发病机制:放射性损伤的病理生理及病理变化:
1.电离辐射对生物组织的影响 不论因何种原因引起的
皮肤放射性损伤,都是由电离辐射作用所引起的。这一作用过程,开始为初始化的理化变化,按反应时间的先后包括有物理、物理化学和化学的3个阶段,在这过程中发生辐射能量的吸收和传递、分子的激发和电离、自由基的产生和化学键的断裂等。这些作用引起生物大分子的损伤,使细胞、组织内的蛋白质、氨基酸、DNA及RNA的碱基破坏和脱落,单链或双链断裂,分子中及分子间发生交联,肽键或其骨架断裂,破坏了分子的内部结构和功能。如牛血清白蛋白经电离放射照射后,沉降常数、黏度、析光指数和导电性能均起了变化。很多酶经照射后就发生
变性失活。如生物膜受照射后发生膜表面电荷的变化和膜结构的改变,这就严重影响细胞的正常功能。
电离辐射引起放射性
皮肤损伤的程度取决于辐射的强度,极大剂量、数百戈瑞(数万拉德)照射可使细胞中的蛋白质凝固,细胞立即死亡。数十戈瑞(数千拉德)大剂量照射使细胞代谢活动停止,细胞结构也崩溃溶解而死亡。如剂量较小,仅几个戈瑞(数百拉德)或分次照射,虽然细胞的形态和某些功能和正常的细胞相类似,但继续分裂增生的功能减退或丧失。如果照射的剂量小,
皮肤放射性损伤可以自行愈合,但如照射的剂量大,一旦形成溃疡很难自行愈合。另一个重要的变化是细胞染色体的部分或完全断裂,发生染色体畸变和染色单体畸变,所以
皮肤放射性损伤后期发生
癌变的百分率较高,有报道高达10%左右。
皮肤生发层中的基底细胞、毛囊、皮脂腺、汗腺等
皮肤附件的上皮均具有增生再生能力,属于对放射性中度敏感的组织。
皮肤损伤的程度取决于剂量的大小,如果其他条件相同,照射的剂量越大,
皮肤的损伤越重,甚至可波及
肌肉、骨、神经、大血管和内脏组织。如果剂量相同,则一次性照射要比小剂量多次照射
皮肤损伤要严重。同样剂量,软射线(X线、Ω线、?线)比硬射线(γ线、中子)引起的
皮肤损伤要重,因为硬射线的穿透性强,
皮肤吸收相对的少,所以对
皮肤的损伤比软射线要轻。
2.决定和影响损伤程度的因素
皮肤放射性
烧伤的严重程度,取决并受影响于诸多因素。
(1)放射线的种类:不同的放射线具有不同的能量,所引起的放射性
烧伤的严重程度及所需要的照射剂量也不相同(表1)。
(2)照射剂量、剂量率和照射间隔时间:照射剂量的大小决定着放射性
烧伤的严重程度。以放射性落下灰?射线照射而言,8v16Gy可引起
红斑反应,16v25Gy可引起水疱反应,25Gy以上可引起溃疡反应。
剂量率高,间隔时间短,所致损伤重。如用
90Srv
90Y释放的?射线照射大鼠,剂量率为2Gy/48h,总剂量为120Gy,仅发生
红斑反应;剂量率增至10Gy/48h,总剂量为60Gy,所有动物发生干性脱屑,80%的动物发生湿性脱屑(表明有
表皮损伤)。
(3)机体和
皮肤的敏感性:不同年龄的
皮肤对放射线的敏感性有所不同,儿童的
皮肤比成年人的敏感性为高。女性
皮肤比男性的敏感性一般要高些,妇女在妊娠、月经期对照射的反应要明显一些。不同部位的
皮肤的敏感性也有一定差异,按敏感性高低依次为:面部>颈前>腋窝>四肢屈侧>腹部。此外,某些原有疾病可使对射线的敏感性增高,如肾炎、
结核病、
高血压、
糖尿病、
甲状腺功能亢进及多种皮炎等。
(4)物理、化学因素:特别应指出的是紫外线、红外线照射可增加对射线的反应性,一些化学物质,如碘、硝酸银、氧化氨基汞(白降汞)等也有此作用。所以,应该在受射线照射前和照射后(如放疗前后)严格防止这些理化因素的接触和作用。
3.
