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编号:10267203
氡暴露的健康效应—BEIR Ⅵ(1998)简介
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 1999年第4期
     作者:叶常青 张守志

    单位:叶常青 100850 北京放射医学研究所;张守志 卫生部工业卫生实验所

    关键词:

    中华放射医学防护杂志/990440 1988年美国电离辐射生物效应委员会(BEIR)发表了一份题为《氡及其α辐射体暴露所致危险》的第4号报告[1]。氡与矿工肺癌之间的关联已使人们注意居室氡与公众中肺癌的关联。基于这样的考虑,美国环境保护署(EPA)要求由国家研究委员会(NRC)组织一个专门委员会利用1989年后发表的新资料编制一份专门报告。1998年完成了题为《氡暴露的健康效应》报告(BEIR Ⅵ)。

    一、BEIR Ⅵ的内容要点

    BEIR Ⅵ包括4章和7个附录[2]。第1章介绍了氡的问题。第2章评述了氡相关肺癌机理方面的生物学证据,归纳总结了BEIR认为重要的一些论据。第3章给出了估计矿工肺癌的危险模型,列举了矿工肺癌与居民肺癌关联的证据,提出了估计后者危险的模型及其不确定度。第4章评述了氡子体暴露后引起肺癌以外的健康效应。
, 百拇医药
    附录A给出了以前采用的模型、危险模型化的方法以及不确定度考虑中的细节。附录B讨论了氡的辐射剂量学,介绍了NRC 1991年的一份报告。附录C提供了肺癌危险与吸烟关系方面补充的资料,回顾了吸烟与氡及其子体暴露复合效应的资料。附录D总结了矿工肺癌的研究。 附录E总结了矿工肺癌各组研究中有关暴露量的细节。附录F介绍其他一些物质,例如柴油废气、二氧化硅和砷的暴露情况,它们可以影响氡致肺癌危险的估计。附录G介绍了用生态学和病例-对照流行病学方法研究居室氡暴露致肺癌危险的一些结果。报告最后部分列出了860多篇参考文献及词汇表。

    报告起草过程中举行了多次会议,用于资料收集,有关项目介绍、量效关系曲线分析及氡暴露量估算等。来自中国、捷克、法国、南非、加拿大、瑞典和美国等11个矿工肺癌项目的主要研究者向委员会提供了原始数据,供BEIR Ⅵ导出它的模型及危险估计值。还邀请一些专家讨论资料的集萃(meta)分析。初稿形成后,得到了专家个人及评估机构的独立评议,保证了最终报告的客观性、完整性和权威性。委员会认为此报告的最后版本可以作为美国EPA制定居室氡危险管理策略的依据;对公众来说,在他们对自己的房宅是否需要氡的监测以及是否要降低氡浓度作出决定时,此报告可提供有用的信息。我们认为此报告对中国也可起到同样的作用。
, 百拇医药
    二、研究居室氡危险的途径

    为了估计低水平氡暴露所致危险,依据不同的资料可以有3种方法(见图1)。BEIR Ⅳ报告采用剂量学或流行病学方法(经验方法)。BEIR Ⅳ报告后由ICRP-65[3]及Lubin[4]报道的2个新的危险模型均依据流行病学方法。剂量学方法着力于计算沉积在肺不同区间的氡子体释出的α粒子作用于肺靶细胞的剂量,它所依赖的背景资料是受其他辐射照射的人群,例如广岛、长崎原爆幸存者中发生肺癌的肺细胞所受剂量。但是将此种由急性全身γ射线所致危险来推论由高LET辐射长期局灶性照射所致危险时要引入许多假设,故不采用此途径。源于生物学的方法系利用分子、细胞和动物研究的资料,来导出能改进致癌模型的参数;但是由于有关氡致癌的全面机理,目前了解甚少,故难以采用由这种方法所提出的例如两阶段克隆扩增模型。因而就目前而言,可采用的途径是经验方法,又称基于实际情况(state-of-the-art)的统计学方法,来分析矿工和居民肺癌的流行病学资料。
, 百拇医药
    图1 获取低水平氡暴露危险估计值的可能途径

    三、BEIR Ⅵ氡危险模型

    BEIR Ⅳ是根据瑞典(1)、美国(1)及加拿大(2)的4份矿工肺癌的流行病学调查合并的资料分析后而建立的相对危险模型。这些资料包含约22 200名矿工中约360例肺癌死亡病例。采用的相对危险模型表述如下式:

    r(x,z,w)=r0(x)RR(z,w)

    (1)

