中国辐射卫生  2022, Vol. 31 Issue (1): 99-104  DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2022.01.018

引用本文 

陈湃韩, 陈慧峰, 邹剑明. 低剂量电离辐射长期接触健康效应研究进展[J]. 中国辐射卫生, 2022, 31(1): 99-104. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2022.01.018.
CHEN Paihan, CHEN Huifeng, ZOU Jianming. Research progress in health effects of long-term exposure to low-dose ionizing radiation[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2022, 31(1): 99-104. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714X.2022.01.018.

基金项目

国家自然科学基金(81302387);广东省职业病防治重点实验室(2017B030314152);广东省自然科学基金(2019A1515011969);广东省医学科研基金(A2017227、A2019246);广州市科技计划项目(202002030031)

通讯作者

邹剑明,E-mail:zjm990916@126.com

文章历史

收稿日期:2021-05-05
低剂量电离辐射长期接触健康效应研究进展
陈湃韩 1,2, 陈慧峰 1, 邹剑明 1     
1. 广东省职业病防治院,广东省职业病防治重点实验室,广东 广州 510300;
2. 中山大学公共卫生学院,广东 广州 510080
摘要:随着核能的发展及电离辐射的广泛应用,接触低剂量电离辐射的职业人群和公众越来越多,低剂量电离辐射接触对人群健康效应包括致癌、非致癌等研究成为公共卫生领域研究的热点。低剂量电离辐射引起的各种生物效应主要取决于辐射的物理性质、接触时间、剂量和剂量率等。目前关于低剂量电离辐射长期接触对人群的健康效应研究结论尚无一致共识。本文就国内外关于低剂量电离辐射长期接触的健康效应研究进行回顾,为低剂量电离辐射长期接触人群的健康效应、影响机制及防护策略研究等提供科学基础。
关键词低剂量电离辐射    长期接触    健康效应    
Research progress in health effects of long-term exposure to low-dose ionizing radiation
CHEN Paihan 1,2, CHEN Huifeng 1, ZOU Jianming 1     
1. Guangdong Province Hospital for Occupational Disease Prevention and treatment, Guangdong Provincial Key Laboratory of Occupational Disease Prevention and treatment, Guangzhou 510300 China;
2. School of Public Health, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510080 China
Abstract: With the development of nuclear energy and the wide application of ionizing radiation, more and more occupational populations and the public are exposed to low-dose ionizing radiation. Consequently, the research on human health effects of exposure to low-dose ionizing radiation, including carcinogenic and non-carcinogenic effects, have become a hot topic in the field of public health. The biological effects caused by low-dose ionizing radiation mainly depend on the physical property, duration, dose, and dose rate of ionizing radiation. At present, there is no consensus on the effects of long-term exposure to low-dose ionizing radiation on human health. This article reviews the research on the health effects of long-term exposure to low-dose ionizing radiation at home and abroad, and provides a scientific basis for research on the health effects, influence mechanism, and protection strategies of long-term exposure to low-dose ionizing radiation.
Key words: Low-dose ionizing radiation    Long-term exposure    Health effect    

随着核能的发展及电离辐射的广泛应用,低剂量电离辐射(Low-dose ionizing radiation, LDIR)长期接触的职业人群和公众日益增多,LDIR对人群远期健康影响及其防护策略,正成为全球范围内公共卫生领域研究的热点和焦点。LDIR对人群健康效应影响主要包括致癌效应,特异性靶器官疾病、心脑血管疾病等非致癌效应等。目前关于LDIR对人群健康效应研究较多,但LDIR长期接触的人群健康效应研究尚无一致的结论[1]。本文通过综述国内外关于LDIR长期接触的人群健康效应研究,阐明LDIR长期接触对机体健康效应的影响,为LDIR长期接触人群健康效应机制及针对性防护对策研究提供科学依据。

