放射毒理学：4 第四章 放射性核素内照射 的损伤效应

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1、第四章第四章 放射性核素内照射放射性核素内照射 的损伤效应的损伤效应1. 放射性核素内照射的毒性和损伤特点放射性核素内照射的毒性和损伤特点一、概念一、概念 内内照照射射(internal exposure):内内污污染染的的放放射射性性核核素素作为辐射源对人体的照射，称内照射。作为辐射源对人体的照射，称内照射。 内内 照照 射射 效效 应应 (biological effect of internal exposure)：内内照照射射引引发发某某些些生生物物指指标标的的变变化化(如如染染色体畸变色体畸变)，称为内照射效应。，称为内照射效应。 放放射射性性核核素素内内照照射射损损伤伤：放放射射性

2、性核核素素通通过过内内照照射射所所致致具具有有临临床床意意义义的的病病理理学学损损伤伤的的总总称称。包包括括内内照照射射引引起起的的器器官官或或组组织织损损伤伤、内内照照射射放放射射病病和和内照射诱发的恶性肿瘤。内照射诱发的恶性肿瘤。 二、放射性核素的毒性二、放射性核素的毒性 放放射射性性核核素素的的毒毒性性：放放射射性性核核素素电电离离辐辐射射作作用用所致机体损伤的性能所致机体损伤的性能 在在实实验验研研究究中中，常常以以LD50表表达达放放射射性性核核素素的的急急性性毒毒性性，以以全全身身或或靶靶器器官官与与靶靶组组织织的的吸吸收收剂剂量量或或单单位位体重的放射性比活度来表示。体重的放射性

3、比活度来表示。 LD50(LC50)：在在一一般般毒毒理理学学中中，常常以以一一定定时时间间内内引引起起实实验验动动物物50%死死亡亡所所需需的的剂剂量量或或浓浓度度，作作为为衡量化学物质急性毒性的尺度衡量化学物质急性毒性的尺度。毒性分级毒性分级大鼠经口大鼠经口LDLD5050 (mg/kg)(mg/kg)大鼠吸入大鼠吸入4h4h死死亡亡 1/3 2/31/3 2/3浓度浓度 (PPm)(PPm)兔经皮时兔经皮时LDLD5050 (mg/kg)(mg/kg)对人的可能致对人的可能致死剂量死剂量 (g) (g) ( (人按人按60kg60kg算算) )剧毒剧毒1 1或或1 110105 5或或5

4、 50 00606高毒高毒15015010100101005435434 4中等毒中等毒50500505001001000100100044340443403030低毒低毒5005000500500010001000010001000035028103502810250250微毒微毒5000150005000150001000100000100010000028202259028202259012001200无毒无毒1500015000以上以上1000001000002260022600以上以上12001200表表 毒性分级毒性分级 表表 某些放射性核素静脉注入时大鼠的某些放射性核素静脉注入时

5、大鼠的LD50/30（一）极毒组（一）极毒组钋钋210，镭镭223 225 226 228，锕锕227，钍钍227 228 229 230，镤镤231，铀铀230 232 233 234，镎镎237，钚钚236 238 239 240 241 242，镅镅241 242 243，锔锔240 242 243 244 245 246 247 248锎锎248 249 250 251 252 254，鎄，鎄254 255，铅，铅210（二）高毒组（二）高毒组钠钠22，氯氯36，钙钙45，钪钪46，钴钴60，锶锶90，钇钇91，锆锆93，铌铌94，钚钚106，银银110m，镉镉115m，铟铟114m，

6、锑锑124 125，碘碘124 125 126 131，铯铯134，钡钡140，铈铈144，铕铕152（T1/213年年）154，铽铽160，铥铥170，铪铪181，钽钽182，铱铱192，铊铊204，铅铅212，铋铋207 210，砹砹211，镭镭224，锕锕228，钍钍232，天天然然钍钍，镤镤230，铀铀236，钚钚244，镅镅242，锔锔241，锫锫249，锎，锎246 253，锿，锿253 254，镄，镄255 256放射性同位素的毒性分组放射性同位素的毒性分组根据根据：生物效应，导出空气浓度，相应的比活度：生物效应，导出空气浓度，相应的比活度放射性同位素的毒性分组放射性同位素的毒性

7、分组 (续续)（三（三）中毒组）中毒组铍铍7，碳碳14，氟氟18，钠钠24，硅硅31，磷磷32 33，硫硫35，氯氯38，氩氩41，钾钾42 43，钙钙47，钪钪47 48，钒钒48，铬铬51，锰锰52 54，铁铁52 55 59，钴钴55 56 57 58，镍镍63 65，铜铜64，锌锌65 69m，镓镓72，砷砷73 74 76 77，硒硒75，溴溴82，氪氪74 77 87 88，铷铷86，锶锶83 85 89 91 92，钇钇90 92 93，锆锆86 88 89 95 97，铌铌90 93m95 95m96，钼钼90 93 99，锝锝96 97m97 89，钌钌97 103 105，

