放射線障害

放射線障害


電離放射線は,放射線の種類,ならびに暴露の量および程度に応じて,多様な組織損傷をもたらす。症状は,局所的(例,熱傷)であることも,全身的(例,急性放射線症)であることもある。診断は暴露歴により,およびときにガイガーカウンターやアルファカウンターを用いて行う。治療は逆隔離と(適応とされる場合)除染によるが,それ以外にも広く支持療法を行う。特異的な放射性核種による体内汚染の治療では,吸収阻害剤やキレート剤が有用なことがある。予後は,初めの24〜72時間にリンパ球数を測定することによって推定される。

放射線とは,放射性元素や人工線源(例,X線装置や放射線治療装置)により放射される高エネルギーの電磁波(X線,ガンマ線)や粒子(アルファ粒子,ベータ粒子,中性子)を指す。

アルファ粒子は,様々な放射性核種(例,プルトニウム,ラジウム,ウラン)により放射されるヘリウム核で,薄い層(0.1mm未満)を越えて皮膚を透過できない。ベータ粒子は,不安定な原子(例,セシウム137,ヨウ素131)の核から放射される高エネルギーの電子である。この粒子はより深く皮膚(1〜2cm)を透過でき,上皮および上皮下の損傷をもたらす。中性子は,いくつかの放射性原子の核からはじきとばされた電気的に中性の粒子であり,核反応(例,原子炉,リニアック)によって生成される;中性子は組織へ深く透過し(2cm以上),その場で安定の原子と衝突した結果,アルファ粒子やベータ粒子およびガンマ線が放射される。ガンマ線およびX線は高エネルギーの電磁放射線(すなわち,光子)であり,何cmもヒトの組織中へ進入できる。

こうした特徴により,アルファおよびベータ粒子は,それらを放射する放射性元素が身体の内部(体内汚染)や直接体表上にある場合に,最も大きな損傷をもたらす;元素に近接する組織のみが侵される。ガンマ線およびX線は,線源から遠く離れて損傷を引き起こすことがあり,一般的に急性放射線症候群(放射線障害: 急性放射線症候群を参照 )の原因となる。

測定: 測定単位にはレントゲン,グレイ,シーベルトがある。レントゲン(R)は,大気中のX線やガンマ線の強度を示す。グレイ(Gy)は,組織によって吸収されたエネルギーの量である。Gy当たりの生物学的損傷は放射線の種類によって変わるため(中性子およびアルファ粒子で大きい),Gyでの線量は線質計数により補正される;これにより求まる単位がシーベルト(Sv)である。GyおよびSvは,ラドとレムに代わる現在の用語であり(Gy= 100ラド;Sv = 100レム),ガンマ線やベータ線を表すときは基本的に等しくなる。

暴露: 2つの主な放射線暴露のタイプは,汚染と被曝である。多くの放射線事故が両方を含む。

汚染は,放射性物質(通常は塵埃や液体として)との接触およびその滞留である。体外汚染は皮膚や衣服上に起こり,そこから落下したり,はがれ落ちたりして,他の人々や物体を汚染することがある。放射性物質はまた,肺,胃腸管,または皮膚の裂け目から吸収されることがある(体内汚染)。吸収された物質は体内の多様な部位へ運ばれ(例,骨髄),除去されるか崩壊するまでその部位で放射線を放出し続ける。体内汚染は除去がより困難である。

被曝は透過性放射線への暴露であるが,放射性物質への暴露ではない(すなわち,汚染は関連しない)。典型的には,ガンマ線およびX線が関連する。被曝は,全身に影響して全身症状および放射線症候群(放射線障害: 急性放射線症候群を参照 )を引き起こしたり,身体の一部(例,治療的照射による)に影響して局所症状を引き起こすことがある。

線源: 人は常に低レベルの自然放射線(バックグラウンド放射線)に被曝している。バックグラウンド放射線には宇宙線があるが,その大部分が大気によってブロックされている;したがって,被曝は高所に住んでいる人や飛行機に乗っている人で大きくなる。放射性元素(特にラドンガス)はまた,多くの岩や鉱物中に存在する。これらの元素は最終的には,食品や建設資材など各種物質中に含まれる。ラドン被曝は典型的には,自然放射線総線量の約23を占める。

