放射卫生  1991, Vol. 4 Issue (2): 51-57  

引用本文 

RH. Clarke. ICRP1990年建议书[J]. 放射卫生, 1991, 4(2): 51-57.

文章历史

收稿日期:1991-05-06
ICRP1990年建议书
RH. Clarke     

这是ICRP总委员会委员R.H.Clarke博士根据即将出版的新建书所写的概要,比较系统和扼要,抓住了重点。为此将全文译出,以飨读者。——译者注。

ICRP的上一个建议书与1977年发表在第26号出版物上;随后ICRP又发表了若干个声明,刊登在ICRP的年报上,对上述有关建议作了阐明和发展。近几年来,特别是关于受电离辐射照射的危险估计方面的发展,使有必要提出新建议。总委员会为此成立了一个工作组,包括总委员会的主席、副主席、四个常务委员会的主席以及名誉委员Bo Lindell着手准备文本。1990年初把写成的草稿发放给大家,ICRP对来自全世界反应进行了仔细的研究。在1990年11月举行的ICRP总委员会会议上采纳了由工作组写成的新建议书,并将在1991年春季出版发行。

本位将扼要介绍产生新危险估计的生物学背景资料,因为这些新的估算值是谢盖基本建议的主要理由。尔后将叙述ICRP采纳的概念结构(conceptual framework),它将力图把1977年的“剂量限制体系”发展成“放射防护体系”,这是因为自1977年以后的若干年内剂量限制体系是被建议用于一切正常运行,但ICRP已将其建议延伸至用于仅有一定受照几率的场合,例如,发生事故或固体放射性废物的排放,以及不收控制的放射源,如室内氡。新建议书则应适用于上述所有场合。

最后,本文将阐明如何应用各种概念和生物学数据对工人和公正确定剂量限值和危险限值,以及阐明满足防护要求是(compliance)所需的防护量。

遭受电离辐射照射后的危险度估计

遭受辐射照射后虽然可以引起癌以外的其他效应,但关注的重点仍是癌。建议书虽然也复习了有关肯定性效应(以前称非随机性效应)和遗传效应的最新资料,但这方面在今年来无明显变化。

能给出致癌危险度估算值的人类流行病学资料,通常是由在较短时间内接受了高剂量照射推导得出的。用于防护的重要因子之一是计量和剂量率有效因子(DDREF),此因子现已被ICRP明确地加以认可。这个因子考虑了对底线性能量转换(LET)辐射的观察,当处于低剂量和低剂量率时每单位剂量的效应比高剂量和高剂量率时为低。

对于低LET辐射,ICRP采用的DDREF值为2是基于下述两点理由。第一,在日本原子弹幸存者中间有可能确定,其每个SV引起白血病的危险度是那些接受了1~2Gy的人的1/2.第二条理由则是以理论为依据的。假如对于低LET辐射的剂量~响应关系是线性平方,那么在没有细胞杀死的前提下剂量为D时,效应E就是:

实验证据暗示,当剂量为1Gy以上时,α项和β项相等,这意味着当剂量大大低于1Gy时,线性项占优势,从而导致每单位剂量时的效应较低一半。

实际上,DDREF必定依赖与辐射的特性、受辐照的特定器官,以及适用的剂量范围个剂量率范围。采用2作为单独一个因子必定是过于简化了的,但是没有数据使DDREF进一步得到定量。对于遭受高LET辐射照射所推导出的危险度系数,没有采用DDREF值。

ICRP这次提出的致死性癌的危险度估计列在表 1,并同26号出版物所采用的进行了对比。数据主要输,但并非完全是,由日本原子弹幸存者推导出的。当数据是根据日本原子弹幸存者推导出的情况下,曾打算去考虑有着不同基线癌症率的其他人群,因为ICRP现在采用的是相对危险度模型(relafive risk model)。辐射照射的效应是作为“天然”癌发生率的一个乘数(natural cancer incidence)。但是,对于许多器官和组织,例如,骨表面、甲状腺、肝以及在某种程度上的乳腺,危险度系数并非来自日本人,而是来自其他人群。受全身辐照后的致死性癌的危险度对于包括所有年龄的人群,其致死癌的危险度为5%·Sv-1,而对于年龄为8~65岁的人群则为4%·Sv-1表 1所给出的数字不仅是受到辐照后的致死性癌的危险度,而且也包括后代的遗传性缺陷,由于癌并非都是致死的,因而也列出了致死性分数。(lethality fraction)