8、铑铑105，钯钯103 109，银银105 111，镉镉109 115，铟铟115m，锡锡115 125，锑锑122，碲碲121 121m123m125m127m129m131 131m132 133m134，碘碘120 123 130 132132m133 135，氙氙135，铯铯132 136 137，钡钡131，镧镧140，铈铈134 135 137m139 141 143，镨镨142 143，钕钕147 149，钷钷147 149，钐钐151 153，铕铕152m（T129h）155，钆钆153 159，镝镝165 166，钬钬166，铒铒169 171，铥铥171，镱镱175，镥镥1

9、77，钨钨181 185 187，铼铼183 186 188，锇锇185 191 193，铱铱190 194，铂铂191 193 197，金金196 198 199，汞汞197 197 203，铊铊200 201 202，铅铅203，铋铋206 212，氡氡220 222，钍钍226 231 234，镤镤233，铀铀231 237 240 240，镎镎240 239，钚钚234 237 245，镅镅238 240 244m244，锔，锔238，锫，锫250，锎，锎244，镄，镄254放射性同位素的毒性分组放射性同位素的毒性分组 (续续)（四）低毒组（四）低毒组氢氢3，氧氧15，氩氩37，锰锰5

10、1 52m53 56，钴钴58m60m61 62m，镍镍59，锌锌69，锗锗71， 氪氪 76 79 81 83m85m85， 锶锶 80 81 85m87m， 钇钇 91m， 铌铌 88 89（66m）89（122m）97 98，钼钼93m101，锝锝98m99m，铑铑103m，铟铟113m，鍗鍗116 123 127 129 133，碘碘120m121 128 129 134，氙氙131m133，铯铯125 127 129 130 131 134m135 135m138，铈铈137，锇锇191m，铂铂198m197m，釙釙203 205 207，镭镭227，铀铀235 238 239，钋钋

11、235 238 239，钋钋236 243，镅镅237 239 245 246m246，锔，锔249三、内照射损伤的三、内照射损伤的特点特点 病程分期不明显病程分期不明显 损伤部位的选择性损伤部位的选择性 进入和排出途径的局部损伤进入和排出途径的局部损伤 放放射射性性核核素素在在体体内内滞滞留留过过程程中中，按按其其衰衰变变规规律律持持续续地地释释放放粒粒子子或或射射线线，组组织织或或器器官官的的剂剂量量是是逐渐累积或叠加的过程。逐渐累积或叠加的过程。 病病程程分分期期不不明明显显，无无初初期期反反应应或或初初期期反反应应不不明显，潜伏期长短不一。明显，潜伏期长短不一。 出出现现症症状状的的时

12、时间间依依剂剂量量大大小小而而定定，一一般般较较晚晚，持续时间较长，极期后延，且症状不典型。持续时间较长，极期后延，且症状不典型。（一）病程分期不明显病程分期不明显白血病：白血病：10-13年；年；甲状腺癌：甲状腺癌：20年；年；乳腺癌：乳腺癌：23年；年；一般潜伏期取一般潜伏期取25年年（二）损伤部位的选择性（二）损伤部位的选择性 在在体体内内非非均均匀匀性性分分布布的的放放射射性性核核素素，常常选选择择性性分布、滞留或沉积于某器官或组织内。分布、滞留或沉积于某器官或组织内。 放射性核素内照射损伤具有一定的部位特异性放射性核素内照射损伤具有一定的部位特异性损伤部位的选择性损伤部位的选择性 1

13、 亲骨性分布与滞留的核素亲骨性分布与滞留的核素 Ca、Sr、Ba等等 骨骨髓髓的的造造血血功功能能和和骨骨骼骼的的损损伤伤严严重重，常常引引起起持持续续性性中中性性粒粒细胞减少，严重的贫血，骨质疏松、骨坏死、骨肿瘤等。细胞减少，严重的贫血，骨质疏松、骨坏死、骨肿瘤等。 亲内网状内皮系统分布与滞留的核素亲内网状内皮系统分布与滞留的核素 Ac、Th、Am等等 亲亲网网状状内内皮皮系系统统的的放放射射性性核核素素对对肝肝、脾脾、淋淋巴巴结结等等损损伤伤严严重重，淋淋巴巴细细胞胞减减少少明明显显，并并可可发发生生急急性性弥弥漫漫性性中中毒毒性性肝肝炎炎及肝硬化，晚期可引起肝肿瘤。及肝硬化，晚期可引起肝

14、肿瘤。损伤部位的选择性损伤部位的选择性2 2 亲肾性分布与滞留的核素亲肾性分布与滞留的核素 U、Ru 亲亲肾肾性性分分布布与与滞滞留留的的核核素素，可可以以引引起起严严重重的的肾肾损伤，如中毒性肾炎、肾功能不全、肾硬化等。损伤，如中毒性肾炎、肾功能不全、肾硬化等。亲甲状腺的放射性碘核素亲甲状腺的放射性碘核素 浓集于甲状腺内引起腺体的严重损伤。浓集于甲状腺内引起腺体的严重损伤。（三）进入和排除途径的局部损伤（三）进入和排除途径的局部损伤 较较大大量量放放射射性性核核素素由由呼呼吸吸道道进进出出过过程程中中，可可引引起起咽咽喉炎、鼻炎、支气管炎和肺炎喉炎、鼻炎、支气管炎和肺炎 经经口口摄摄入入和和