人はさらに,核兵器(例,実験中に)および各種の医学的検査や治療など,人工線源からの放射線にもさらされる。一般人は,自然および人工の線源から合計して3〜4mSv/年を受けている( 放射線障害: 米国における平均年間被曝量表 1: 表を参照)。

表 1
米国における平均年間被曝量
線源
線量(mSv)
天然に存在する線源
ラドンガス
2.00
その他の地球放射線源
0.28
宇宙空間からの放射線
0.27
天然に存在する体内放射性元素
0.39
小計
2.94
人工線源
診断用X線(一般人に対する)
0.39
核医学
0.14
消費財
0.10
核実験による放射性降下物
<0.01
原子力産業
<0.01
小計
0.63
合計年間被曝量
3.6
その他の被曝源
飛行機旅行
0.005/飛行1時間
歯科用X線
0.09
胸部X線
0.10
バリウム注腸
8.75

1979年のペンシルベニア州スリーマイル島発電所,1986年のウクライナのチェルノブイリ発電所など,原子力発電所から放射線が漏れたことがある。スリーマイル島からの放射線による被曝は非常に少なく,発電所から1.6km以内の住人が受けた線量は約0.08mSvに留まった。しかしながら,チェルノブイリ発電所近くの住人は,約430mSvの放射線に被曝した。30人以上の死者が出て,多くの人々が障害を受け,同事故で放出された放射線は他のヨーロッパ地域,アジア,および米国まで達した。全体で(チェルノブイリを除き),核燃料の使用が始まってから40年間のうちに,原子炉が原因の放射線被曝は,35件の重篤な被曝と10件の死亡をもたらしているが,このうち商業用発電所に関連するものはない。その他の重大な出来事として,1945年8月の日本への原子力爆弾投下があり,これによる直接的な爆風により100,000人以上,放射線障害および他の関連障害により数十万人の死者が出た。

テロリスト活動による意図的な被曝が懸念される。考えられうるシナリオは,爆発物を用いない放射性物質の小規模な拡散から,通常の爆発物を用いた拡散(“ダーティボム”),原子炉の攻撃,そして核兵器の投下まで,幅広い。

病態生理

電離放射線は,mRNA,DNAおよび蛋白を直接的に,および反応性に富むフリーラジカルを産生して損傷させる。高線量の電離放射線は細胞死を引き起こし,低線量は細胞増殖を妨げる。他の細胞成分への損傷により,進行性の形成不全,萎縮,および最終的には線維症が生じうる。遺伝子の損傷により,悪性形質転換や遺伝性の遺伝子欠損がもたらされることがある。

正常の場合に頻繁および迅速な再生をすすめる組織は,特に放射線に脆弱である。最も感受性が高いのはリンパ球で,以下(高い順に),性腺,増殖骨髄細胞,腸上皮細胞,表皮,肝細胞,肺胞および胆管の上皮,腎上皮細胞,内皮細胞(胸膜と腹膜),神経細胞,骨細胞,筋肉および結合組織の細胞が続く。

毒性作用を起こす正確な線量は,被曝の時間経過に依存する(すなわち,数Gyという線量を短時間に1回受けるのは,同じ線量を数週間や数カ月かけて受けるよりも大きな損傷を及ぼす)。線量反応はまた,被曝した体面積の量に依存する。4.5Gy以上による全身的な被曝を受けると,重篤な病気が確実で,死亡する;しかしながら,数十Gyでも長期間かけて組織の小部分に照射される場合(例,癌治療のため)は,十分耐容されうる。

小児は最も放射線障害を受けやすいが,それは,細胞増殖率が高く,将来の細胞分裂の数が多いためである。

症状と徴候

症状は,被曝が全身(急性放射線症候群)に及ぶか,それとも局所かに依存する。

急性放射線症候群: 全身被曝後にはいくつか独特な症候群が生じる。これらの症候群には,3つの異なる段階がある:侵される主要臓器系により,嗜眠,悪心,嘔吐を伴う前駆期(被曝0〜2日後),潜在的無症候期(被曝1〜20日後),顕性全身疾患期(被曝2〜60日後)に分類される。放射線量が高いほど,進行が激しく急速である。特定の放射線量に対して,症状および経過はほぼ一致する;したがって,被曝線量の推定に利用できる。

