宇宙中的辐射生物效应 辐射效应 机率效应： 「全有或全无」﹐可在单一细胞上形成效应﹐例如癌症。 无法以个体为基础进行效应的预测；必须以大众与风险机率 来评估。 决定性效应： 效应的严重程度随剂量增加而提高﹐例如白内障、 红斑。 USAF/NASA质子生物效应项目 被选来作为宇宙中遭遇的质子能量： 质子能量 在组织中的射程 2 MeV 1 cm 55 MeV 2.5 cm 138 MeV ~15 cm 250 MeV ~40 cm 400 MeV ~80 cm 2300 MeV ~1000 cm ~2000 Rhesus猴子 ~5000老鼠 影像已移除 USAF/NASA质子生物效应项目 在一灵长类头部假体中 的剂量评估 影像已移除 USAF/NASA质子生物效应项目 所有的终点除了一个以外都指 出一个质子的RBE约为 1 白内障形成是个例外： 质子显示出与LET 有关 影像已移除 致癌作用 影像已移除 [ALPEN-94] 表1 致癌作用 目的：探讨低剂量 新的方法：通量 vs 剂量 见 [ALPEN-94] Alpen, E. L, P. Powers-Risius, S. B. Curtis, R. DeGuzman and R J. M. Fry. “Fluence-Based Relative Biological Effectiveness for Charged Particle Carcinogenesis in Mouse Harderian Gland.” Advances in Space Research 14 no. 10 (1994): 573-581. 致癌作用 老鼠的哈达氏腺模式。 (分泌物、泪、润滑液、荷尔蒙) 在72小时内﹐将两个捐赠的脑 下腺植入脾脏 荷尔蒙的产生促进了哈达氏腺 肿瘤的表现 牺牲的老鼠在16 个月后；对哈 达氏线进行组织与巨观的检 验。 影像已移除 剂量(Gy) vs 肿瘤罹患率之图 剂量 = 通量 × LET 致癌作用 肿瘤的发生次数随 粒子通量而变化 影像已移除 [ALPEN-94] 图2 致癌作用 作用截面 = 带有哈达 氏腺肿瘤的动物每单 位通量的增加比例。 这是径迹半影效应 影像已移除 Fig. 14.7 in Alpen, E. L. Radiation Biophysics, 2nded. San Diego, CA: Academic Press, 1998. 致癌作用 ?在任何系统里可量测到一些最高的 RBE值 ?所有肿瘤都经过计量﹐有些是良性的 影像已移除 表 致癌作用 RBE的值明显高于 其它高 -LET粒子 的报告。 哈达氏腺 RBEs在 高 LET值时重未降 至 1 以下 影像已移除 [ALPEN-94] 图 3 致癌作用 影像已移除 [ALPEN-94] 表 3 影像已移除 [ALPEN-94] 表 4 致癌作用 这些结果可引出许 多的关注事项。 这让 NASA非常困 扰。 影像已移除 [ALPEN-94] 图 4 这些数据提出一个高-LET铁粒子只要击中一次就足以 造成变异与肿瘤诱发。 皮肤癌 老鼠照射后约一年 的皮肤癌发病率。 剂量 vs 通量？ 影像已移除 [ALPEN-94] 图 5 白内障的形成 对质子而言﹐在低剂量率 就造成些微伤害。 铁离子在造成白内障方面 显得比x- 射线还更有效。 影像已移除 [ALPEN-94] 图 9 染色体异常 影像已移除 过早老化 由这团队先前的资料显示： ?受 56Fe粒子曝露会扰乱多巴胺神经传导系统的传导行为。味 觉厌恶性条件反射。 。这改变在上了年纪的老鼠身上也有类似情形。 目前研究专注在认知功能上：空间记忆力与学习；已知受年 龄影响的区域。 老鼠经过1GeV/n 56Fe 照射全身曝露1.5 Gy 后一个月受测试。 见 [SHUKITT-HALE]: Shukitt-Hale, Barbara, Gemma Casadeusus, John J. McEwen, Bernard M. Rabin and James A. Joseph. “Spatial Learning and Memory Deficits Induced by Exposure to Iron-56-Particle Radiation.” Radiation Research 154 (2000): 28-33. 水迷宫动物行为检测分析 要求老鼠利用空间学习能力找出在水池表面下隐藏的平台并 由先前训练来记忆位置。 连续4 天/ 每天 6次训练的测试。 ?第一天：训练1-6 ；将老鼠放入水池﹐量测找出平台与 逃离的时间。 ?第 2与3 天：训练6 ﹔移走平台﹐量测至平台原先位置所 花的时间。量测记忆力。 ?第 4天：改变平台位置 ?训练 1-5﹔量测找出平台与逃离的时间 ?训练 6﹔移走平台﹐量测找到正确位置所花的时间。 量测学习力。 水迷宫动物行为检测分析 影像已移除 [SHUKITT-HALE] 图 1 过早老化 ?脱逃平台移走。 ?量测找到正确位置 (平 台曾放在那里 )所花的 时间。 ?控制组的老鼠有利用空 间的策略。 ? 受照射过的老鼠没有 空间的策略 影像已移除 [SHUKITT-HALE] 图 2 过早老化 控制组的老鼠有较 佳记忆力且能利用 方向的空间线索。 影像已移除 [SHUKITT-HALE] 图 4 结语 经过全身曝露1.5 Gy 的1GeV/n 56Fe 1000 MeV/amu 照射后 会扰乱空间记忆与学习力。 受照射后的老鼠须花较长的时间学习新事物﹐且在逆转训练 中会忘记旧的。 受照射组不会使用空间策略来找寻隐藏的平台。随意的绕着 游泳。 这些情形在上了年纪的老鼠身上也有类似现象。 X-射线可产生类似的效应﹐但剂量须达到20~30 Gy 且在照射 后200-280 天后才发生。