15、肠肠道道排排出出时时，可可出出现现胃胃肠肠道道功功能能失失调调、粘膜出血、炎症、溃疡和坏死性病变粘膜出血、炎症、溃疡和坏死性病变 污污染染伤伤口口可可延延缓缓伤伤口口愈愈合合，并并发发感感染染和和出出血血，严严重重时可形成长期不愈的溃疡和肿瘤时可形成长期不愈的溃疡和肿瘤 有些内照射损伤的早期症状与进出途径有关。有些内照射损伤的早期症状与进出途径有关。 一一些些放放射射核核素素尤尤其其是是难难溶溶性性或或颗颗粒粒状状核核素素在在进进入入/排出途径滞留排出途径滞留/沉积时间较长，可引起局部损伤。沉积时间较长，可引起局部损伤。四、内照射损伤的分类四、内照射损伤的分类 发生时间发生时间 近期效应：损伤

16、效应在摄入核素后近期效应：损伤效应在摄入核素后数周数周内发生内发生 远期效应：损伤效应在数月、数年或数十年后发生远期效应：损伤效应在数月、数年或数十年后发生 效应发生的个体效应发生的个体 躯体效应：受照射者自身的辐射效应躯体效应：受照射者自身的辐射效应 遗传效应：发生在受照射者的后裔遗传效应：发生在受照射者的后裔 辐射防护角度辐射防护角度 随随机性效应机性效应：发生：发生概率概率与剂量大小有关的效应与剂量大小有关的效应 确确定性效应定性效应：严重程度严重程度随剂量而变化的效应，并随剂量而变化的效应，并可能存在剂量阈值。可能存在剂量阈值。急性急性亚急性亚急性慢性慢性放射性核素放射性核素实验动物实

17、验动物重要器官重要器官最低致癌剂量（拉德）最低致癌剂量（拉德）远期损伤效应远期损伤效应90Sr狗狗骨骼骨骼4000骨肉瘤、骨髓增生、白血病骨肉瘤、骨髓增生、白血病137Cs狗狗全身全身10001400甲状腺瘤、卵巢瘤、乳房癌、膀甲状腺瘤、卵巢瘤、乳房癌、膀胱癌、胆管癌、神经细胞瘤、椎骨胱癌、胆管癌、神经细胞瘤、椎骨网状细胞瘤、淋巴肉瘤网状细胞瘤、淋巴肉瘤144Ce狗狗肺、肝、骨肺、肝、骨4200290004200950肺腺瘤肺腺瘤肝血管肉瘤、肝纤维瘤肝血管肉瘤、肝纤维瘤椎骨骨肉瘤、上颚磷状细胞瘤椎骨骨肉瘤、上颚磷状细胞瘤白血病白血病210Po狗狗肝肝肾肾100530肝癌肝癌胃癌胃癌226Ra狗

18、狗骨骼骨骼1.1Ci/kg骨肉瘤骨肉瘤238U（UO2）狗狗肺肺空气中铀浓度为空气中铀浓度为5g/m，每周，每周5天，持天，持续续5.6年后年后肺癌肺癌表表 放射性核素对动物远期损伤的剂量与特点放射性核素对动物远期损伤的剂量与特点2. 内照射的确定性效应内照射的确定性效应 确确定定性性效效应应（ deterministic effects）是是指指严严重程度随剂量而变化的效应。重程度随剂量而变化的效应。 其其生生物物学学本本质质是是较较大大剂剂量量射射线线对对细细胞胞群群体体的的损损伤伤作作用用，即即以以细细胞胞生生存存和和增增殖殖能能力力的的丧丧失失程度，表达辐射损伤效应的严重性。程度，表达

19、辐射损伤效应的严重性。有剂量阈值有剂量阈值效应的严重程度与剂量成正比效应的严重程度与剂量成正比 确定性效应特点：确定性效应特点：剂量阈值剂量阈值剂量剂量效应严重程度效应严重程度图图 确定性效应与剂量的关系确定性效应与剂量的关系内照射的确定性效应内照射的确定性效应 内照射急性放射病内照射急性放射病 主要靶器官的损伤主要靶器官的损伤 物质代谢异常物质代谢异常 免疫功能障碍免疫功能障碍 体细胞染色体畸变体细胞染色体畸变 致畸效应致畸效应一、内照射急性放射病一、内照射急性放射病 放放射射性性核核素素滞滞留留在在靶靶器器官官或或者者靶靶组组织织对对机机体体内内照射照射引起的急性全身性疾病。引起的急性全身

20、性疾病。 从从内内照照射射剂剂量量学学上上看看，一一次次或或短短期期内内数数次次摄摄入入放放射射性性核核素素的的量量超超过过几几十十至至几几百百个个年年摄摄入入量量限限值值，才才有有可可能能达达到到引引起起内内照照射射急急性性放放射射病病的的内内照照射射剂剂量。量。 职职业业工工业业者者即即便便受受到到严严重重内内污污染染，多多会会及及时时采采取取防防护护救救治治措措施施，大大大大减减少少了了内内污污染染量量，从从而而避避免了内照射急性放射病的发生。免了内照射急性放射病的发生。动物种类动物种类 造血型造血型 肠型肠型 心血管型心血管型 脑型脑型 狗狗 200700 18008000 85001

