[科普中国]-人的辐射效应

人的辐射效应是指人受电离辐射照射后产生的各种效应。按效应出现的对象，可分为躯体效应(Somatic Effect)和遗传效应(Genetic Effect)；按效应发生规律分，可分为非随机效应(Non-stochastic Effect)和随机效应(Stochastic Effect)；按效应出现的时间分，可分为近期效应(Short-term Effect)和远期效应(Long-term Effect)。

任何人都不可避免地会受到天然电离辐射的照射。此外，不少人还会在某些生产、医疗和其他社会实践的过程中受到人工电离辐射的照射。电离辐射对人的照射可分为外照射和内照射两种方式，前者是在人体之外的辐射源产生的电离辐射对人体的部分以至全部组织和器官的照射，后者则是进入体内的辐射源(放射性核素)发出的电离辐射对组织和器官的照射。当人体受到电离辐射的照射时，电离作用使组织中的原子和分子发生变化，如果这些分子是在活细胞中，细胞本身就有可能直接或间接受到损伤。国际放射防护委员会(ICRP)按照现代辐射防护概念对人的辐射效应划分为确定性效应和随机性效应，如下图所示。

人体辐射效应分类躯体效应和遗传效应(1) 躯体效应(Somatic Effect)

指包括全身效应和局部效应的出现在受照射者本身的效应。

（2）遗传效应(Genetic Effect)

指影响到受照射者后代的效应。

确定性效应和随机性效应(1)确定性效应(Non-stochastic Effect)

又称非随机效应。这类效应的严重程度与剂量呈正比相关，并可能存在着剂量域值，如急性放射性皮肤损伤和辐射致不孕症等。

(2) 随机效应(Stochastic Effect)

这类效应发生的发生几率与受照射剂量成正比，而严重程度与剂量无关的辐射效应。在一定的照射条件下，效应可能出现，也可能不出现，而发生的机率则与剂量大小有关。一般认为它不存在剂量的域值，如辐射致遗传效应和辐射致癌效应。

近期效应和远期效应(1) 近期效应(Short-term Effect)

近期效应根据效应发生的缓、急又分为慢性和急性效应。慢性效应(Chronic Effect)包括慢性放射病和慢性放射性皮肤损伤。急性效应(Acute Effect)是指急性放射病等近期效应。

(2) 远期效应(Long-term Effect)

远期效应是指发生在受照射后数年以上的生物效应, 如辐射遗传效应等。

其中确定性效应与随机性效应具体内涵如下1：

确定性效应

确定性效应 当器官或组织中有足够多的细胞被杀死或不能正常地增殖时，就会出现临床上能观察到的、反映器官或组织功能丧失的损害。在剂量比较小时，这种损伤不会发生，即发生的概率为0；当剂量达到某一水平(阈剂量)以上时，发生的概率将迅速增加到1(100%)。在阈剂量以上，损害的严重程度将随剂量的增加而增加，反映了受损伤的细胞越多，功能的丧失就越严重。就这种效应的发生来说，虽然单个细胞被辐射照射所杀死具有随机的性质，但当有大量细胞被杀死时，效应的发生就是必然的。

确定性效应的特点因此这种效应被称为确定性效应，其特点就是上面提到的其严重程度在阈剂量以上随剂量的增加而增加。图(b)中上图和下图分别表示在一包含有不同辐射敏感性的人群中，某一特定的确定性效应(临床上可确认的病理状态)的发生频度和严重程度与剂量的关系。下图中，曲线a、b、c分别表示三种不同程度的辐射敏感性。在最敏感的人群(曲线a)中，严重程度随剂量的增加最为迅速，达到临床上病理改变检出阈所需的剂量低于敏感程度较差的人群(曲线b和c)。不同组织的辐射敏感性是不同的，但只要一次照射的吸收剂量小于几戈瑞(Gy)，就很少有组织出现临床上明显的损伤。如果剂量是在若干年内陆续接受的，则在年剂量约小于0.5Gy时，绝大部分组织也不大可能出现严重的效应。但性腺、眼晶体和骨髓则具有较高的辐射敏感性。表1给出这些组织中某些确定性效应的阈剂量。可以看出，一般说来分次或迁延照射会提高阈剂量的数值。这里的阈剂量一词是指至少在1%~5%受照射人员中引起一种特定效应所需的剂量。

