电离辐射致癌效应：致癌评价与放射防护标准

电离辐射致癌是得到确认的致命性健康危害因素，致癌效应是制定放射防护标准的重要依据之一，因此，辐射致癌效应的评价是辐射危害评价的核心内容。

（一）电离辐射的致癌特征

正常细胞转化为癌细胞的过程涉及多种机制和阶段，称为多阶段学说，即经历“始动—促进—发展”三阶段。电离辐射无疑首先是致癌的“始动因子”，与化学致癌物相比，电离辐射是一种比较弱的始动因子。其次，电离辐射也可能是一种“促癌因子”，可促进已始动细胞克隆增殖。但是，电离辐射并不是强的促癌因子，因为细胞增殖只有当受到足够高的剂量引起细胞损伤继而出现代偿性增殖时才能发生。假如剂量过高，一些已被始动的细胞还将被杀死，因而降低癌症的发生率。最后，电离辐射也是一种“促发展因子”，任何受照射的人，肯定体内已经存在既往因其他原因引起的被始动和被促进的细胞克隆，这时电离辐射作为基因和染色体的诱变剂，可以使这些变异的细胞克隆转为恶性生长。电离辐射具有几乎可以诱发所有种系哺乳动物的所有组织肿瘤的能力，这是任何一种化学致癌物都不能比拟的。

UNSCEAR 2010年报告将辐射致癌过程描述为身体器官原始细胞生长模式出现的严重紊乱。这些原始细胞通常以一种有序的方式发育和分裂，以形成器官中的特定细胞，但异常生长和发育停顿可导致特定器官中产生一个细胞团，即实体瘤。原始骨髓和淋巴细胞中的这种异常生长或发育可分别诱发白血病和淋巴瘤，而不受抑制的肿瘤生长和进一步的细胞变化可导致恶性疾病扩散，这往往危及生命。

大量流行病学研究证实，人体受到中等和高剂量照射可引发很多器官中实体瘤及白血病的发病率增高，其机制是放射线在细胞中的能量沉积损害了亚细胞中的一些成分，比如染色体中的DNA分子等。人类基因组含有约30亿个DNA碱基对，这些基因负责在各个细胞中协调所有功能，除非基因的辐射损伤得到了正确修复，否则，细胞可能会死亡，若细胞得以幸存，由于DNA变异可造成细胞的行为受到影响，小部分此类变异可诱发癌症形成。

研究发现，生物细胞内有多个DNA修复系统，可修复多种形式的自发性或外部动因诱发的DNA损伤，但如果DNA双螺旋结构受到损伤，很难得到正确修复。大量实验指出，即使是低剂量照射也存在着DNA变异可能（概率极小，但并非不存在），因而增加了癌症诱发风险。但射线诱发癌症的发生与发展并不仅仅与细胞DNA单一因素有关，辐射可以使组织细胞产生适应性反应、免疫系统的影响、基因组稳定性、旁观者效应、诱发炎症反应等，这些因素都可促成辐照导致的癌症风险的上升或下降。

易患癌症的人对辐照的敏感性增加，其他个体因素（年龄、激素、免疫状况）和环境因素（毒素暴露、饮食等）可促成个体的辐射敏感性改变。

根据线性无阈模型理论，目前认为放射性引起癌症没有阈值剂量，接受放射性剂量越大癌症发生率越高，但接受放射性剂量很低时也不能保证癌症不发生。

（二）电离辐射致癌效应评估方法

电离辐射诱发的癌症与一般人群自然发生的癌症并没有可供鉴别的临床和病理学特征，而是使自然存在的某种癌症的发生率增加，超出其基线发生率。因此，多大剂量照射可以引起癌症？哪些癌症是电离辐射引起的？这些问题不能从个案分析，而只能根据人群分析的结果来回答。对人群中某种疾病的时间、空间分布及影响因素的研究称为流行病学。电离辐射流行病学与一般流行病学在方法学上没有特殊差别，在电离辐射致癌危险的估计中更常用死亡率，因为死亡率的登记比发病率更准确。

为了评价人群电离辐射致癌的危险水平，流行病学中经常使用绝对危险值、相对危险值和归因危险值三个指标。绝对危险值是照射组癌症发生率与对照组或参比人群发生率之差，因此绝对危险又称超额绝对危险值（EAR）。相对危险值（RR）是两组发生率之比。如果病例组的发病率与对照组或参比人群相比并不增加，则RR≤1，当相对危险值RR＞1时，称为相对危险增加值或超额相对危险值（ERR）。归因危险值（AR）是EAR与癌症总数之比，说明全部癌症中有多少（%）起因于电离辐射照射。

