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“核”你有关的冷知识

2021-11-08 10:53     来源:核众     核医学伽马射线X射线放射性同位素
电离辐射,肉眼看不见,摸不着,因此恐惧似乎与生俱来。但在医学领域,它已成为一种不可缺少的用来诊断和治疗各种疾病的工具。近年来,随着诊断和治疗核医学的快速发展,辐射安全已成为患者、医务人员和公众最关心的问题之一,更有甚者,避而远之。今天,我们来一起了解下关于核医学相关的电离辐射冷知识。

首先,从希沃特(Sv)说起


电离辐射本质是一种能量传播,当1公斤体重人体吸收1焦耳的辐射能量即为1戈瑞(Gy),但1Gy的辐射剂量可能会引起人体不同的生物效应,这与辐射的类型和人体受照射组织器官的辐射敏感性有关,像质子和中子就比放射检查(多数为X射线)和核医学检查(多数为伽马射线(γ射线))产生的辐射生物效应强,而甲状腺、眼晶体和性腺就比人体四肢更“脆弱”,对辐射更加敏感,因此,我们需要一个单位来衡量辐射生物效应的强弱,那就是国际单位希沃特(Sv),也是当量剂量和有效剂量(医学专业术语)的单位,具体之间的关系见下图,小编不在赘述,因这个单位太大,临床上常用毫希沃特(mSv)替代,1mSv=0.001Sv=1000μSv。

所以,当我们担心电离辐射对人体可能的损伤时,必须首先要了解该电离辐射所产生的辐射生物效应的强度究竟有多大,如同我们身体每天都需要补充水分,只有过量才会对人体造成伤害。

然而,我们生活的真实世界呢


自从我们的星球诞生以来,所有生物都一直接受着或多或少的电离辐射。

首先,我们人体就是一个“辐射源”。我们每个人出生时体内就含有放射性钾-40、碳-14、铅-210和其他同位素,无时无刻不在发生着衰变,钾-40和碳-14每年产生的有效辐射剂量估计约为0.2mSv和12μSv,而我们经常食用的香蕉里含有天然的放射性钾-40,一根香蕉的辐射剂量约为0.1μSv,但我们并不觉得吃根香蕉是多么危险的一件事。其次,来自太阳和其他恒星的宇宙射线从外层空间撞击地球释放的放射性粒子,被地球大气层阻挡了部分,仍有一些到达了地面,导致生活在高海拔地区的人比生活在海平面上的人接触到的宇宙射线要多,飞机在三万英尺的高空中飞行时,辐射可达到约2.0μSv/h(甚至更高值),我们每天依然沐浴在充满辐射的星球,似乎并没有感到任何的不适。另外,地球在数亿年的演变发展过程中,产生了众多原始放射性物质,渗透到土壤、水和植被中,成为了陆地上重要的辐射源,如大理石、空气中的氡-222等。以上内部辐射、宇宙辐射和陆地辐射三者构成了天然本底辐射。中国人平均每年接受的天然本底辐射剂量约为3.1mSv,即我们从自然界平均每日接受的辐射剂量约为10μSv。

辐射无处不在,除了以上说的天然本底照射外,还有另一个重要的辐射来源,即是人工照射,其中主要的是医疗照射,如放射诊断(如X片、CT等)、核医学检查(SPECT、PET/CT等)和肿瘤的放射治疗等,约占整个辐射来源的4.9%。虽然占比不高,但其带来的辐射暴露却是人们一直关心和担心的问题。首先,我们需要明白的一件事就是核医学检查都是建立在合理化基础上,肿瘤患者通过全身骨显像(约4mSv)诊断有无骨转移、肾动态显像(约1mSv)可评估患者两个肾脏的功能、心肌显像(约6mSv)可诊断有无心肌缺血和梗死、全身18F-FDG PET/CT检查(约12-15 mSv)可指导肿瘤的临床分期、治疗决策和疗效预后评估等。其次,所有的核医学检查使用的放射性示踪剂均为微量的,每次辐射剂量平均约为3.6mSv,仅约为一年的天然本底辐射。