1 低剂量电离辐射

根据联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)、国际辐射防护委员会(ICRP)等国际组织报道及文献综述,低剂量/低剂量率定义为: 外照射剂量低于200 mGy或剂量率低于0.1 mGy·min−1(1 h以内或1 h以上的平均剂量率)的X或γ射线[2-3]。随着社会科技发展,公众接触电离辐射的机会越来越多,接触途径主要包括核工业系统、射线发生器的生产和使用、天然放射性核素伴生或共生矿生产、医疗放射工作、科学研究等职业照射以及天然高本底、放射治疗等非职业照射。目前关于LDIR长期接触对人群健康的影响研究主要集中在核武器试验放射性尘埃、核电站事故、核污染、从事辐射相关工作及高本底地区的天然辐射中LDIR的人群健康效应。越来越多的证据表明,LDIR长期接触产生的远期健康效应受到机体损伤修复机制等多方面因素影响,其结局往往需要很长时间才能显现,进一步增加了科学认识及正确评估LDIR健康效应的难度。

2 长期接触低剂量电离辐射对人群健康效应影响 2.1 致癌健康效应

LDIR致癌相关的流行病学研究主要集中在辐射敏感部位发生的癌症,如白血病、甲状腺癌、乳腺癌、肺癌等。LDIR与人群癌症发生的相关数据资料主要来源于核污染与核电站事故暴露人群、放射工作人员及高本底地区居民等人群的辐射流行病学研究结果。

2.1.1 白血病

白血病(不包括慢性淋巴细胞白血病)被认为是电离辐射最容易诱发的癌症,但低剂量电离辐射与白血病发病的相关研究尚无一致的结论。Daniels等[4]对10项关于长期暴露于低剂量γ射线导致白血病风险研究进行meta分析,结果显示,控制发表偏倚等影响后,暴露于100 mGy时白血病超额相对危险度(ERR)为0.19(95%CI:0.07~0.32),提示长期暴露于低剂量γ射线(100 mGy)可能与白血病有关。一项包括173 081名英国职业辐射接触工人队列(主要为γ射线,平均累积剂量为25.5 mSv)研究发现,在男性工作者中白血病发生风险随累积剂量增加而升高(ERR/Sv = 1.38,90%CI:0.04~3.24)[5]。Leuraud等[6]进行了一项纳入30余万在辐射岗位(主要为γ射线)工作1年以上工人的病例对照研究,发现该职业人群平均年累积剂量为1.1 mGy,白血病死亡率的ERR/Gy为2.96(90%CI: 1.17~5.21)。瑞士在1990年和2000年的人口普查中发现,暴露于剂量率 > 200 nSv/h地区的儿童,患白血病的风险明显高于剂量率 < 100 nSv/h地区的儿童[风险比( HR) = 2.04;95%CI: 1.11~3.74][7]。但近年德国一项生态学研究调查结果未发现高本底地区儿童低剂量γ射线接触(年剂量率约为0. 5~1.5 mSv/年)与白血病发病率之间的关系[8]。上述研究结论不一致的原因可能在于接触射线种类、累积接触剂量、研究对象、样本量等不同;此外还由于辐射剂量的估算容易出现测量误差,从而影响研究结果。

2.1.2 甲状腺癌

暴露于电离辐射是甲状腺癌一个较明确的危险因素,但LDIR长期接触与甲状腺癌的关联性尚未明确。Lubin等[9]对9项关于低剂量辐射接触儿童甲状腺癌队列进行综合分析,发现在低剂量辐射(< 200 mGy)下,甲状腺辐射剂量和儿童甲状腺癌的发生存在线性相关关系,并肯定了“辐射防护最优化”原则。Zielinski等[10]曾对1951—1987年医务人员的职业辐射剂量与甲状腺癌发病率之间的相关性进行研究,发现男性和女性医务人员的甲状腺癌发病率均显著升高,合并标准化发病率(SIR)为1.74(90%CI:1.40~2.10)。但Kitahara等[11]进行了一项关于甲状腺累积低至中剂量职业性辐射暴露(平均剂量57 mGy,范围0~1 600 mGy)与甲状腺癌发病率的前瞻性研究,结果发现成年后长期低至中剂量的电离辐射暴露与甲状腺癌风险的增加无关。另外,也有研究提出虽然医疗放射工作者[累积甲状腺剂量,病例组:(9.9 ± 32.3) mSv;非病例组:(10.4 ± 41.6) mSv]的甲状腺癌发病率略高于普通人群,但无明显证据表明这一增加与职业辐射剂量有关[12]。上述研究结论提示,不同的结论与辐射剂量有关,虽然较高剂量辐射与甲状腺癌有相关性,但仍未发现较低剂量的电离辐射与甲状腺癌明确的相关性。由于多数研究都存在一定的局限性,因此需要大规模的人群流行病学研究来证实LDIR与甲状腺癌之间的关系。同时,医务人员在临床操作过程中,应遵循最优化原则,采取合适的防辐射措施将诊断性辐射剂量降低到最小,尤其是对儿童患者。