表1 成年人睾丸、卵巢、眼晶体和骨髓的确定性效应的阈剂量

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确定性效应与时间的关系确定性效应的出现有一个时间的进程，许多重要的确定性效应只在经过一段很长的潜伏期后才出现。通常将可能在照射后几周内出现的效应称为早期效应，照射后数月或几年才出现的效应称为晚期效应。在全身照射情况下，根据剂量的大小不同，可出现不同程度的早期效应，轻的如轻度血象变化；稍重的如轻度不适感；重的则为各型急性放射病。大体上，1~8Gy的剂量将引起不同程度(轻度、中度、重度和极重度)的造血型急性放射病，当达到重度急性放射病时，如不予积极治疗，死亡率将是很高的，导致死亡的原因是骨髓干细胞的丧失引起骨髓功能的衰竭。当剂量超过约5Gy时，将产生其他的效应，包括严重的胃肠道损伤，与骨髓损伤一起，能在1~2周内引起死亡。10Gy的剂量能引起肺炎而导致死亡。当剂量更大时，将使神经和心血管系统受到损伤而在几天内由于休克而引起死亡。发生死亡的大致时间和剂量如表2所示。表中指的是在很短时间(如几分钟)内受到大剂量γ射线照射的结果。如果照射时间持续几小时或更长，则产生所列效应的剂量需要更大一些。人的全身急性照射半数致死(60d内)剂量(LD50/60)是表示急性辐射效应的一个重要参数，但至今还没有公认的肯定数值，估计是在3~5Gy之间。在只是身体局部受到照射的情况下，即使在短时间内接受了较大的剂量，一般也不至于引起死亡，但会出现一些其他的早期效应，例如皮肤红斑和干性脱屑的阈剂量约3~5Gy，症状约在3周后出现。任何一类核设施在正常运行条件下，通过良好的辐射防护措施，一般都不会对工作人员(更不用说对公众)产生能导致早期效应的照射。只有在事故情况下发生的较大剂量的异常照射才有可能引起明显的早期效应，但其发生的概率是很小的，特别是能引起致死效应的特大剂量的照射，其发生概率则更是极小的。晚期效应的损伤程度同样也与剂量的大小有关，剂量越大，损伤程度越重，但一般不会是致死性的，不过有可能引起伤残，某些器官的功能可能受到损害或可能引起其他非恶性变化，最为人熟悉的例子是白内障和皮肤的损伤。核设施在正常运行条件下，只要防护得当，同样也不会产生能导致晚期效应的照射。

表2 人受γ射线全身急性照射后引起放射病的剂量范围和死亡时间

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随机性效应随机性效应 如果受到照射的细胞不是被杀死而是仍然存活但发生了变化，则所产生的效应将与确定性效应有很大的不同。这种以随机性效应的效应有两种类型，一类是体细胞受到损伤而引起的。受到损伤的体细胞经过增殖所形成的克隆(clone)，如果没有被身体的防御机制所消除，则在经过一段相当长的潜伏期以后，有可能发展成细胞增殖失控的恶性状态，通称为癌。辐射致癌是辐射引起的最主要的晚期效应。不同组织和器官对辐射致癌的敏感性是不同的。辐射敏感性还与年龄、性别等因素有关。另一类则是由于性腺受到照射而损伤其中的生殖细胞而引起的。生殖细胞具有将遗传信息传递给后代的功能。当损伤(突变和染色体畸变)发生后，就有可能作为错误的遗传信息被传递下去，而使受照射者的后代发生严重程度不等的各种类型遗传病，重的如早死和严重智力迟钝，轻的如皮肤斑点。