表 1 ICRP 1990采用的危险度系数和ICRP 1977作比较

在复习了遗传性缺陷的数据之后,ICRP已决定对一个包括所有年龄人群的全部后代的危险度因子为1%·Sv-1,而对于一个只包括工作年龄的人群的危险度则为0.6%·Sv-1,这是由于不同的年龄分布。为了对危害作出评估,ICRP对于致死性癌率和遗传性缺陷之外又加上一个对非致死性癌的修正。非致死性癌将被该癌的致死性分数所权重,对于那些幸存者,其致死性愈高,生命质量(quality of life)就愈低。经权重的数值是要加到致死系数上(fatal coeff-icient)。因此,对于所有器官和组织的危险度系数(risk factors),包括性腺,就要被发生在该组织的癌和由于遗传性疾病所丧失平均年数所权重:这表示对红骨髓的权重要比对甲状腺的权重更重,这是因为由于得白血病而导致丧失的生命一年数(life-years)是由于得甲状腺癌所丧失的生命一年数的2倍。这就导致在一个包括所有年龄的人群的危害率(defriment rate)为7.2%·Sv-1,对于一个工作人群则为5.5%·Sv-1

这些权重的结果就可以给出一系列的对总的危害的相对贡献,从而可以推导出在有效剂量中的组织权重因子。对于正常运行和最优化,有效剂量被看作是健康危害的一个恰当的代用品。为了避免对危险度估计留有生物学精确性的影响,对WT值决定采用一系列经过四舍五入的数值,并将每个值分配给各个器官和组织。其结果见表 2表 2中的其余组织是那些在ICRP30号出版物中所规定的,在表 2中没有具体列出。其余组织的WT值应用于其余组织所接受的平均剂量。对于某些放射性核素,其余组织之一可能接受的剂量高于任何一个有明确WT值的器官。在此情况下,建议将其余组织的一半,也就是0.025,用于该器官,其余一半则用于其它的其余组织所接受的平均剂量。

表 2 组织权重因子

ICRP曾报告过,若干年前,在广岛和长崎曾发现在子宫受照的儿童中严重智力障碍的频率呈剂量相关的增加。发生的例数虽不多,但所得数据表明,在怀孕后8~15周接受1Sv后的超额几率为0.4。对那些在子宫中受照的儿童中进行IQ(智商)测验的最近结果表明,随着剂量的增加,IQ的分布出现总的下移。怀孕后8~15周之间在宫内受照后智商受影响的系数大约为30IQ点Sv-1。在怀孕后第16~25周时子宫内受照其IQ的下移就较小。

图 1所表示的每Sv的30点的IQ的下移是和所观察到的受照剂量为1Sv时的智力障碍的发生率为0.4是相一致的。在剂量大约为0.1Sv时,对于IQ的总的分布将看不到任何影响,但当剂量较大时,其影响足以使严重的智力障碍的例数出现增加。这个最后结果(net result)将阐明严重智力障碍的终点是存在一个阈值,这是很多观察所得的事实。ICRP现在相信这个现象是属于定性的,其阈值是和可以测出的IQ的最低动有关。因此它没有被包括在用于防护目的危害的定义中。

图 1 子宫内受照后IQ下移的示意图
各种量(Quantities)

放射防护的基本量是吸收剂量。然而,这是权重了的吸收剂量,是某种放射平均于某个组织的剂量,此量在控制辐射照射时颇为重要。为此目的的权重因子现称之为辐射权重因子,WR,它是根据入射至体内的辐射,或由位于体内的辐射源所发射出的辐射的类型和能量选择确定的。这个权重了的剂量称之谓当量剂量,HT