皮肤急性放射性损伤的病理改变
皮肤受一次性大剂量放射线照射或较短时间内多次照射后,按剂量的大小,可分为
一、
二、三和四度放射性损伤,这与普通
烧伤深浅度的分类法略有不同。
①一度
皮肤放射性损伤:其特点是有脱毛反应,毛囊细胞
肿胀,空泡性变;
②二度
皮肤放射性损伤:特点是出现
红斑,其病理学改变为
表皮和
真皮
水肿,
表皮下乳头及
真皮层内血管扩张,有
中性粒细胞和
淋巴细胞浸润。基底细胞呈多核性、多形性及空泡性变化;
③三度
皮肤放射性损伤:特点是起水泡,其病理改变比二度损伤更为明显,
表皮及
真皮明显
水肿,基底细胞明显退化并有坏死;
④四度
皮肤放射性损伤:其特点是有溃疡形成。
表皮和
真皮坏死脱落,形成溃疡,周围组织
水肿。溃疡表面覆盖有增生不活跃、
水肿、耉化的肉芽组织,缺少炎性细胞反应。
表皮和
真皮内毛细血管扩张或血管狭窄栓塞,
真皮下结缔组织有瘢痕增生。表面坏死组织与有活力的组织无明显的界限,坏死组织脱落后溃疡可深达骨、大血管或内脏器官。
4.慢性放射性
皮肤性损伤的病理改变 由于慢性放射性损伤是由小剂量多次照射,或大剂量照射创面愈合后再次出现问题,所以一般均为三度放射性损伤以上的创面。作者曾对49例因慢性放射性损伤行手术治疗切除的标本的病理切片进行分析,除2例手术距接受照射时间在6个月以内,其他均在1年以上,最长达26年,平均为7.9年。照射的剂量从155v3199mC/kg(600v12400R)不等。
(1)
表皮层的改变:65%的病例有角化过度,有明显增厚的角质层,其厚度超过
表皮层内其他各层厚度的总和,但29%的病例呈角化不全,少数切片中可见角质层变薄甚至完全消失。生发层基底细胞排列不整齐,色素细胞增多者占47%,减退者占37%。
表皮的上皮钉延长变粗,有的伸入
真皮层达整个
表皮层厚度的3v4倍。但也有约4.5%的标本中上皮钉缩短变薄,完全呈一直线。另一个现象即出现所谓煤点(coal spot),在
表皮层中可见一小团,含有栓塞的血管、红细胞及其他炎性细胞的坏死组织,这是由
真皮层内逐步被排斥到
表皮层的小坏死病灶。
(2)
真皮层的变化:
①90%的切片中出现胶原纤维增生,部分有玻璃样变。30%的切片可见弹力纤维增多。除了炎性细胞浸滑以外,
真皮内正常细胞成分明显减少,出现巨大多角形核染色质加深的纤维细胞;
②血管的改变:血管内膜
肿胀增厚,约60%的切片中可见
表皮下毛细血管扩张,动脉中层的平滑肌有
肿胀、玻璃样变和空泡形成。血管外膜有
水肿、纤维化和
淋巴细胞浸润。14%的切片中可见到完全闭塞的小动脉,部分管腔内含有机化的血栓,未见有血管再通现象。局部缺血是引起放射性损伤一系列病理变化和症状的继发原因;
③
皮肤附件的改变:切片中仅1例见到有残留的毛囊根,2例见到有残存的、
肿胀的且
变性的立毛肌,仅14%的切片中可找到有细胞
肿胀、萎缩的皮脂腺。汗腺数也有减少,但尚有16%的切片中可以找到,但约一半的汗腺有萎缩和汗腺管有闭塞现象。以上说明毛囊和皮脂腺对放射线较敏感,而汗腺则对放射线有一定的耐受性;
④其他变化:切片中可见有小的神经束被增生的胶原纤维所包围,神经纤维有退行性变。软骨切片中可见软骨基质呈嗜碱性改变,软骨细胞核固缩或空泡性变,皮下脂肪可见
脂肪坏死和钙化点形成。
5.
皮肤慢性放射性溃疡与
皮肤癌
皮肤长期多次受到照射或经急性照射未及时处理,经久不愈,反复溃疡,成为
皮肤慢性放射性
烧伤,其中有些可发展为
皮肤癌。有报道63例
恶性肿瘤放疗病例中,有3例发生
皮肤
癌变,63例职业性
皮肤放射损伤中,有23例
癌变。59例
皮肤癌中,有28例为职业性照射所致。因此慢性、长期、多次受照人群中,
皮肤癌的发生率是相当高的。有人观察到人放射性
皮肤溃疡组织,发现c-fos、Rb蛋白、MDM
2(murine double minute 2)、p53蛋白、c-erbB-2、EGFR蛋白显著高表达,认为这些基因和蛋白质的变化可能参与放射性
皮肤溃疡的癌前病变。当发生
皮肤癌时,大多为角化性鳞状上皮细胞癌,分化较高,很少发生
基底细胞癌。对25例慢性放射性
皮肤溃疡进行癌基因方面的观察,发现C-erbB-2癌基因高表达阳性23例,阴性2例,阳性率92%,正常
皮肤和非放射性
烧伤
皮肤溃疡均为阴性。C-erbB-2癌蛋白的高表达主要见于鳞状上皮细胞的胞膜,间质成纤维细胞、血管内皮细胞的胞质,小动脉血管壁的中层平滑肌细胞及外膜纤维细胞的胞质。