21、5000 15000以上以上 猴猴 400900 200010000 - 15000以上以上 大鼠大鼠 4001000 200015000 2000025000 30000以上以上 小鼠小鼠 3001000 200015000 - 30000以上以上 表表 常用动物四型放射病造型选择剂量（常用动物四型放射病造型选择剂量（radrad） 二、主要靶器官损伤二、主要靶器官损伤z骨髓损伤骨髓损伤非非亲亲骨骨性性放放射射性性核核素素加加碘碘、铯铯、铷铷等等亦亦对对骨骨髓有损伤作用。髓有损伤作用。骨髓损伤的同时，骨髓损伤的同时，外周血外周血出现相应的变化。出现相应的变化。放射性核素内照射可引放射性核素内

22、照射可引起不同程度的骨髓损伤。起不同程度的骨髓损伤。其其损伤的特点损伤的特点和和严重程度严重程度与放射性核素的与放射性核素的辐射辐射特征特征和和分布分布密切相关。密切相关。二、主要靶器官损伤二、主要靶器官损伤z骨骼损伤骨骼损伤 放射性核素滞留于骨骼内可引起骨放射性核素滞留于骨骼内可引起骨组织的破坏组织的破坏 初初期期骨骨质质更更新新过过程程增增强强，出出现现含含大大量量破破骨骨细细胞胞的的成骨组织，骨骼腔内小静脉及毛细血管扩张。成骨组织，骨骼腔内小静脉及毛细血管扩张。后后期期，可可出出现现骨骨质质疏疏松松，病病理理性性骨骨折折，特特别别是是管管状骨状骨多见。多见。骨骨折折愈愈合合缓缓慢慢，有有

23、时时可可出出现现异异常常骨骨痂痂，不不易易被被吸吸收。有不成熟的骨组织。收。有不成熟的骨组织。主要靶器官损伤主要靶器官损伤z肺损伤肺损伤难难溶溶性性放放射射性性气气溶溶胶胶被被吸吸入入后后，可可滞滞留留于于肺肺泡泡壁壁上上、肺肺淋淋巴巴结结内内，当当累累积积剂剂量量达达l0 Gy以以上上时时可可引引起起放放射射性肺炎、肺水肿，晚期出现肺纤维化。性肺炎、肺水肿，晚期出现肺纤维化。严重者可因呼吸功能不全，循环衰竭和窒息而死亡。严重者可因呼吸功能不全，循环衰竭和窒息而死亡。由由肺肺泡泡内内转转移移到到气气管管-支支气气管管淋淋巴巴结结的的放放射射性性核核素素，可引起淋巴结炎，淋巴结纤维化和萎缩。可引

24、起淋巴结炎，淋巴结纤维化和萎缩。正正常常肺肺泡泡结结构构主要靶器官损伤主要靶器官损伤z胃肠道损伤胃肠道损伤放放射射性性核核素素经经胃胃肠肠道道吸吸收收、排排除除或或在在该该部部位位滞滞留时，可引起胃肠道损伤。留时，可引起胃肠道损伤。急急性性损损伤伤时时，出出现现胃胃功功能能紊紊乱乱、溃溃疡疡性性胃胃炎炎、放射性肠炎及溃疡、便血与粘液、里急后重。放射性肠炎及溃疡、便血与粘液、里急后重。严重严重时出现水电解质平衡紊乱、菌血症等。时出现水电解质平衡紊乱、菌血症等。 主要靶器官损伤主要靶器官损伤z肾脏损伤肾脏损伤亲肾性放射性核素可引起肾组织亲肾性放射性核素可引起肾组织早早期期间间质质水水肿肿，晚晚期期

25、时时肾肾曲曲管管上上皮皮萎萎缩缩、间间质质纤纤维维增生。由皮质向髓质扩展，最终引起肾硬化。增生。由皮质向髓质扩展，最终引起肾硬化。肾肾功功能能变变化化，轻轻者者表表现现为为蛋蛋白白尿尿、上上皮皮脱脱落落、管管型型，重者出现尿闭和尿毒症。重者出现尿闭和尿毒症。 损损伤伤。部部分分肾肾曲曲管管上上皮皮细细胞胞坏坏死死、脱脱落落，伴伴有有肾肾小小球的变化。球的变化。主要靶器官损伤主要靶器官损伤z肝脏损伤肝脏损伤 亲亲网网状状内内皮皮系系统统分分布布的的放放射射性性核核素素(如如232Th)可可引引起起肝肝损损伤伤，其其特特点点是是灶灶性性营营养养不不良良和和坏坏死死。出出现现肝肝索索解解离离，肝肝细

