試論骨科輻射效應的線(xiàn)性與非線(xiàn)性關(guān)系

試論骨科輻射效應的線(xiàn)性與非線(xiàn)性關(guān)系

　　摘要： 放射界對于輻射效應一直沿用線(xiàn)性無(wú)閾理論， 但近年來(lái)， 低劑量輻射效應卻讓其表現出非線(xiàn)性特征。而且對于骨折以及骨科其他疾病來(lái)說(shuō)不同劑量輻射所產(chǎn)生的效應是不同的， 即其在骨科中也存在線(xiàn)性與非線(xiàn)性的對立統一， 只有認清這兩者的辯證關(guān)系， 才能抓住其本質(zhì)， 最終產(chǎn)生深遠的意義和臨床應用。

　　關(guān)鍵詞： 輻射效應， 線(xiàn)性， 非線(xiàn)性， 辯證關(guān)系。

　　輻射效應作為一種生命現象受機體、劑量、機制多種因素的影響， 同時(shí)這些因素具有不確定性、隨機性和非平衡性等特性，所以我們要用！ 復雜性？ 的眼光和理性思維， 辯證地去對待線(xiàn)性與非線(xiàn)性的關(guān)系。

　　1 輻射效應的線(xiàn)性與非線(xiàn)性理論及現象。

　　1. 1 輻射效應的！ 線(xiàn)性無(wú)閾理論？及其在骨科中的體現。

　　長(cháng)期以來(lái)， 有關(guān)輻射對人體的影響一直沿用！ 線(xiàn)性無(wú)閾理論？ , 該理論認為任何劑量的輻射都是有害的， 其危險性隨著(zhù)劑量的增加而呈線(xiàn)性增加。即該理論的突出特點(diǎn)是輻射效應是一直有害的且呈線(xiàn)性關(guān)系并無(wú)臨界點(diǎn)（ 閾值） 的存在。

　　在骨科研究中， 中高劑量的輻射對骨骼生長(cháng)和骨折愈合等方面是有害的， 主要表現在骨壞死 、骨折延遲愈合和骨不連等 。

　　1. 2 低劑量輻射的定義、效應及其在骨科中的體現。

　　1986 年， 聯(lián)合國原子輻射效應科學(xué)委員會(huì )報告： 低劑量輻射是指0. 2Gy 以?xún)鹊牡蚅ET（ 傳能線(xiàn)密度） 輻射或0. 05Gy 以?xún)鹊母週ET 輻射 。低劑量輻射可以刺激動(dòng)物的生長(cháng)發(fā)育、延長(cháng)動(dòng)物壽命、提高生育能力， 增強動(dòng)物和人體的免疫功能， 降低腫瘤發(fā)生率等， 即興奮效應（ Ho rmesis ） 。且經(jīng)微小劑量（ 如50mGy~ 75mGy） 輻射預處理的細胞、臟器或整體動(dòng)物， 當它相繼接受較大劑量輻射時(shí)， 能夠對損傷產(chǎn)生抗性， 即適應性反應（Adaptive Response） 。

　　在骨科研究中，低劑量輻射離體成骨母細胞，發(fā)現可增加堿性磷酸酶（ALP）的數量，促進(jìn)單個(gè)細胞分泌血管內皮生長(cháng)因子（vascular endothelial g rowth factor , VEGF） , 增強成骨細胞的礦化能力等 , 而且低劑量輻射還可促進(jìn)骨折愈合 。

　　1. 3 輻射效應在骨科中的整合及其特征。

　　在骨科中，當輻射劑量低于低劑量時(shí)，其效應幾乎沒(méi)有；當輻射為低劑量時(shí)其效應則為有益作用，且這種效應受多種因素的影響和制約并非單純地隨著(zhù)劑量的增加（此時(shí)劑量仍處于低劑量范圍內）而增加，但也不是當處于某個(gè)劑量點(diǎn)時(shí)其效應表現出同一性和均一性，它會(huì )因各種因素的影響而表現的有差別；當輻射為中高劑量時(shí)其效應則為損害作用，且損害作用會(huì )隨著(zhù)劑量的增加而增加。