这里的DT是组织或器官T中的平均吸收剂量。当量剂量的单位是Joule,kg-1,名叫希沃(Sv)。

剂量当量则仍保留其原定义,也就是吸收剂量乘以品质因子,Q,它是同辐射在某个感兴趣点上的线性能量转换,LET,有关。它仍将被ICRU用于在周围剂量当量(ambient dose equivalent)和其它运行量进行定义时。然而,某种辐射的相对生物效应(RBE)是比Q-LET相互关系更加贴切,因为由Q-LET相互关系得出的数学上的精确性,从放射生物学的角度去考虑是没有理由的。所以ICRP根据有关RBE的知识选择了在表 3中列出的WR值。

表 3 辐射权重因子

ICRP承认,对于中子,一个光滑的函数(Smooth function)比之阶梯函数(step functions)在实际上是更为方便。作为近似值,对于中子的WR,ICRP将同意下列相互关系:

对于没有被包括在表 3中的各种能量的各类辐射,ICRP建议通过计算的方法在iCRU球体内10mm处得到WR的近似值。

式中D(L)dL是未加限制的线性能量转换L和(L+dL)之间的吸收剂量,Q(L)则为辐射在ICRU球体内10mm处的辐射的品质因子。Q和L之间的相互关系见表 4

表 4 Q和L间的相互关系

有效剂量,E,代替了有效剂量当量,其单位是Joule/kg.,名为希沃。它是器官或组织的吸收剂量的双重权重了的乘积。

很明显,辐射权重因子是独立于组织,组织权重因子则独立于辐射。

对于放射性核素的摄入,ICRP将待积有效剂量(committed effecfive dose)定义为工作人员50年的有效剂量的积分和公众成员直到70岁的有效剂量的积分。ICRP现对集体有效剂量定义为对全部受照人员在全部时间内的积分;待积这个词在这里就成为多余的,因而已经取消。当不是在全部时间内积分,就将采用截短的集体有效剂量(fru- ncated collective effective dose)。

概念结构(Conceptual framework)

放射防护的基本观点是要对电离辐射的防护提供一个合适的标准,而且是在不过分限制能产生照射的有益实践的前提下。新建议是以将剂量保持在低于有关阀值以防止肯定性效应的发生,以及要求采取所有合理的步骤将随机性效应降至可接受水平为基础的。

为了阐明ICRP建立其建议书的途径,可以把引起人类照射的过程看作是许多事件和情况的一个网络(network)。网络的每一部分始于一个放射源。辐射或放射性物质通过环境途径时,若在工作场所则可能很简单(例如,吸入气载活度),在天然环境时则可能很复杂(例如,地面积累→动物→食物),它涉及若干种辐射源的多种途径。最终,个人可以受到一个或多个辐射源的照射。因此,对防护效能的评价可以是和引起个人剂量的放射源相关(源一相关)或者是和某人所受来自全部有关的放射源的个人剂量相关(个人一相关)。

一个源-相关的评价是可以判断所带来的利益是否超过了包括辐射照射在内的损失。某个源-相关的评价将考虑由该放射源引起的个人剂量的大小和发生几率,但不包括其它放射源。因此,必须考虑个人-相关的评价,以判断来自所有放射源所致总的剂量或危险是否太高。

某些活动将增加人的总的照射,如引进新的放射源,新的途径和个人,或者由于改变了作用于人的现有放射源的网络。那些增加辐射照射或危险的活动称之谓实践(pra-ctices)。其它一些人类活动将可以降低总的照射,如移走放射源,改变途径或减少受照人数。那些减去辐射照射的活动,称之谓千予(intervention)。对辐射源的各种控制将是最有效和破坏最小的。