26、细胞胞退退行行性性变变，空空泡泡形形成成和和内内皮皮细细胞胞肿肿胀胀，随随后后发发展展为为肝肝脂脂肪肪变变性性和和急急性性坏死，晚期出现间质纤维增生和肝硬化。坏死，晚期出现间质纤维增生和肝硬化。主要靶器官损伤（续）主要靶器官损伤（续）z甲状腺甲状腺放放射射性性碘碘可可损损伤伤甲甲状状腺腺，组组织织学学上上见见到到滤滤泡泡的的上上皮皮细细胞胞空空泡泡形形成成，细细胞胞肿肿胀胀和和胞胞核核崩崩解解，继继而而出出现现滤滤泡泡上上皮皮不不规规则则生生长长，间间质质纤纤维维增增生生，滤滤泡泡内内胶胶体体减减少少，甲甲状状腺腺体体积积萎萎缩缩。甲甲状状腺腺功功能能表表现现为为吸碘率降低，吸碘率降低，131

27、I在甲状腺内的有效半减期缩短。在甲状腺内的有效半减期缩短。放放射射性性碘碘损损伤伤甲甲状状腺腺的的同同时时，可可波波及及到到甲甲状状旁旁腺腺，使使之之肿肿大大。亲亲骨骨性性放放射射性性核核素素的的慢慢性性损损伤伤，可可因因磷、钙代谢异常伴有甲状旁腺肿大。磷、钙代谢异常伴有甲状旁腺肿大。主要靶器官损伤主要靶器官损伤z其他内分泌损伤其他内分泌损伤 放射性核素内照射时，也可因出现放射性核素内照射时，也可因出现垂垂体体-甲甲状状腺腺系系统统的的功功能能障障碍碍，导导致致其其它它内内分分泌泌腺腺的的变变化化。垂垂体体可可出出现现萎萎缩缩及及营营养养不不良良性性改变，腺体结构不规则、嗜酸性细胞增多等。改变

28、，腺体结构不规则、嗜酸性细胞增多等。三、物质代谢异常三、物质代谢异常z内照射损伤导致物质代谢异常，内照射损伤导致物质代谢异常，ATP合成受抑制合成受抑制z在内照射作用下，核酸和核蛋白分解代谢增强在内照射作用下，核酸和核蛋白分解代谢增强z较大剂量的内照射，可使蛋白质代谢的分解加强、较大剂量的内照射，可使蛋白质代谢的分解加强、合成抑制，体内氮代谢负平衡合成抑制，体内氮代谢负平衡z内照射损伤，可使糖代谢发生障碍内照射损伤，可使糖代谢发生障碍z内照射损伤可使脂肪代谢失常内照射损伤可使脂肪代谢失常z内照射损伤可以引起水、盐代谢障碍内照射损伤可以引起水、盐代谢障碍四、免疫功能障碍四、免疫功能障碍 一一些些

29、放放射射性性核核素素长长期期滞滞留留于于免免疫疫器器官官，会会使使其其中的淋巴细胞长期受照射，引起中的淋巴细胞长期受照射，引起免疫功能的变化。免疫功能的变化。 内内照照射射损损伤伤时时，免免疫疫反反应应具具有有时时相相性性，抑抑制制相相与刺激相或正常交替出现。与刺激相或正常交替出现。 免免疫疫功功能能障障碍碍是是产产生生并并发发症症、影影响响损损伤伤转转归归和和远期病变发展的一个重要因素。远期病变发展的一个重要因素。 内照射能产生自身免疫现象。内照射能产生自身免疫现象。机体免疫系统最主要的效应细胞是机体免疫系统最主要的效应细胞是淋巴细胞淋巴细胞五、体细胞染色体畸变五、体细胞染色体畸变 染色体畸

30、变的后果取决于辐射作用的靶细胞染色体畸变的后果取决于辐射作用的靶细胞 辐辐射射作作用用于于体体细细胞胞，引引起起细细胞胞突突变变，只只影影响响受受照照射射的的个个体体，不不影影响响后后裔裔，与与辐辐射射致致癌癌、致致畸畸(胚胎接受照射胚胎接受照射)有密切关系。有密切关系。六、致畸效应六、致畸效应致致畸畸效效应应(teratogenesis)：放放射射性性核核素素内内照照射射致致畸畸效效应应，是是妊妊娠娠母母体体摄摄入入放放射射性性核核素素，使使胚胚胎胎受受到到内照射作用，干扰了胚胎的正常发育所致。内照射作用，干扰了胚胎的正常发育所致。 在在受受精精卵卵(配配子子)植植入入前前或或植植入入后后最

31、最初初阶阶段段受受到到放放射性核素的内照射作用，可使胚胎死亡或不能植入。射性核素的内照射作用，可使胚胎死亡或不能植入。在在器器官官形形成成期期受受照照射射则则可可能能使使主主要要器器官官发发育育异异常常，易发生畸形。易发生畸形。胎胎儿儿期期受受照照射射，易易发发生生出出生生后后生生长长发发育育障障碍碍和和畸畸形，严重者可使成长后随机性效应发生概率的增加形，严重者可使成长后随机性效应发生概率的增加 3. 内照射的随机性效应内照射的随机性效应辐射致癌辐射致癌和和遗传效应遗传效应都属于都属于随机效应随机效应 随随机机性性效效应应(stochastic (stochastic effects)effe