2.1.3 肺癌

研究发现电离辐射接触增加了罹患肺癌的风险,但大部分研究没有正确控制吸烟这一混杂因素。原因在于大多数肺癌病例与吸烟有关,但仍有25%的病例发生在不吸烟的人群中。近年来有学者对LDIR和吸烟对肺癌发生风险的联合效应进行了研究,但长期LDIR暴露后患肺癌的风险尚不能完全明确。Velazquez-Kronen等[13]以14 621名马亚克工人(平均剂量为120 mGy)作为调查对象进行研究,发现调整外部辐射剂量和吸烟后,钚引起肺癌的ERR/Gy随年龄的增长而降低,且女性高于男性。此外,该研究还发现钚剂量和吸烟对肺癌的联合效应大于相加效应,但小于相乘效应。Gilbert等[14]在一项由106 068名美国放射工作人员组成的队列研究中(平均随访时间为24年),分析肺累积吸收剂量与肺癌死亡率的关系,并考虑吸烟这一潜在混杂效应,未观察到肺累积吸收剂量(平均剂量为25 mGy)与肺癌死亡率之间的关联。鉴于肺癌的发病潜伏期较长且影响因素较多(如年龄、吸烟、性别等),后续的研究应关注吸烟等混杂因素在LDIR与肺癌相关性研究中的控制。

2.1.4 乳腺癌

电离辐射是引起女性乳腺癌的发病因素之一,但长期LDIR暴露对女性乳腺癌发病风险的研究尚少。早年Pukkala等[15]曾进行了一项生态学研究,描述白俄罗斯和乌克兰受切尔诺贝利事故污染最严重地区乳腺癌发病率的时空趋势,发现切尔诺贝利事故发生后,所有地区的乳腺癌发病率均有所增加。1997—2001年研究显示,受污染最严重的地区(平均累积剂量为40.0 mSv或更高)女性乳腺癌的发病风险是未受污染地区的2倍。但Zupunski等[16]对切尔诺贝利事故发生后白俄罗斯(2016年乳房平均累积剂量为12.3 mGy)和乌克兰(5.7 mGy)污染最严重地区的乳腺癌发病率进行研究,未发现重度污染地区乳腺癌发生率高于低污染地区。Rivkind等[17]对切尔诺贝利核电站事故后长期暴露于LDIR的女性乳腺癌风险进行的病例对照研究发现,长期暴露于LDIR(乳房平均辐射剂量为1.3 cGy)会增加乳腺癌的风险,平均暴露剂量为1.86 cGy时乳腺癌发病风险是对照组的3倍(95%CI:1.3~7.0)。目前有关长期LDIR暴露与乳腺癌之间的相关性仍处于探索阶段,后续的研究应重点关注低剂量辐射与乳腺癌发生的相关性及其发生机制。

