由電離輻射所致的急性,遲發(fā)性或慢性的機(jī)體組織損害

2008/12/16 10:32:00

　　電離輻射(如X線,中子,質(zhì)子,α或β粒子,γ射線)可直接或通過繼發(fā)反應(yīng)損害組織.大劑量輻射可在數(shù)天內(nèi)產(chǎn)生可見的身體效應(yīng).小劑量所致的DNA變化可使被照射者產(chǎn)生慢性疾病,使他們的后代發(fā)生遺傳學(xué)缺陷.損傷程度與細(xì)胞的愈合或死亡之間的關(guān)系十分復(fù)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(zhì)(如氡),核反應(yīng)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(yī)學(xué)和工業(yè)的人工產(chǎn)生的放射性物質(zhì).

　　從反應(yīng)堆意外地泄漏大量輻射的事故已有數(shù)次,例如,最廣為人知的1979年發(fā)生于賓夕法尼亞州三里島的事故和1986年發(fā)生在烏克蘭切爾諾貝利事故.后者導(dǎo)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(qū),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(jì)量單位,戈瑞是被各組織或物質(zhì)吸收的能量計(jì)量單位,它可應(yīng)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(xué)效應(yīng)時(shí),Sv與經(jīng)質(zhì)量因子校正的Gy相等.因?yàn)閷?duì)一定量的能量而言,不同類型的輻射可產(chǎn)生不同的生物學(xué)效應(yīng)；例如,中子有較大的效應(yīng).對(duì)X和γ輻射,Sv與Gy相等.在現(xiàn)代術(shù)語中Gy和Sv已替代拉德(rad)和雷姆(rem),Gy＝100rad,Sv＝100rem.在非專業(yè)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(yī)學(xué)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(yīng)(表278-1).

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

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

　　在機(jī)體內(nèi)的劑量分布也很重要,一般細(xì)胞轉(zhuǎn)化越快,對(duì)輻射的敏感性越大.淋巴細(xì)胞最敏感,其他依次為性腺,增殖的骨髓細(xì)胞,腸上皮細(xì)胞,表皮,肝細(xì)胞,肺泡和膽道上皮細(xì)胞,腎上皮細(xì)胞,內(nèi)皮細(xì)胞(胸膜和腹膜),神經(jīng)細(xì)胞,骨細(xì)胞和肌肉及結(jié)締組織.放射治療時(shí),敏感區(qū)域(如腸,骨髓)加以防護(hù),而可接受高整體劑量,否則可致死.

病理生理學(xué)

　　給足夠高的劑量照射后,可發(fā)生細(xì)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(xì)胞變成息肉狀,而干擾細(xì)胞的增殖.連續(xù)進(jìn)行更新的組織(如腸上皮,骨髓,性腺)經(jīng)輻射后可產(chǎn)生劑量依賴的進(jìn)行性再生不良,萎縮,最終纖維化.某些受損但仍能進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞,在其死亡前還可經(jīng)1或2個(gè)生殖周期,產(chǎn)生異常的后代(如巨大晚幼粒細(xì)胞,分葉過度的嗜中性白細(xì)胞).

　　＜100mGy劑量的身體和遺傳學(xué)效應(yīng),通常用高劑量研究結(jié)果的線性外推法來估計(jì),因?yàn)楹艿蛣┝康纳�物學(xué)效應(yīng)的客觀資料很少.某些學(xué)者假設(shè)了閾值效應(yīng),但尚未充分闡明.有報(bào)道稱,另加極低劑量照射的動(dòng)物存活時(shí)間比僅僅接受本底照射的動(dòng)物的存活時(shí)間長.

癥狀和體征

　　急性輻射綜合征　根據(jù)劑量,劑量率,身體部位和照射后時(shí)間,該綜合征可分為大腦,胃腸道和造血系統(tǒng)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(gè)階段：表現(xiàn)為惡心和嘔吐的前驅(qū)期；倦怠和嗜睡,程度上從淡漠到虛脫(可能因腦內(nèi)非細(xì)菌性炎癥灶或輻射產(chǎn)生的毒性產(chǎn)物所致)；震顫,抽搐,共濟(jì)失調(diào),最后在數(shù)小時(shí)至數(shù)天內(nèi)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(dǎo)致嚴(yán)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(jìn)行性胃腸道粘膜萎縮而持續(xù)不愈.也可因腸道壞死而發(fā)生菌血癥.最后腸絨毛脫落,大量血漿流失于腸腔.若補(bǔ)充大量血漿,4~6天后胃腸道上皮細(xì)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(nèi)可發(fā)生造血衰竭而通常致死.

