Đọc bài viết này bằng tiếng Anh →
Bức xạ ion hóa và ung thư
Bức xạ ion hóa là gì, các nguồn tự nhiên và y học của nó, cách nó có thể gây ung thư, và cách giữ mức phơi nhiễm hợp lý
Bức xạ ion hóa — từ radon, tia X và các nguồn khác — có đủ năng lượng để làm tổn thương DNA và gây ung thư. Tiếp xúc nền hàng ngày là không thể tránh khỏi và thường thấp. Chẩn đoán hình ảnh y tế được sử dụng khi lợi ích vượt trội so với rủi ro nhỏ.
Năng lượng đủ để đánh bật một electron
Đó là toàn bộ định nghĩa. Bức xạ ion hóa mang đủ năng lượng để tách electron khỏi nguyên tử. Những gì còn lại là một electron tự do mang điện tích âm. Nó cũng để lại một nguyên tử ion hóa mang điện tích dương. Bức xạ không thể làm được điều này là không ion hóa. Ánh sáng nhìn thấy, sóng radio và năng lượng từ điện thoại di động đều thuộc nhóm đó. NCI lưu ý rằng bức xạ không ion hóa chưa được phát hiện gây ung thư ở người.
Bức xạ ion hóa tách thành hai họ. Photon là các gói năng lượng không mang điện tích và không có khối lượng. Tia X và tia gamma là photon. Hạt là vật chất, và có ba hạt quan trọng ở đây: hạt alpha, hạt beta và neutron.
Tia X và tia gamma hoạt động gần như giống nhau, nhưng khác nhau ở nơi chúng được sinh ra. Tia X xuất phát từ các quá trình bên ngoài hạt nhân nguyên tử. Electron nhanh va vào nguyên tử nặng là thông thường. Tia gamma phát ra từ bên trong hạt nhân, trong quá trình phân rã phóng xạ. Tia X y tế thường mang 5 đến 100 keV năng lượng. Chỉ cần vài milimét chì sẽ ngăn chặn chúng. Tia gamma mạnh hơn và đi sâu hơn.
Bốn danh sách, năm loại
Chương trình Độc chất Quốc gia không xem bức xạ ion hóa là một mục duy nhất. Chương trình liệt kê năm loại hoặc nguồn là đã biết là chất gây ung thư ở người, chia thành bốn danh sách riêng biệt:
- Bức xạ X và bức xạ gamma. Chúng cùng chia sẻ một danh sách, được thêm vào Báo cáo lần thứ mười một về chất gây ung thư năm 2004.
- Neutron. Cũng được liệt kê lần đầu trong 2004.
- Radon, bao gồm radon-220 và radon-222. Chúng chủ yếu phát ra các hạt alpha. Radon lần đầu tiên được liệt kê trong Báo cáo thường niên lần thứ bảy năm 1994.
- Thorium dioxide, phân rã do phát xạ alpha. Nó lần đầu được liệt kê trong Báo cáo thường niên lần thứ hai năm 1981.
IARC đã đến cùng một nơi từ một hướng khác. Tập 100D của nó bao gồm bức xạ. Tập 100 tồn tại để xem xét lại tất cả các tác nhân đã có trong Nhóm 1, gây ung thư ở người. Tập 100D bao gồm bức xạ mặt trời và tia cực tím, bức xạ X và gamma, và bức xạ neutron. Nó cũng bao gồm các đồng vị phóng xạ được đưa vào cơ thể phát ra các hạt alpha hoặc beta.
Loại ung thư nào và liều lượng bao nhiêu
Bốn loại ung thư mang mối liên hệ mạnh nhất với tia X và bức xạ gamma. Đó là bệnh bạch cầu, ung thư tuyến giáp, ung thư vú và ung thư phổi. Các mối liên hệ đã được báo cáo ở liều hấp thụ dưới 0.2 xám.
Độ tuổi khi tiếp xúc thay đổi loại ung thư xuất hiện. Tiếp xúc ở trẻ em chủ yếu là nguyên nhân làm tăng nguy cơ ung thư bạch cầu và tuyến giáp. Tiếp xúc trong những năm sinh sản thúc đẩy nguy cơ ung thư vú. Một số bằng chứng cho thấy nguy cơ ung thư phổi liên quan mạnh nhất đến việc tiếp xúc muộn hơn trong cuộc sống.
