放射性核素體內代謝

環境中放射性核素(包括天然的和人工的)隨食物、水和空氣食入或吸入人體，在人體內的吸收、分布、沉積和排出等一系列動態過程。放射性核素在人體內的代謝可以用圖1來表述，並和核素類型、攝入方式、年齡等一系列因素有關。

基本介紹

• 中文名：放射性核素體內代謝
• 外文名：metabolism　of　radionuclides　within　human　body

吸收

環境中放射性核素主要通過呼吸道、胃腸道和傷口進入人體。少量核素亦可透過完整皮膚和黏膜進入體內。

放射性氣體，例如氡以及氚水和碘的蒸氣極易經呼吸道黏膜或肺泡進入血流；而放射性氣溶膠在呼吸道內的沉積、轉移和吸收過程則是一個十分複雜的過程，它既取決於呼吸道的解剖生理因素(如解剖學特徵、肺容量、肺活量、潮氣量和呼吸頻率等)，又取決於放射性氣溶膠的理化性質(粒子大小、密度和溶解度等)。一般的規律是，大粒子在鼻咽部沉積多，在肺部沉積少，小粒子則相反；在參考工作人員正常鼻吸收時，活性中值空氣動力學直徑為0.2~10μm範圍內的氣溶膠，其沉積率在胸外氣道部為5%~80%，在肺泡間質部為2%~20%，在氣管支氣管部為3%~6%。勞動強度的改變會使上述沉積率有一定變化。由肺部吸收入血液的份額波動於5%~80%。

放射性核素經胃腸道的吸收率隨其化學屬性而有很大差異。像鈉、鉀、銫等第一族元素，以及氟、氯、溴、碘等第七族的放射性核素100%吸收入血，而像釷、鈽和鎇等這類錒系元素經胃腸道的吸收率僅在0.001%~0.01%。

一些氣態或蒸氣狀態的放射性核素，以及溶於有機溶液或酸性溶液的化合物可通過無損傷皮膚進入體內，如氚水蒸氣經皮膚進入體內的量與經由肺進入體內的量幾乎相等。表皮層受到破壞而形成創傷時，易溶性化合物經此傷面的吸收率可比經完整皮膚的吸收率提高數十倍；而難溶性化合物(如超鈾元素的氧化物)則會長期地滯留於沾染的傷口，少部分被吸收。

放射性核素在人體內的主要代謝過程

分布

放射性核素被吸收入血液後，隨血液循環分布到體內各器官或組織中去。分布到某器官或組織中活度的多少以滯留分數(器官或組織中放射性核素含量占全身滯留量的分數)表示。分布類型大體上分為兩種，一種是相對均勻型，例如氚和鈉、鉀、氯、銫等元素的放射性核素吸收入血液後均勻地分布於全身；另一種是親器官型，如鑭、鈰和釷等三價和四價陽離子元素的放射性核素親肝型分布，鈣、鍶、鋇、鐳、釔、鋯和鈽等元素的放射性核素親骨型分布，鈾和釕等五價到七價的放射性核素多為親腎型分布，碘的放射性核素是親甲狀腺型分布。親骨型放射性核素依據它的微細定位，還可區分為骨體積沉積型和骨表面沉積型，前者均勻分布於骨體積中，後者沉積於骨質表面。親器官分布的特

點決定了體內某些器官或組織易受到較多的輻射照射劑量，從而導致較重的損傷。

凡化合價態相同的放射性核素，一般說來在體內分布的類型基本相同。對稀土族核素來說，還存在下列規律性，即離子半徑越大，在肝內沉積越多，骨內沉積越少；離子半徑越小，則相反。

排除

已進入人體內的放射性核素可通過呼吸道、腎、胃腸道、膽汁、汗腺、唾液腺和乳腺等多種途徑從人體內排除，排除速率視放射性核素的理化性質和進入人體的途徑而異。

氣態和揮發性放射性核素主要經呼吸道排除，排除率高，速率也快。如已進入體內的氣態氚在最初1.5h內就有大部分被呼出，氡的排出速率也與之類似。在鼻咽部或氣管支氣管部沉積的放射性氣溶膠大部分於2~3d內被咳出或清除到胃腸道。在肺部沉積的放射性氣溶膠，視其化合物溶解度的不同，以不同的速率被吸收，依供劑量估算用的新呼吸道模型分為快速(F)、中速(M)和慢速(S)吸收三類，它們的初始(10d內)轉移入血的份額依次約為20%、2%和.02%。

