电气设备（第二部分）“医疗诊断用磁共振设备安全专用要求（YY0319-2000）”指出，对静磁场超过2T或超过地方规定场强限值的MRI设备，必须获得实验人体研究协议的批准，并在重要人体功能得到监护后才可进行，,71,第三节 激光对机体的作用和防护,激光(laser)是一种人造的、特殊类型的非电离辐射。应用非常广泛。,一、激光对机体的作用,广义上讲，凡激光与生物组织相互作用后所引起的生物组织的理化性质、形态和功能等的任何改变，都称为激光的生物效应。 主要表现为：热效应、光华学校应、机械压力效应和电磁场效应。,72,（一）热效应,激光的本质是电磁波，当即光传播的频率与组织分子的振动频率相等或相近时，会增强组织的振动，这种分子振动便产生热效应。 生物组织产热的快慢、温度的高低，除取决于激光束的光量子能量、密度和总是以外，还受到照射面积、部位及其血流分布的影响。,热效应能使生物组织的温度升高，对机体造成以下各种影响：,引起蛋白质分子次级键断裂而变性；,73,通过影响酶活性而干扰体内代谢； 引起皮肤温热感觉异常、热致红斑、热致水疱、热致凝固、色素沉着、维生素D合成等。,（二）光化学效应,激光作用于活组织的光化学效应大小，除取决于激光本身的各种性能外，组织的着色程度或称感光体（色素）的类型也起着重要的作用，互补色或近互补色的作用效果最明显。,激光辐射的光量子被生物组织优选选择地吸收，引起生物组织发生化学反应的作用，称为光化学效应(photochemical effect),74,对于激光的吸收，不同颜色的皮肤、脏器或组织结构是有显著差异的。,光化学效应通过引起酶、氨基酸、蛋白质、核酸等活性改变，而产生相应的生物效应，如杀菌作用、红斑效应、色素沉着、维生素D合成等。,（三）机械压力效应,激光束辐射到某一物体时，在物体上产生的辐射压力称为机械压力效应（mechanical press effect）。,75,当激光束照射生物组织时，组织引产热、蒸发而膨胀，温度升高的同时压力增大，称二次压强，是组织发生机械性破坏。,激光比普通光的辐射压力更强，激光束聚焦后，光压明显增大，称一次压强；,激光的机械压力效应可以用来治疗疾病，如激光手术刀利用汽化压强切开组织、进行打孔，利用热膨胀压强消除组织中的血块等。,（四）电磁场效应,76,激光与生物组织的作用也是电磁与生物组织的作用。在一般强度的激光作用下，电磁场效应不明显；只有当激光强度级增大时，电磁场效应才较明显。,电磁场效应(electromagnetic field effect)可引起或改变生物组织分子及原子的量子化运动，使体内的原子、分子、分子集团等产生激发、震荡、热效应、电离，对生化反应有催化作用，生成自由基，破坏细胞，改变组织的电化学特性等。,二、激光对机体的危害及影响因素,77,激光医学是专门应用激光新技术去研究、诊断和治疗疾病的一门新兴的边缘科学，如激光流式细胞计、激光多普勒流量计、激光美容术、激光碎石术、激光外科术、激光介入治疗等。 激光在为医学提供新的技术手段的同时也带来的危害。只有了解激光对人的危害和安全使用的防护知识，才能有效地保证激光工作人员的身体健康。激光伤害机体的主要靶器官是眼睛，其次是皮肤。,（一）对眼的视觉的伤害,在一般情况下，可见光和近红外波段激光主要损伤视网膜；,二、激光对机体的危害及影响因素,78,紫外和远红外波段激光主要损害角膜； 远红外和近红外波段、可见光和紫外波段之间，各有一过渡波段，可同时造成视网膜和角膜的损伤，并可危及眼的其它屈光介质，如晶状体等。