表皮生长因子受体(EGFR)蛋白高表达阳性率为73.7%,与C-erbB-2的分布、定位相同,两者阳性符合率为94.4%。此时C-erbB-2与EGFR蛋白在鳞状上皮细胞膜的高表达,可能与其接受过量的
表皮生长因子的刺激,促进上皮细胞反复增殖有关,这很可能成为最后发展为
癌变的因素之一。另有研究慢性放射性
皮肤溃疡的端粒酶活性,发现端粒酶活性升高阳性率为30.0%(端粒酶通常在癌组织为100%表达,正常
皮肤为0%)。由于端粒酶在
恶性肿瘤中的高频率阳性,而在正常体细胞和
良性肿瘤细胞则无活性,结合C-erbB-2与EGFR的观察结果,均提示慢性放射性
皮肤溃疡具有
癌变的趋势和基础。
【病因】
病因:放射性
烧伤是因射线-电离辐射引起的一种特殊原因
烧伤。在未来可能发生的核战争中,除了核爆炸产生的冲击波、高温、光辐射外,核辐射损伤(电离放射和放射性沾染)也是致伤致死的一个重要原因。早期核辐射伤主要是由γ射线和中子所引起的全身性效应,同时引起局部
皮肤严重放射性损伤的伤员存活的可能性不大。如果全身照射剂量大于10Gy(1000rad)以上者,于照射后2天内死于中枢
神经系统损伤;全身照射剂量在4.5v10Gy(450v1000rad)一般于照射后10v14天死于胃肠道及全身
出血;剂量在2v4.5Gy(200v450rad)者,单纯全身照射的损伤有救治存活的可能,但有严重的白细胞减低和免疫功能下降,如果同时伴有局部放射性
烧伤和火焰
烧伤,则救治成功的可能性也很小。全身照射剂量在1v2Gy(100v200rad)对机体影响较小,伤员可能存活,且不大可能引起局部放射性损伤。所以在核战争中可能引起放射性
皮肤损伤的伤员主要是由放射性落下灰沾染在
皮肤上后引起的?射线
皮肤损伤。在万吨级核地爆1h后,空气中辐射级为每小时12.9mC/kg(20R)的落下灰分布面积可达100多平方公里。如果人体
皮肤暴露部位如头、颈和手沾染到落下灰,或接触到有严重沾染的物体而没有进行局部洗消的,就可引起局部
皮肤放射性损伤。根据落下灰的放射强度、沾染强度和沾染时间而决定
皮肤放射性的严重程度。由于?射线穿透性较弱,如果洗消处理及时,不致引起严重后果。据美国在马绍尔群岛受放射性落下灰沾染的
皮肤损伤的居民、美军和日本渔民110例的15年随访观察,除少数人有色素斑和黑痣增多外,未发现有恶性
癌变的病例。总之,到目前为止,除了在第二次世界大战美国在日本有两次核爆炸的大批平民受到放射性损伤的救治经验,以及核试验区周围平民误伤后的救治经验外,其他大都为核爆炸时动物试验的结果。但由于核爆炸的威力大,杀伤致伤的范围大和伤员多,所以平时应该多加注意研究其防治方法,以便更好的救治未来可能发生核战中的大批伤员。
在和平年代,随着工农业现代化和人民生活水平的日益提高,局部
皮肤受到放射线照射后,引起溃疡不能自行愈合的病例已不少见。国内已有很多单位报道了放射性损伤后导致溃疡病例的治疗经验。引起
皮肤放射性损伤的原因主要有两种,一种是医源性的,有学者对经治过的70例病例分析,占90%患者因体内或体表
恶性肿瘤如乳
腺癌、食道癌、
肺癌、
卵巢癌、子宫癌、
皮肤癌等接受放射治疗,如应用深层X线、
60Co或加速器照射引起了
皮肤损伤,也有因神经性皮炎、体表
血管瘤等良性病变行浅层X线或
32P贴敷治疗引起
皮肤损伤的。引起损伤的照射局部剂量为774v3199mC/kg(3000v12400R),平均1290mC/kg(5000R)左右,于30v60天内照射1个疗程后治疗完毕。一般来说,只要放射治疗的医师对病情诊断、治疗方案和剂量计算是正确的,治疗时机器操作没有错误,尤其浅层X线治疗,照射后局部
皮肤可能产生轻度反应,但不会出现严重
皮肤损伤。检查放射治疗的原始记录也看不出问题。推测发生的原因仍是操作失误所致,如照射超过规定时间,未加用滤光板或周围
皮肤未加保护等。另一种原因完全属于意外事故性质。收治的70例病人中有7例(10%)属于事故性质,如在X线机透视下取异物时间过长;进入未关闭电源的加速器的机房内或进入后已关闭的电源又被接通了;接触无屏蔽保护的放射源
60Co;放射源保护不当,被无常识的人捡取后藏于室内或口袋内,由于受照射时无任何感觉,以致本人、家属、与之接触的亲友均受到严重的全身和局部的放射性损伤等等。总之,在和平年代,只要从事放射性工作的技术人员和医务工作者能够按常规进行工作,对有危险的放射源按规定严加保管,局部放射性损伤的发生是完全可以避免的。