Một loại ung thư thứ hai đã được báo cáo, thường ở liều cao gần 1 xám. Tầng này là tuyến nước bọt, dạ dày, đại tràng, bàng quang tiết niệu, buồng trứng, hệ thần kinh trung ương và da. Hai nghiên cứu chỉ ra ung thư gan trên 100 millisievert. Một nghiên cứu đề cập đến công nhân tại nhà máy tái chế vũ khí hạt nhân và nhiên liệu của Nga. Nghiên cứu còn lại đề cập đến những người sống sót sau bom nguyên tử Nhật Bản, nguy cơ ung thư gan tăng thẳng theo liều. Một nghiên cứu trên trẻ em được xạ trị vì lý do không phải ung thư đã tìm thấy một số bằng chứng về u lympho và u hắc tố tăng cao.
Dữ liệu động vật khớp nhau. X-quang và tia gamma gây ung thư ở mọi loài được thử nghiệm. Chúng tạo ra khối u ở 17 hoặc nhiều vị trí mô, bao gồm bốn vị trí được quan sát ở người.
Xám, sievert, và lý do có hai đơn vị
Liều phóng xạ có ba lớp. Trộn lẫn chúng làm cho các con số trở nên vô nghĩa.
Liều hấp thụ là năng lượng tích lũy trên mỗi đơn vị khối lượng mô. Đơn vị là màu xám, bằng 1 joule trên kilogram. Đơn vị cũ hơn là rad; 1 Gy bằng 100 rad.
Chỉ liều hấp thụ thôi là chưa đủ. Cùng một năng lượng gây thiệt hại nhiều hơn khi đến trong các đường đi đặc. Các hạt alpha và neutron là bức xạ LET cao. Chúng tỏa năng lượng dọc theo một đường ngắn và tập trung. Tia X và tia gamma là LET thấp và tán xạ năng lượng rộng hơn. Vì vậy, liều tương đương nhân liều hấp thụ với hệ số trọng số bức xạ. Ủy ban Quốc tế về Bảo vệ Bức xạ đặt hệ số đó. Nó chạy từ 1 cho bức xạ LET thấp đến 20 cho bức xạ LET cao. Đơn vị là sievert, và 1 Sv bằng 100 rem. Hệ số này 1 cho tia X và tia gamma, nên liều hấp thụ và liều tương đương của chúng khớp nhau.
Liều hiệu quả còn tiến xa hơn một bước. Nó cân bằng từng cơ quan dựa trên mức độ gây hại của liều đó ở đó, sau đó cộng lại. Nó cũng được báo cáo bằng các sievert.
Liều lượng thực sự đến từ đâu
Đối với tất cả các loại bức xạ ion hóa cộng lại, các nguồn tự nhiên đóng góp hơn 80% mức phơi nhiễm của con người. Radon và các sản phẩm phân rã của nó chiếm khoảng hai phần ba tỷ lệ tự nhiên đó. Phần còn lại đến từ bức xạ vũ trụ, bức xạ trên đất và các đồng vị phóng xạ đã lắng đọng trong cơ thể.
Mọi thứ con người thêm vào đều dưới 20%. Các thủ thuật y tế chiếm khoảng 15%. Sản phẩm tiêu dùng đóng góp khoảng 3%. Mọi thứ khác đều dưới 1% cộng lại, bao gồm tiếp xúc với công việc, phóng xạ hạt nhân và chu trình nhiên liệu hạt nhân.
Liều hiệu dụng trung bình hàng năm trên toàn cầu từ nền tự nhiên được ước tính là 2.4 mSv. Phạm vi dao động từ 1 đến 20 mSv, tùy thuộc vào nơi sinh sống. Mức phơi nhiễm chẩn đoán y tế trung bình là 0.4 mSv, dao động từ 0.04 đến 1 mSv. Ở các quốc gia có nhiều bác sĩ trên mỗi người nhất, liều trung bình từ tia X y tế đạt khoảng 1.2 mSv. Đó là khoảng một nửa con số nền tự nhiên.