不得不说的两种假说

几十年来,核医学诊疗技术不断发展,导致公共辐射剂量有一定程度的增加,随之而来的是,人们开始担心辐射会不会导致更高的致癌风险,从而产生对辐射的恐惧,甚至开始回避或拒绝接受核医学检查。这主要源于Hermann Muller在1946诺贝尔演讲中所宣称的“线性无阈值假说”(linear no-threshold hypothesis,LNTH),即所有的辐射,无论剂量和剂量率有多低,都是有害的,基于这样的假说,后来衍生出另一种“合理尽可能低假说”(As Low As Reasonably Achievable,ALARA),即在进行辐射实践的过程中,应当遵循最优化原则,将一切辐射照射保持在可合理达到的尽可能低的水平。这两种假说当初是基于辐射防护目的,从而合理保护公众健康,但核医学检查是一种医学诊疗行为,应该遵循最高的、以科学为基础的原则和规范,不应完全受到这两种假说的束缚,因为它们本身也存在一定的片面和缺陷。

首先,LNTH假说的数据基础是基于暴露在100mSv以上的高剂量辐射的人群中观察到的风险(主要是癌症),然后绘制出的一条直线,最后将这条直线延伸到零剂量(见下图)。简言之,100mSv以下的辐射暴露风险并未得到证实,况且核医学检查还不足其辐射暴露剂量的十分之一。其次,LNTH和ALARA假说只关注分子损伤,而忽视生物体刺激保护性反应。目前,我们并不清楚低剂量辐射影响人体健康的阈值到底是多少,相反,低剂量辐射,通过亿万年的进化所产生的生物体刺激保护反应,会产生有益的影响,如生活在高海拔地区的人比生活在海平面上的人接受更多的宇宙辐射,但并没有发现癌症发病率的增高。最后,两种假说忽视了辐射恐惧风险和核医学诊疗益处。由于误导性的辐射恐惧而导致误诊、漏诊和诊治不及时等实际风险远远大于所谓可以避免的假想辐射致癌风险,核医学检查产生的低剂量辐射不仅不会导致癌症,而且还为肿瘤患者提供了更为准确而快速的诊断,挽救了生命,提高了生活质量,减少了住院时间,降低了成本,从某种意义上说更有助于预防癌症。


最后,需要关注个人剂量限值的由来啦!

如前所述,当人体短期内接受到高剂量辐射(即大于100 mSv)时,可能会对健康造成潜在风险,而从日本原子弹爆炸的幸存者的随访中发现,当暴露于更高辐射剂量时,才可能会增加癌症发生和遗传的影响。为了保护公众和辐射相关工作人员免受长期辐射暴露的潜在影响,国际放射保护委员会(ICRP)和我国基于LNTH和ALARA理论基础,将该安全剂量减少数十倍至数百倍,作为职业照射和公众剂量限值(见下图),其中公众个人的年剂量限值为1mSv,但不包括天然本底照射和医疗照射。因此,该标准制定目的是为了控制和限制潜在的可能有害辐射影响,并非达到该剂量就会造成损伤,何况核医学诊疗属于医疗照射,并不属于公众辐射范围,不受其约束。


总结

无论是天然本底辐射还是医疗照射,无论是大剂量辐射还是小剂量辐射,虽然都会产生一定的生物效应,但如果你把天然或医疗辐射产生的风险与日常生活中产生的风险进行比较,不难得出结论,对辐射的恐惧是非理性的。有时人类对待具有类似风险的事情,经常习惯性选择允许或莫名的恐惧,如我们平均每天都有200多人死于交通事故,但我们并没有因为交通带来的风险而恐惧或放弃开车,为什么呢?因为交通是今天必不可少的,但和平利用辐射也是必不可少的。

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