Biologische effecten van ioniserende straling – fysica
Factoren die stralingseffecten beinvloeden
Tijdsschema van processen
1. Excitatie en ionisatie
2. Schade aan DNA (diffusie: waterradicalen)
3. Schade aan andere biologische moleculen (diffusie: waterradicalen)
4. Enzymatisch herstel van moleculaire schade (deels)
5. Fixatie van schade: directe en late effecten
Excitatie en ionisatie van DNA en intracellulair water gebeurt direct
Bij radiolyse van water ontstaan waterradicalen
Zo ontstaan waterstofperoxiden: veroorzaakt deshydrogenatie bij
biologische moleculen
Reactieproducten vd radiolyse diffunderen nr DNA
Tijdsfactoren
Naarmate dosis toeneemt, neemt bij acute bloodstelling aantal ellen dat
compleet herstelt sterk af
Dosistempo van blootstelling beinvloed in grote mate biologische effecten
Voor eenzelfde totale dosis zal laag dosistempo (protractie) een
reductie met zich meebrengen
Biologische factoren
Grootte vd stralingseffecten: afh van stadium cel in celcyclus
Stralingsgevoeligheid grootst bij mitose
Stralingsgevoeligheid geringst op einde DNA synthese (late S)
Belangrijke fractie aan schade DNA is door radicalen
Cellen die zuurstof hebben, zullen grotere schade hebben in hypoxisch
medium (zuurstofeffect)
De niet-stochastische directe effecten
Dosis-respons verloop
Niet-stochastische/deterministische directe effecten
Treden snel op na blootstelling (bij late: na j)
Treden pas na overschrijden drempeldosis
Frequntie vh optreden neemt toe met dosis volgens S-curve
Ernst neemt toe met dosis
Voorbeelden
Erytheem: 4Sv
Droge epidermitis: 5Sv
Exsudatieve epidermitis: 12Sv
Weefselnecrose: 50Gy
treden op na 3-4w
S-curve = interindividuele verschillen in radiosensitiviteit in populatie
,De stralingssyndromen na acute totale lichaamsblootstelling afv dosis
Dosis < 0,30 Sv
Geen enkel direct waarneembaar symptoom
Detecteerbaar via cytogenetische analyse van bloedstaal
0,30 Sv < dosis < 1 Sv
Soms misselijk, braken, duizelig, hoofdpijn na enkele u
Rontgenkater drempeldosis: 0,5 Sv
Snel een geringe daling aantal lymfocyten
Na 2w geringe daling neutrofielen en thrombo’s
Depressie hematopoiese in beenmerg (drempel 0,5 Sv)
1 Sv < dosis < 2 Sv
Intense misselijkheid, braken, duizelig, hoofdpijn binnen 6u
Kan 24-48u aanhouden (kater)
Snelle daling aantal lymfo’s
Na enkele w leukopenie en thrombopenie
Hematopoietisch syndroom met drempeldosis 1 Sv
2 Sv < dosis < 5 Sv
Binnen eerste u misselijkheid en braken
Intense asthenie en mogelijk koorts
Snel lymfopenie, thrombopenie
Snelle ziekenhuisopname en bp-transfusie nodig
Dosis > 20 Sv
Overlijden na enkele u tgv schade CZS
Neurologische symptomen: verwarring, convulsies
Specifieke directe stralingseffecten optreden bij partiele bestraling met
dosiswaarden <5Sv
ZIE ANDERE SAMENVATTING
Effecten van ioniserende straling op embryo en foetus
Pre-implantatieperiode
2w volgend op conceptie: effecten lethaal (al bij 0,1 Sv)
Risico voor dood bij 0,5 Sv bedraagt 50%
Blootstelling geven geen aanleiding tot abnormaliteiten bij
overlevenden
Periode van organogenese (3-8w)
, Gevoelig voor lethale en teratogene effecten en groeivertraging
Lethale effecten bij >2Sv
Mortaliteit bij 5Sv bedraagt 90%
Microcephalie + mentale retardatie
Risico 40% per Sv zonder drempel in deze periode
Periode 8-25w na conceptie
Zware mentale retardatie
Meedt kritische periode: 8-15w na conceptie
Risico op effect 40% per Sv zonder drempel
Zware mentale retardatie met microcephalie
Periode 16-25w na conceptie: risico ongeveer 4x geringer
