自人类发现辐射以来，由于高剂量电离辐射短时间可以导致临床上可见的损伤，甚至危及人的生命，因此高剂量电离辐射的损伤效应一直备受关注。相比而言，低剂量电离辐射(Low doses of radiation, LDR)由于致伤作用不明显、发生健康效应的时间长等原因直到几十年前才引起人们的重视。

1 低剂量电离辐射含义

低剂量电离辐射属低剂量辐射范畴。联合国原子辐射效应委员会(UNSCERA)和国际放射防护委员会(ICRP)认为，除非特别说明，低剂量电离辐射一般指职业照射辐射剂量低于200 mSv的电离辐射照射。公众的低剂量一般指相当于天然本底照射的剂量水平。

美国国家科学院研究理事会2006年发布的《电离辐射生物效应》BEIR-Ⅶ二期报告将其定义为100 mSv及以下。另外，从流行病学和辐射防护角度，ICRP将低剂量定位于10~100 mSv。

2 低剂量电离辐射健康效应

电离辐射健康效应分为确定效应(Deterministic effect)和随机效应(Stochastic effect)。确定效应又称组织反应，有剂量阈值，且损伤严重程度随剂量的增加而加大。随机效应即致癌效应和遗传效应，是指由于体细胞突变而在受照个体内形成的癌症和由于生殖细胞突变而在受照者后代发生的遗传疾病。其特点是没有剂量阈值。随机效应指的是诱发恶性肿瘤和遗传效应的概率，而不是其严重程度，没有阈值，一般用线性无阈模型(Linear-non-threshold Model)解释。

低剂量电离辐射不会产生确定效应，但其随机效应仍不容忽视。由于低剂量电离辐射不会产生临床可见的损伤，所以一般采用大群体流行病学调查结合统计学研究。截止到目前，低剂量电离辐射的健康效应主要集中在辐射致癌和遗传效应(包括胚胎效应)上，免疫系统、血液系统等非癌疾病也有逐渐受到关注。

3 低剂量电离辐射检测技术

目前，低剂量电离辐射检测技术主要分为以下三种：①大规模人群的流行病学调查；②染色体畸变和微核分析；③分子生物学检测技术。

3.1 流行病学调查

由于低剂量电离辐射不能直接引起受照人员产生临床可见的损伤，所以一直以来国内外大多学者都是利用大规模人群的流行病学调查来研究低剂量电离辐射的健康效应^[1]。主要研究方法如下：挑选样本量足够大的人群、选择合适的对照人群进行长时间(一般几年到几十年)观察受照人群的癌症发生率、非癌疾病发生率，与对照组相比进行统计学分析。目前已经可以确定部分辐射导致的肿瘤和白血病^[2]。

日本原子弹幸存者的“寿命研究”提供了目前最权威的电离辐射原始流行病学资料，证实受照后肺、胃、结肠、肝、乳房、卵巢和膀胱肿瘤，以及若干种白血病(不包括淋巴瘤和多发性骨髓白血病)发病率及死亡率增加^[3]。据统计，该研究的研究对象约86 300人，6900人于1950-1987年死于实质肿瘤，其中约300人归因于辐射。6900人中的230例白血病病人有75例归因于辐射照射^[4]。同时该研究证实甲状腺和非黑色素瘤皮肤癌发病率升高，但几乎没有提供有关直肠、颈部、胆囊、咽喉、前列腺、子宫颈、子宫体、胰腺、肾或睾丸癌的辐射诱发证据，以及有关慢性淋巴细胞白血病的辐射诱发证据。同时开展的胚胎发育影响研究并未得出明确结论。该研究证实胎儿宫内受照影响脑生长和发育，但是无法证实是否导致儿童患癌，既有高风险也有小到很难察觉的风险，甚至根本无风险。由此可见，从现有资料和流行病学调查方法的现状看，即使不考虑不确定度也无法进行量化低剂量电离辐射的危害。

苏联曾将放射性废物直接排入捷恰河(Techa river)中，对饮用该河河水的居民做流行病学发现这些人群中的白血病发病率增高^[3]。

Barrett等支持上述研究^[2]，认为辐射致癌危险性高，特别是白血病。Metz等^[5]进一步计算得出，受照剂量每增加10 mSv/年，白血病的发病风险增加8%。Tong J等^[6]认为氡是白血病的危险因素，氡辐射可以在儿童体内蓄积，并导致白血病^[7]。Zablotska发现铀矿工作环境中的γ辐射可导致白血病发病率升高^[8]。BrÄuner等^[9]甚至提出交通污染可以通过增加空气中氡及其子体浓度导致白血病。

也有研究反对这一观点。Shimizu Y等^[10]对日本原爆受低剂量照射的幸存者分析，没有发现辐射可以引起癌症增加的证据。英国、美国和我国先后对核武器参试人员以及核爆下风向放射性落下灰沉降地区人员进行分析，同样没有发现癌症增加。对我国阳江天然放射性高本底居民分析发现其外周血淋巴细胞染色体畸变和微核率增加，但癌症死亡率反而低于其他地区^[11]。国内学者通过Meta分析法^[12]，研究了0.37~45.8 mSv外照射受照人群的癌症死亡率，发现职业人群癌症死亡率、辐射敏感实体瘤、血液及淋巴系统肿瘤死亡率均低于一般人群。