進入胃腸道內不易吸收的放射性核素，如Ce、Pm、Pu等，99%以上自糞便排除；它們在胃、小腸、大腸上段和下段的平均停留時間有較大的差別，典型的數值依次為1、4、15和24h。那些選擇性沉積在肝臟內的放射性核素亦可通過膽汁自腸道排除。吸收入血液的可溶性核素，如Na、Sr和I等主要經腎臟隨尿排出。而那些吸收入血液後易在體內水解的放射性核素，如Ce、La和Pu等，隨尿的排出率要低得多。反應堆事故時易釋放到環境中的放射性碘，進入人體或草食動物體內後可通過乳腺、汗腺、皮膚和黏膜等途徑排出。

描述放射性核素自器官或體內排除過程的兩個代謝參數是生物半排期和排除函式。生物半排期是由於代謝因素使已進入體內的放射性核素的含量自體內排除一半所需的時間。從實際效果而論，結合核素的放射性衰變，使體內放射性核素活度減少一半所需的時間稱為有效半減期。均勻分布型或親軟組織(肝、腎和甲狀腺等)型放射性核素的生物半排期一般為十餘天至百餘天，而親骨型放射性核素的生物半排期則以數年甚至近百年計。

排除函式用於表達放射性核素的排除隨時間的動態變化過程。當排出速率不隨時間改變時，用指數函式表示。少數情況下，可用單一指數函式表達排除全過程；但大多數放射性核素在體內各代謝隔室的排出速率不同，故以幾個指數函式之和表示。對多數親骨型放射性核素來說，排出速率隨時間後延而降低，此時用冪函式取代多項指數函式和來表達其時相的特點。

代謝模式

依攝入(指食入或吸入等)方式基本上分兩類，即單次吸收和持續吸收；吸收入血液的速率及器官內含量隨時間而變化的過程見圖2。除了這兩類外，還有一些過渡類型，如短期內多次吸收和不溶性放射性物質一次沾染後引起的遞減性吸收。

當單次攝入時(如事故情況下)，攝入時刻血液吸收率呈一次性升高，器官內放射性核素含量迅速上升，而後隨時間而遞減。持續攝入時(正常操作情況下)，每天以相對恆定的速率攝入，血液吸收率保持恆定，器官內放射性核素含量隨時間延長而增高，直到達到平衡。這兩種基本代謝模式表明了器官受照射的時間特點，並為體內沾染監測計畫制訂提供依據。

年齡因素的影響 環境放射性污染可影響到包括各種年齡的公眾成員。放射性核素在人體內代謝過程隨年齡而異。已有的資料表明，粒徑小於0.1μm的粒子在呼吸系統各部位沉積無年齡差異；大小1μm時，鼻咽部沉積分數的峰值見於2~4歲的兒童，而氣管支氣管部沉積分數的谷值亦見於該年齡組兒童。天然放射性氣溶膠在支氣管表面的沉積率，6歲的數值約為成人的2倍。

對年齡小於1周歲的兒童要考慮放射性核素經胃腸道吸收入血液分數f₁的校正；月齡越小，嬰兒f₁對應於成人f₁的校正倍數越大。

放射性核素在體內器官的代謝與年齡的關係，一般規律是沉積率隨器官增重率的增加而增多，生物半排期隨器官質量增大而延長。換言之，兒童時期器官質量小而生長快，放射性核素在他們的器官內沉積較多，轉移較快。以年齡為1、5、10和15歲分組，碘在這4組人員甲狀腺內生物半排期分別為25d、30d、44d和50d；銫在全身慢排隔室中該代謝參數分別為16d、32d、52d和96d；氚水在全身中分別為3.8d、4.1d、5.4d和7.9d；鍶在小梁骨內分別為240d、380d、530d和720d。在慢性攝入條件下，沉積率和生物半排期這兩個代謝參數值與年齡的關係可用一個線性方程來表達。