非常に高い全身被曝線量(10Gy以上)により生じる大脳症候群は,常に致死的である。前駆症状は,被曝して数分〜1時間以内に発現する。潜伏期はほとんど,または全くなく,患者は数時間〜1または2日以内に振戦,発作,運動失調,脳浮腫を発現し,死亡する。

胃腸症候群は,4Gy以上の全身線量により引き起こされ,胃腸管への影響が主体となる。前駆症状がしばしば顕著で,2〜12時間以内に発現し,2日以内に消失する。潜伏期の4〜5日の間,胃腸粘膜細胞が死滅する;細胞死の後に難治性の悪心,嘔吐および下痢が現れ,これにより重症の脱水および電解質平衡異常,血漿量減少,血管虚脱に至る。さらに腸壊死が起き,菌血症および敗血症の素因となることがある。死亡することが多い。生存者には造血症候群も生じる。

造血症候群は,2Gy以上の全身被曝線量により起こる。軽度の前駆症状が6〜12時間後に始まり,24〜36時間持続することがある。骨髄細胞はすぐに影響を受け,早期にリンパ球減少症が生じる(24〜36時間以内に最大)。しかしながら,1週間以上続く潜伏期の間は,骨髄産生は低下しつつも患者は無症状のままである。好中球減少(2〜4週間で最も顕著)により多様な感染症が生じ,抗体産生の低下,血小板減少(3〜4週間以内に発現し,数カ月間持続することがある)による点状出血や粘膜出血が起こる。被曝前から存在していた赤血球の寿命は白血球および血小板より長いため,貧血は緩徐に発現する。生存者で白血病の発生率が高まる。

局所障害: ほぼ全ての臓器で,照射により急性と慢性の両方の有害作用がもたらされる可能性がある。大部分の患者において,これらの有害作用は放射線治療により生じる( 放射線障害: 局所的放射線障害*表 2: 表および癌治療の原則: 放射線療法を参照 )。

表 2
局所的放射線障害*
被曝組織
有害作用
心血管系
胸痛,放射線心外膜炎,放射線心筋炎
皮膚
強い灼熱感や刺痛を伴う局所の紅斑,乾燥症,角化症,毛細血管拡張症,小水疱形成,脱毛(被曝して5〜21日以内)
線量> 5Gy:湿性壊疽,潰瘍形成
長期作用:進行性の線維症,扁平上皮癌
性腺
線量 0.01〜0.015Gy:精子形成能低下,無月経,性欲減退
線量5〜6Gy:不妊
頭頸部
粘膜炎,嚥下痛,甲状腺癌
筋骨格
筋障害,腫瘍性変化,骨肉腫
線量0.2Gy:白内障
放射線肺炎
線量> 30Gy:ときに致死的となる肺線維症
FR低下,尿細管機能低下
高線量(6カ月〜1年の潜伏期):蛋白尿,腎不全,貧血,高血圧
累積線量5週間未満に> 20Gy:放射線線維症,乏尿性腎不全
脊髄
線量> 50Gy:脊髄症,神経機能障害
胎児
成長制限,先天性奇形,先天性代謝異常,癌,胎児死亡
*典型的には放射線治療による。

診断

急性被曝後に行う検査は,血液化学検査,尿検査,およびCBCと白血球分画などである。輸血や造血幹細胞移植が必要な場合,型と適合性の検査を行いHLAタイピング用の血液を採取すべきである。被曝から24,48,および72時間後にリンパ球数を調べ,最初の放射線量と予後を推定すべきである( 放射線障害: 48時間時のリンパ球数,放射線量*,および予後の関連性表 3: 表を参照)。骨髄活性をモニタリングするため,毎週,および臨床経過に基づき必要な場合に繰り返し,CBCを測定する。

表 3
48時間時のリンパ球数,放射線量*,および予後の関連性
最低リンパ球数(個/μL)
放射線量(Gy)
予後
1500(正常)
0.4
非常によい
1000–1499
0.5–1.9
よい
500–999
2.0–3.9
普通
100–499
4.0–7.9
悪い
< 100
8.0
ほとんど常に死亡
*全身被曝(おおよその線量)。
Adapted from Mettler FA Jr, Voelz GL: Major radiation exposure—what to expect and how to respond. New England Journal of Medicine346:1554–1561, 2002.