32、cts)的的严严重重程程度度是是不不受受吸吸收收剂剂量量的的大大小小影影响响。在在一一定定的的照照射射条条件件下下，效效应应可可能能出出现现，也也可可能能不不出出现现，而而发发生生的的机机率率则则与与剂剂量量大大小小有有关，并且不存在剂量阈值。关，并且不存在剂量阈值。随机性效应随机性效应特点特点: 损害程度与吸收剂量无关损害程度与吸收剂量无关 不存在剂量阈值不存在剂量阈值 发生的机率与吸收剂量有关发生的机率与吸收剂量有关几几率率随机性效应随机性效应剂量剂量剂量剂量阈值阈值确定性效应确定性效应严严重重程程度度致癌效应致癌效应是人和动物受辐射后远期效应是人和动物受辐射后远期效应最严重的后果最严重的

33、后果。放射性核素可诱发癌症放射性核素可诱发癌症机体受照射发生肿瘤有一定潜伏期机体受照射发生肿瘤有一定潜伏期内照射诱发肿瘤与放射性核素在体内的滞留内照射诱发肿瘤与放射性核素在体内的滞留部位具有一致性部位具有一致性 放射性核素内照射诱发肿瘤与化学致癌相比放射性核素内照射诱发肿瘤与化学致癌相比具有多发性和广谱性具有多发性和广谱性 一、致癌效应一、致癌效应（carcinogenic effects） （一）放射性核素诱发的癌症（一）放射性核素诱发的癌症（二）（二） 影响内照射致癌效应的因素影响内照射致癌效应的因素 影影响响放放射射性性核核素素内内照照射射致致癌癌效效应应的的因因素素有有：放放射射性性核

34、核素素的的辐辐射射类类型型，摄摄入入的的放放射射性性活活度度，摄摄入入途途径径和和方方式式，分分布布与与滞滞留留的的特特点点，吸吸收收剂剂量量和和剂剂量量率率，动动物物种种属属、性性别别和和年年龄龄，以以及及环环境境综综合合因因素素等等。其其中中最最重重要要的的是是受受照照射射的的器器官官或组织对辐射的敏感性或组织对辐射的敏感性、吸收剂量吸收剂量和和剂量率剂量率。表表 224Ra内污染人员的骨平均剂量与骨肉瘤发生率的关系内污染人员的骨平均剂量与骨肉瘤发生率的关系二、遗传效应二、遗传效应（Hereditary effects ） （一）（一） 基因突变基因突变(genic mutation) 基

35、因突变是基因突变是DNA碱基顺序中基因位点的改变，碱基顺序中基因位点的改变，又称为点突变又称为点突变 基因突变可能改变遗传的特性基因突变可能改变遗传的特性 基基因因突突变变有有显显性性和和隐隐性性之之分分，前前者者在在子子一一代代即即可可出现，后者则在子二代后方有可能得到表达。出现，后者则在子二代后方有可能得到表达。 哺哺乳乳动动物物生生殖殖细细胞胞发发生生突突变变后后，不不能能使使卵卵受受精精，或或使使受受精精卵卵在在着着床床前前死死亡亡，或或使使着着床床后后的的受受精精卵卵不不能成活而导致胚胎早期死亡。能成活而导致胚胎早期死亡。 （二）（二）生殖细胞的染色体畸变生殖细胞的染色体畸变生生殖殖

36、细细胞胞染染色色体体是是遗遗传传信信息息的的主主要要载载体体，它它的的畸变在遗传与变异中起着重要的作用。畸变在遗传与变异中起着重要的作用。生殖细胞染色体对电离辐射具有高度的敏感性生殖细胞染色体对电离辐射具有高度的敏感性 当当哺哺乳乳动动物物生生殖殖细细胞胞发发生生突突变变后后，往往往往不不能能与与异性细胞结合，即失去结成合子的能力。异性细胞结合，即失去结成合子的能力。 放放射射性性核核素素对对遗遗传传危危害害的的研研究究中中，观观察察睾睾丸丸精精原细胞染色体的损伤效应是一项很有意义的指标。原细胞染色体的损伤效应是一项很有意义的指标。表表 小鼠摄入氚水小鼠摄入氚水10d后诱发的初级精母细胞染色体

37、畸变后诱发的初级精母细胞染色体畸变三、随机性效应的辐射危害评估三、随机性效应的辐射危害评估 评估的意义评估的意义 从从辐辐射射防防护护的的角角度度出出发发，ICRP需需要要了了解解辐辐射射致致癌癌效效应应、预预期期辐辐射射遗遗传传效效应应的的发发生生概概率率及及这这些些效效应应的的后后果果；为为辐辐射射防防护护剂剂量量限限值值的的确确定定和和组组织织器器官官的的权权重重因因子子提提供供生生物物学依据。学依据。 辐辐射射危危害害包包括括：全全部部致致死死性性癌癌症症的的发发生生概概率率；致致死死性性癌癌症症的的预预期期寿寿命命损损失失；非非致致死死性性癌癌症症的的发发生生概概率率；全全部部后代严

