给出致内照射放射病的放射性核素阈值摄入量是编制《内照射放射病诊断标准》的基本任务。但是,放射性核素辐射类型不同,同一种放射性核素的不同化合物形式会有完全不同的代谢动力学特征,放射性核素在体内的蓄积又是动态过程,各种放射性核素对相应源器官或靶器官的剂量都有剂量延迟和累加作用。还有一重要前提是,若给出致内照射放射病的放射性核素阈值摄入量,就要建立一个人体内照射损害的危险模型。这是我们难以做到的。
在修订此标准时我们最初想依据现有人类内照射放射病案例,做些必要的外推。但由于病例较少,有关文献又未给出必要的数据,所以较难实现。如果借用放射性核素外照射模型研究内照射也是不可行的。虽然国际辐射防护委员会41号出版物(1988)[9]给出了外照射对某些器官的损害阈值剂量,国际辐射防护委员会103号出版物(2008)[10]又给予了扩展,但由于放射性核素内照射具有延迟性和动态递增性特点,故亦不能借鉴上述数据。
国际原子能机构和世界卫生组织为指导应急响应行动的执行出版了《应急响应标准延伸框架的发展:中期评价报告》[7]。该出版物的目的是给出应急行动的参考水平,而参考水平的基础是给出避免严重确定性效应的预期剂量值。这就满足了标准修订的需求。
国际原子能机构-TECDOC-1432报告中给出了放射性核素摄入的剂量学模式,见图 1。
放射性核素通过吸入、食入、创伤或浸没方式进入人体后,根据物理、化学手段获得监测数据,估算出放射性核素摄入量。计算出组织或器官的平均吸收剂量,再乘以相对生物效能(radiobiological effectiveness, RBE)值,得到组织或器官RBE吸收剂量,用以评价确定性效应。
国际原子能机构-TECDOC-1432出版物[7]首先选取恰当的参数,主要来自国际辐射防护委员会剂量模型、国际辐射防护委员会剂量系数数据库和美国环保局联邦标准报告。建立放射性核素摄入致确定性效应的危险度模型,以此模型计算出750种放射性核素的阈值摄入量I05,即会使5%的受照人员发生严重确定性健康效应而必须吸入或食入的放射性核素的量。理论上讲,I05是评价发生严重确定性健康效应危险度的最好指标,但实际上,在众多放射性核素中,对特定放射性核素计算出的I05值,有1000多倍的变化系数。所以,使用由I05导出的Δ时间内的待积RBE-加权吸收剂量值ADT,05(Δ)来代替I05。ADT,05(Δ)值是理论上会使5%的受照人群产生效应的RBE-加权吸收剂量。I05与工作人员年摄入限值之比,如果是食入90Sr,大约是60。
与外照射不同,任何器官接受的内照射都是剂量率不断变化的照射。对计算待积剂量而言,摄入后的时间段是一个独立参数。此值一般选30 d,因为这样使ADT,05(Δ)值变化幅度最小。如果Δ值固定,ADT,05(Δ)值取决于同样的放射性核素物理化学特性与相应的效应性质。但是这些参数的作用有限,所以ADT,05(Δ)值的范围很窄。例如,对肺炎,放射性核素特定ADT,05(Δ)值的差别小于3,而对相同组放射性核素计算出的I05值,差别就有1000倍。所以给出的ADT,05(Δ)值可认为是阈值摄入量的合理保守估计值。
关于α粒子的RBE值,对于出现骨髓综合征来说一般取值为2(1~3);对肺则高些,估计范围值为5~12,中间值为7;对于皮肤和肾等来说取值为4~9。
在《内照射放射病诊断标准》中,附录A的表1汇总整理出关键器官的阈值摄入量对应的待积RBE吸收剂量值。该出版物还指出,表1中列出的器官,是根据事故分析和经验总结给出的应急期间最重要的器官,控制住这些器官的剂量,就可避免所有严重确定性健康效应的发生。
表2~4给出了两个层面的数据。一是表4给出了指导应急行动的通用参考水平,用Gy-Eq表示30 d待积RBE-加权吸收剂量,对红骨髓而言,摄入锕系元素为0.2 Gy-Eq,其他放射性核素为2 Gy-Eq,对呼吸系统中气体交换的肺泡区而言为30 Gy-Eq。二是表2~3列出了内照射导致骨髓发生造血综合征和成人肺炎所需的摄入量(I05)及其待积RBE-加权吸收剂量AD红骨髓,05(Δ=30 d)。