輻射反應和輻射損傷

2006/10/12 22:55:00

由電離輻射所致的急性,遲發性或慢性的機體組織損害.

　　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).

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.

診斷和預后

　　若出現大腦或胃腸道綜合征,診斷很簡單,但預后嚴重.大腦綜合征患者在數小時至數日內死亡,胃腸道綜合征的病人通常在3~10日內死亡.造血系統綜合征時,可在8~50日內發生死亡,其中2~4周內因出現感染而死亡,3~6周內因大量出血而死亡.若急性整體劑量＞6Gy,胃腸道或造血系統功能紊亂可致死,但若劑量＜6Gy則有可能存活,存活率與總劑量成反比.

　　接受放射治療或在放射事故中受到照射的人,其診斷顯而易見.預后取決于劑量,劑量率和在人體中的分布.系列的血液學或骨髓檢查可測知骨髓損傷的嚴重性,為預后提供補充資料.

　　對不明或忽略的外照射所致的慢性放射損傷的診斷可能很困難或不可能.必須考慮到可能的職業性照射.在聯邦或州政府批準的機構中,保留有暴露于輻射的記錄.為測知顯著照射后可能發生的染色體異常的類型和頻率,應進行系列的染色體檢查,但這些異常也可能是預先存在的,或別的原因引起的.

　　眼部經常受到照射,特別是中子照射時,應定期檢查白內障.被照射的病人可用手提式劑量率探測器或精密的整體計數儀監測.若懷疑受到非γ射線放射核素的照射,則應檢查尿液.若懷疑攝入鐳,則應分析呼吸中的氡.

　　對自稱受到照射者的確切診斷是不大可能的,除非有確實接受過外或內照射的劑量證書.若血液學參數正常并缺乏客觀的臨床疾病,則可使病人及其他有關人員消除疑慮.　

預防

　　若在照射前給某些藥物或化合物(如巰基化合物),可增加動物的存活率.但沒有可用于人類的預防藥物.減少致死的或嚴重超劑量暴露的唯一辦法是嚴格執行防護措施和堅持最大允許劑量水平制度.這些水平在美國核條例委員會的放射防護標準中有介紹.

治療

　　被放射性物質污染的皮膚,應該立即用大量的水和若有的話,用含有依地酸(EDTA)的特異性螯合液清洗.小的穿通傷必須嚴格清洗和清創,直至創口無放射性.攝入的放射性物質應迅速催吐清除,若是剛攝入則可洗胃清除.攝入或吸入大量放射性碘,可給病人服含大量碘的Lugol溶液或飽和碘化鉀溶液數日或數周,以封閉甲狀腺對放射性碘的攝取.同時應用利尿劑.對碘過敏的病人不應該用Lugol溶液.

　　因為急性大腦綜合征是致死性的,故治療是枯息性的,包括處理休克和缺氧,緩解疼痛和焦慮,給鎮靜劑控制抽搐.

　　對胃腸道綜合征,若照射劑量不大,給止吐藥,鎮靜劑和抗生素已足夠.若能口服進食,則給可刺激性的飲食可獲良好耐受.經適當途徑補足大量液體,電解質和血漿.所給液體的量和種類取決于血化學分析(特別是電解質和蛋白),血壓,脈搏,液體出入量和皮膚的充盈度.

　　對造血系統綜合征并伴有潛在的致死性感染,出血和貧血的病人,處理與不管什么原因所致的骨髓再生不良及全血減少的處理相同(參見第127節再生不良性貧血).主要的治療是給抗生素和輸新鮮血及血小板.所有皮膚穿刺都必須無菌操作,病人應該隔離以防止接觸致病菌.

　　除非因原有的疾病或突然發生的并發癥必須使用外,應避免應用抗腫瘤化療或其他骨髓抑制藥物,以免進一步抑制骨髓.

　　若病人的照射劑量＞2Gy,則應進行組織定型并考慮尋找相容的骨髓供體.若所輸骨髓來自雙胞胎親屬,則可增加骨髓移植存活的可能性.若粒細胞和血小板分別降到＜500/μl和＜20000/μl,應考慮作同種骨髓移植,然而成功的可能性小并且移植后可出現有致死可能的免疫排斥反應(參見第149節骨髓移植).

　　止吐藥(如丙氯拉嗪5~10mg口服或肌內注射每日4次)可減輕腹部放射治療所致的放射病癥狀,若預先給藥還有預防作用.用于治療化療所致癥狀的奧丹西隆(ondansetron)和格蘭西隆(granisetron)對放射病也有幫助,但價格很貴.放射治療專家和有關的內科醫生必須緊密合作,注意營養和液體的平衡.仔細計劃整體治療方案(如劑量,治療之間的間隔,支持療法),大多數問題可防止發生.

　　對嚴重慢性輻射,第一步是患者離開輻射源.若鐳,釷或放射性鍶沉積體內,則應迅速口服或腸外途徑給予螯合劑(如EDTA)以增加排泄.但到了晚期,這些藥基本無效.放射性潰瘍或癌需外科切除和整形修復.放射性白血病的治療與自發性白血病的治療相同.輸全血可糾正貧血,輸血小板可減輕血小板缺乏性出血.但這些措施的療效僅僅是暫時性的,因為廣泛損害的骨髓的再生可能性很小.對不育,卵巢和睪丸功能障礙,除補充內分泌外尚無其他有效治療.