汚染: 放射性核種が関与している場合,全身をガイガーカウンターで測定し,体外汚染を同定する。さらに,体内汚染の可能性を検出するため,鼻孔,耳,口腔,および創傷を湿らせたスワブでぬぐい,それらをカウンターにより検査する。尿,糞便および吐瀉物についても放射活性を検査する。

予後

医学的治療を施さない場合,全身被曝に対するLD50(50%の患者が60日以内に死亡する線量)は約4Gyである;6Gy以上の被曝はほとんど致死的である。6Gy未満では生存の可能性があり,それは総線量と反比例する。死亡するまでの期間もまた線量(ひいては症状)と反比例する。大脳症候群では数時間〜数日以内に,胃腸症候群では通常3〜10日以内に,死に至る。造血症候群では,併発する感染症により2〜3週間以内に,または大量出血により3〜6週間以内に死亡することがある。2Gy未満の全身線量に被曝した患者は,1カ月以内に十分回復するはずであるが,長期の後遺症(例,癌)が起こることがある。

医学的治療を施す場合,LD50は約6Gyで,ときに患者は10Gyでも生存することがある。

治療

被曝と同時に身体的損傷が生じることがある(例,爆風や転落により);関連する外傷は被曝と比べてより短時間で命を脅かすため,即刻に治療する外傷患者へのアプローチ: 評価と治療を参照 )。重篤な損傷の外傷蘇生を,特殊な放射線処理の装置や職員を待って遅らせることがあってはならない。外傷管理においてルーチンに使用される標準の普遍的予防策を実施することにより,蘇生チームは適切に防護される。

入院: 認定機関は,全ての病院がプロトコルを有し,職員が放射能汚染を処理する訓練を受けることを義務づけている。患者の放射能汚染が確認されれば,患者を指定された区域に即座に隔離し,除染し,病院の放射線安全担当職員,公衆衛生当局者,危険物チームおよび適切な司法当局に知らせて放射線源を調査する。

治療区域の表面は,施設の除染に有効なビニールシートで覆う;この準備を,医学的安定化の確保よりも決して優先して行ってはならない。汚物容器(“注意,放射性物質”とラベルを貼る),検体容器,およびガイガーカウンターを直ちに使用できるようにする。その部屋や患者と接触した全ての備品(救急車の機材を含め)は,汚染していないことが立証されるまで隔離する。

職員はキャップ,マスク,ガウン,グローブ,および靴カバーを装着し,防具の開口部は全てテープで封印する。使用した装具は,特別に印をつけた袋や容器に入れる。線量計バッジをつけて被曝のモニタリングを行う。職員を交代させて被曝を最小限とし,さらに妊娠している職員は治療区域から外す。

除染: 指定区域に隔離した後,衣服を注意深く脱がせて汚染の拡散を最小限に留め,適切に印をつけた容器に入れる。脱衣により約90%の体外汚染が排除される。汚染された皮膚表面は,放射能計数がバックグラウンドの約2倍となるまで,または一連の洗浄により汚染レベルが有意に低下しなくなるまで,微温湯と中性洗剤で洗う。洗浄中は全ての創傷を覆い,放射性物質の侵入を防ぐ。ブラシ洗浄は確実性を高めうるが,皮膚を剥離してはならない。指の爪および皮膚のひだには通常特別な注意が必要である。エチレンジアミン四酢酸を含んだ特殊なキレート溶液は必要ない。

創傷をガイガーカウンターで検査し,数値が正常化するまで洗浄する;埋没している物質の除去に壊死組織切除を要することがある。異物は鉛の容器に捨てる。

摂取された放射性物質は,被曝直後であれば催吐や洗浄により速やかに除去する。生理食塩水や希釈した過酸化水素での頻回の口腔洗浄は,口腔汚染に用いられる。眼汚染は,鼻涙管の汚染を避けるために,水や生理食塩水の流れを水平方向に向けて除染すべきである。

その他,体内汚染を減少させる特異的な方法は,関与している具体的な放射性核種に依存する;専門家との相談が推奨される。放射性ヨウ素への暴露(原子炉事故や核爆発後に想定されうる)があれば,患者にヨウ化カリウム(KI)をできる限り速やかに投与すべきである;その有効性は,被曝後数時間以内に大きく低下する。KIは,錠剤でまたは過飽和溶液として投与できる(投与量:成人,130mg;3〜18歳,65mg;1〜36カ月齢,32mg;1カ月齢未満,16mg)。他の放射性物質による体内汚染を治療するには,各種のキレート剤が使用可能である:過飽和させたカリウム(放射性ヨウ素),ジエチレントリアミン五酢酸のカルシウム塩または亜鉛塩(プルトニウム239やイットリウム90),プルシアンブルー(セシウム137,ルビジウム82,タリウム201),経口のリン酸カルシウム溶液やリン酸アルミニウム溶液(放射性ストロンチウム)などである。

