最近換了新工作, 新工作會用到許多輻射方面的知識, 輻射生物學(radiobiology)就是其中一門重要的學問, 因此來寫篇文章, 帶大家來理解輻射生物學的輪廓
首先, 先簡單定義一下輻射, 依照原子能委員會的定義, 輻射是一種帶有能量的波或粒子,包括了電磁波以及放射性物質發出的微小粒子
其中當輻射對生物體作用時,可分為兩類:
1. excitation: 因為輻射的能量不夠,所以只能讓生物體內的電子由低能階到高能階,但並未激發電子
2. ionization: 因為輻射的能量夠,所以能讓生物體內的電子脫離原子核束縛,成為自由電子,能夠讓電子被激發的輻射就被稱為游離輻射(ionization radiation)
好惹,到這裡我們終於可以定義輻射生物學惹,輻射生物學就是一門研究"游離輻射"對生物體作用的一門學問
好惹,既然要研究輻射對生物體的作用,那就不得不提到DNA惹,大家都知道DNA對細胞來說,非常重要,破壞DNA,會對細胞的複製以及功能表現產生極大的影響
游離輻射影響DNA的方式有兩種:
1. direct action(直接): 游離輻射對原子作用,產生的自由電子直接對DNA作用
2. indirect action(間接): 游離輻射對原子作用,產生的自由電子去撞擊到水分子,產生自由基後再去對DNA作用
p.s. 不要把direct(indirect) action of radiation 和 direct(indirect) ionizing radiation 搞混
1. direct ionizing radiation: 指得是"帶電粒子", 直接對原子作用, 進而產生自由電子
例如: alpha, beta 粒子利用庫倫力(及同電性相斥,異電性相吸)直接對原子作用,產生自由電子
2.indirect ionizing radiation: 指得是"不帶電粒子", 經過一連串的反應,產生自由電子
講完一些基本概念,接下來來講輻射劑量
1. absorbed dose(吸收劑量): 單位為Gray(Gy),中文翻譯為格雷, 1 Gy = 1 J/kg, 一格雷代表每公斤吸收一焦耳能量
2. equivalent dose(等價劑量): 單位為Sievert(Sv),中文翻譯為西弗, 1 Sv= 1J/kg, 看起來跟格雷單位一樣,實際上主要差別在於生物體吸收劑量後, 其實際生物效應會和輻射種類有關, 因此eqivalent dose = absorbed dose* radiation weigting factor
其中,決定radiation weigted factor數值的是一個國際權威機構, 其名為ICRP
3. effective dose (等效劑量): 單位也是Sievert(Sv),其和等價劑量的差異是在,生物體的各個部位對輻射的反應會不同, 因此, effective dose = eqivalent dose* tissue weighting factor, 其中,決定tissue weighted factor 亦為ICRP
了解了輻射單位後,來看看輻射對生物體作用的形式有兩種:
1. deterministic effect (確定效應): 只要超過一定輻射劑量,就會引起疾病,齊集定嚴重度和劑量成正比,但若未超過,則不會產生疾病! Ex. 白內障
2. stochastic effect (機率效應): 只要有劑量,及有機率發生, 其發生機率和劑量成正比
Ex. 白血病,癌症
參考資料:
1.
行政院原子能委員會
2. radiobiology for the radiologist by Eric J Hall
3. http://www.kmuh.org.tw/www/kmcj/data/10611/4.htm
4. http://www.who.int/ionizing_radiation/about/what_is_ir/en/
5. http://www.icrp.org/publication.asp?id=ICRP%20Publication%20103
6. http://ocw.nthu.edu.tw/ocw/index.php?page=chapter&cid=42&chid=779
在放射治療裡面, 有一個很基礎的概念, 就是在定義放射治療的範圍, 其中有所謂的 GTV, CTV, PTV的概念 1. GTV(gross tumor volume): 就是影像上(CT, MRI,echo...)或是肉眼,理學檢查能夠看到的腫瘤範圍 2. CTV(cli...