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1、第 七 章电离辐射的远后效应 北京大学医学部放射医学教研室 李 载 权,第一节 随机效应与远后效应 第二节 辐射致癌效应 第三节 辐射致遗传效应 第四节 辐射的其他远后效应 第五节 辐射剂量效应理论,本章基本内容,原子弹爆炸事件，1945年8月9日日本长崎、广岛,主要资料,苏联切尔诺贝利核事件，1986年4月26日切尔贝诺核电站泄露,其他联合国IEAE，历年各国流行病学或动物实验室研究资料等,电离辐射对人类健康的危害一直都是一个国际性问题,关注电离辐射危害的主要国际机构：,UNSCEAR, 联合国原子辐射效应科学委员会, United Nations Science Committee on
2、the Effect of Atom Radiation, United Nations BEIR, 美国国家科学院电离辐射生物效应委员会，Committee on the Biological Effects of Ionizing Radiation, National Academy of Sciences，United States ICRP，国际放射学会国际辐射防护委员会，International Commission on Radiological protection, the International Society of Radiology, United Nations
3、 Science Committee on the Effect of Atom Radiation, United Nations,关注电离辐射的其他重要机构，还有： RERF, 日本放射线影响研究所 NCRP， 美国辐射防护与测量国家委员会 NIH， 美国国立卫生研究院 IEAE， 联合国国际原子能机构 NAS， 美国国家科学院,电离辐射相关研究与调查的重要报告与文献 联合国UNSCEAR（2010）报告 美国BEIR-VII（2007）报告 国际放射防护学会ICRP（103） 报告 日本RERF报告,UNSCEAR系列报告包括,Since its inception, UNSCEAR h
4、as issued 20 major publications. These reports are highly regarded as principal sources of authoritative information. The latest publication is the UNSCEAR 2010 Report: Summary of low-dose radiation effects on health. The penultimate publication was the UNSCEAR 2008 Report: Sources and effects of io
5、nizing radiation. UNSCEAR 2006 Report: Effects of ionizing radiation,2010 report,2008 report,2006 report,BEIR-VII 报告，2007版,近日，美国科学院(NAS)发布了电离辐射生物学效应报告VII (Biological Effects of Ionizing Radiation-VII,简称BEIR-VII，2007)，此次报告内容的重点之一放在了医用X射线和射线的生物学效应问题。,ICRP 103号辐射生物学研究报告,The 2007 Recommendations of the
6、International Commission on Radiological Protection The fact that these new recommendations are more a matter of consolidation of previous ICRP recommendations and guidance should provide confidence that the system of protection established by and large in its present form several decades ago has re
7、ached a certain level of maturity. As such, no major changes to radiological protection regulations based on the 1990 recommendations should be necessary.,第一节 随机效应与远后效应,电离辐射的人体生物学效应,确定性效应,随机性效应,急性辐射病,慢性辐射病,其他辐射损伤,辐射致癌变,辐射致遗传改变,电离辐射确定性效应（deterministic effects)又称必然性效应，是指效应的严重程度与辐射剂量大小相关的一类生物学效应, 如急性放射
8、病、慢性放射病、放射性白内障、皮肤损伤、出生缺陷与儿童照射损伤等。 电离辐射随机性效应（stochastic effects)是指效应的发生几率（而非严重程度）与剂量大小相关的效应, 如致癌效应、遗传效应。,1.与电离輻射效应有关的一些基本概念,急性全身曝露的确定效应症状,不同曝露部位引发确定效应的低限剂量值,资料來源：ICRP41(1984)，ICRP(60)1991),1991-1998全国省级放射性疾病组成,急性放射性疾病,慢性放射性皮肤损伤,慢性放射性白内障,29,40.5,26.6 ,肿瘤病人放疗过程事故性皮肤或内脏损伤 3.9,急性放射病和慢性放射病,皮肤辐射的急性损伤,性腺、眼晶
