輻射反應(yīng)和輻射損傷

2006/10/12 22:55:00

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.

　　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(guò)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(jiàn)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(guó)都能測(cè)到顯著的放射性.

　　常用的測(cè)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(shuō)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(yǔ)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(cè)知其效應(yīng)(表278-1).

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(cè)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(cè)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(zhǎng)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(guò)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(guò)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(lái)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(zhǎng).

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(kāi)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(zhǎng).

　　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(guò)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)的治療期間內(nèi)累積劑量超過(guò)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(guò)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��；甲狀腺,皮膚或骨癌)和白內(nèi)障,在動(dòng)物模型中可見(jiàn)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(cè)到的長(zhǎng)期遺傳或身體的生物學(xué)效應(yīng).

診斷和預(yù)后

　　若出現(xiàn)大腦或胃腸道綜合征,診斷很簡(jiǎn)單,但預(yù)后嚴(yán)重.大腦綜合征患者在數(shù)小時(shí)至數(shù)日內(nèi)死亡,胃腸道綜合征的病人通常在3~10日內(nèi)死亡.造血系統(tǒng)綜合征時(shí),可在8~50日內(nèi)發(fā)生死亡,其中2~4周內(nèi)因出現(xiàn)感染而死亡,3~6周內(nèi)因大量出血而死亡.若急性整體劑量＞6Gy,胃腸道或造血系統(tǒng)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(jiàn).預(yù)后取決于劑量,劑量率和在人體中的分布.系列的血液學(xué)或骨髓檢查可測(cè)知骨髓損傷的嚴(yán)重性,為預(yù)后提供補(bǔ)充資料.

　　對(duì)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(yè)性照射.在聯(lián)邦或州政府批準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)中,保留有暴露于輻射的記錄.為測(cè)知顯著照射后可能發(fā)生的染色體異常的類型和頻率,應(yīng)進(jìn)行系列的染色體檢查,但這些異常也可能是預(yù)先存在的,或別的原因引起的.

　　眼部經(jīng)常受到照射,特別是中子照射時(shí),應(yīng)定期檢查白內(nèi)障.被照射的病人可用手提式劑量率探測(cè)器或精密的整體計(jì)數(shù)儀監(jiān)測(cè).若懷疑受到非γ射線放射核素的照射,則應(yīng)檢查尿液.若懷疑攝入鐳,則應(yīng)分析呼吸中的氡.

　　對(duì)自稱受到照射者的確切診斷是不大可能的,除非有確實(shí)接受過(guò)外或內(nèi)照射的劑量證書.若血液學(xué)參數(shù)正常并缺乏客觀的臨床疾病,則可使病人及其他有關(guān)人員消除疑慮.　

預(yù)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(dòng)物的存活率.但沒(méi)有可用于人類的預(yù)防藥物.減少致死的或嚴(yán)重超劑量暴露的唯一辦法是嚴(yán)格執(zhí)行防護(hù)措施和堅(jiān)持最大允許劑量水平制度.這些水平在美國(guó)核條例委員會(huì)的放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)中有介紹.

治療

　　被放射性物質(zhì)污染的皮膚,應(yīng)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(yán)格清洗和清創(chuàng),直至創(chuàng)口無(wú)放射性.攝入的放射性物質(zhì)應(yīng)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(shù)日或數(shù)周,以封閉甲狀腺對(duì)放射性碘的攝取.同時(shí)應(yīng)用利尿劑.對(duì)碘過(guò)敏的病人不應(yīng)該用Lugol溶液.

　　因?yàn)榧毙源竽X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(zhèn)靜劑控制抽搐.

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

　　對(duì)造血系統(tǒng)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(jiàn)第127節(jié)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(wú)菌操作,病人應(yīng)該隔離以防止接觸致病菌.

　　除非因原有的疾病或突然發(fā)生的并發(fā)癥必須使用外,應(yīng)避免應(yīng)用抗腫瘤化療或其他骨髓抑制藥物,以免進(jìn)一步抑制骨髓.

　　若病人的照射劑量＞2Gy,則應(yīng)進(jìn)行組織定型并考慮尋找相容的骨髓供體.若所輸骨髓來(lái)自雙胞胎親屬,則可增加骨髓移植存活的可能性.若粒細(xì)胞和血小板分別降到＜500/μl和＜20000/μl,應(yīng)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(xiàn)有致死可能的免疫排斥反應(yīng)(參見(jiàn)第149節(jié)骨髓移植).

　　止吐藥(如丙氯拉嗪5~10mg口服或肌內(nèi)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(yù)先給藥還有預(yù)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(duì)放射病也有幫助,但價(jià)格很貴.放射治療專家和有關(guān)的內(nèi)科醫(yī)生必須緊密合作,注意營(yíng)養(yǎng)和液體的平衡.仔細(xì)計(jì)劃整體治療方案(如劑量,治療之間的間隔,支持療法),大多數(shù)問(wèn)題可防止發(fā)生.

　　對(duì)嚴(yán)重慢性輻射,第一步是患者離開(kāi)輻射源.若鐳,釷或放射性鍶沉積體內(nèi),則應(yīng)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(wú)效.放射性潰瘍或癌需外科切除和整形修復(fù).放射性白血病的治療與自發(fā)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(shí)性的,因?yàn)閺V泛損害的骨髓的再生可能性很小.對(duì)不育,卵巢和睪丸功能障礙,除補(bǔ)充內(nèi)分泌外尚無(wú)其他有效治療.