从上述资料中不难看出流行病学研究方法有其缺陷。首先临床上无法确定具体的某个恶性肿瘤是否由辐射引起，加上吸烟等因素，容易导致最终的结果不可信，这也是诸多有关职业照射流行病学调查报告结论互相矛盾的原因。有研究报告^[13-15]显示职业照射使工人患白血病的风险明显增加，这与根据高剂量率研究结果推导的估计值大致一致，特别是铀矿工人罹患肺癌^[3]，也有研究不能给出正相关关系^[15]。有研究发现核设施附近居民的白血病发病率增高，但进一步研究表明，这样的白血病不大可能归因于辐射照射。

其次，虽然在细胞水平上早已观察到适应性反应，但在动物实验和人类资料中并未得到证实。

最后需要说明的是，权威的日本核爆幸存者的受照剂量大多不属于低剂量照射范畴，之所以引用该数据是因为有关低剂量受照人群(包括职业照射)的流行病学资料样本量太小，随访观察时间太短有关。

3.2 染色体畸变和微核分析

染色体畸变是生物剂量估算公认的“金标准”。剂量越大，染色体畸变率越高。人类淋巴细胞染色体受到仅0.05 Gy的剂量照射后，早期就可见到畸变增多，其畸变率随剂量增加而增高，且畸变可长期存在^[16]。例如在一次钴源事故中受到0.05~0.1 Gy小剂量照射者，照后10年作血细胞检查，仍见畸变率增高。微核也是辐射敏感指标，但其影响因素较多。

染色体畸变和微核分析检测技术的局限在于：首先，受照人员的个体差异较大，生活习惯也不尽相同，辐射易感体质也存在差异，导致通过染色体畸变和微核率得出的结果偏差较大，不确定度增高。例如，吸烟人员即使在不受照的情况下也会产生染色体畸变和微核率升高，与正常人比较有统计学差异。其次，该检测技术的检测对象是淋巴细胞，通过体外照射进行剂量曲线模拟。目前国内外最佳曲线的剂量估算下限为0.5 Gy，远高于低剂量照射的范畴。虽然低剂量照射后，受照人员的染色体畸变率和微核率均升高甚至有统计学差异，但是一直没有提出合理的、各方均能接受的剂量曲线。最后，由于体内的淋巴细胞受照虽会产生染色体畸变和微核，但人体同时也存在DNA损伤修复机制，有些变化未等检测已被人体的保护机制所修复，掩盖了受照剂量。

3.3 分子生物学检测技术

机体经电离辐射照射之后，会引起体内DNA损伤、炎症因子分泌、DNA损伤修复蛋白活跃等一系列的生理现象。从理论上讲，通过检测其中的特异基因或蛋白的表达变化可以检测人员受照剂量。目前国内外很多学者开展了此类研究。

原癌基因和抑癌基因对辐射尤为敏感，如brca1、DNA损伤标志物γ H2AX等，目前已有研究将γ H2AX的表达变化用于高剂量电离辐射照射的剂量估算^[17-18]。

非编码RNA(NcRNA)同样受到关注, 目前研究最多的与辐射相关的是microRNA (miRNA)。辐射对miRNA表达的影响受细胞类型、辐射剂量和照射后时间的影响。Stankevicins等发现^[19], 2.5 Gy X射线照射造血组织后miR-34a的表达上调, miR-7明显下调。周平坤等^[20]发现XPCC和pig3基因在正常人体内表达变化不大，受到电离辐射产生DNA损伤后用realtime-PCR技术检测发现表达升高，且表达量随着受照剂量的升高而升高，呈明显的正相关关系，并据此拟定了基因表达量与剂量之间的相关曲线。这也是分子生物学领域首次提出基因与剂量之间的效应曲线。

除了特异基因外，炎症因子和免疫球蛋白同样受到关注。有报道证实等^[21]，人肺纤维母细胞经8.4 cGy的α粒子体外照射后分泌旁效应分子, 其中可能起作用的是活性氧物质(ROS)、IL-8或TGF-β等。国内有学者发现IgG在随着工龄增加、IgM随着工龄增加而下降^[22]。用小于500 mGy的电离辐射照射大鼠发现NK细胞活性明显增高、单核一巨噬细胞系统受到激活，促使IL-2、TNF-β分泌增加^[23]。提示上述细胞因子可能可以作为低剂量照射剂量估算的指标。

由此可见，通过分子生物学技术筛选低剂量生物学效应靶标显示出积极的前景，随着研究的进一步深入，更多基因和炎症因子将被发现。

4 总结

到目前为止，有关电离辐射健康损伤检测大多集中在较高剂量区域，用于估算事故照射的剂量、研究生物效应及其机制、开发药物用于急性放射病的治疗等，低剂量电离辐射健康效应检测技术研究尚少有人涉及，更未得出一致性的结论。尽管如此，低剂量电离辐射的健康效应已逐步受到重视，流行病学调查、染色体畸变及微核率分析、分子生物学检测技术虽有瓶颈问题亟待解决，但也显示出积极的前景，尤其是分子生物学检测技术。相信经过众多科研工作者的努力，最后能够找到合适的分子指标检测低剂量电离辐射的健康效应。