,1. 对视网膜的损伤,激光能烧伤生物组织，尤其对视网膜的灼伤最多见。因为激光束能通过眼自身的屈光系统在视网膜上聚焦成一个非常小的光斑，使光能高度集中而导致灼伤。 激光辐射对视网膜的损害是无痛性的，易被人们忽视。,79,长期经常接触低辐照度和漫反射激光的照射，工作人员一般不会发现自己视力的损伤，有时有一半神经衰弱症状，工作后视力疲劳、眼痛等。随着及光伏照度的增大，损伤清者出现视网膜水肿，为灰白色，病程12周水肿消退。损伤重者视网膜灼伤，出现裂孔、出血，病程为34周，一旦出血吸收后，留有色素沉着并形成瘢痕。当病变范围涉及黄斑区，可出现明显的视力下降。相当一部分人视力降到0.1以下。,2. 对焦膜的损伤,角膜和结膜位于眼睛的表面，是眼睛抵御外来损伤的第一道防线，同时也是最容易受到意外伤害的眼部组织。,80,角膜上皮细胞对紫外线最为敏感，照射早期就有疼痛、畏光等症状。临床上表现为急性角膜炎和结膜炎。一旦激光伤及角膜基层，形成乳白色混合浊斑，即很难恢复。,实际上，只要有较长时间的照射，超过损伤与水平的能量密度，任何波长的紫外吸光都会对角膜产生损伤作用。此外由于角膜表面的神经末梢对热异常敏感，红外激光也可灼烧角膜。常用的远红外二氧化碳激光器(波长10605000nm)辐照度每秒达到10W/cm2时，即可损伤角膜，主要症状为剧烈疼痛；辐照度每秒达100W/cm2时，可使角膜因过热而凝固、坏死甚至穿孔。,81,3. 对眼晶状体的损伤,晶状体约含65%的水分，波长为900、1050、1100、1400、nm和19002000nm的红外激光，均可被晶状体吸收。 急性照射时，虹膜色素吸收红外线而产热，使晶状体蛋白变性，形成白内障； 低剂量、长时间的慢性照射，是分子-晶状体蛋白质的亚基发生凝集而形成相对分子质量较大的难溶性类蛋白吗，而扰乱晶状体胶原纤维中的超微结构，降低晶状体透明度。,长波紫外和短波红外激光可大量被晶状体吸收，波长在320400nm的长波紫外线可使晶状体混浊，导致白内障。,82,（二）影响眼和视觉损伤的因素,1. 激光波长的影响,波长在可见光和近红外光的激光，眼屈光介质的吸收率较低，强度高的可见或近红外光进入眼睛时可以透过眼屈光介质，聚积光于视网膜上，此时视网膜上的激光能量密度提高到几千甚至几万倍，大量的光能在瞬间集中于视网膜上，导致视网膜的感光细胞层温度迅速升高，以至使感光细胞凝固性坏死而失去感光作用。,83,激光聚于感光细胞时产生热量而引起的蛋白质凝固变性是不可逆的损伤，一旦损伤就会造成眼睛的永久失明。 远红外激光对眼的损害主要以角膜为主，这是因为这类波长的激光几乎全部被角膜吸收，所以角膜损伤最重，主要引起角膜炎和结膜炎，感到眼痛、异物样刺激、畏光、流泪、充血、视力下降等。 紫外激光对眼的损伤主要是角膜和晶状体，此波段的紫外激光几乎全部被眼的晶状体吸收； 而中、远红外激光以角膜吸收为主，因而可致晶状体及角膜混浊。,84,2. 入射激光强度的影响,激光损害眼的程度除了与不同波长的激光有关外，还与激光进入眼的光能量、能量密度计辐照度相关。,当激光中的可见或近红外激光能量密度很低时，不引起眼睛的急性损害，原因是激光的功率低，视网膜组织虽接受了激光光子能量逐渐变热，但热量一方面通过分子振动而传给周围组织，再传到眼睛外面；,另一方面，热量可以传给密布于网膜底层脉络膜里的微血管，随着微血管中血液循环再散发到眼外去。