辐射致癌危险估计的成果被泪于辐射健康有关的社会实践中的两个管理饬域:一是为辐射防护制定剂量限值提供生物学证据, 二是为职业赔偿计算病因概率(PC)提供模型和参数。
辐射致癌危险估计用辐射致癌系数(又称为危险度)来表示:绝对危险(AR)系数是单位剂量照射引起的癌症增加, 亦即实际观察数(Obs)与该人群预期发生数(Exp)之差; 相对危险(RR)系数是观察数与预期数之比(Obs/Exp), 通常使用相对危险增加(ExRR)系数:ExRR=RR-1。为确定辐射防护剂量限值需要计算终生AR系数, 为计算病因概率需耍使用ExRR系数。
AR和ExRR系数主耍得自日本原爆的资料。广岛RERF的最新流行病学报告(Shimizu等1988)是UNSCEAR (1988)和BEIR Ⅴ (1990)计舁AR和ExRR系数的基础, ICRP (1991)主要参照UNSCEAR (198S)的综述。NIH为编制供PC计算使用的流行病学表(PC)表主耍参照BEIR1(1980)的综述。现在BEIR Ⅴ (1990)提出新的危险估计模型fHPC计算模型。为了理解ICRP危险系数的新变化和BEIR病因概率的新概念, 泣先需要研究RERF总结的原爆人群的新资料。
二 BEIR Ⅴ的辐射致癌危险沽计模型BEIR Ⅴ(1990)新提出的致癌危险估计模型不同于BEIR Ⅱ, 也不同于UNSCEAR和ICRP, 它足利用原爆数据, 遐过Cox回归分析, 迸行参数拟合后得出的。BEIR Ⅴ模型是改良的相乘模型5用年龄和照射后经过时间等修饰危险的剂量増加函数, 因此不再是恒定的相乘模型。其基本公式是;
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F(d)为年龄别癌症危险; F为年龄別基线率; f(d)为剂量d的函数; g(β)为性别、到达年龄、受照年龄、照后经过时间等变量对f(d)的修饰因子, BEIR Ⅴ模型按白血病、呼吸道癌、乳腺癌、消化道癌.其它癌几类分别给出。下边以白血病和乳腺癌为例加以说明。
白血病:剂量外推用LQ模型, 考虑的变量有受照年龄E和照后经过时间T。
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指数函数T定义为T < 15(或25)时为1, T>15(或25)为0。
α2=0.243, α3=0.271, β1=4.885, β2=2.3805 β3=2.67, β4=1.6380。
在(d)和α(β)算出后可利用公式(1)求得年龄别的癌症危险F(d)。
例:25岁接受Y射线照射(用公式4), 剂量(d)0.1Gy。照后10年诊断白血病(I=1)。
f(d)=(0.243×0.1)+(0.271×0.12)=0.027
g(β)=exp(2.367×1)+(1.638×0)=exp2.367=10.17
f(d)g(β)=0.027×10.67=0.288亦即所受0.1 Gy照射引起的囪血病增加为其基线的28.8%。
乳腺癌:剂量外推用L模型,
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α1==1.220, β1=1.385, β2=-0.104, β3=-2.212, β4=-0.0628
例:25岁接受γ射线照射时(用公式7), 剂量(d)=0.1Gy, 照后15年诊断乳腺癌。
f(d)=1.22×0.1=0.122
g(β)=exp[-0.104ln(15/20)-2.212ln2(15/20)-0.0628(25-15)]=exp-0.78=0.46
f(d)g(β)=0.122×0.46-0.056
三 BEIS Ⅴ的PC计算程序NIH(1985)提出的PC计算公式为PC=R/(1+R), R=F×T×K。