　　造血系統(tǒng)綜合征由整體劑量為2~10Gy的輻射所致,其最初的表現(xiàn)為厭食,冷漠,惡心和嘔吐.這些癥狀可在6~12小時(shí)內(nèi)達(dá)高峰,在照射后24~36小時(shí)完全消退.但在這相對(duì)緩解期內(nèi),淋巴結(jié),脾和骨髓開始萎縮,導(dǎo)致全血減少.萎縮可因直接殺死放射敏感細(xì)胞和新細(xì)胞的產(chǎn)生受抑制所致.外周血中,淋巴細(xì)胞減少立即發(fā)生,24~36小時(shí)內(nèi)達(dá)高峰.嗜中性的細(xì)胞減少的發(fā)生較緩慢.3~4周內(nèi)血小板減少明顯.

　　造血系統(tǒng)綜合征時(shí),容易被感染(腐生菌或致病菌),因?yàn)閯┝肯嚓P(guān)的循環(huán)中的粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞減少,劑量相關(guān)的抗體產(chǎn)生受損,粒細(xì)胞移行和吞噬作用受損,網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)殺滅被吞噬細(xì)菌的能力減弱,皮下組織抵抗細(xì)菌擴(kuò)散的能力降低,皮膚和腸道發(fā)生出血區(qū)(主要由血小板減少所致)有利于細(xì)菌的入侵和生長.

　　急性放射病　本病發(fā)生于放射治療(特別是腹部)后的少數(shù)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(dòng)過速,然后在數(shù)小時(shí)或數(shù)日內(nèi)消退.

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

　　對(duì)癌腫的廣泛放射治療,有時(shí)可供被照射器官嚴(yán)重?fù)p傷.若腎臟被照射則降低腎小球?yàn)V過率和腎小管功能.極高劑量照射,經(jīng)6個(gè)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(nèi)腎臟累積照射劑量＞20Gy,約37%的病人可發(fā)生放射性纖維化和少尿性腎衰竭.其余病人可在一個(gè)長時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)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(shù)人隨之可發(fā)生惡性變(如肉瘤).肺癌放射治療后可產(chǎn)生嚴(yán)重的放射性肺炎和其后發(fā)生的肺纖維化,若在不太長的治療期間內(nèi)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(shí),可產(chǎn)生災(zāi)難性的骨髓病.但若劑量率限止在2Gy/d內(nèi),可減少這種危險(xiǎn)性.若劑量率為8Gy/d,則當(dāng)累積劑量到達(dá)16Gy(2天治療后)時(shí),就可發(fā)生骨髓病.廣泛照射腹部淋巴結(jié)(如精原細(xì)胞瘤,淋巴瘤或卵巢癌)后,可發(fā)生腸的慢性潰瘍,纖維化和穿孔.中電壓X線治療時(shí)可發(fā)生皮膚紅斑和潰瘍,應(yīng)用60鈷裝置和直線加速器產(chǎn)生的能透入深部組織的高能光子,可避免發(fā)生上述皮膚并發(fā)癥.

　　晚期身體和遺傳效應(yīng)　對(duì)體細(xì)胞的照射可引起癌(如白血病；甲狀腺,皮膚或骨癌)和白內(nèi)障,在動(dòng)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(fā)生甲狀腺癌.外照射的生物學(xué)效應(yīng)似乎比放射性碘的生物學(xué)效應(yīng)大.

　　對(duì)生殖細(xì)胞的照射累及基因,突變?cè)黾?生殖可使突變持續(xù),進(jìn)而使下一代的遺傳缺陷增多.對(duì)某些個(gè)體的觀察表明10-2/Gy可產(chǎn)生能測到的長期遺傳或身體的生物學(xué)效應(yīng).