由電離輻射所致的急性,遲發性或慢性的機體組織損害

2008/12/16 10:32:00

　　電離輻射(如X線,中子,質子,α或β粒子,γ射線)可直接或通過繼發反應損害組織.大劑量輻射可在數天內產生可見的身體效應.小劑量所致的DNA變化可使被照射者產生慢性疾病,使他們的后代發生遺傳學缺陷.損傷程度與細胞的愈合或死亡之間的關系十分復雜.

　　有害的電離輻射源包括用于診斷和治療的高能X線,鐳和其他天然放射性物質(如氡),核反應堆,回旋加速器,直線加速器,可變梯度同步加速器,用于治療癌腫的密封的鈷和銫以及大量用于醫學和工業的人工產生的放射性物質.

　　從反應堆意外地泄漏大量輻射的事故已有數次,例如,最廣為人知的1979年發生于賓夕法尼亞州三里島的事故和1986年發生在烏克蘭切爾諾貝利事故.后者導致30多人死亡和很多放射損傷；大部分東歐及部分西歐地區,亞洲和美國都能測到顯著的放射性.

　　常用的測量單位是倫琴,戈瑞(Gy)和希沃特(Sv).倫琴(R)是空氣中x或γ電離輻射的計量單位,戈瑞是被各組織或物質吸收的能量計量單位,它可應用于各類輻射.R和厘戈瑞(cGy)基本上是相等的.在說明生物學效應時,Sv與經質量因子校正的Gy相等.因為對一定量的能量而言,不同類型的輻射可產生不同的生物學效應；例如,中子有較大的效應.對X和γ輻射,Sv與Gy相等.在現代術語中Gy和Sv已替代拉德(rad)和雷姆(rem),Gy＝100rad,Sv＝100rem.在非專業刊物中常常將輻射分為低水平輻射(0.2~0.3Gy)和高水平輻射(＞0.3Gy).而醫學劑量一般為＜0.05Gy,而且常常＜0.01Gy.地球及其大氣的本底放射活性水平很低,而不能測知其效應(表278-1).

　　身體或遺傳的效應取決于幾種因素,包括總劑量和劑量率(放射劑量/單位時間).隨著總劑量或劑量率的增加,可測到效應的可能性也增加.單劑快速照射幾個Gy后很容易觀察到明顯的生物效應；但若在數周或數月內給相同劑量的Gy,則可被機體耐受而且可測到的急性效應很小.

　　放射效應還取決于被照射的身體面積,全身1次吸收2Gy不致死；但當整體劑量達到4.5Gy時,死亡率約為50%(LD50)；而在很短時間內所給整體劑量＞6Gy時,幾乎肯定致死.相反,若長時間內給小區域組織(如癌腫治療)照射數10Gy,則仍可耐受.

　　在機體內的劑量分布也很重要,一般細胞轉化越快,對輻射的敏感性越大.淋巴細胞最敏感,其他依次為性腺,增殖的骨髓細胞,腸上皮細胞,表皮,肝細胞,肺泡和膽道上皮細胞,腎上皮細胞,內皮細胞(胸膜和腹膜),神經細胞,骨細胞和肌肉及結締組織.放射治療時,敏感區域(如腸,骨髓)加以防護,而可接受高整體劑量,否則可致死.

病理生理學

　　給足夠高的劑量照射后,可發生細胞壞死.高的亞致死劑量可通過降低有絲分裂率,減緩DNA合成或使細胞變成息肉狀,而干擾細胞的增殖.連續進行更新的組織(如腸上皮,骨髓,性腺)經輻射后可產生劑量依賴的進行性再生不良,萎縮,最終纖維化.某些受損但仍能進行有絲分裂的細胞,在其死亡前還可經1或2個生殖周期,產生異常的后代(如巨大晚幼粒細胞,分葉過度的嗜中性白細胞).

　　＜100mGy劑量的身體和遺傳學效應,通常用高劑量研究結果的線性外推法來估計,因為很低劑量的生物學效應的客觀資料很少.某些學者假設了閾值效應,但尚未充分闡明.有報道稱,另加極低劑量照射的動物存活時間比僅僅接受本底照射的動物的存活時間長.

癥狀和體征

　　急性輻射綜合征　根據劑量,劑量率,身體部位和照射后時間,該綜合征可分為大腦,胃腸道和造血系統三種類型.

　　大腦綜合征由極高整體劑量(＞30Gy)輻射所致,幾乎都是致死的.該綜合征有3個階段：表現為惡心和嘔吐的前驅期；倦怠和嗜睡,程度上從淡漠到虛脫(可能因腦內非細菌性炎癥灶或輻射產生的毒性產物所致)；震顫,抽搐,共濟失調,最后在數小時至數天內死亡.