    式中:r(x,z,w)为肺癌发病率;r0(x)为未受照射人群的肺癌发病率;RR为暴露量响应函数(the exposure-response function),即在给定累计暴露量照射后人群中经修正的发病率相对值(以本底发病率为1.0),又称相对危险;x,z,w分别为决定本底危险的共变异数(covariates),修正暴露量响应关系的共变异数以及累计暴露量。人们特别感兴趣的是线性相对危险模型,即:
, 百拇医药
    RR=1+βw

    (2)

    式中:1为基线相对危险;βw为超额相对危险(ERR)估计值;β为单位暴露量所致的ERR的增量。上述最简单的相对危险模型已被ICRP第50号出版物[5]所接受。

    BEIR Ⅳ在分析氡暴露4个矿工队列的合并资料后也发现简单的线性ERR模型并不能完美地拟合这些资料。β随着暴露后时间和发病年龄而变化。以后Jacobi[6]于1992年提出了相对“光滑”模型,并成为ICRP第65号出版物[3]评估氡危险的基础。同时,Lubin[7,8]发展了BEIR Ⅳ分析方法,对矿工肺癌的11个队列综合资料用相似的ERR模型加以拟合,不仅发现暴露量-响应关系随照射后时间及发病年龄而异,也发现随暴露量率而改变。BEIR Ⅵ委员会将Lubin等的工作作为自己的起点。
, 百拇医药
    BEIR Ⅵ分析的资料包括了67 897名矿工(人年数为883 996)中2 674名死于肺癌的病例。这些肺癌病例暴露情况的平均值是:493.6 WLM,4.1 WL,脱离暴露后13.8年,持续暴露14.1年,58.5岁发病。最初认定用线性模型足以描述这批资料,但由于BEIR Ⅵ是涉及居室氡的暴露,故委员会认为两种模型[暴露量-年龄-暴露持续时间(EAD)模型及暴露量-年龄-浓度(EAC)模型]最合适。基于相对危险预估,委员会提出下式:

    (3)

    式中:W5-14,W15-24,W25+为发病年龄前5~14年、15~24年及等于或大于25年期间的暴露量;Q15-24,Q25+为在发病前这二个阶段暴露危险的相对贡献;φage为不同发病年龄(age)效应修正系数,γz为暴露量率或暴露持续时间的效应修正系数,上述各参数值列于表1。从总体上看BEIR Ⅵ模型是BEIR Ⅳ模型的直接扩展。
, 百拇医药
    表1 依据Lubin 1997年合并的矿工资料而给出的BEIR Ⅵ模型参数估计值(3)

    模型(1)

    β(2)×100

    发病前不同年数期间暴露相对贡献

    不同发病年龄的效应修正系数

    Q5-14

    Q15-24

    Q25+

    φ<55

, 百拇医药     φ55-64

    φ65-74

    φ75+

    EAD

    0.55

    1.00

    0.72

    0.44

    1.00

    0.52

    0.28

    0.13
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    EAC

    7.68

    1.00

    0.78

    0.51

    1.00

    0.57

    0.29

    0.09

    注:(1)EAD为暴露量-年龄-暴露持续时间模型,EAC为暴露量-年龄-暴露浓度模型。

    (2)暴露量以WLM为单位。(3)γ值:EAD模型的修正系数(下标为暴露持续年数)为γ<5=1.00,γ5-14=2.78,γ15-24=4.42,γ25-34=6.62,γ35+=10.2;EDC模型的修正系数(下标为暴露浓度,WL)为γ<0.5=1.00,γ0.5-1.0=0.49,γ1.0-3.0=0.37,γ3.0-5.0=0.32,γ5.0-15.0=0.17,γ15.0+=0.11
, 百拇医药
    1997年Lubin等[9]报道了受居室氡暴露的8项病例-对照研究的集萃分析的结果,每项研究含200或更多的肺癌病例。以矿工资料为基础的模式与上述集萃分析结果并不十分平行;前者依赖于时间和年龄,后者则与时间计权平均暴露量率(time-weighted average exposure rate,TWAER)呈对数线性关系,无年龄依赖关系。在设定氡浓度为148 Bq.m-3(美国居室氡行动水平)条件下暴露30年,由3种模型估算的65~69岁老年人的RR值是:矿工,EAD模型为1.26;矿工,EAC模型为1.11;居民,TWAER模型(基于肺癌发病率与TWAER呈对数线性关系的模型)为1.14(1.01~1.30)。3组RR值的相似性支持了矿工资料向一般居民外推。但3组数据并不考虑吸烟对氡危险影响的差异;由于3组中曾吸烟者的比例小,不会导致重大偏倚。