对于实践,ICRP建议的防护体系将以下列一般原则为基础。

(a)正当化;某项包含有照射的实践,应当产生足够的利益以抵销由其引起的辐射危害。

(b)最优化:对于任何源,剂量或受照可能性都应使其处于能合理达到的尽可能低的水平,并约束来自潜在照射的对个人的剂量和对个人的危险。

(c)剂量和危险限值:由所有可被控制的源引起的个人照射要服从于剂量限值,并对潜在照射所致危险要实施某些控制。

在各种实践中执行上述原则时,必需不仅仅去考虑正常运行,而且要考虑由事故引起照射的可能性。实践一旦得到正当化,放射防护方面的考虑仅是对引进一项新的实践作出决定时的一个方面,对于剂量和危险限值还必须在为个人所规定的剂量和危险限值范围内实现最优化。然而,最优化是个源相关过程,而应用于个人的限值则要保证对所有源的防护。

ICRP因而又引进了针对剂量或危险的约束(constraint)这个概念。约束是个个人相关的标准,但应用于单个源以保证其剂量或危险限值不被超过。所以,某个剂量约束将确定为剂量限值的一个分数,作为对该源实施最优化的一个界限。ICRP考虑,某个约束的确定,应以有关源特性的综合知识为基础,或根据一般的最优化加以确定。对于潜在照射(pofential exposures),危险的约束应当按相同方式确定。所以,某个约束应当看作是规章方面的要求,而不是设计目标,也不是运行的调查水平。

在某些情况,源、途径、受照人员都在场时需要作出有关控制的决定。此时,通过干予(intervention)来达到降低剂量的目的。这类情况的一个重要群就是来自天然辐射源的照射。在评估某项实践时,意外事故和紧急情况将是潜在照射的来源,但是,如果一·旦发生就需提出干予。干予通常不能应用于辐射源,但需应用于环境和人。形成干予的对策是会带来不利的,所以对干予必需实行正当化以带来更多的好处和更少的害处。采取对策的规模应当实现最优化以带来最大的利益。应用于各种实践的剂量限值和干予的决定无关,ICRP目前尚未对干予作出被认为是正当的剂量水平。

因此,ICRP所建议的放射防护系统是以下列一般原则为基础的。

(a)任何干予必须是益多害少,因此,对辐射危害的减少必须超过干予所带来的伤害和社会代价。

(b)干予的规模和持续时间应当是使降低剂量所带来的纯利益能合理地达到的最大值,由于千予所付出的代价则是能合理达到的最小值。

这些原则将导致干予水平适合于各种环境。然而,某些设计剂量(projected dose)会超过它们,由于严重肯定性效应的缘故,干予几乎总是经正当化了的。

对于正常运行,ICRP相信有效剂量是对个人危害(detriment)的一个恰当的代用品,集体有效剂量将是用于某个人群。然而,述及到潜在的情况或干予时,尚另有许多方面需要清晰地给予考虑。在这些情况下,能有急性照射的早期效应,以及转移人群离开他们的家庭时所带来的经济方面的问题,如土地的封锁,食品的丢失和破坏,所有这些都需加以考虑。所以,ICRP建议不要单独使用有效剂量作为事故时危害的一个尺度,而是提出了在作决定时需使用的一系列的后果。

剂量限值(Dose limits)

ICRP承认有3类照射:职业性的,医疗的和公众的。医疗照射是指那些从事诊断或治疗的个人所接受到的照射,以及在生物医学研究计划参与了的志愿人员或者是一些非职业性受照人员,他们本身知道并愿意帮助、支持或安慰正在进行治疗或诊断的病人。剂量限值应用于职业性照射和公众照射。

剂量限值的确定是指在连续受到某个正好高于限值的剂量不论有任何合理的依据都是不能接受的。正好低于剂量限值的连续照射将是可以耐受的,但不受欢迎,因此,可接受的剂量将是多少低于限值的剂量。为了决定在不能接受的和可以耐受的剂量之间的界限,ICRP考虑了一系列的可以定量的有关健康危害的因子。