38、重遗传性疾病的发生概率与寿命损失后代严重遗传性疾病的发生概率与寿命损失 辐辐射射危危害害评评价价对对象象是是全全人人群群，尤尤其其是是长长期期受受低低剂剂量量/率率照射的职业工作人群所发生的致癌效应和遗传效应。照射的职业工作人群所发生的致癌效应和遗传效应。 （二）评估的（二）评估的指标指标危危险险（risk）：指指特特定定个个人人接接受受特特定定剂剂量量照照射射所所诱诱发发的特定效应的概率的特定效应的概率概率概率/危险系数危险系数：指单位照射剂量诱发的危险：指单位照射剂量诱发的危险绝绝对对危危险险(Absolute risk，AR): 一一定定剂剂量量照照射射引引起起某某种癌症的超额发生率，亦

39、即癌症概率的增加额种癌症的超额发生率，亦即癌症概率的增加额相相对对危危险险( Relative risk，RR): 是是受受照照射射和和未未受受照照射射人群癌症发生率人群癌症发生率/死亡率之比或观察数与预期数之比死亡率之比或观察数与预期数之比超超额额绝绝对对危危险险(excess absolute risk, EAR): 照照射射组组癌癌症发病率与对照组癌症发病率之差症发病率与对照组癌症发病率之差 辐射致癌危险系数以辐射致癌危险系数以EAR为指标为指标 EAR系数：单位剂量的增加例数系数：单位剂量的增加例数 （三）评估的内容（三）评估的内容危险的定性评价危险的定性评价危险的定量评价危险的定量评

40、价危险系数的确定危险系数的确定剂量效应评价剂量效应评价接触水平评价接触水平评价4. 辐射致癌的剂量效应与时间响应模型辐射致癌的剂量效应与时间响应模型一、剂量效应模型一、剂量效应模型(dose-effect model) 剂量效应模型是描述效应对剂量的依赖关系的数学模式剂量效应模型是描述效应对剂量的依赖关系的数学模式线性模型线性模型平方模型平方模型线性平方模型线性平方模型S曲线模型曲线模型线性模型线性模型（linear model） 此此模模型型是是假假设设辐辐射射致致癌癌的的概概率率正正比比于于靶靶器器官官(组组织织)所所吸吸收收的的剂剂量量。它它表表示示效效应应是是剂剂量量的的线线性性函函数

41、数，是是一一种种最最简简单的剂量效应模型。单的剂量效应模型。 E=a+bDE=a+bDE E：效应；：效应；abab常数；常数；D D：吸收剂量：吸收剂量图图 线性模型线性模型剂量剂量效应概率效应概率高高LET，低剂量率辐照符合此种模型，低剂量率辐照符合此种模型 平方模型平方模型（squadratic model） 此此模模型型表表示示辐辐射射致致癌癌效效应应与与靶靶器器官官(组组织织)受受照照剂剂量量的平方成正比的平方成正比 。 E=aDE=aD2 2E E：效应；：效应；a a常数；常数；D D：吸收剂量：吸收剂量效应概率效应概率剂量剂量图图 平方模型平方模型高高LET，低剂量率辐照符合此

42、种模型，低剂量率辐照符合此种模型 线性平方模型线性平方模型（linear- squadratic model） 此此种种模模型型较较复复杂杂，低低剂剂量量时时线线性性项项为为主主，高高剂剂量量时以平方项为主时以平方项为主 。 E = aD + bDE = aD + bD2 2E E：效应；：效应；abab常数；常数；D D：吸收剂量：吸收剂量效应概率效应概率剂量剂量图图 线性平方模型线性平方模型 低低LET辐射，低剂量率照射辐射，低剂量率照射符合此种模型符合此种模型 S曲线模型曲线模型（linear model） 此此模模型型常常在在低低LET，高剂量率照射时出现。高剂量率照射时出现。 E =

43、 (aD+bD2) e-KDE：效应；：效应；ab常数；常数；D：吸收剂量：吸收剂量e-KD相当与高剂量时被杀死细胞所相当与高剂量时被杀死细胞所致下降部分致下降部分效应概率效应概率剂量剂量图图 S S曲线模型曲线模型二、时间响应模型二、时间响应模型 时间响应模型的概念和内时间响应模型的概念和内容容 时时间间响响应应模模型型(time-respone model) ：描描述述接接受受照照射射后后至至出出现现肿肿瘤瘤的的时时间间间间隔隔（即即潜潜伏伏期期）和和其其概概率率分分布布，并并对对观观察察截截止止后后继继续续发发生生的的危危险险进进行行预预测，故称为癌症危险的预测模型。测，故称为癌症危险的