2.2 非致癌健康效应 2.2.1 特异性靶器官疾病 2.2.1.1 眼晶状体损伤

眼晶状体是电离辐射敏感的人体组织之一。在职业人群和高本底地区居民的调查研究均发现长期接触LDIR可引起眼晶状体混浊甚至是白内障。杨非等[18]对成都市1 032例放射工作人员累积剂量与眼晶状体损伤进行相关分析,发现控制性别、工种及年龄等混杂因素后,累积剂量超过11.369 mSv是眼晶状体损伤的主要危险因素(OR = 7.78;95%CI:1.93~31.38),提示长期接触LDIR对放射工作人员眼晶状体有一定的损伤作用。介入放射工作人员在射线暴露下进行手术操作,增加了眼晶状体放射性损伤的潜在风险。研究也表明[19-20],介入放射工作人员是辐射性白内障的高危人群,长期LDIR会造成介入放射工作人员眼晶状体混浊率增高。我国广东阳江高本底地区居民受照剂量明确且累积时间较长,是研究长期LDIR与眼晶状体损伤相关性的重要场所。王焱等[21]调查发现对性别、年龄进行调整后,阳江高本底地区居民患白内障风险高于对照地区居民(OR = 2.93;95%CI:1.19~7.17),提示长期LDIR可能是导致患白内障的重要危险因素;此外,高本底地区 < 60岁组白内障的患病率显著高于对照地区,提示长期LDIR受照可能导致白内障的发生时间提前。目前大部分研究均支持长期LDIR对眼晶状体的损害效应,尤其是介入放射工作人员,应严格佩戴防护眼镜,以减少眼晶状体的辐射损伤,预防放射性白内障的发生。

2.2.1.2 甲状腺影响

甲状腺是电离辐射的重要靶器官,长期LDIR可引起职业人群或高本底地区居民甲状腺形态学变化和甲状腺功能障碍。有研究者[22]对阳江高本底地区女性居民甲状腺超声检查结果进行分析,显示高本底地区甲状腺结节检出率(70.2%)显著高于对照地区(51.0%),同时提示长期LDIR可能增加实性甲状腺小结节发生的风险。近年大多数研究报告均提示长期LDIR对放射工作人员的甲状腺功能产生一定影响,但对于甲状腺功能指标研究尚无统一结论。陈海翔等[23]对杭州市某医院长期接触LDIR的80名放射工作人员甲状腺结节及功能的研究显示,暴露组三碘甲状腺原氨酸(T3)值高于对照组,甲状腺素(T4)、促甲状腺激素(TSH)值低于对照组,差异均有统计学意义;虽然甲状腺结节患病率对照组为58.8%略高于观察组的48.8%,但差异无统计学意义。吕扬阳等[24]调查了广州市某医院224名放射工作人员甲状腺功能及结节的相关情况,结果显示暴露组T3、T4和TSH均高于对照组,差异均有统计学意义;暴露组和对照组的甲状腺结节发病率差异无统计学意义。以上研究结论不一致的原因可能是:未考虑混杂因素(如缺碘或过量摄入碘等)的影响;研究设计多为横断面研究, 缺少队列研究;相关作用机制尚未完全阐明。后续可在控制混杂因素的基础上建立放射工作人员随访队列研究,为放射工作人员甲状腺功能异常机制研究及针对性辐射防护对策研究提供依据。

2.2.1.3 肝功能异常

肝脏是对射线较为敏感的器官之一,LDIR可能通过损伤肝细胞或使肝脏合成蛋白减少,从而影响肝功能的异常。妥娅等[25]对多项关于LDIR与放射工作人员(工龄范围8.5~24年)肝功能指标相关性研究进行meta分析,结果显示放射工作人员组发生肝功能异常的风险为对照组1.59倍(95%CI:1.25~2.02),提示长期暴露于LDIR环境的放射工作人员肝功能异常检出率增高。Sun等[26]一项包括508名工业放射技师(年有效剂量 < 20 mSv)和2 156名非接触工人的队列研究结果发现,控制混杂因素后,与非接触组比较,长期接触LDIR是肝损伤的危险因素( RR = 2.227;95%CI:1.526~3.252)。陈香兰等[27]进行某铀矿在岗工人辐射暴露与肝功能相关研究,调查发现接触组[平均年剂量(4.44 ± 2.56) mSv]总胆红素、间接胆红素异常率高于对照组[平均年剂量(1.83 ± 1.39) mSv],差异具有统计学意义,提示LDIR长期接触对肝脏功能可能有一定的影响。吴圻荣等[28]对2010—2019年茂名193名放射人员肝功能水平进行回顾调查,结果提示LDIR长期接触的放射工作人员的谷丙转氨酶、白蛋白等肝功能指标会受到一定影响;该研究还发现接触LDIR对男性放射工作人员肝功能的影响较大,原因可能在于个体存在辐射敏感性差异如男女之间内分泌、代谢状态等方面的不同引起[29]。后续研究应重点关注控制潜在混杂因素(如年龄、性别、吸烟、饮酒等)后,不同累积剂量接触对肝功能的影响,以增加研究结果的说服力。