对于职业性照射,ICRP计算了从18岁开始工作至65岁,即工作47年的条件下,在年剂量分别为10、20、30和50mSv时所致后果。图 2显示了作为年龄函数的致死概率(fatality probability),由于采用了相乘模型(multiplicative model),它倾向于追随一般人群的癌死亡概率。对于所有受照组,危险率的峰出现在70岁后期的年龄组。一个每年为10-3的年危险度是一般工业所最为多见的,对于50岁中期年龄组中某些接受了每年50mSv的人员,60岁中期年龄组中某些接受了每年20mSv的人员都将超过这个危险度。ICRP也决定在其上述考虑中将非致死性的和遗传的条件都考虑在内。对于非致死性癌,其权重数大约是致死数的20%。对于遗传缺陷的相应数值要对致死率再进一步增加20%(或者是包括所有年龄的人群27%)。在表 5中可以见到使用这些数字后的结果,为了比较,还包括了ICRP1977年建议书所采用的相应数值。

图 2 年龄从18至65岁期间每年接受10、20、30和50mSv的条件下由辐射诱发癌致死的年危险度

表 5 工作人群受照引起的损害的特征

表 5中所列数据为依据,ICRP决定确立以5年内平均的剂量限值为每年20mSv,同时规定任何1年不得超过50mSv。在此被ICRP认为是接近不可接受的照射率的条件下,诱发癌(致死性的加上权重非致死性的)加上遗传缺陷的终身危险度为5%,略高于1977年数据的相应值,但后者不包括非致死效应。致死癌率是相似的,正如由这些照射所引起的寿命缩短那样。ALI值的计算是以有效剂量20mSv为基础;但摄入量则允许按5年进行平均。

对于公众成员,采用了同样方法去考虑在终身接受了每年1、2、3或5mSv照射的条件下所产生的不同结局。图 3列出了致死性癌危险度的时间分布,虽然对处于每年10-5和每年10-4间的强加危险(imposed risk)的可接受水平已作了假定,但对于接受了危险的某个时刻是否重要尚需进行判断。在晚年时增加的危险不如在早年时增加的危险重要。在表 6中,致死癌的终身危险,权重的致死癌和非致死癌的总和以及权重遗传效应的终身危险都同1977年所考虑过的有关数据进行了比较。根据所考虑到的这些危险水平以及天然本底辐射的变动(不包括氢),ICRP再次确认对公众成员的剂量限值应当是每年1mSv,在特殊情况下,在5年内平均每年1mSv。

图 3 终身接受每年为1、2、3和5mSv条件下由辐射诱发高引起死亡的年危险度

表 6 全人口受照引起的危害的特征

对于没有怀孕的妇女,对其职业性照射的控制和对男人的控制相同。假如一位妇女怀孕或可能怀孕时,则需另外加以控制以保护未诞生的儿童。ICRP的政策是,正在运行中的防护方法应当为任何胎体提供一个可与提供给公众成员的能进行广泛比较的防护标准。ICRP相信这是可以达到的,假如妇女在发现怀孕之前是在正常防护系统的条件下进行工作。一旦发现怀孕,对胎体应当进行防护,其措施是对怀孕期的其余日子执行一项补充测量限值,使该妇女腹部表面的剂量不超过2mSv,并限制放射性核素的摄入为一个ALI的1/20。

危险限值(Risk limits)

虽然危险限值的定义和剂量限值相类似,但其性质并不相同。导致潜在照射的事件的几率,不能根据观察直接确定,而且也不可能控制其概率。概率危险分析已用于估计死亡的概率,它的定义是由于某个精确规定了的后果导致接受某个剂量的概率同由该剂量直接引起的条件死亡概率的乘积。对于任何一项设施,这些概率可以通过总计全部后果得出由该设施引起的总的危险。

然而,任何工人或公众成员可能受到一个以上危险源的照射,ICRP因而提出了对每个辐射源危险约束的说明。从安全角度考虑,危险都是有背景的,也就是指每一个错误的结局,从而能对由每个放射源带来的危险加以归纳。但是,想把由所有辐射源引起的危险限值能给予控制将是极其困难的,所以ICRP没有对危险限值给出具体数值。任何危险约束和剂量约束在性质上是完全不同的,ICRP建议对它们应单独处理而不应相加。