    为了将矿工氡致肺癌危险外推到居室氡危险,BEIR Ⅵ就7个方面作了一些假设。它们是:①暴露量-响应函数的形状:线性、无阈值;②暴露量率:居室氡所致危险相当于矿工中受到小于0.298 J.m-3(0.5 WL)(EAC模型)或长于35年暴露(EAD模型)的矿工所致危险;③性别:每单位暴露量所致超额相对危险(ERR/WLM)男女均相同;④受照时年龄:ERR/WLM对所有受照时年龄均相同;⑤吸烟:吸烟与氡暴露具有亚相乘(submultiplication)的相互作用(指居于相乘与相加作用之间的一种相互作用方式),根据对吸烟和非吸烟矿工的分析,非吸烟者的ERR/WLM是吸烟者的2倍;⑥氡子体在肺内的剂量:由于居民/矿工剂量转换系数的比值K估计为1,故对此不需作修正;⑦矿工与在室内受氡照射者之间的其他差别:ERR/WLM不依赖于这些差别。BEIR Ⅵ对上述假设的依据及可信性作了讨论。
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    四、用BEIRⅥ模型所作的危险预测

    BEIR Ⅵ对二个方面进行了居室氡所致肺癌危险预测,即个体的和群体的。描述在给定条件下(暴露量、个体特征,如性别、吸烟情况)个体危险指标是终生相对危险(life relative risk,LRR)估计值,它是基于一个队列直到消失、终身受到恒定暴露量率照射所致的肺癌死亡数与未受到氡暴露的类同队列中此死亡数的比值。描述群体的指标是人群归因危险(attributable risk,AR),它是依据暴露量-响应关系模型以及美国居室氡浓度实测分布计算而得,是描述群体的肺癌死亡负荷,即归因于氡子体暴露而致肺癌死亡例数占人群中所有肺癌死亡例数的份额。因而对政策制定者及户主是很有用的。从理论上讲,如果排除所有氡的暴露,则这种归因死亡是可以避免的。从公众健康观点,BEIR Ⅵ更注意AR值。

    1.终生相对危险(LRR)

    BEIRⅥ估计了氡恒定浓度为25~800 Bq.m-3(6个浓度点)终身暴露后的LRR。假设氡子体平衡因子为0.4以及室内居留因子为0.7,将上述浓度转换成年暴露量证明:①EAC模型与 EAD模型两者的结果相似;②用BEIR Ⅳ模型与BEIR Ⅵ模型的结果相似;③LRR随暴露量而增加,由于女性肺癌本底死亡率较低,故其LRR随暴露量增长势头比男性的大;④非吸烟者LRR比吸烟者的高,它也反映了本底死亡率的差别。表2列出了基于吸烟与氡暴露呈亚相乘相互作用而计算得的不同条件下的LRR值。
, 百拇医药
    表2 终生受到室内氡暴露所致肺癌终生相对危险估计值

    氡浓度(Bq.m-3)

    EAC模型

    EAD模型

    未吸烟者

    吸烟/未吸烟

    未吸烟者

    吸烟/未吸烟

    男

    女

    男

    女
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    25

    1.19

    1.21

    0.90

    1.13

    1.14

    0.93

    50

    1.39

    1.41

    0.84

    1.26

    1.27
, 百拇医药
    0.88

    100

    1.78

    1.82

    0.74

    1.52

    1.55

    0.80

    150

    2.16

    2.23

    0.68

    1.78
, 百拇医药
    1.82

    0.74

    200

    2.54

    2.64

    0.64

    2.03

    2.09

    0.70

    400

    4.06

    4.26

    0.54
, 百拇医药
    3.05

    3.17

    0.60

    800

    7.01

    7.44

    0.46

    5.06

    5.32

    0.50

    注:吸烟与氡暴露之间呈亚相乘相互作用关系

    2.归因危险(AR)

, 百拇医药     BEIR Ⅵ利用了表1及表注所列的各参数值计算了美国人群中由居室氡所致肺癌AR值。计算中采用美国1994年发表的全国居室氡调查结果,各浓度组(Bq.m-3)的户数占总户数的百分数(%)为:<25为49.9,25~50为23.4,50~75为10.4,75~100为5.4,100~150为5.2,150~200为2.4,200~300为1.8,300~400为0.7,400~600为0.4,>600为0.4。计算结果如表3。

    表3 用不同模型估算的美国室内氡子体对居民肺癌的归因危险(4)

    性别

    模型

    全体(1)

    相乘模型(2)

, 百拇医药     亚相乘模型(3)

    吸烟者

    未吸烟者

    吸烟者

    未吸烟者

    男

    EAC

    0.141

    0.136

    0.149

    0.125

    0.258

    EAD
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    0.099

    0.096

    0.105

    0.087

    0.189

    女

    EAC

    0.153

    0.149

    0.156

    0.137

    0.269

    EAD
, 百拇医药
    0.108

    0.105

    0.110

    0.096

    0.197

    注:(1)未对吸烟作调整;(2)未调整的危险模型,暗示氡子体暴露与吸烟有联合相乘作用;(3)调整的模型,其中,吸烟者ERR/WLM=0.9,未吸烟者ERR/WLM=2.0;(4)男性/女性AR比值:吸烟者:0.92,未吸烟者:0.96