除染は,体外の線源により被曝し,汚染を受けていない患者には必要ない。

特異的治療: 必要に応じて対症療法を行い,これにはショックや酸素欠乏症の管理,疼痛や不安の緩和,鎮静薬投与(ロラゼパム1〜2mg,静脈内,必要時)による発作コントロール,制吐薬投与(メトクロプラミド10〜20mg,静脈内,4〜6時間毎;プロクロルペラジン5〜10mg,静脈内,4〜6時間毎;オンダンセトロン4〜8mg,静脈内,8〜12時間毎)による嘔吐コントロール,下痢に対する止痢薬投与(カオリン/ペクチン30〜60mL,経口,軟便があるたびに;ロペラミド初回は4mg,経口,その後は軟便があるたびに2mg,経口)が含まれる。

大脳症候群に特異的な治療法はない。例外なく死亡する;ケアにより患者に安らぎを与えるべきである。

胃腸症候群は,積極的な急速補液および電解質補充により治療する。経静脈栄養を開始し,腸管の安静を促進するべきである。患者が発熱していれば,広域抗生物質(例,イミペネム500mg,静脈内,6時間毎)を直ちに開始すべきである。しかしながら,激しい感染症による敗血症性ショックが依然として最も多い死因である。

造血症候群の治療は,各種原因による骨髄低形成および汎血球減少症の治療に準じる(赤血球産生低下による貧血: 再生不良性貧血を参照 )。血液製剤を輸注して貧血および血小板減少を治療し,さらに造血成長因子(顆粒球コロニー刺激因子および顆粒球マクロファージコロニー刺激因子)と広域抗生物質を投与して好中球減少および好中球減少性発熱をそれぞれ治療するべきである(好中球減少症とリンパ球減少症: 治療を参照 )。好中球減少のある患者もまた逆隔離する。4Gyを超える放射線量では骨髄回復の見込みは少なく,造血成長因子をできる限り速やかに投与する。幹細胞移植の成功例は限られているが,7〜8Gyを超える被曝では考慮すべきである(移植: 造血幹細胞移植を参照 )。

定期的な疾患徴候のモニタリング(例,白内障に対する眼科検査,甲状腺疾患に対する甲状腺機能試験)を除いて,特定の組織障害に対する特異的なモニタリングや治療はない。放射線誘発癌は,同様の自然発生癌と同じ方法で治療する。

予防

被曝からの防護は,被曝時間を極力短くし,線源からの距離を最大にとり,さらに遮蔽を使用することにより達成される。既知の個々の放射線源から防護を図ることは無理なく達成できる(例,鉛のエプロンや市販の透明シールドにより);しかしながら,大規模な災害(例,原子力事故や核攻撃)による放射性核種汚染の場合,多くが防護不可能である。したがって,放射線漏出後は可能な限り,被曝エリアからの避難が行われるべきであり,予想線量が0.05Gyを超えるときは避難を1週間継続し,生涯線量が1Gyを超えると予測されるときは永久的にその地域を離れる。避難が不可能であれば,コンクリートまたは金属構造のシェルター(例,地下室)の利用によりいくらか防護が得られる。

原子力発電所から16km(10マイル)以内の住人は,KI錠を即座に利用できるようにしておくべきである。これらは,地域の薬局および一部の公衆衛生当局から入手できる。動物においては,種々の薬物および化学物質(例,スルフヒドリル化合物)の被曝前投与により生存率が向上する。しかしながら,人間にはどれも実用的でない。

放射能関連の作業に従事する職員は全て,線量計バッジをつけ,過度の被曝の徴候がないかモニタリングされるべきである。標準の職業的限界は0.05Gy/年である。緊急医療スタッフに対する許容線量限界は,非救命的な事態で0.05Gy,救命的な事態で0.25Gyが推奨されている。
最終改訂月 2005年11月
最終更新月 2005年11月


















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