随机性效应的特点随机性效应的特点是其发生概率随剂量的增加而增加，但其严重程度则与剂量的大小无关。图(a)说明了随机性效应的这种特点。以癌为例，并不因剂量的小和大而使诱发的癌的严重程度有轻重之分，其严重程度只受癌的类型和部位的影响。癌和遗传效应的发生可能起源于受到损伤的单个细胞，其过程具有随机的性质，随机性效应的名称即是由此而来的。随机性效应可能没有阈剂量，但迄今在科学上尚不能做出肯定的结论。为了辐射防护的目的，通常都假定不存在阈剂量，这就是说不论这种剂量如何之小，一定的剂量总是和一定的发生随机性效应的危险相联系的。这样，对随机性效应就不可能做到完全防止其发生，而只能是减少剂量以限制其发生的概率。在辐射防护上还假定，在日常辐射防护所涉及到的剂量当量与剂量当量率的整个范围内，剂量与随机性效应发生率之间为线性关系。为了定量地表示随机性效应的危险，采用概率系数的概念，它指单位剂量当量照射诱发随机性效应的概率。随机性效应概率系数由致死性癌、非致死性癌和严重遗传效应三种效应的概率系数所构成，具体数值见表3。

表3 随机性效应概率系数名义值

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致死性癌的概率系数主要是根据对日本广岛、长崎1945年受原子弹袭击后十多万幸存者所作的系统、长期的流行病学调查结果得出的。调查表明，在幸存者中某些癌瘤的发病率确实高于对照组人群，由此可以估计出辐射致癌的概率。但这是瞬间受大剂量照射的结果，而人们更为关心的是辐射防护上所涉及到的很小剂量和剂量率照射条件下的致癌效应。后一条件下的致癌效应比前一条件下的要轻，因此根据广岛、长崎资料得出的结果需要除以适当的降低因子才能适用于小剂量、小剂量率的情况。目前ICRP根据放射生物学研究结果并参照广岛、长崎资料，建议这一降低因子取2。表3中的有关数据就是这样得出的。

最近ICRP讨论了遗传因素对辐射致癌危险的影响，提出对具有强表达的抑癌基因突变的显性遗传的癌易感家族来说，辐射致癌的概率可能增加5~100倍，某些伴有DNA修复缺陷的疾患在照射后癌的危险也会增加。由于家族性癌症在人群的发生率仅为1%或更低，对人群的癌危险估算并不发生影响。

辐射的遗传效应一直是人们十分关心的，但迄今尚无肯定的证据表明由于天然或人工辐射的照射，人的后代发生了遗传损伤，即使对广岛、长崎幸存者的后代所作的大规模调查，也未发现遗传损伤有统计学上显著的增加。然而利用动、植物所作的大量实验研究显示，确实存在着辐射的遗传效应。因此，从辐射防护的观点，有必要假定在人类也存在着这种效应。表3中关于遗传效应的数据主要就是根据对实验动物(主要为小鼠)的研究结果推算出来的。

对遗传疾病的影响ICRP在考虑辐射对遗传疾病的影响时，认为有必要考虑多因子疾病(如高血压、冠心病、先天性畸形等)及其发病有关的突变因素和环境因素。运用突变份额的概念探讨了辐射引起突变率增加时对发病率的影响，基本结论是代低量辐射对诱发的突变对多因子疾病的发病率不会有明显的影响。

不同类型和能量的辐射诱发随机性效应的危险程度是不完全相同的。在辐射防护上，对几种常见的辐射类型做了如下的划分:γ和X射线及电子为同一等级，如假定为1，则中子为5~20，具体数值视其能量而定；α粒子则为20。在表3中，由于概率系数是以单位剂量当量的概率表示，辐射的类型和能量对诱发随机性效应的影响实际上已做了考虑。

本词条内容贡献者为:

刘瑞桓 - 高级工程师 - 环境保护部核与辐射安全中心