F1为剂量的函数:白血病为LQ模型, 乳腺癌, 甲状腺癌为L模型, 这与BEIR Ⅴ相同。
T为潜伏期校正系数:NIH对白血病取2年, 实体癌5-10年。BEIR Ⅴ不考虑潜伏期, 因为白血病和乳腺癌的潜伏期效果已经反映到模型中。例如假定照后1年发生乳腺癌, 即T=1, 贝g(β)×f(d)将等于2×10-10可以忽略。
K为相对危险増加系数:当F=l, T=1时, K=R。NIH PC表的K值是原爆AR和美国基线率的杂合产物, 这种杂合是建立在相加转移的基础上。这种杂合转移模型是否合理尚属疑问, 把它用于中国会因中美基线率的差别带来的新问题。氡致肺癌的PC计算直接利用西方国家铀矿肺癌的ExRR系数, 它与中国铀矿工的ExRR系数相似, 因此不存在人群转移问题。
BEIR Ⅴ的改良相乘模型是利用日本原爆资料经过数学拟合得来。由于目前相加转移模型已被放弃, NIH转移虽然可以减小不同国家预测值间的差别, 有助于ICRP获得各国通用的危险系数, 但是目前还没有证据说明这种杂合形式比相乘模型更适于进行危险评价和PC计算, 因此假如其它癌症的PC也可以像氡致肺癌那样直接使用ExRR系数, 利用相乘模型进行计算, 则BEIR Ⅴ的改良相乘模型将为PC计算提供更合理的新途径。例如在上述白血病和乳腺癌的计算例中, 0.1Gy照射后的f(d)×g(β)实际是ExRR即R, 因此可以直接用来计算其PC。
0.1Gy受照后白血病的PC=f(d)g(β)/[1+f(d)g(β)]=0.288/1.288=23.3
0.1Gy受照后乳腺癌的PC=0.056/, 1.056=5.3%
BEIR Ⅴ表F-1列出不同年龄组接受0.1Sv剂量照射经不同时间后发生的几种癌症的R值, 可供PC计算使用。但是由于给出的条件太少, 还不能满足实际计算的需要。BEIR Ⅴ表E4D-5另外提出一些备用模型, 可供选择使用。例如在本文计算白血病的公式(3)(4)中T值是不连续的, 备用模型则可以代入连续的T值, 以满足PC计算的需要。其中备用模型(1)的g(β)计算公式为
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I(E < 20):当E < 20时为1, E>20时为0
I(E < 15):当E < 15时为1, E>15时为0
α2=2.087, α3=2.206, β1=-1.921, β2=-1.791, β3=-0.442, β4=2.030虽然这种备用模型与前述基本模型的合计效果相似, 但用于特定个人时会有一定差别。利用与前记白血病计算例相同的条件(E=25, T=10), 进行计算的结果f(d)g(β)=0.44, PC=30.5%, 高于利用公式4计算的结果。说明为了进行个体PC计算适于使用备用模型。
四 NIH BEIR Ⅴ PC计算方法与结果的比较(见表 1)
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表 1 对两种计算方法的原理与程序进行对比 |
可以看出, BEIR Ⅴ的优点是计算简萆, 反映了新的危险估计资料, 考虑了TSE的作用, 所列几种癌症基本可以满足当前需耍。甲状腺癌的PC可以利用NCRP (1985)的模型编制类似的PC计算程序。NIH的氡致肺癌PC计算实际使用与BEIR Ⅴ相似的相乘原理, 不过可以利用BEIR Ⅴ的TSE模型和新的参数加以改造。为了满足实用, 可以像NIH PC表一样利用BEIR Ⅴ的公式编制各种癌症PC的速查表。
当然, 我们更关心两种方法在计算结果上的比较。由于BEIR Ⅴ使用原爆新的剂量体系和随访到1985年的结果, 辐射致癌危险被提高:例如ICRP新的致癌危险系数是既往值的4倍, 是不是BEIR Ⅴ计算的PC也将明显高于NIH计算的结果?假如屉这样, 我们应该采取哪种方法更合理。为此, 有必要利用两种方法对相同照射对象所患的癌症进行计算和比较。