    利用1985~1989年美国居民的肺癌死亡率作为基线死亡率,采用EAC模型的AR值与依恒定相对危险模型对<50 WLM的矿工肺癌资料计算的AR值相比的比值,男性为1.29,女性为1.34;与BEIR Ⅳ的AR相比,男性为0.91,女性为0.95。采用EAD模型,上述4个比值依次为1.72、1.76、1.21和1.24。所以说明本次估算结果总体上高于以前2个模型的数值。依EAC和EAD两个模型的估计结果,在美国居民中由于居室氡诱发的肺癌约占全部肺癌(157 400例,1995年)的1/7(21 800例,EAC)或1/10(15 400例,EAD)。
, 百拇医药
    BEIR Ⅵ还分析了吸烟对AR的作用。认为氡暴露与吸烟的联合作用更符合于在相乘与相加两种作用之间的亚相乘模型,因而暗示用相乘模型估计的肺癌死亡例数对吸烟者来说会偏高,对未吸烟者会偏低(见表3)。所以用亚相乘模型代替相乘模型。

    BEIR Ⅵ还估计了由于采取降氡措施而使美国人群中居室氡致肺癌归因危险减少的程度。在设定的3种情景中,取较切合实际的一种,即所有超过148 Bq.m-3的户数,按截顶对数正态分布降于148 Bq.m-3以下。由此,表3的数值降低3.7%。以女性的数值为例,即由11%~15%降至7%~11%。已知,在美国大于150 Bq.m-3的户数仅占总户数的5.7%。

    五、危险预测的不确定性
, 百拇医药
    在上述危险预测中含有许多不确定性。它来源于4个方面①肺癌危险模型;②暴露量/剂量模型;③暴露量分布模型;④人口统计资料。

    由图1已知,经验方法是主要途径,因而肺癌危险模型的不确定性占重要位置,它包含两个方面,即由矿工资料导出的参数值的不确定性以及将依矿工资料建立的模型应用于公众时的不确定性。基于目前资料的不足,BEIR Ⅵ仅限于讨论矿工模型中涉及一些因素。在考虑了模型各参数不确定性后,应用Monte Carlo方法获得了AR估计值的密度分布,从而导出它的95%可信区间,由此估算出美国居室氡诱发肺癌例数的95%可信区间值(表4)。

    表4 美国居室氡诱发肺癌的AR及例数/年估计值的95%可信区间

    模型

    性别

    AR
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    例数/年

    下限

    中值

    上限

    下限

    中值

    上限

    EAC

    男

    0.09

    0.13

    0.23

    8 200
, 百拇医药
    12 500

    21 500

    女

    0.10

    0.15

    0.26

    6 100

    9 300

    16 000

    合计

    0.09

    0.14

    0.24
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    14 300

    21 800

    37 500

    EAD

    男

    0.06

    0.09

    0.14

    6 100

    8 800

    13 700

    女

    0.07
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    0.11

    0.17

    4 600

    6 600

    10 300

    合计

    0.07

    0.10

    0.15

    10 700

    15 400

    24 000

    由表4可知,采用EAC模型估计美国居民中由于居室氡而致肺癌约为21 800例(95%区间为14 300~37 500例),采用EAD模型约为15 400例(95%区间为10 700~24 000例),上述范围反映了AR值估算的不确定性。但是,为数达1~4万例肺癌归因于居室氡不能不引起决策者们重视这一公众健康问题。
, 百拇医药
    如果中国居室氡的浓度分布资料可供利用,则采用类似的方法,可以对我国的情况作出预测,同样,对制定我国卫生政策亦是有用的。

    参考文献

    1 NRC.Committee on the Biological Effects of Ionizing Radiations.Health risk of radon and other internally deposited alpha-emitters.BEIR Ⅳ,1988,Washington,D.C:National Academy Press,1988.

    2 NRC.Committee on the Biological Effects of Ionizing Radiations,Health effects of exposure to radon,BEIR Ⅵ 1998.Washington,D.C:National Academy Press,1998.
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    3 ICRP.Protection against radon-222 at home and at work.ICRP Publication 65.Ann ICRP,1993,23(2):1.

    4 Lubin JH,Steindorf K.Cigarette use and the estimation of radon-attributable lung cancer in the US.Radiat Res,1995,141:79-85.

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    8 Lubin JH,Boice JD,Edling C,et al,Lung cancer in radon-exposed miners and estimation of risk from indoor exposure.J Natl Cancer Inst,1995,87:817-827.

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    (收稿:1999-01-05 修回:1999-03-01), 百拇医药