辐射损伤
該文的醫學專家
最近審查:07.07.2025
电离辐射会以不同的方式损伤组织,具体取决于辐射类型、剂量、程度和外照射类型。症状可能是局部的(例如烧伤),也可能是全身性的(例如急性放射病)。诊断基于辐射暴露史,有时也依赖于α计数器或盖革计数器。辐射损伤的治疗包括隔离和(如有需要)净化,但通常需要支持治疗。对于特定放射性核素的内部污染,可使用吸收抑制剂或螯合剂。预后评估可通过测量最初24至72小时内的淋巴细胞计数来评估。
辐射是由放射性元素或人工放射源(如X射线管、放射治疗设备)发射的高能电磁波(X射线、γ射线)或粒子(α粒子、β粒子、中子)。
α粒子是由各种放射性核素(例如钚、镭、铀)发射的氦原子核,它们穿透皮肤的深度不会超过 0.1 毫米。β粒子是由不稳定原子(特别是137 Cs、131 I)的原子核发射的高能电子。这些粒子可以穿透皮肤到更深的深度(1-2 厘米),并对上皮和上皮下层造成损害。中子是由某些放射性原子核发射的电中性粒子,是核反应(例如在反应堆、直线加速器中)的结果;它们可以深入组织(超过 2 厘米),在那里它们与稳定原子的碰撞导致 α 和 β 粒子以及 γ 辐射的发射。γ 射线和 X 射线是高能电磁辐射(即光子),可以穿透人体组织数厘米深。
由于这些特性,α粒子和β粒子主要在发射它们的放射性元素位于体内(内部污染)或直接位于体表时发挥其破坏作用。γ射线和X射线可在距辐射源很远的地方造成伤害,并且是导致急性放射综合征的典型原因(参见相关章节)。
测量单位。以下是一些不同的测量单位:伦琴、戈瑞和西弗特。伦琴 (R) 表示空气中 X 射线或伽马射线的强度。戈瑞 (Gy) 表示组织吸收的能量。由于每戈瑞造成的生物损伤因辐射类型而异(中子和 α 粒子的损伤较大),因此戈瑞剂量必须乘以质量因数,即另一个单位——西弗特 (Sv)。戈瑞和西弗特在现代命名法中取代了“拉德”和“雷姆”(1 Gy = 100 拉德;1 Sv = 100 雷姆),在描述伽马射线或贝塔射线时,它们实际上是等效的。
辐射暴露。辐射暴露主要有两种类型:污染和辐照。在很多情况下,辐射同时具有这两种效应。
- 污染是指放射性物质进入并滞留在体内,通常以灰尘或液体的形式存在。外部污染是指放射性物质附着在皮肤或衣物上,可能从皮肤上脱落或擦掉,从而污染他人及周围物体。放射性物质也可能通过肺部、胃肠道吸收,或经皮肤渗透(内部污染)。吸收的放射性物质会被输送到体内各个部位(例如骨髓),并持续释放放射性物质,直至被清除或衰变。内部污染更难清除。
- 辐射是指穿透性辐射的影响,而非放射性物质的影响(即不存在污染)。通常,这种影响是由γ射线和X射线引起的。辐射可以覆盖全身,并形成全身症状和放射综合征(参见相关章节),也可以仅覆盖一小部分(例如在放射治疗期间),并引起局部症状。
放射损伤的病理生理学
电离辐射会直接损伤mRNA、DNA和蛋白质,或通过形成高活性自由基来损伤mRNA、DNA和蛋白质。高剂量的电离辐射会导致细胞死亡,而低剂量的电离辐射则会抑制细胞增殖。其他细胞成分的损伤会导致细胞逐渐发育不全、萎缩,最终导致纤维化。基因损伤可能引发恶性转化或遗传性基因缺陷。
通常能够快速且持续地自我更新的组织尤其容易受到电离辐射的伤害。淋巴细胞对辐射最为敏感,其敏感度依次为生殖细胞、骨髓分裂细胞、肠上皮细胞、表皮、肝细胞、肺泡和胆管上皮、肾上皮细胞、内皮细胞(胸膜和腹膜)、神经细胞、骨细胞、结缔组织细胞和肌肉细胞。
毒性开始出现的确切剂量取决于辐射动力学,例如,单次快速照射几戈瑞 (Gy) 的剂量比数周或数月内给予相同剂量的辐射更具破坏性。剂量反应还取决于受照射的身体部位。该疾病的严重程度毋庸置疑,全身照射剂量 > 4.5 Gy 即可导致死亡;然而,如果照射时间较长且集中在身体的较小区域(例如癌症治疗),数十戈瑞的剂量也可能耐受性良好。
由于儿童的细胞增殖率较高、细胞分裂次数较多,因此儿童更容易受到辐射伤害。
辐射源
人们不断暴露于天然辐射(背景辐射)中。背景辐射包括宇宙辐射,其中大部分被大气吸收。因此,居住在高山或乘坐飞机的人受背景辐射的影响更大。许多岩石或矿物中都含有放射性元素,尤其是氡气。这些元素最终会进入各种物质,包括食物和建筑材料。氡暴露通常占天然辐射总剂量的2/3。
辐射中毒症状
其表现取决于电离辐射是否影响整个身体(急性放射综合症)或仅影响身体的一部分。
全身照射后可出现几种不同的综合征。这些综合征分为三个阶段:
- 前驱期(照射后0至2天),出现全身无力、恶心和呕吐;
- 潜伏无症状期(照射后1-20天);
- 疾病的急性期(照射后2-60天)。
辐射损伤的治疗
电离辐射暴露可能伴有身体损伤(例如爆炸或坠落);伴随的损伤可能比辐射暴露更危及生命,需要立即治疗。严重损伤的治疗不应延迟到辐射诊断和防护服务到达后再进行。常规创伤护理的标准预防措施足以保护救援人员。
辐射损伤预测
如果没有医疗救治,全身照射的半数致死剂量(LD 50,即导致50%患者在60天内死亡的剂量)约为4 Gy;剂量超过6 Gy几乎总是致命的。剂量低于6 Gy时,存活率与总剂量成反比。死亡时间也与剂量(以及症状)成反比。脑综合征患者通常在数小时至数天内死亡,胃肠综合征患者通常在3-10天内死亡。血液系统综合征患者可能在2-4周内因继发感染死亡,或在3-6周内因大出血死亡。全身照射剂量低于2 Gy的患者通常在一个月内完全康复,但可能出现晚期并发症(例如癌症)。
在治疗中,LD 50 约为 6 Gy,在某些情况下,患者在接受 10 Gy 照射后仍存活。