2011年3月11日,日本東北地區發生近年罕見的大型地震,除立即引發海嘯外,更造成福島核電廠危機,是少見的複合式災難,引發了許多人對核能發電的擔憂。核能發電是主要的電力來源之一,雖然許多國家正努力開發新能源,但核能仍然是讓人又愛又恨的一種力量。本文整理暴露在放射線下造成急性放射線症候群的處理原則。
人類史上最大的一次原子攻擊是1945年在日本長崎投下的兩顆原子彈,當時造成15萬人受傷,7萬5千人死亡。幾乎所有從長崎事件倖存的存活者,暴露在放射線下的量都少於3葛雷(Gy)。近來的研究數據顯示,60天內讓50%人類死亡的全身放射線暴露量,未接受支持性療法的患者為3.25至4葛雷,接受抗生素與輸血治療的患者為6至7葛雷。雖然過去50年間,絕大多數放射線傷害都是出自於意外,但仍然需要對恐怖主義與核能電廠事故提高警覺。當代的放射線危機可以分為5類,分別是(1)核能電廠事故,(2)不當使用單一核能裝置。(3)恐怖分子使用散播放射線裝置,(4)引爆核能裝置,(5)引爆核子武器。接下來將根據不同程度的放射線暴露說明處理原則。
一、放射線暴露與傷害
放射線傷害來自於體外射線,遭到放射線活性物質汙染以及吸入、食用或是經皮吸收放射線物質,或發生複合性暴露,也可能同時造成燒傷與外傷。以引爆核子武器來說,爆炸時產生的熱能約佔總能量的35%,衝擊波約佔總能量的50%,剩下15%的能量為放射線。熱能與光線會造成高溫傷害,包括燙傷、燒傷甚至造成眼盲(因為視網膜受體損傷)。爆炸引起的衝擊波會造成骨折、撕裂傷、內臟損傷、肺出血與水腫。放射線會造成急性放射線症候群、表皮損傷、增加癌症風險、白內障、不孕、畸胎(甚至是死胎)。
二、急性放射線症候群
根據動物實驗研究結果,全身或身體大面積暴露在1 葛雷以上就會造成急性放射線症候群。複製越快的細胞對放射線反應越敏感,特別是精蟲、造血幹細胞、腸絨毛細胞等。急性放射線症候群的臨床症狀包括造血、腸胃與腦血管系
統異常。這些症狀與病徵的發生時程及嚴重度取決於暴露劑量,每種症候群都可以分為四期,分別是前期、潛伏期、表現期與恢復期或死亡。
暴露放射線後48 小時到6 天內,稱為前期(prodromal phase)。潛伏期(latent phase)的特徵反而是症狀消除,不幸的,這種效應只是短暫的,通常只維持數天到一個月。接下來會進入表現期(manifest phase),會有顯著的免疫抑制,且非常難以控制。如果患者可以存活下來,則有可能恢復。暴露在極大量的放射線下,這四期會快速發生,且很快就會死亡。表一整理了暴露劑量與各期的臨床病徵。
三、放射線對各器官系統的影響
骨髓幹細胞暴露在放射線下會大量死亡,當暴露量超過1 葛雷後,就會對骨髓造成影響,在暴露後的幾個星期,會發生骨髓危機,造成骨髓增生不全或再生不良。這些效應會造成全血球低下(pancytopenia),導致感染、出血、傷口癒合不佳,這些都會造成死亡。淋巴球低下通常會最早發生,暴露在放射線後的24 小時內,淋巴球數目會下降一半,是否造成其他血球數目低下端看暴露放射線的量與時間,如果同時併發外傷與燒傷,患者的致命暴露量將顯著降低。
放射線會造成腸黏膜受損,腸細胞死亡,這些傷害會讓患者有腹痛、腹瀉、嚴重的噁心嘔吐,且讓這些患者處於感染高風險。暴露高劑量放射線(超過10 葛雷)會在數小時內造成嚴重噁心嘔吐,接下來5 到7 天,噁心嘔吐症狀逐漸緩解,但其他全身性症狀,例如營養不良、腸阻塞、脫水、心血管衰竭、電解質異常等等,會接踵而生,甚至導致敗血症死亡。
對腦血管系統的影響比較鮮為人知,患者可能會有發燒、低血壓與認知功能受損的病徵,這些通常發生在暴露超過20 到30 葛雷的放射線才會發生。一開始會有意識混亂、困惑等,會進展至無法維持平衡,甚至誘發癲癇。一旦有這些症
狀,患者通常會在短時間內惡化,在2 天內因為循環系統衰竭,導致低血壓併發症、腦水腫、顱內壓過高而死亡。放射線對各器官系統的影響整理於表二。
四、急性放射線症候群的處理
除了輻射防護措施外,照護暴露放射線患者,理學檢查應注意生命徵象(是否有發燒、低血壓)、皮膚檢查(瘀青、水腫、紫斑與外傷)以及神經學檢查(是否有感覺或運動神經功能缺損、步態不穩、精神狀態與認知功能)。
造血系統症後群的治療以細胞激素( cytokine)為主,暴露劑量相對較低時(低於3 葛雷),可以以細胞激素短期治療,但如果劑量較高(高於7 葛雷),則需要合併細胞激素、輸血、甚至移植骨髓幹細胞。使用細胞激素,例如顆粒球巨噬細胞聚落刺激因子(GM-CSF)、顆粒球聚落刺激因子(G-CSF),主要是仰賴其增加顆粒球前驅細胞存活、複製與分化。在很有限的資料中,28 位因為核災接受G-CSF 與GM-CSF 治療的患者,其中25 位的中性球恢復速度較快。細胞激素治療應持續到絕對中性球數目達到1.0 x 109 cell/L 以上,停藥後如果中性球數目顯著下降,則必須繼續使用,合併貧血患者,可以考慮使用紅血球生成素,並補充鐵質。細胞激素的建議劑量整理於表三。