2.2.2 心脑血管疾病

高剂量辐射是心血管疾病的危险因素,受到0.5 Sv电离辐射照射10年后,大约有1%的受照个体会发生心脑血管疾病[30],但长期暴露于LDIR导致心脑血管疾病的发病风险仍需更多研究来确证。研究显示1948—1982年Mayak生产协会职工脑血管疾病发病率与职工受到的γ外照射及沉积于肝脏的内照射剂量相关,其ERR/Gy分别为0.46(95%CI:0.37~0.57)和0.25(95%CI:0.16~0.42);受到γ外照射剂量 > 100 mSv及肝脏钚沉积内照射剂量 > 10 mSv的职工与外照射较低的职工相比,脑血管疾病发病率明显升高 [31]。Rajaraman等[32]对从事介入手术的医疗工作人员循环系统疾病发病和死亡风险进行了评估,与对照组相比,介入工作人员中风发病率增加了34%(HR = 1.34;95%CI:1.10~1.64)。此外,研究发现接触人群死亡率升高与LDIR诱发心血管疾病等有关[33]。但也有研究在调整年龄和主要混杂因素后,未发现长期LDIR暴露[年平均有效剂量(1.81 ± 0.23) mSv/年]对50岁以上女性人群的心-踝血管指数有显著影响,提示女性长期暴露于LDIR可能对其动脉血管硬化无明显影响,尚需大量权威的人群流行病学研究证据支持[34]。此外,一项关于宫内受照的成人健康研究(平均随访18.4年)发现,与对照组相比,宫内受照者(平均子宫吸收剂量100 mSv)中风及心肌梗死的发病风险并未增高(整个孕期RR/Gy = 0.09;95%CI:0.001~8.3,P = 0.49),进一步趋势检验发现中风和心肌梗死发病率与孕龄增加无关(P = 0.47)[35]。我国放射工作人员数量众多,根据2018年全国放射卫生监测数据显示[36],我国开展放射诊疗的单位有3.2万家医院、3.6万家乡镇卫生院及数量较多的其他机构,涉及的放射工作人员有35.3万人,个体剂量监测覆盖率稳步上升,后续可通过建立我国放射工作人员队列研究,为证实LDIR长期接触对心脑血管系统影响提供更有力的证据。

3 展 望

综上所述,长期LDIR接触对人类健康效应影响仍未有一致结论。LDIR长时间接触可能会引发包括癌症以及非癌疾病等健康效应。目前与LDIR相关的流行病学研究受到较多的不确定性影响,其中包括统计或剂量学的不确定性,以及无法充分控制的混杂因素。未来的研究需要更合理的设计并充分考虑遗传背景、器官特异性风险和其他混杂因素的影响,以深入探讨LDIR诱导的生物学效应或健康效应:包括LDIR长期接触对人群健康影响的队列研究;反映LDIR长期接触相关生物标志物及人群易感性研究;LDIR与其他职业性有害因素交互作用的研究等。深入开展长期LDIR接触人群健康效应研究,为个体化干预提供新靶点,为低剂量辐射长期接触人群的针对性防护策略的制定提供强有力的科学依据。此外,确定LDIR与各种疾病之间的因果关系,并进行LDIR长期接触人群健康风险评估,可为我国放射卫生防护法规与标准体系的建立提供重要参考。

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