ICRP针对有代表性人群的特定照射方式，提出了公众和职业人员终身死亡概率系数的概念，它的含义是：接受1Sv照射时，受照人群的致死性疾病与一般人群相比增加的百分数，单位是：%/Sv。比如全部癌症合计的终身死亡标称概率系数为：5.5%/Sv，当有人群受到1Sv照射时，该受照人群死于癌症的概率在原来（基线发生率）基础上增加5.5%。

基线发生率指一般人群某种癌症自然发生率，ICRP第73号出版物用于诊断过程伴有中等小剂量和低LET照射终身死亡标称危险系数，列于表6-1中，UNSCEAR当前对辐射诱发致命癌症危险的估计值可见表6-3。

表6-3　小剂量低LET照射的致死性癌症终身死亡标称危险系数

表6-4　超额终身死亡危险*（男女均值）

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*超额终身危险为1.0%时，即100人中有一个额外死亡病例。该资料来自UNSCEAR 2010年报告。

（三）电离辐射致癌危险

辐射致癌危险评价的重要任务是根据辐射流行病学研究得到的EAR、ERR计算单位剂量照射引起的危险，称为危险系数，EAR系数为单位剂量增加的例数，用106人/年Sv表示；ERR系数为单位剂量增加的百分数，通常用%/Sv表示。

人类辐射致癌危险评价特别关心低剂量照射引起的癌症危险，以便为制定职业照射与环境照射辐射防护剂量限值提供生物学依据。低剂量照射的流行病学研究受到的干扰因素多，要求样本数量大，很难用来对低剂量照射的致癌危险进行直接估计，因此需要利用剂量范围较宽的、包括中高剂量在内的人群照射资料向低剂量间接外推。

原子弹爆炸幸存者人群数量大，包括两性不同年龄、剂量范围宽、随访时间长、登记资料完备，因此，其所得结果一直是UNSCEAR、BEIR（美国电离辐射效应委员会）建立辐射致癌模型、进行辐射致癌危险分析的基础。ICRP采用“危害”的概念来表示因受某一辐射源的辐射照射，受照组及其后代最终所经受的总的伤害，它包含了各种癌症、寿命缩短、遗传性疾病等因素，并将“危害”看作是可诱发相当于造成15年寿命损失的死亡总危害概率。

表6-1和表6-3给出了组织、器官受照剂量的危害系数，这些标准系数是所有年龄、男女各半的全部人口的平均值（乳腺和卵巢除外，这两个器官为女性的）。为获得人数相等的女性和男性的数值，需将表中的值除以2，它可应用于诊断过程伴有的中等小剂量和低剂量率的情况。在计算时“其余器官”包括肾上腺、脑、呼吸道胸外段、小肠、肾、脾、胸腺和子宫。

表6-5　随机性效应的标称概率系数（有效剂量的概率）

注：a.1约整数。
b.对于致死性癌症的总体，危害系数等于概率系数。

对广岛和长崎原子弹爆炸8万多名幸存者最近50年的详细跟踪调查表明，在12 000名癌症病例中，辐射引起的超额死亡略低于700例，这些幸存者中出现的癌症约6%与电离辐射有关。

值得关注的是医疗照射癌症危险的增加，已证实20世纪英国强直性脊椎炎X线治疗人群的白血病、膀胱癌、前列腺癌和脊髓癌症增加；以色列儿童头癣放疗后，甲状腺癌增加；子宫颈癌放疗后，直肠、膀胱和胃癌以及白血病等二次原发癌的增加。近年来除继续报道放疗病人新生癌症增加外，由于X线和CT的不合理应用，已成为癌症发病率增加的原因之一。

（四）癌的遗传易感性及其意义

现代医学研究证实，人类存在着癌的遗传易感性，因此，电离辐射致癌危险不完全是随机的，某些具有家族致癌危险的人，辐射诱发癌的概率高于一般人群。

ICRP第79号出版物认为，对伴有家族性癌症的个体来说，低剂量照射时辐射致癌危险相对于基线危险来说是比较小的，不足以构成需专门加以防范的基础；然而在放疗中接受了高剂量照射后，这种危险增加；某些人存在癌的遗传易感性，家族性肿瘤患者诱发二次癌的危险已成为应当重视的现实，为了临床医生在病人发生二次癌的危险与放疗可能获得好的疗效之间进行权衡，对怀疑为家族性肿瘤病人在放疗前应进行遗传易感性检查。

对不满20岁的乳腺癌患病高危妇女（具有乳腺癌家族遗传史、BRCA1或BRCA2基因变异）慎用X线进行乳腺肿瘤筛查及其他胸透影像技术，应采用其他方法进行检查。