,85,视网膜的损伤取决于激光法身的功率和时间，如当可见或近红外连续激光的功能密度不断增加，致视网膜上的热量聚集速度大于散热速度时，或功率密度不是很高，但视网膜吸收时间太长，视网膜接受光子流部位的温度必定升高，即照射时间越长，温度升高越大，温度身高，超过正常眼温10以上，就会引起视网膜损害。,3. 激光的入射角度的影响,激光对视网膜的损伤与入射眼睛角度有密切关系。,射入的激光光束与视轴线平行进入眼内时，于眼底黄斑区中央凹处聚焦成很小的光斑，其能量密度比角膜处高34倍。,86,而黄斑区中央凹是眼睛视觉功能最灵敏和最重要的区域，一旦受损，视觉功能将发生不同程度的改变。,视觉受激光损伤后，致感光细胞凝固变性坏死，造成不可逆性损伤，严重者将终身失明。白天，人眼的视觉完全靠黄斑部的感光作用获得，黄斑部的面积虽只占视网膜总面积的很少一部分，中央凹直径只有0.5mm左右，但反映的视野（眼睛凝视前方所能看清的总面积）却占很大比例。,生理结构上黄斑部中央凹有2万3万个感光细胞组成，感光细胞分布密度很高，在受到损伤后对白昼的视觉功能就丧失。,87,再者，视网膜黄斑的中央凹处无血管及神经分布，因此这部位的热量扩散功能很差，一旦损伤后，再修复的希望很小。中央凹是视网膜最薄弱的地方，在受到激光作用后壁视网膜中其他部位更容易遭到破坏，因此激光直射眼睛非常危险。当激光稍偏离视轴角度入射眼睛时，聚焦光斑不会落于黄斑区，而落在其外围的视网膜上。因此入射角度不同，其损伤就不一样，即使与直射时所进入眼睛的能量完全相同，但所引起的上海人不相同。,4. 瞳孔大小的影响,88,瞳孔的大小与受伤程度成一定比例关系。瞳孔越大，进入眼内的激光量越大，眼底损伤程度越重，越不可逆转。因此，瞳孔缩小对保护眼底视网膜，防止激光束损伤有一定的意义。 在光线较暗的室内，瞳孔散开就大，在这样的环境中调试、使用激光器者，必须慎重保护眼睛。缩小的瞳孔，除能减少进光量以外，瞳孔外的激光量可被虹膜吸收，从而将热量由虹膜的微血管扩散转移。一般情况下，眼睛在适应暗的环境是瞳孔直径为78mm，在可见的强光下可以缩小到只有1.5mm，通常在白天瞳孔直径为23mm。因而，最大瞳孔与最小瞳孔之间的透光面积可相差20倍以上。,89,5. 眼底色素含量的影响,眼底色素含量多少与受到激光伤害程度有特定关系。色素组织极容易吸收激光能量，故色素含量多少直接影响到激光对视网膜的损伤程度。文献报道，集体肤色深浅与眼底色素呈正相关关系，肤色深者，其眼底所含的色素数量越多，对激光的吸收程度也越强，受到损伤的程度就越大。眼组织吸收了超过其本身的致伤阈值的能量以后就将受到伤害。超出越多，收到的伤害就越重。,（三）对皮肤的伤害,90,（三）对皮肤的伤害 （四）影响皮肤损伤的因素 三、激光的防护措施 （一）激光器的分级与防护措施 （二）个人安全防护 四、激光安全标志 五、激光职业卫生标准 第四节 超声波对机体作用和防护措施 一、超声波对机体的作用 （一）超声生物效应 （二）超声波的作用机制 二、超声波对机体的健康效应 （一）超声诊断对机体的影响 （二）超声治疗对机体的影响 （三）不良反应 三、超声波的安全与防护 （一）超声诊疗的防护 （二）超声诊疗存在的问题 四、医用超声相关标准 第五节 非电离辐射的安全策略,91,