Eerste 7w na conceptie: weinig invloed op IQ score – ook bij 25 e w
Kritische periode 8)15w: daling IQ met dosis (30 IQ punten per Sv)
Neoplasmen na utero in blootstelling
Verhoogd risico op leukemie en andere kankers
Toename risico op ontwikkeling kanker en leukemie tijdens
kindertijd 40%
Kanker en leukemie na in utero blootstelling 6% per Sv uterusdosis
naar voor geschoven
Late effecten
Inleiding
Risico van lage dosis: vnl optreden kanker en leukemie
Pas vanaf enkele j na blootstelling tot einde vh leven
Horen tot late effecten
Life span study van overlevenden Hiroshima en Nagasaki
Hoog dosistempo
Studie toont bestaan aan van latentieperiode (paar j voor leukemie
Incidentie- en mortaliteitsgegevens dienen als basis voor bepaling
stralingsrisico’s
-risico’s weergegeven door ERR (excess relative risk)
-risico’s ook absoluut weergegeven via aantal bijkomende gevallen
of overlijdens
12% per Sv voor tot risico mbt mortaliteit tgv bolotstelling
Studies van populaties van patienten blootgesteld vr medische doeleinden
Chronische blootstelling brengt reductie van risico’s met zich mee
vgl met acute blootstelling
DDREF: dose-dose rate effectiveness factor (waarde 2)
Totale mortaliteitsrisico 5% per Sv na blootstelling bij laag tempo
Genetische effecten straling: 0,4% per Sv
Het LNT model
, ICRP = gezaghebbende commissie die normalen vr stralingsbescherming
op wereldschaal vastlegt
Als werkhypothese voor berekning risico’s bij lage dosis nemen ze als
dosis-respons gedrag voor optreden kanker en leukemie een lineaire
afhankelijkheid zonder drempeldosis (linear-no-threshold, LNT)
Dosisrespons verloop vr mutagene effecten is lineair-kwadratisch
voor lage LET (x- en gamma)
LET levert veilige risico-inschatting
Fysische basis van biologische stralingseffecten - fysica
Wisselwerking van X- en y-straling met materie
Interactie mechanismen
X- en y-straling: niet-direct ioniserende straling
Hun biologische effecten worden niet door directe interactie met weefsel
veroorzaakt, maar door geladen deeltjes (e- en positronen) geprod bij
wisselwerking met weefsel via 3 basismechanismen
Basismechanismen: foto-elektrisch effect, compton, paarvorming
vernatw voor attenuatie X-stralenbundel in weefsel/afscherming
Foto-elektrisch effect
E van X-straal of foton wordt totaal overgedragen op orbitaal
elektron van atoom van medium (foto-elektron)
Foton verdwijnt
Door E-overdracht verlaat orbitaal elektron eht atoom, dat
geioniseerd achterblijft
Na effect zal vacature van foto-elektron op schillen opgevuld worden
door e- van hogere schillen met vrijstelling X-straling
Met weefsels van patient
2° karakteristieke X-straling is van lage E dat ze compleet in patient
wordt geattenueerd
Speelt geen rol bij beeldvorming
Biologische effecten van X-straling veroorzaakt door foto-elektron
als direct ioniserend deeltje
Waarschijnlijkheid van optreden effect: sterk af van aantal p+ of Z-
waarde atoomkern
Waarschijnlijkheid van effect neemt af met toenemend E van X-straling
Waarschijnlijkheid is OE met E tot de 3de-4de macht
combi 2- en E-afhankelijkheid van foto-elektrisch effect is oorzaak van
grote efficientie van lood als afschermingsmateriaal voor X-straling
Comptonverstrooiing
Foton gedraagt zich als deeltje dat botsing uitvoert met orbitaal e-
Invallend foton geeft fractie van zijn E af aan e- van elektronenwolk
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller nien1234. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $6.66. You're not tied to anything after your purchase.