Không phải hình ảnh nào cũng giống nhau. xạ trị, chụp cắt lớp vi tính và chụp cắt lớp phát xạ positron cung cấp liều cao hơn so với chụp X-quang chẩn đoán tiêu chuẩn. Các thủ tục được hướng dẫn bằng ánh sáng huỳnh quang cũng vậy. Chùm tia xạ trị thường là tia X năng lượng cao với 4 đến 50 MeV, hay tia cobalt60 gamma.
Trong số những công nhân không được theo dõi riêng lẻ, khoảng 5 triệu người trên toàn thế giới tiếp nhận nhiều hơn mức phơi nhiễm tự nhiên. Khoảng 75% trong số họ là thợ mỏ than, ước tính 1–2 mSv mỗi năm. Một 13% khác là các thợ mỏ dưới lòng đất khác, với mức 1 đến 10 mSv. Khoảng 5% là phi hành đoàn hàng không, lên đến 3 mSv. Thợ mỏ chủ yếu nhận được radon, chủ yếu dưới dạng hạt alpha. Phi hành đoàn hàng không nhận bức xạ gamma và neutron.
Giới hạn mà luật pháp đặt ra
Quy định của Ủy ban Điều tiết Hạt nhân đặt ra các con số cụ thể. Theo 10 CFR 20.1201, liều hàng năm của người lao động trưởng thành bị giới hạn ở mức nào trong hai con số giới hạn hơn. Một là liều hiệu dụng tổng thể tương đương 5 rem, tương đương 0.05 Sv. Liều còn lại là 50 rem cho bất kỳ cơ quan hoặc mô nào ngoài thủy tinh thể. Thủy tinh thể có giới hạn hàng năm riêng là 15 rem. Da toàn thân, hoặc bất kỳ chi nào, đều bị giới hạn ở mức 50 rem.
Một quy định riêng biệt, 10 CFR 20.1208, áp dụng cho thai kỳ. Khi người lao động tuyên bố có thai, liều cho phôi hoặc thai nhi bị giới hạn trong suốt thai kỳ. Giới hạn là 0.5 REM, tức là 5 mSv. Người sử dụng lao động cũng phải tránh gom mức phơi nhiễm đó thành một khoảng thời gian ngắn.
Cách thiệt hại xảy ra
Tia X và tia gamma gây ra một phổ rộng các tổn thương di truyền. Danh sách này trải dài từ đột biến gen và hình thành vi nhân, sai lệch nhiễm sắc thể, thay đổi số lượng nhiễm sắc thể, đứt đoạn DNA và bất ổn nhiễm sắc thể kéo dài. Điều này đã được ghi nhận ở những người bị phơi nhiễm do tai nạn, tại nơi làm việc và trong môi trường. Nó cũng đã được ghi nhận ở động vật thí nghiệm và trong tế bào người nuôi cấy.
DNA có thể bị tấn công theo hai cách. Bức xạ có thể tác động trực tiếp lên phân tử. Hoặc nó có thể phân tách nước bên trong tế bào thành các electron tự do, gốc hydro và gốc hydroxyl. Những thứ đó sau đó tấn công DNA. Phần lớn các tổn thương nhìn thấy là do lỗi khi sửa chữa tổn thương, chứ không phải do vết gãy đầu tiên.
Ba cơ chế kỳ lạ hơn được đề xuất cho tổn thương xuất hiện muộn hoặc ở vị trí không phù hợp. Một là sự bất ổn bộ gen kéo dài. Một là đột biến do chỉ chiếu xạ lên tế bào chất thay vì nhân tế bào. Thứ ba là "hiệu ứng người quan sát", nơi các tế bào lân cận chưa từng bị ảnh hưởng chịu tổn thương di truyền thông qua tín hiệu tế bào.
Để biết nguồn phơi nhiễm hàng ngày lớn nhất, xem radon và ung thư (bằng tiếng Anh). Đối với các bản quét và liều lượng của chúng, xem bức xạ hình ảnh y tế và ung thư (bằng tiếng Anh), và đối với một phơi nhiễm điều trị cụ thể, iốt phóng xạ và ung thư (bằng tiếng Anh).