什么是辐射？radiation
我们常说的辐射是指电离辐射（后文简称辐射），这种辐射携带有足够的能量，可以使原子或者分子发生电离现象。从来源区分，辐射可以分为天然辐射和人造辐射。
天然辐射主要来源于太阳、宇宙射线和地壳中的放射性核素（地面上我们常接触到的是土壤和岩石中的氡），这些辐射源源不断，人为无法或者很难控制其产生。而人造辐射主要见于医学影像学设备、核反应堆、人造同位素等，以我们医疗最常接触的X线设备为例，其常用的放射源为X射线管（图1左），在通电的情况下，阴极发射的电子被高电压加速，轰击在本身不具有放射性的阳极金属靶上，从而产生X射线（图1右），这类辐射在不通电的时候无法产生。
图1.X射线管与其原理图（图片来源：google）
辐射的生物学效应
目前认为，辐射对人体的损伤机制主要通过电离DNA的原子结构来破坏分子键和DNA，甚至导致细胞死亡。电离过程产生的自由基也可能参与了细胞的破坏过程。但这并不是说，只要暴露于辐射之下就一定产生非常危险的结果。
因为从宏观来讲，辐射对人体的作用主要受几方面的影响：暴露辐射的剂量、方式、部位、时间、以及辐射的类型等。
以剂量为例，在核设施灾难等大剂量辐射暴露情况下，可能出现急性放射病甚至死亡，这种大剂量相关的效应相对明确，超过一定剂量后导致的损害严重程度和辐射剂量相关，称之为确定性效应；而任何辐射剂量下还可发生随机效应，可改变细胞基因组，使受累细胞的分化和功能发生变化。辐射剂量越高，发生随机效应的可能性越大，但严重程度并不增加。
常规放射性影像学检查的小剂量辐射不会引起急性放射病，主要是随机效应，远期癌症的发生是这种随机效应的主要表现。
关于辐射剂量
目前最常用于估算放射影像学检查造成的全身风险的指标为有效剂量。因为相同辐射条件下，不同组织器官受到的生物学损害是不同的；相同组织器官，不同的辐射类型（例如α射线和X射线）产生的生物学损害也是不同的，有效剂量反映的就是在校正了这两个因素之后的生物学效应。有效剂量的国际单位名为希沃特（Sievert, Sv），以瑞典放射学家R. M. Sievert的姓氏命名的。【注：标准读法应该是Sievert的发音，但因为历史原因，国内也有称其为希伏】这个单位的剂量很大，我们实际常接触的剂量都是以mSv或μSv为单位。
举个例子：我们的生活环境中时刻存在着天然辐射，包括体外的宇宙射线、地表放射性核素辐射等外照射和随食物、空气等到摄入到体内的内照射，这些辐射构成了本底辐射。据估计，这种本底辐射每年的有效剂量约为3mSv。
根据我国电离辐射防护与辐射源安全基本标准（GB18871-2002）规定，职业照射有效剂量限值每年不超过50mSv且5年累积不超过100mSv【注：此标准适用于实践所引起的照射，不适用于医疗照射，但可以作为参考】。这意味着辐射暴露的有效剂量在这个范围内一般是可以容忍的。
而对于特定的组织或者器官吸收的辐射剂量（例如母体内胚胎接受的辐射剂量），常用吸收剂量来描述【记住这个「吸收剂量」，后文会用到】，单位是戈瑞（Gray, Gy），英国的物理学家L. H. Gray的姓氏命名，和Sv的度量近似，所以常见也是mGy级别的，但两者所描述的概念不同，而且吸收剂量没有校正组织敏感性问题，所以两者之间没有固定的换算系数。
有效剂量与癌症风险估计
放射性影像学检查远期癌症风险的估计主要参考1945年日本原子弹爆炸幸存者的数据。以个体与原子弹爆炸中心的距离对超过10万例人的辐射剂量进行了估计，长达60年的随访数据显示：后续发生实体癌症的风险与辐射剂量呈正相关，但当辐射剂量＜100mSv时未见该相关性。患者的辐射敏感性与辐射暴露时的年龄高度相关，儿童未来发生放射性癌的风险大于成人。
小剂量的电离辐射伤害具有随机性且流行病学资料有限，因此估算单次影像学检查的癌症风险尚有争议。但是，医学团体和科学团体的看法日渐一致，即不管该风险对个体而言有多小，它都是真实存在的。
为估计单次影像学检查的终生癌症风险，美国放射技师学会提供了在线辐射风险计算器（https://www.xrayrisk.com/calculator/calculator-normal-studies.php）。该工具也可计算随时间推移若干次检查的累积辐射剂量和癌症风险。
常见影像学检查辐射剂量的估算
医学影像学检查的电离辐射大多源自X射线，如CT、透视（造影）和X线摄影或平片。核医学检查则采用放射性示踪剂，常常在衰变时产生γ射线。下表为常见放射性影像学检查辐射在成人中的有效剂量估算值。
表1.不同放射性影像检查对成人辐射的有效剂量参考表
这里补充一点：上表这些估算值选取的是平均数，这就意味着对于个体而言存在偏离平均数值的可能，文献中的有效剂量数据最大值和最小值之间甚至可以相差10倍（表中未显示）。这可能与不同的CT仪器、扫描参数设置、受试者体型不同有关。一般来说，相同的参数，瘦小者暴露的有效剂量要高于高大/肥胖者（平均到单位组织的剂量更大）。
低剂量CT的发展
