什么是低剂量照射?
来自:中国辐射防护学会
低剂量照射 (low dose exposure) 对受照射人群100 mGy以下的低LET(传能线密度)照射或50 mGy以下的高LET 照射。低剂量率指0.1 mGy/min(约为1小时平均值)的照射。
低剂量照射依受照射对象不同而有很大差别。例如,对于细菌和哺乳类细胞,引起同样效应的低剂量照射可相差百倍。放射生物学和辐射防护主要关心的是影响人体健康的照射剂量。已知大、中剂量(0.5 Gy以上)的电离辐射照射可对人体造成损害,但更低剂量的照射对人群健康是否有害则尚未定论,因而也是多年来人们积极研究的问题。为谨慎和方便辐射防护管理起见,目前辐射防护采用线性无阈的假设,即假设照射危害与照射剂量呈正比,且零照射对应零危害。
实际上,人类长期以来一直受到来自地表、空间和人体内的各种电离辐射照射,即天然本底照射。人类也正是在这一天然辐射环境中进化至今。由于地理位置和地表结构的不同,世界各地的天然本底辐射水平有不同的数值,有些地区的天然本底辐射水平可高于平均水平数倍甚至数十倍。世界天然本底辐射每年对人造成的平均有效剂量为3 mSv/a 左右,这可近似看作是由3 mGy/a 的低LET 外照射引起,此对应的剂量率仅为5.7×10-6 mGy/min。可见,天然本底辐射和上述定义中的低剂量和低剂量率相比是非常低的。另一方面,随着核技术和核能应用的不断推广,环境中和某些职业岗位上可能会有微量的照射增加,使相关人群受到天然本底辐射水平以外的额外照射。
对于低剂量照射,人们主要关心照射的致癌效应、是否有遗传效应和非致癌效应问题。
致癌效应 低剂量照射致癌研究关键要注重研究设计的完整性,包括考虑广泛的潜在混合因素以及所有研究的统计功效,以显示辐射照射相关癌症的异常发病率。包括分析统计功效的评估、系统性错误的可能性以及其他不确定源。
关于辐射相关癌症发病率的流行病学信息主要源于对日本原子弹爆炸幸存者、在工作环境中面临辐照群体、医疗过程中接受射线治疗的患者、暴露于辐射环境源的人群进行的研究。近年来,还发现在居家环境中暴露于天然放射性气体氡及其子体的人群肺癌发病率偏高的现象。在所有研究中,对于全身辐照,最有说服力的一组数据来自于对1945年日本原子弹爆炸幸存者的研究。原子弹爆炸辐照主要是高剂量率 γ 辐射,中子仅占一小部分。使用这些数据来评估与辐射相关的实体癌诱发风险,以及白血病和淋巴瘤诱发风险。
从统计学角度看,在100~200 mGy 及以上剂量时可观察到风险增长。从所有提供信息的研究中提取辐照诱发癌症终生风险总体估计值是一个复杂的过程。为解决这一问题,需采用数学模型,以及全球不同区域各类人口潜在癌症发生率的相关数据,不过,应当充分认识到这些估计值存在的不确定性。联合国原子辐射影响科学委员会(UNSCEAR)当前对辐射诱发致死癌症风险的估计值见下表。风险估计值随年龄而变化,未成年人相对较为敏感。子宫内辐照研究表明,胎儿尤为敏感。
超额终身死亡风险
日本原子弹爆炸的幸存者与大部分在工作过程中照射或暴露于环境辐射源的群体在照射性质上存在较大差异。原子弹爆炸的幸存者的照射来自 γ 射线和中子的外部辐射,一般来说,他们在短时间内暴露于高剂量的辐射。相反,其他群体中很多人则在长时间内暴露于低剂量辐射,有时辐射来自于进入体内的放射性核素。在俄罗斯南乌拉尔州马雅克核工厂开展的工人健康流行病学研究,以及对Techa 河附近因该厂的放射性物质排放而暴露于辐射中的人口进行的流行病学研究,为长期暴露于低剂量内部结合态放射性核素的健康影响提供了有价值的信息。对因切尔诺贝利核事故而暴露于辐射的人口进行的跟踪研究为低剂量外照射影响和放射性碘对甲状腺的影响提供了有用信息。这些研究得出的癌症风险估计值与日本原子弹爆炸幸存者研究得出的数值之间相差不大。图片来自:中国辐射防护学会
相反,对居住在中国和印度天然本底辐射较高地区的人口进行的研究结果并未表明这种程度的照射可增加癌症诱发风险。
癌症产生的原因很多,辐射只是众多原因之一,癌症约占发达国家死亡人数的四分之一左右。从表中可见,低剂量辐射引起的癌症发病率是非常低的。
遗传效应 与对辐射相关癌症的研究不同,流行病学研究并未提供清楚的证据证实辐照对人体具有异常的遗传效应。已采用日本原子弹爆炸幸存者后代的数据开展了规模最大、范围最广泛的研究。在此次或其他任何有关人体研究中,均未观察到遗传效应的频率增加。因此,这些研究无法直接估计出辐照的遗传风险。同时,这些研究也无法证实不存在任何遗传效应风险。这是因为,在未受原子弹爆炸辐射人群较高的发病率基础上,很难发现可能存在与辐照相关的略微增加的发病率。不过,这些研究的结果仍然很有用,它就相关风险的估计提供了上限。
非致癌效应 近期,有越来越多的证据表明低剂量照射会导致白内障的发病率上升。因此,2011 年国际原子能机构等国际组织发布的《国际电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(暂行版)已调低了对眼晶体的当量剂量限值,由原来的150 mSv/a 大幅度降到了20 mSv/a。此外,高剂量照射会造成人类循环系统疾病发病率上升,也引发了人们对低剂量照射的担忧。这些非癌症疾病也可以是其他原因自然产生的,在一般大众中相对较为常见,因此,将具体病例归因于低剂量照射,这存在许多难题。例如,缺乏辐照诱发的疾病类型特异性表征;从辐照到病症显现时间跨度较长(数年或几十年);普通老龄人口与此类辐射有关的疾病自发性发病率较高。
由于此类疾病较为常见,其发病率会受辐照以外的因素影响。因此,流行病学观察往往无法清楚地证实低剂量照射可导致发病率上升。