干予(Intervention)

正如前面已经提到的,对干予必需实施正当化,并对纯利益必需实施最优化。但和各种实践相比较,干予将引入若干附加特征,其中有社会破坏的代价,包括对焦虑的补偿。这些都是非放射性的代价,但应当加以考虑,因为人们从他们家中搬走,即使时间很短也会引起相当大的破坏和焦虑。所以,这是不可能对所有的情况确立一个单独的干予水平。

有关干予的两个主要例子是:第一是由于发现了室内高水平的氢;第二是潜在的或实际的放射性物质的紧急意外事故排放至周围环境。对上述两种情况,ICRP都没有作出数字水平方面的新建议。不过,在第4委员会的指导下已经为上述两个课题成立了工作组,在适当时候将提供导则。

实际执行(Practical implementati-on)

在实际应用建议书中有两个引起人们广泛兴趣的专题:这就是关于工作场所的分类和豁免水平。

工作场所的分类。

控制区是指可能发生小事故的具有正常工作条件的地区,要求工作人员在这里遵守良好的操作规程,以达到控制辐射照射的目的。监督区是指所有工作实践是处于监督下的地区,但一般不需要特殊措施。其目的是使任何位于指定地区外的人员不被看作是职业性受照人员,因而使这些人所受剂量将低于公众成员的剂量限值。

监督区和控制区的分界线,以前是根据工作人员如果容易接受超过剂量限值的3/10,这个地区就应当加以控制。ICRP不再认为这是一个有用的划分,而建议通过管理来规定需要控制的地区。一个较好的区分方法是通过对外照射变化和摄入放射性核素可能性的研究来确定。对于某个地区,假如通过工作地点常规的环境监测尚不能比较肯定地于测各个工作人员的剂量,这个地区就将是一个控制区。假如环境监督已能满足要求,而剂量可能超过公众成员的剂量限值,那么这个地区应当是个监督区。此时对工人可能仍需进行个人监测,但这是出于辐射防护以外的理由。假如在个人之间的剂量差别很大,而环境评价又不能反映个人照射水平,那么这将是一个控制区,需要对外剂量和内剂量实行个人监测。

管理性控制的豁免(Exemption from regulatory control)

ICRP同意某些实践可以实行豁免,不予管理,其根据是剂量很小。对某个个人剂量判断为微不足道是相当容易的,但对一个小的集体剂量表示同意则并不容易。进行管理和评价的代价是最优化过程的一个重要的组分,它能用于判断能被控制的若干源的微不足道的集体剂量。某些辐射源确实是无法控制的,例如人体内40K的水平,或者是地平线上的宇宙辐射剂量。对于可以控制的辐射源,ICRP对于实践的豁免水平建议为:个人剂量未必超过每年10uSv,集体剂量每年不超过1人·Sv。

皮肤剂量学(Skin dosimetry)

皮肤的情况更为复杂。对于随机性效应,当量剂量可以在皮肤的全面积上加以平均。予期随机性效应能产生在表观深度为7mg·cm-2(范围为2-10mg·cm-2)的基底层上。某些肯定性效应也能产生在同样深度,其它的产生在真皮(dermis)的更深层(30~50mgcm-2)。对有效剂量的限制为防止皮肤发生随机性效应提供了足够的防护。对于局部照射需要有一个附加限值以预防确定性效应。对于平均于1cm2上的建议年限值为500mSv,不考虑受照面积的大小。表观深度(nominal depth)为7mgcm-2。实际上,对于受外照射的代表性部位和更大面积的污染情况都进行监测。ICRP所给出的前一个在平均面积上的导则仍然有效,这个应用于皮肤表面的限值,也为眼晶体受低穿透能力的辐射提供了防护,如β粒子的局部照射。同样限值能应用于手和足的所有组织。

结论(Conclustons)

在1990年11月的总委员会会议上一致同意的ICRP建议书已进行了概述。在1991年的最初儿个月将发行在ICRP的年报上。

(陈兴安  译自1991年第119期放射防护公报的增刊)