电离辐射与癌症
什么是电离辐射，其天然和医疗来源，如何致癌，以及如何保持合理暴露
电离辐射——来自氡气、X射线及其他来源——能量足以损伤DNA并引发癌症。日常背景暴露不可避免且通常较低。当医学影像的益处大于小风险时才会被使用。
足够的能量击落一个电子
这就是全部定义。电离辐射携带足够的能量剥离原子上的电子。留下的是带负电的自由电子。它也会留下带正电的电离原子。不能做到这一点的辐射是非电离的。可见光、无线电波和手机能量都属于这类。NCI 指出，尚未发现非电离辐射会导致人类癌症。
电离辐射分为两类。光子是无电荷、无质量的能量包。X射线和伽马射线是光子。粒子是物质，这里有三种重要：α粒子、β粒子和中子。
X射线和伽马射线的行为几乎相似，但它们的生成地点不同。X射线来自原子核外的过程。快速电子撞击重原子是常见的。伽马射线则来自核内，在放射性衰变过程中。医疗X射线通常携带5至100 keV的能量。几毫米的铅就能阻止它们。伽马射线更强，射程更深。
四个列表，五种
国家毒理学项目不将电离辐射视为一个单独条目。它列出了五种类型或来源已知为人类致癌物，分布在四个独立列表中：
- X射线和伽马射线。这些与2004年第十一份致癌物报告中合并。
- 中子。同样首次出现在2004年。
- 氡，包括氡220和氡222。这些主要发射α粒子。氡首次出现在1994年第七届年报中。
- 二氧化钍，通过α发射衰变。该物质首次出现在1981年第二年报告中。
IARC从不同方向到达了同一地点。第100D卷涵盖辐射。第100卷用于重新审查已归入1组、对人类致癌的每一个因子。第100D卷涵盖太阳和紫外线辐射、X射线和伽马射线以及中子辐射。它还涵盖了进入体内、发射α或β粒子的放射性核素。
哪些癌症，剂量是多少
有四种癌症与X射线和伽马射线的联系最强。它们是白血病、甲状腺癌、乳腺癌和肺癌。有报告称，吸收剂量低于0.2灰。
暴露年龄会影响癌症的出现。儿童时期的暴露主要是导致白血病和甲状腺癌风险升高的原因。生育年龄的暴露则推动乳腺癌风险。一些证据表明，肺癌风险与晚年暴露关系最为密切。
第二类癌症被报道，通常剂量更高，接近灰色1。这一层级包括唾液腺、胃、结肠、膀胱、卵巢、中枢神经系统和皮肤。两项研究指出肝癌水平超过100毫西沃特。一项涵盖了俄罗斯核武器和燃料再处理厂的工人。另一项研究涵盖了日本原子弹幸存者，其肝癌风险随剂量直线上升。一项针对非癌症原因接受放疗的儿童研究发现了淋巴瘤和黑色素瘤升高的证据。
动物数据一致。X射线和伽马射线在所有测试的物种中都导致了癌症。它们在17或更多组织部位产生肿瘤，包括在人类身上看到的四个部位。
灰色、西弗特，以及为什么有两个单位
辐射剂量有三层。混合它们会让数字变得毫无意义。
吸收剂量是单位组织质量沉积的能量。单位是灰色，等于每公斤1焦耳。较早的单位是辐射;1 Gy等于100辐射。
仅靠吸收剂量是不够的。同样的能量在密集轨道中到达时会造成更大破坏。α粒子和中子是高LET辐射。它们沿着短而集中的路径释放能量。X射线和伽马射线是低LET射线，能量散射更广泛。所以等效剂量乘以辐射加权因子。国际放射防护委员会设定了这个因子。它的值从低LET辐射的1到高LET辐射的20。单位是sievert，1Sv等于100 rem。X射线和伽马射线的因子是1，因此它们吸收的剂量和等效剂量是一致的。
有效剂量更进一步。它根据某剂量对每个器官造成的伤害程度加权，然后将它们加总。它也以西弗为单位报告。
剂量的真正来源
在所有类型的电离辐射中，自然来源占人类暴露的80%以上。氡及其衰变产物约占该自然份额的三分之二。剩余三分之一来自宇宙辐射、地面辐射以及体内已沉积的放射性核素。
人类添加的总比不到20%。医疗操作约占15%。消费品约占3%。其他所有因素加起来不到1%，包括工作暴露、核辐射和核燃料循环。
全球自然背景的年均有效剂量被定为2.4毫斯伏特。范围从1到20毫斯伏不等，具体取决于个人所在地区。平均医学诊断暴露量为0.4毫斯伏，范围从0.04到1毫斯伏不等。在人均医生人数最多的国家，医疗X光的平均剂量约为1.2毫斯伏特。这大约是自然背景数据的一半。
并非所有成像都相同。放疗、计算机断层扫描和正电子发射断层扫描的剂量高于标准诊断X光。由透视指导的程序也是如此。放疗束通常是高能X射线，能量4–50 MeV，或钴60伽马射线。
在未被单独监测暴露的工人中，全球约有5百万人摄入的暴露超过自然背景。其中约75%是煤矿工人，估计每年1–2毫斯沃特。另有13%是其他地下矿工，接触率为1到10毫希弗。约5%是航空工作人员，辐射量高达3毫希沃特。矿工主要通过呼吸氡气获取能量，主要是以阿尔法粒子形式存在。航空乘务人员则接收伽马射线和中子。
法律设定的界限
核监管委员会规定了具体数字。根据10CFR20.1201，成人工人的年剂量上限为两个数字中较为限制的一方。其中一个是等同于5 rem的总有效剂量，即 0.05 Sv。另一个是对除眼睛晶状体外的任何单个器官或组织50 rem。晶状体有其15 rem 的年度上限。全身皮肤或任何肢体的皮肤上限为 50 rem。
另一条规则，10《联邦法规》20.1208，涵盖了怀孕。一旦工作人员宣布怀孕，胚胎或胎儿的剂量在整个孕期内均有限制。上限是0.5 rem，即5 mSv。雇主还必须避免将暴露集中在短时间内。
损害如何发生
X射线和伽马射线会引起广泛的遗传损伤。这些损伤范围从基因突变和微细胞核形成，到染色体异常、染色体数量变化、DNA断裂以及持续的染色体不稳定。这种情况在意外暴露的人身上、工作中和环境中都有发现。也曾在实验动物和培养的人类细胞中发现。
DNA可以有两种攻击方式。辐射可以直接击中分子。或者它能将细胞内的水分分裂成自由电子、氢自由基和羟基自由基。这些自由基随后攻击DNA。大多数损伤源于修复损伤时的错误，而非第一次断裂。
对于晚期出现或出现在错误位置的损伤，提出了三种更奇特的机制。一种是持久的基因组不稳定性。一种是仅照射细胞质而非细胞核引发的突变。第三种是“旁观者效应”，即从未受伤的邻近细胞通过细胞信号受到遗传损伤。
关于每日暴露的最大单一来源，请参见氡气与癌症 （英文）。关于扫描及其剂量，请参见医学影像辐射与癌症 （英文），以及一种具体治疗暴露，放射性碘与癌症 （英文）。