9、体与其他器官照射的辐射效应,1.2 电离辐射确定性效应主要形式，包括：,发育相关的急性辐射损伤（出生前胚胎期与出生后儿童期）,电离辐射致癌与遗传效应统称随机效应，随机效应特点： 发生概率与剂量大小有关； 严重程度与剂量大小无关；,1.3 电离辐射的随机性效应,电离辐射远后（迟发）效应是指表现在受照本人（躯体效应）的，也可是在后代身上（遗传效应）显现的一种较远期才发生的与电离辐射相关的身体疾患。由此远后效应也可以包括部分确定性效应，但是这些确定性效应中不包括急、慢性辐射病等。因此远后效应主要是随机效应。,电离辐射的人体效应,1.4 电离辐射的远后效应,ICRP有关出版物将在受照后几个星期内发生的
10、效应定义为辐射早期效应，如急性放射病，急性皮肤损伤等;将在数月甚至数年后才发生的效应定义为辐射迟发效应，如慢性放射病，辐射致白血病、辐射致癌、放射性白内障、辐射致遗传效应等。 迟发效应指一次中等或大剂量的电离辐射照射；或长期小剂量累积作用；或放射性核素一次大量或多次小量侵入机体，在半年以后（通常几年或几十年）才出现的变化；或急性损伤后未恢复而一直延续下来的效应。,2. 电离辐射生物学效应的基本研究方法,有关辐射确定性效应的研究，沿用生物科学的基本方法，如物理学、化学、生物化学、病理学、临床医学等，探索的是电离辐射事件与生物学效应之间的因果联系。 有关辐射随机性效应的研究，主要采用流行病学的调查
11、分析方法，探索的是电离辐射剂量与生物学效应发生概率之间的数量关系。,2.1 电离辐射确定性效应的现代医学研究方法,辐射对人体健康效应之发展历程,自由基辐射对DNA的直接与间接伤害,2.2 电离辐射随机性效应的流行病学研究方法,基因组不稳定是导致电离辐射随机性效应的物质基础。,为评价人类辐射致癌危险水平经常使用绝对危险和相对危险两个指标。绝对危险（absolute risk）是照射组癌症发生率与对照组（两组）发生率之差，因此绝对危险又称超额绝对危险（excess absolute risk，EAR）；相对危险（relative risk，RR）是两组发生率之比。一般，相对危险额RR1，因此RR又
12、称为相对危险增加或超额相对危险（Excess RR，写成ExRR或ERR）。 归因危险（attributable risk，AR）是绝对危险EAR与癌症总数之比，说明全部癌症患者中有辐射患者多少率（）的癌症病人直接起因于辐射。 对明确受照且又明确患癌的个体，辐射病因概率（PC）由该受照群体的超额危险RR进行估算，PC=RR/（I十RR），此PC大小可用于职业性保护赔偿的重要证据。,辐射致癌因果几率的推算,RR 照射可致危险度增加； I 本底危险度,与人群电离辐射随机效应有关的其他概念,标化死亡率SMR,剂量剂量率效应因子(DDRF),疾病发生率或死亡率95置信区间(CI95%),预期死亡率(P
13、DR),生活危险性因素（利益风险分析，BRA）,肺癌相对危险,室内氡浓度,肺癌发生的相对危险与室内氡浓度之间的剂量相关,O/E=肺癌相对危险, =观察5-34年, =观察5-24年,垂直线=95%置信区间。 实线=符合RR=1+0.00103（c-50）直线模型，虚线=符合8个室内研究综合分柝所得的结果模式。,3. 放射生物学探讨剂量效应关系的研究目的,第二节 辐射致癌效应,1. 辐射致癌的人类资料,2. 电离辐射致癌的发生机理,3. 辐射致癌的剂量效应关系模型,4. 辐射致癌的人群流行病学资料,1. 辐射致癌的人类资料,全身照射致癌,核素内照射,局部照射致癌,日本原子弹爆炸,马绍尔群岛,前苏
14、联切尔诺贝利核电站事故,南拉乌尔事故,。,医源性照射,厂矿工人、医用放射性核素,癌症(Cancer)是增生失控、并能侵入周围组织或向远隔部位转移的恶性肿瘤。癌细胞生长的特点是增生失控和分化不足，并能把这种特征向后代细胞转移。,2. 电离辐射致癌的发生机理,多因素多阶段的致癌学说,体细胞突变的致癌学说,免疫监视功能降低的致癌学说,目前普遍认为电离辐射是一种全致癌因子。,基因组不稳定的致癌学说,电离辐射是一种诱变剂（mutation），诱变剂可以损伤体细胞遗传物质DNA，导致当代细胞发生突变，使突变细胞具有能无限增殖、癌变组织内血管增生、组织细胞发生转移浸润等特征，引起癌瘤病变。,分别有线性型（L
15、）、平方型（Q）或线性平方型（L-Q）。线性平方型（L一Q）模型为： F（D）=a1D十a2D2 式中，F（D）为剂量=D时的癌症发生率，al、a2值的大小因白血病或实体癌种类差异而有所不同。,3. 辐射致癌的剂量效应关系模型,3.1 剂量一效应相关模型和剂量外推,其他剂量一效应相关模型的函数表达式,其他剂量一效应相关模型的图形,3.2 人群远后发生危险率的时间转移模型,辐射致癌终生危险预测的相加模型（a）和相乘模型（b） （Xe为受照时年龄，l为最短潜伏期）,从ICRP-60（l991）附件B中给出的原爆资料，预测中国核反应堆后处理暴露人群癌症发生的危险性。结果表明：按急性照射为6Sv-l，
16、剂量剂量率效应因子DDREF=2，所得的职业人群辐射暴露值为3.4 Sv-1。假如该值可供向核工业人群转移，且按线性无阈假说进行预测，中国核反应堆后处理系统8412人（两性）且接受了累积剂量平均40mSv后的终生癌症增加将为10人。按癌症显现需40年计，每年只有0.25人，此结果提示中国类似年龄居民死亡率大约为0.5，这样的发生率几乎不可能被检出。,癌症发生危险率的人群转移模型,4. 辐射致癌的人群流行病学资料,4.1 原子弹爆炸幸存者致癌效应,4.2 核工厂工作人员的辐射流行病学研究,4.3 核设施周围公众受照人群的癌症危险,4.4 氡子体照射诱发肺癌的调查研究,4.1 原子弹爆炸幸存者致癌效应 Shimizu等（1988）报告对做过DS86剂量估算的75991人，在1950-1985年间死亡率进行分层分析，以原子弹爆炸时不在广岛、长崎的26517人为对照。下表是分析后得到含两城市和两性总人群全部受照年龄1950-1985年间各种癌症的相对危险、绝对危险和归因危险平均值。,原爆人群各种癌症相对、绝对和归因危险,表中所列分析是UNSCEA