　　2 輻射效應在骨科中存在非線(xiàn)性特征的原因探討。

　　2. 1 機體因素。

　　一般認為，若一個(gè)系統具有非線(xiàn)性（不可疊加性）和動(dòng)態(tài)性、非周期性和開(kāi)放性以及積累效應（初值敏感性）、奇怪吸引子和結構自相似性（分形性）這幾種基本性質(zhì)時(shí)可作為復雜系統。生物體就是一復雜系統,當某因素作用于機體時(shí)，會(huì )因內外環(huán)境、正負反饋作用、各種調節機制的復合效應、各種細胞因子的參與以及狀態(tài)和修復機理等方面的不同而會(huì )產(chǎn)生不同的效應。

　　猶如低劑量輻射和中高劑量輻射作用同一機體時(shí)，前者為有益作用，后者卻為損害作用。

　　2. 2 機制因素。

　　中高劑量輻射可以直接損傷甚至殺死細胞，導致DNA 的不可逆性損傷，從而表現出損害作用，并且這種不可逆性損傷在某種程度上形成一特定的條件，反映出來(lái)的現象就是效應與劑量存在線(xiàn)性關(guān)系。但與中高劑量相反，低劑量輻射非但不殺死細胞，還能讓DNA 對再次損傷產(chǎn)生抗性，并且還可以促進(jìn)有利于血管新生的基因表達而加速例如VEGF 等的分泌,可以動(dòng)員前體細胞增殖分化。這些有益因素可進(jìn)一步促進(jìn)骨折愈合和骨科其他疾病的恢復。正因為機制的異同和復雜性， 也使輻射效應在骨科中表現得非線(xiàn)性和非均一性且錯綜復雜。

　　2. 3 劑量因素。

　　自然界存在多樣性和差異性，輻射的劑量不同，所造成的效應也會(huì )千差萬(wàn)別。機體本身就有一定的抗輻射能力，微小的劑量可能不會(huì )產(chǎn)生效應， 隨著(zhù)劑量的增加，效應也隨之產(chǎn)生，但因機體的復雜性、各種不確定性以及隨機性， 劑量的微小改變猶如蝴蝶效應一樣，會(huì )帶來(lái)效應上巨大的改變，當低于或高于劑量的臨界點(diǎn)（閾值）時(shí)，所帶來(lái)的效應也會(huì )迥然相反，例如1Gy輻射骨折模型和成骨細胞分別可以促進(jìn)骨折愈合 和刺激成骨細胞礦化結節數的增加,當2Gy輻射成骨細胞時(shí)卻造成礦化結節數的降低，接近對照組水平; 所以綜合這些事實(shí)，線(xiàn)性理論顯然無(wú)法完美地來(lái)表現這些效應的差別。

　　2. 4 時(shí)間因素。

　　輻射的時(shí)間長(cháng)短、間隔時(shí)間的多少、反應作用的時(shí)間以及隨著(zhù)時(shí)間的遷移對機體的影響或者反應都是不確定的，也是非線(xiàn)性的。例如：1Gy照射大鼠的骨折模型，會(huì )在時(shí)間上表現出先抑后揚的效應或狀態(tài)即在骨折初期可造成骨痂內纖維軟骨組織較多、礦化骨少、白細胞和血小板的下降， 而隨著(zhù)時(shí)間的遷移，在第2、3 周時(shí)白細胞和血小板迅速回升， 甚至超越對照組， 在第3 周時(shí)骨痂礦化也明顯加速。