急性放射線症候群的支持性療法包括投與抗生素、止吐藥物、治療腹瀉藥物、靜脈輸液、矯正電解質異常、止痛藥物與燙傷局部治療藥物。部分研究指出,早期投與廣效性抗生素可以降低放射線暴露動物的死亡率,預防並控制血球低下期的感染是成功關鍵,中性球低下患者可使用fluoroquinolones類藥物預防感染,一旦患者骨髓抑制情況惡化,則需要合併使用廣效性抗生素,抗生素使用原則可參考北美感染醫學會對中性球低下患者治療建議。
放射線暴露劑量達10 到12 葛雷以上患者,基本上並沒有存活的機會,應該提供這些患者止痛藥物、止吐與治療腹瀉藥物,對患者及其家屬提供精神支持。
五、結論
核災受害者的治療需要動員許多資源,國家應有全盤的災難應變計畫,儲備緊急應變所需醫療器材與藥品。對於受害者,放射線暴露量將決定患者預後,必要的支持性療法、細胞激素、輸血、甚至是骨髓幹細胞移植,醫療人員應熟悉處理原則並建立準則,才有辦法應付此類災難。
表一、放射線暴露量與預後的關係
放射線劑量,葛雷 |
前驅症狀 |
主要病徵與症狀 |
未接受治療之預後 |
0.5-1.0 |
輕微 |
血球數目些微下降 |
幾乎都可以痊癒 |
1.0-2.0 |
輕微到中度 |
骨髓損傷 |
存活機率高(>90%) |
2.0-3.5 |
中度 |
中重度骨髓損傷 |
可能存活 |
3.5-5.5 |
嚴重 |
嚴重骨髓損傷 |
3到6周內死亡 |
5.5-7.5 |
嚴重 |
全血球低下與中度腸胃損傷 |
2到3周內死亡 |
7.5-10.0 |
嚴重 |
顯著腸胃與骨髓損傷、低血壓 |
1到2.5周內死亡 |
10.0-20.0 |
嚴重 |
嚴重腸胃損傷、肺炎、精神 / 認知功能受損 |
5到12天內死亡 |
20.0-30.0 |
嚴重 |
心血管哀竭、休克 |
2到5天內死亡 |
表二、放射線對神經、腸胃與皮膚系統的影響分級
症狀 |
第一級 |
第二級 |
第三級 |
第四級 |
神經系統 |
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噁心 |
輕徵 |
中度 |
嚴重 |
極度難以忍受 |
嘔吐 |
偶爾(一天一次) |
間斷(一天兩到五次) |
持續 |
對治療沒有反應 |
疲倦 |
能夠活動 |
活動能力受限 |
無法自理 |
無法自理 |
體溫 |
<38度 |
38-40度 |
>40度但小於24小時 |
>40度且大於24小時 |
低血壓 |
血壓正常 |
< 100/70 mmHg |
< 90/60 mmHg |
< 80/? mmHg |
神經功能缺損 |
罕見 |
常見 |
持續 |
危及生命、造成意識喪失 |
腸胃道系統 |
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腸瀉 |
一天2到3次 |
1天4到6次 |
1天7到9次 |
一天超過10次 |
腸胃道出血 |
罕見 |
中度 |
密集 |
難以忍受 |
皮膚系統 |
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紅疹 |
輕微且短暫 |
中度(小於體表面積10%) |
顯著(介於體表面積10%-40%) |
嚴重(超過體表面積40%) |
水腫或腫脹 |
有,但無症狀 |
有症狀 |
造成功能障礙 |
完全失去功能 |
水泡 |
少見 |
少見 |
出現水泡 |
水泡且出血 |
潰瘍或壞死 |
局限於表皮 |
侵犯到真皮層 |
侵犯到皮下組織 |
侵犯到肌肉與骨骼 |
表三、細胞激素建議劑量
細胞激素 |
成人建議劑量 |
兒童建議劑量 |
G-CSF 或filgrastim |
5 mcg/kg/day 皮下注射,直到絕對中性球數目高於1.0 x 109 cell/L |
5 mcg/kg/day 皮下注射,直到絕對中性球數目高於1.0 x 109 cell/L |
聚乙二醇(pegylated)G-CSF
或pegfilgrastim |
6 mg 皮下注射一次 |
45 公斤以上青少年,6 mg 皮 下注射一次,兒童無建議劑量 |
GM-CSF 或sargramostim |
250 mcg/m2/day 皮下注射,直到絕對中性球數目高於1.0 x 109 cell/L |
250 mcg/m2/day 皮下注射,直到絕對中性球數目高於1.0 x 109 cell/L |
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