前面我们知道CT检查辐射的有效剂量要明显高于普通X线平片，但是近二十年来低剂量CT的快速迭代已经让我们看到降低辐射暴露的新方法。以呼吸科常接触的低剂量胸部CT为例，低剂量CT的平均有效剂量（1.6mSv-2.1mSv，参见表1）大约只有普通胸部CT的20-25%【2011年数据】。
这是如何实现的呢？其实就是在保证图像质量能够满足诊断需求的基础上，尽可能降低CT的辐射剂量。上个世纪90年代初的思路为手动化降低X射线管的管电压、管电流等参数来实现低辐射剂量，但自2005年以后开始依赖CT关键部件的革新，例如自动化的曝光控制技术能够实现根据受检者个体体型、不同组织器官衰减差异和敏感性差异来自动调整曝光参数，而非一个参数到底（图2）。除此之外，还有双源技术和更优秀的图像重建算法来降低辐射剂量。
图2 根据不同体型、部位进行自适应调整曝光参数，从而实现该低低，该高高，保证成像基础上给予合适剂量。来自www.siemens-healthineers.com
对于肺结节复查或者肺部常规体检的人群可以选择有条件的医院进行低剂量CT检查。
妊娠女性的放射性影像学检查的风险
不得不说这是个临床中让人头大的问题。母体的电离辐射风险和非妊娠女性相似，但不可忽视辐射对胎儿的影响。基于日本原子弹爆炸和切尔诺贝利事故幸存者调查资料，辐射对胎儿的影响包括流产/死产、畸形、生长和发育异常、以及远期智力障碍、致癌效应等。
动物实验及回顾性临床资料显示，造成胎儿不良结局的最低辐射暴露剂量通常为50~200mGy，大剂量的暴露（＞1000 mGy）才容易导致胚胎死亡，临床上造成出生后严重智力障碍的最低暴露剂量是610mGy。临床上常用的诊断性辐射性影像学检查方法的剂量通常低于50mGy（具体参见表2），其中常用的胸部X 射线和胸部CT 的胎儿辐射暴露剂量分别为0.0005~0.01mGy 和0.01~0.66mGy。尚无证据表明妊娠期单次X 射线和CT 影像学检查对胎儿存在危害。
表2.妊娠期常用X射线、CT及核医学的照射部位及胎儿辐射暴露剂量
划重点
根据2021年中华医学会围产医学分会等联合发布的《妊娠期应用辐射性影像学检查的专家建议》，部分孕妇意外接受了辐射性影像学检查，由于其胎儿辐射暴露剂量远远低于50~100 mGy，不推荐作为终止妊娠的医疗指征。但孕期，尤其是早孕期，因病情需要特殊类型检查或多次检查导致累积暴露剂量超过50~100 mGy 时，可根据孕周及胎儿辐射暴露剂量大小（表3）综合分析其风险；同时，是否继续妊娠还需要尊重孕妇及家属意愿，并参考相关法律法规。
表3.受孕后不同时间辐射暴露的风险及估计影响胎儿的辐射剂量阈值
写在最后
没有明确证据证实单次常规影像学检查的辐射会显著增加成人的癌症风险，因此对于病人而言，没必要畏「辐射」而忌检查。
但再小的辐射，累积之下，都能让随机效应发生的概率增大一些，所以对医生而言，要尽可能避免不必要的放射性影像学检查，或者选择更低剂量的替代方案，做好「辐射」与「获益」的博弈，让病人暴露的每一份辐射都物尽其用。
参考文献（可上下滑动浏览）
1. Radiation-related risks of imaging, UpToDate, Topic 14613 Version 31.0
2. Diagnostic imaging in pregnant and nursing patients, UpToDate, Topic 4791 Version 49.0
3. Larke FJ, Kruger RL, Cagnon CH, Flynn MJ, McNitt-Gray MM, Wu X, Judy PF, Cody DD. Estimated radiation dose associated with low-dose chest CT of average-size participants in the National Lung Screening Trial. AJR Am J Roentgenol. 2011 Nov;197(5):1165-9. DOI: 10.2214/AJR.11.6533. PMID: 22021510.
4. 电离辐射防护与辐射源安全基本标准, GB18871-2002.
5. 沈晓波，聂生东, 低剂量CT技术发展及其临床应用, 中国医学物理学杂志，2016，33（3），238-247.
6. 中国医师协会妇产科医师分会母胎医师专业委员会,中华医学会妇产科学分会产科学组,中华医学会围产医学分会, 《中华围产医学杂志》编辑委员会, 妊娠期应用辐射性影像学检查的专家建议, 中华围产医学杂志, 2021, https://cspm.cma.org.cn/index/news?id=2632.
本文内容转载自公众号「帅府园论坛」；作者：程重生，审核：汪劭婷
本文完
排版：Jerry
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