　　胃腸道綜合征由整體劑量≥4Gy輻射所致,其特征為惡心,嘔吐和可導致嚴重脫水,血容量降低和血管虛脫的腹瀉.胃腸道綜合征由組織壞死引起,并且可因進行性胃腸道粘膜萎縮而持續不愈.也可因腸道壞死而發生菌血癥.最后腸絨毛脫落,大量血漿流失于腸腔.若補充大量血漿,4~6天后胃腸道上皮細胞可再生；在該期用抗生素可使病人保持存活.但2或3周內可發生造血衰竭而通常致死.

　　造血系統綜合征由整體劑量為2~10Gy的輻射所致,其最初的表現為厭食,冷漠,惡心和嘔吐.這些癥狀可在6~12小時內達高峰,在照射后24~36小時完全消退.但在這相對緩解期內,淋巴結,脾和骨髓開始萎縮,導致全血減少.萎縮可因直接殺死放射敏感細胞和新細胞的產生受抑制所致.外周血中,淋巴細胞減少立即發生,24~36小時內達高峰.嗜中性的細胞減少的發生較緩慢.3~4周內血小板減少明顯.

　　造血系統綜合征時,容易被感染(腐生菌或致病菌),因為劑量相關的循環中的粒細胞和淋巴細胞減少,劑量相關的抗體產生受損,粒細胞移行和吞噬作用受損,網狀內皮系統殺滅被吞噬細菌的能力減弱,皮下組織抵抗細菌擴散的能力降低,皮膚和腸道發生出血區(主要由血小板減少所致)有利于細菌的入侵和生長.

　　急性放射病　本病發生于放射治療(特別是腹部)后的少數病人,其原因尚未闡明.典型的癥狀有惡心,嘔吐,腹瀉,厭食,頭痛,不適和不同程度的心動過速,然后在數小時或數日內消退.

　　中期遲發效應　長期或反復的內置或外源性低劑量率照射,可使女性閉經和性欲降低,男女兩性的生育能力降低,貧血,白細胞減少,血小板減少和白內障.更高劑量或更局限的照射可引起脫發,皮膚萎縮和潰瘍,角化病和毛細血管擴張,最終可發生鱗狀細胞癌.攝入放射性親骨核素(如鐳鹽)數年后可發生骨癌.

　　對癌腫的廣泛放射治療,有時可供被照射器官嚴重損傷.若腎臟被照射則降低腎小球濾過率和腎小管功能.極高劑量照射,經6個月至1年潛伏期后可引起急性臨床癥狀(如蛋白尿,不同程度的腎功能不全,貧血,低血壓).若在5周內腎臟累積照射劑量＞20Gy,約37%的病人可發生放射性纖維化和少尿性腎衰竭.其余病人可在一個長時期內出現各種異常變化.肌肉的大量累積劑量可引起伴有肌萎縮和鈣化的疼痛性肌病,極少數人隨之可發生惡性變(如肉瘤).肺癌放射治療后可產生嚴重的放射性肺炎和其后發生的肺纖維化,若在不太長的治療期間內累積劑量超過30Gy則可能致死.縱隔部位的廣泛放射治療可引起放射性心包炎和心肌炎.一段脊柱的累積劑量超過50Gy時,可產生災難性的骨髓病.但若劑量率限止在2Gy/d內,可減少這種危險性.若劑量率為8Gy/d,則當累積劑量到達16Gy(2天治療后)時,就可發生骨髓病.廣泛照射腹部淋巴結(如精原細胞瘤,淋巴瘤或卵巢癌)后,可發生腸的慢性潰瘍,纖維化和穿孔.中電壓X線治療時可發生皮膚紅斑和潰瘍,應用60鈷裝置和直線加速器產生的能透入深部組織的高能光子,可避免發生上述皮膚并發癥.

　　晚期身體和遺傳效應　對體細胞的照射可引起癌(如白血病；甲狀腺,皮膚或骨癌)和白內障,在動物模型中可見非特異性的壽命縮短.用X線治療增殖體和扁桃體增生后20~30年可發生甲狀腺癌.外照射的生物學效應似乎比放射性碘的生物學效應大.

　　對生殖細胞的照射累及基因,突變增加.生殖可使突變持續,進而使下一代的遺傳缺陷增多.對某些個體的觀察表明10-2/Gy可產生能測到的長期遺傳或身體的生物學效應.