[发明专利]辐射防护装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及对电离辐射的个人防护。更具体地，本发明涉及一种辐射防护装置及防护方法。

背景技术

骨髓是在骨头的中空内部发现的柔性组织。成人大骨中的骨髓产生新的血细胞。骨髓占身体总重量的百分之四，即，对成人而言约为3kg。有两种类型的骨髓：红骨髓（主要由骨髓组织构成）和黄骨髓（主要由脂肪细胞构成）。红细胞、血小板和大多数白细胞产生于红骨髓中；一些白血细胞在黄骨髓中形成。这两种类型的骨髓都含有大量的血管和毛细血管。在人出生时，所有的骨髓都是红色的。随着年龄的增长，越来越多的骨髓转化为黄色类型。约一半的骨髓是红色的。红骨髓主要分布在扁骨中，如髋关节骨、胸骨、颅骨、肋骨、椎骨和肩胛骨，以及长骨的股骨和肱骨近端处的松质（“海绵”）成分中。黄骨髓可以在长骨的中间部分的中空内部中找到。

辐射暴露可归因为天然或人造辐射源。天然辐射源可包括来自外太空的宇宙辐射，或存在于土壤或建筑材料中的放射性物质。人造放射性物质辐射源可存在于消费类产品、工业设备、核设施（如核反应堆）、核辐射甚至医疗垃圾中。核试验点也被放射性物质所高度污染。

主要有两种类型的辐射：电磁辐射（如无线电波、光）和粒子辐射（即，随运动的能量而释放的质量）。γ辐射和X射线是电磁辐射的例子。β和α辐射是粒子辐射的例子。电离辐射是这样的辐射：该辐射具有足够的能量，从而在与原子的相互作用过程中，其能将牢牢束缚着原子的电子从电子围绕原子的轨道上移除，使原子成为带电的或离子化的。在一般情况下，具有高于约10电子伏特（eV）能量的粒子或光子被认为是电离化的。

具有高穿透力的电离辐射能到达细胞、器官或整个有机体中最脆弱的部分，因此是非常有效的。就产生效果的生物实体的每单位质量所吸收的能量而言，一些电离辐射比其他的要更有效。相对生物学有效性（relative biological effectiveness, RBE）实际上取决于沿着电离粒子路径的电离密度（也称为特定电离或线性能量转移，LET），而不是在粒子本身的性质。相对生物有效性还取决于许多其他因素。具体见放射生物学。

核沉降物是来自核爆炸的残余辐射危害。其由按尺寸排列在一起以形成放射性尘埃的辐射发射粒子构成。越接近原子弹的引爆地，则越多的灰尘和碎片被抛向空中，产生更大量的核辐射。个人无论何时留在被沉降物污染的地区，这种污染都会导致直接的外部辐射暴露，以及因吸入和摄入放射性污染物而导致的可能的内部伤害。因核事故或放射性炸弹（脏弹）的爆炸而形成的放射性尘埃带来的危险与核沉降物类似。

辐射严重地损伤人体组织，并且对骨髓中的造血干细胞是特别致命的。造血干细胞通过每天产生数十亿的新的血细胞，从而最终负责血液的不断更新。由于扩散率高，造血干细胞尤其容易受到电离辐射的损伤。由于其在血液产生中的核心作用，通过辐照而令这些细胞丧失功能，可能会导致人死于再生障碍性贫血（血细胞缺乏症）。因此，通过使造血干细胞免于遭到电离辐射的破坏，可避免许多因致命地暴露于电离辐射中而导致的伤亡。事实上，造血干细胞移植（即骨髓移植）是在致命的全身照射（TBI）的情形中选择的方法，并已被证明挽救了暴露于致死辐射剂量中的个体。在辐射之前便已采集并储存了骨髓的情形中，随后的移植是自体的，无需要组织配型。极少数人会预先存储其自己的骨髓。而异基因造血干细胞移植是一个具有挑战性的过程，要求供体和受体具有匹配的组织类型（即人类白细胞抗原类型）。由于人类白细胞抗原位点的多态性，组织配型的供体是稀缺的。此外，移植必须采取在紧接着辐射暴露后的数天内进行。在灾难情形中，有可能会有大量的受害者；在所规定的时间框架内无法对匹配的捐赠者进行隔离。

根据以往的核灾难，如日本的原子弹爆炸和切尔诺贝利灾难，人口中辐射的半数致死量（LD50）已确定为约400拉德。对于200至1,000的剂量（2-10Gy），唯一明显危及生命的是根据美国疾病控制中心的骨髓损伤。对于那些能获得匹配或其他可用骨髓移植的少数个体而言， LD50 （致死50%人口的剂量）增大到至少1,000拉德（10Gy），这一事实在医疗实践中已得以证实，迄今成千上万的人为治疗癌症已经接收了TBI。在超过1000拉德（10Gy）的剂量，对胃肠组织的损害可能成为存活因素。

根据美国国土安全部的官方估计，城市地区的核武器的表面爆炸所造成的绝大多数死亡将来自急性辐射暴露。根据这些估计，所述死亡中很大一部分会来自暴露于200-1000拉德（2-10 GY）的辐射水平，在该剂量谱中骨髓是维持不可逆的损伤的唯一身体组织。