44、预测模型。内内容容：癌癌症症潜潜伏伏期期，癌癌症症表表达达时时间间，即即持持续续有有限限的的期期间间内内还还是是持持续续终终身身；效效应应的的高高峰峰期期；发发癌癌年年龄龄；超超额额危危险险的的时时间间分分布布及及不不同同年年龄龄对对照照人人群群肿肿瘤发生率的关系等瘤发生率的关系等 时间响应模型及其对辐射危险系数的影响时间响应模型及其对辐射危险系数的影响 辐辐射射致致癌癌的的最最短短潜潜伏伏期期及及癌癌症症表表达达的的持持续续时时间间，可可因癌症种类而异。因癌症种类而异。 白白血血病病和和骨骨癌癌的的潜潜伏伏期期较较短短，一一般般为为24年年，效效应应的的持持续续时时间间也也较较短短，大大约约

45、在在l0年年后后发发生生率率降降低低，30年年后后基基本恢复常态。本恢复常态。 实实体体癌癌的的潜潜伏伏期期甚甚长长，最最短短者者510年年，癌癌症症表表达达时时间间可可能能延延续续终终生生，出出现现的的时时间间与与一一般般人人群群中中出出现现这这种种癌癌症症的的时时间间大大体体一一致致，受受照照射射人人群群发发病病年年龄龄随随追追踪踪年年限限而而增加。增加。 通过适当危险预测模型在有限时间内没有观察到通过适当危险预测模型在有限时间内没有观察到生命终点的随访结果，对今后和终身可能发生的危生命终点的随访结果，对今后和终身可能发生的危险进行预测。险进行预测。010年年20年年30年年40年年白血病

46、白血病之外的肿瘤2年年图图 日本原爆受害者肿瘤发生率随时间的变化日本原爆受害者肿瘤发生率随时间的变化5. 随机性效应的危险系数随机性效应的危险系数一、辐射致癌效应的危险系数一、辐射致癌效应的危险系数 危险系数的评估危险系数的评估 联联合合国国原原子子辐辐射射效效应应科科学学委委员员会会(UNSCEAR) 1988报报告告的的致致癌癌终终身身危危险险估估计计，应应用用了了线线性性剂剂量量效效应应模模型型，相相加加和和相相乘乘两两种种预预测测模模型型，及及年年龄龄特特异异危危险险系系数数和和年年龄龄平平均均危危险险系系数数。它它给给出出的的辐辐射射诱诱发发的的所所有有恶恶性性肿肿瘤瘤终终身身危危险

47、险度度预预测测值值和和按按预预测测值算出的寿命损失。值算出的寿命损失。 (二）年龄和性别对辐射致癌危险系数的影响二）年龄和性别对辐射致癌危险系数的影响 年龄的影响年龄的影响 不不同同年年龄龄及及性性别别的的人人其其辐辐射射致致癌癌危危险险度度有有着着明明显显的的差差别别。总总的的趋趋势势是是危危险险度度随随年年龄龄的的增增加加而降低。年轻者较年老者危险度高而降低。年轻者较年老者危险度高 性别的影响性别的影响 性性别别也也是是辐辐射射致致癌癌中中的的相相关关因因素素。有有些些器器官官组织的癌症发生率，明显地随性别而变化。组织的癌症发生率，明显地随性别而变化。 例例如如，乳乳腺腺癌癌的的增增加加只

48、只发发生生于于女女性性。辐辐射射所所致肺癌的发生率男性显著地高于女性致肺癌的发生率男性显著地高于女性 （三）用于辐射致癌病因判断的病因概率法（三）用于辐射致癌病因判断的病因概率法 病病因因概概率率(probability of causation, PC)，指指先先前前受受到到一一定定剂剂量量照照射射后后发发生生的的某某种种癌癌症症归归因因于于照照射射概概率率的问题，利用的问题，利用PC对癌症的辐射病因进行定量判断。对癌症的辐射病因进行定量判断。 PC10时时，认认为为癌癌症症由由先先前前照照射射诱诱发发的的可可能能性性很很小，辐射不大可能是癌症的病因；小，辐射不大可能是癌症的病因；PC为为1

49、0%50%时时，则则认认为为癌癌症症可可能能与与既既往往照照射射有有关关，即先前照射可能是该癌症的病因；即先前照射可能是该癌症的病因；PC50时时，可可诊诊断断为为放放射射性性肿肿瘤瘤，即即先先前前所所受受照照射很可能是该肿瘤的病因。射很可能是该肿瘤的病因。 根据我国根据我国放射肿瘤判断标准及处理原则放射肿瘤判断标准及处理原则二、辐射遗传效应的危险系数二、辐射遗传效应的危险系数 有有关关辐辐射射所所致致人人群群的的遗遗传传效效应应资资料料甚甚少少。因因此此其危险度估计值主要是依据实验动物的数据。其危险度估计值主要是依据实验动物的数据。 在在哺哺乳乳动动物物辐辐射射遗遗传传学学研研究究中中积积累累的的大大量量资资料料，充分说明电离辐射能引起遗传危害。充分说明电离辐射能引起遗传危害。 一一般般认认为为，从从机机制制来来看看辐辐射射遗遗传传效效应应在在动动物物和和人类之间并无本质差别。人类之间并无本质差别。 辐辐射射所所致致遗遗传传效效应应的的发发生生率率，取取决决于于辐辐射射引引起起的的染色体染色体和和DNA结构结构的变化。的变化。