两种方法的照射年龄和照后经过时间的设定不尽相同, 为了得到整体代表值, 对NIH PC表给出的PC图形进行积分, 再与BEIR Ⅴ的类似积分值进行比较。
图 1是NIH PC表给出的所有类型白血病的PC图, 同时标出利用BEIR Ⅴ备用模型(本文公式8)得到的结果。两者的积分值列于表 2。表 2同时列入乳腺癌的计算结果。
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图 1 NIH PC表给出的所有类型白血病的PC图 |
图 2是NIH PC表的乳腺癌PC图, 同时标出日本PC表的结果和BEIR Ⅴ PC表的计算结果。
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图 2 NIH PC表的乳腺癌PC图 |
表 2是NIH和BFIR Ⅴ计算白血病和乳腺癌的PC%。白血病为20岁受照射, 21-55岁诊断年龄的积分平均值。乳腺癌为20-70岁受照经5-40年(T)的积分平均值。
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表 2 NIH和BFIR Ⅴ计算白众病和礼腺癌的PC% |
结果可见两种计; 白血病PC的总结果十分相似, 但是BEIR Ⅴ的PC高峰出现时间较晚, 这可以从图 1两个曲线的对比中看出。乳腺癌的总结果十分相似, 但是BEIR Ⅴ的PC是按不同照后时间(TSE)给出, 可见TSE对PC的影响很大。同样受照年龄组照射后很早或很晚被诊断乳腺癌时的PC均低于T=20年值。这比NIH的时间恒定模型更合理。但是使用日本PC表计算时, 所得PC明显高于NIH也高于BEIR Ⅴ的PC计算结果。这是由于当将AR向日本人群转移时, 由于日本乳腺癌基线率很低, 所以得到的ExRR甚高, 当将AR向美国人群转移时, 齿其基线率很高, 故ExRR甚低。面对这种差别中国到底应该如何计算乳腺癌的PC仍旧是个需要继续讨论的问题。
BEIR Ⅴ使用的原爆新的剂量体系, 新的随访资料。ICRP(1991)利用新剂量和新资料给出的致癌危险系数是ICRP (1977)26号出版物和UNSCEAR (]977)的4倍, 为什么BEIR Ⅴ的PC计算值与NIH计算值基本相同?其原因有待继续探讨, 目前只能从以下几个方面来考虑。
(1) NIH PC表利用的危险系数得自BEIR Ⅲ(1980), BEIR Ⅲ与ICRP(1977)和UNSCEAR(1977)一样, 也使用原爆随访到1974年和T65D的计算结果。不同之处是BEIR Ⅲ和NIH对实体癌使用相乘预测模型, 其所得到的危险系数为UNSCEAR(1977)和ICRP(1977)的大约1倍。因此其与新危险系数间的相差不是4倍而可能是2倍。
(2) NIH计算PC使用时间恒定模型, BEIR Ⅴ使用TSE-相乘模型, 预测值随TSE的延长而下降, 因此BEIR Ⅴ的PC的时间积分值被降低, 因而与NIH相接近。
(3) BEIR Ⅴ计算时将放射引起的死亡在寿命表上进行校正, 结果使估计值下降20%, UNSCEAR和ICRP没做过这种校正。
五 今后的工作建议1.进一步研究NIH和BEIR Ⅴ PC表的原理和不同假定条件下的计算结果, 通过对比进行合理性和可行性选择。
2.按BEIR PC表的格式编制BEIR Ⅴ PC表提供相互对比的基础资料。
3.由于BEIR Ⅴ没有考虑甲状腺癌, 因此应该收集甲状腺癌的资料, 进行试验计算, 提出PC计算合理选择方案。
4.BEIR Ⅴ已经提出氡致矿工肺癌的TSE-RR新模型, 因此应该根据这个模型对NIH PC表的模型进行改进, 并对其合理性和可行性进行研究。