　　3 輻射效應在骨科中線(xiàn)性與非線(xiàn)性特征的對立統一。

　　現代辯證自然觀(guān)認為：非線(xiàn)性系統是客觀(guān)世界的常規現象和正常狀態(tài)，非線(xiàn)性現象具有普遍性，非線(xiàn)性是其基本特征和本質(zhì)。而線(xiàn)性系統是一部分簡(jiǎn)單的非線(xiàn)性系統在一定條件下的現象和狀態(tài)，線(xiàn)性特征是細枝末節，是非本質(zhì)的存在和次要方面。

　　但線(xiàn)性與非線(xiàn)性是相互聯(lián)系、相互依存的。輻射效應的線(xiàn)性無(wú)閾理論是在一定條件下即基于輻射的有害作用所提出來(lái)的，只是整個(gè)輻射效應的一小部分或者特殊表現，具有局限性和特質(zhì)性。近年來(lái)，隨著(zhù)低劑量輻射在骨科中各項研究的增多， 發(fā)現低劑量輻射具有和中高劑量相反的效應， 可促進(jìn)成骨細胞的礦化能力 及骨折愈合, 正是這些研究，讓我們對輻射效應在骨科中的認識進(jìn)一步加深，其并非如線(xiàn)性無(wú)閾理論所描述得單純的線(xiàn)性特征，而是具有復雜性和非均一性，整體表現出來(lái)的是非線(xiàn)性特征且存在臨界點(diǎn)（閾值）。

　　4 輻射效應在骨科中非線(xiàn)性特征的作用和意義。

　　長(cháng)期以來(lái)，線(xiàn)性無(wú)閾理論一直占主導地位，在骨科中也是應用此理論，認為輻射對骨細胞和骨組織是絕對有害的，并在臨床中盡量避免輻射，但隨著(zhù)低劑量輻射概念的提出以及研究的深入，越來(lái)越多的證據表明線(xiàn)性無(wú)閾理論的局限性，甚至曲解了輻射效應，掩蓋了輻射效應的非線(xiàn)性特征且存在臨界點(diǎn)（閾值）的本質(zhì)。

　　整體上說(shuō)，在骨科中輻射效應猶如一把雙刃劍，即中高劑量的輻射效應表現出延遲骨折愈合甚至造成骨不連等有害作用，而低劑量的輻射效應卻表現出促進(jìn)骨折愈合和促進(jìn)骨細胞生長(cháng)等有益作用， 事實(shí)上很多問(wèn)題均是如此，關(guān)鍵看我們如何正確引導它、發(fā)展它。對其損害作用在臨床上要避免，而對其有益作用應加以應用來(lái)發(fā)揮其價(jià)值。

　　關(guān)于輻射效應在骨科中的非線(xiàn)性特征且有臨界點(diǎn)（ 閾值）存在？ 的認識， 將對骨科學(xué)的發(fā)展有重大意義并產(chǎn)生巨大的科研價(jià)值。將促進(jìn)其在骨科學(xué)方面的進(jìn)一步深入研究， 豐富和完善輻射在骨科學(xué)中的理論如低劑量輻射在骨質(zhì)疏松、四肢缺血以及骨折等方面的研究和臨界點(diǎn)（ 閾值） 的探討， 且促使骨科學(xué)與輻射學(xué)相結合而產(chǎn)生甚至發(fā)展一門(mén)新的邊緣學(xué)科， 并且也為骨科治療學(xué)提供一新的途徑。

　　輻射效應在骨科中的非線(xiàn)性特征且有臨界點(diǎn)（閾值）存在的這個(gè)本質(zhì)，將會(huì )是非線(xiàn)性觀(guān)在醫學(xué)研究領(lǐng)域中的又一個(gè)范例，因而它不僅具有重要的實(shí)際價(jià)值，而且也具有較高的理論意義。一方面，它改變了以往輻射效應！ 線(xiàn)性無(wú)閾理論？ 的長(cháng)期主導地位， 加深和豐富了對其本質(zhì)的認識。另一方面，此理論對現代辯證大自然觀(guān)在非線(xiàn)性科學(xué)方面的豐富和發(fā)展具有一定的意義。

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