放射線による火傷

放射線による火傷
放射線による火傷
その他の名前	放射線皮膚炎
	電離放射線による火傷：長時間にわたる透視検査により背中と腕に大きな赤い斑点が現れる
専門	皮膚科

放射線火傷は、放射線の影響により皮膚やその他の生物組織や臓器に生じる損傷です。最も懸念される放射線の種類は、熱放射線、無線周波数エネルギー、紫外線、電離放射線です。

最も一般的なタイプの放射線火傷は、紫外線による日焼けです。診断用画像診断や放射線治療中にX線に大量に曝露すると、放射線火傷が起こることもあります。電離放射線が体内の細胞と相互作用して細胞を損傷するため、体がこの損傷に反応して、通常は損傷部位の周囲が赤くなる紅斑が生じます。電離放射線は DNAと相互作用して損傷し、細胞を癌化させる可能性があるため、放射線火傷は放射線誘発性癌と同じ文脈で議論されることがよくあります。空洞マグネトロンは、表面や内部の火傷を引き起こすために不適切に使用される可能性があります。光子エネルギーによっては、ガンマ線が深いガンマ火傷を引き起こす可能性があり、⁶⁰ Coによる内部火傷が一般的です。ベータ粒子は体の奥深くまで浸透できないため、ベータ火傷は浅い傾向があり、日焼けに似た症状になることがあります。アルファ粒子を吸入すると、体内のアルファ火傷を引き起こす可能性がありますが、外部の損傷は（もしあるとしても）軽度の紅斑に限られます。

放射線やけどは、高出力無線送信機でも、身体が無線周波数エネルギーを吸収して熱に変換するあらゆる周波数で発生する可能性があります。^[1]米国連邦通信委員会(FCC) は、無線局が放射の安全性を評価しなければならない最低出力を 50 ワットとしています。特に危険であると考えられる周波数は、人体が共鳴する可能性がある35 MHz、70 MHz、80-100 MHz、400 MHz、および 1 GHz です。^[2]強度が高すぎるマイクロ波にさらされると、マイクロ波やけどを引き起こす可能性があります。

種類

放射線皮膚炎（放射線皮膚炎とも呼ばれる）は、電離放射線への長期曝露に関連する皮膚疾患である。 ^[3]^{: 131–2}放射線皮膚炎は、化学療法の有無にかかわらず、放射線療法を受けているほとんどの患者に何らかの程度で発生する。^[4]

放射線皮膚炎には、急性放射線皮膚炎、慢性放射線皮膚炎、放射線治療に伴う好酸球性多形性掻痒性発疹の3つのタイプがあります。^[3]^{: 39–40}放射線治療は放射線癌を引き起こすこともあります。^[3]^{: 40}

介入透視では、介入の過程で高線量が発生する可能性があるため、一部の手順では早期（被ばく後2か月未満）および/または遅発性（被ばく後2か月以上）の皮膚反応が発生し、場合によっては壊死も発生します。^[5]^{: 773}

放射線照射部位では、激しい紅斑や皮膚の水疱形成といった放射線皮膚炎が観察されることがある。 ^[3]^{: 131}

がんの放射線治療を受けた患者の95％は皮膚反応を経験します。反応はすぐに現れるものもあれば、治療後数ヶ月経ってから現れるものもあります。^[6]

急性

急性放射線皮膚炎は、皮膚に「紅斑量」の電離放射線が照射されたときに発生し、その後 24 時間以内に目に見える紅斑が現れます。^[3]^{: 39} 放射線皮膚炎は、通常、放射線治療開始後数週間以内に発症します。^[4]^{: 143} 急性放射線皮膚炎は、赤い斑点として現れますが、時には落屑や水疱を伴うこともあります。^{[7]紅斑は、2}Gy以上の放射線量で発生することがあります。 ^[8]

慢性

慢性放射線皮膚炎は、長期間にわたる「紅斑未満」の量の電離放射線への慢性的な被曝によって発生し、数ヶ月から数十年にわたるさまざまな潜伏期間の後、皮膚とその下の部分にさまざまな程度の損傷を引き起こします。^[3]^{: 40} 過去には、このタイプの放射線反応は、特にX線フィルターを使用する前は、電離放射線に絶えず被曝していた放射線科医や放射線撮影技師に最も頻繁に発生しました。^[3]^{: 40} 慢性放射線皮膚炎、扁平上皮癌、基底細胞癌は、放射線被曝後数か月から数年で発症する場合があります。^[7]^{: 130}^[9] 慢性放射線皮膚炎は、萎縮性硬化斑として現れ、多くの場合白っぽいまたは黄色がかった色で、毛細血管拡張症を伴い、時には角質増殖症を伴うことがあります。^[7]^{: 130}

他の

放射線治療に伴う好酸球性、多形性、掻痒性の発疹は、内臓癌に対するコバルト放射線治療を受けている女性に最も多くみられる皮膚疾患である。^[3]^{: 39–40}

全脳療法と全身ステロイド療法を受けている脳神経外科患者にフェニトインを予防的に投与すると、放射線誘発性多形紅斑^{が発生する可能性がある。 [3]}^{: 130}

遅延効果

放射線性ざ瘡は、以前に治療目的で電離放射線に曝露した部位に発生する面皰様丘疹を特徴とする皮膚疾患であり、放射線皮膚炎の急性期が治り始めると現れ始める皮膚病変である。^[10]^{: 501}

放射線リコール反応は、放射線治療から数か月から数年後に起こる反応で、化学療法剤の最近の投与後に起こり、以前の放射線照射部位で起こり、放射線皮膚炎の特徴を特徴とします。^[3]^[11] 言い換えると、放射線リコール皮膚炎は、薬剤投与後に以前に放射線照射を受けた身体部位に起こる炎症性皮膚反応です。^[12] 最小線量や確立された放射線治療線量関係は存在しないようです。^[12]

アルファ燃焼

「アルファ熱傷」はアルファ粒子によって引き起こされ、吸入すると広範囲の組織損傷を引き起こす可能性があります。^{[13]皮膚の}表皮層にあるケラチンのため、外部アルファ熱傷は皮膚の最外層の軽度の赤化のみに限定されます。^[14]

ベータバーン

「ベータ熱傷」はベータ粒子によって引き起こされ、通常は皮膚、まれに肺や消化管に生じる浅い表面の熱傷で、ベータ粒子によって引き起こされます。ベータ粒子は、通常、身体に直接接触するか身体に接近した高温粒子または溶解した放射性核種から発生します。日焼けに似た外観になることがあります。ガンマ線とは異なり、ベータ放出は物質によってはるかに効果的に阻止されるため、そのエネルギーはすべて組織の浅い層にのみ蓄積され、より強力でより局所的な損傷を引き起こします。細胞レベルでは、皮膚の変化は放射線皮膚炎に似ています。

被ばく量は、ベータ線が物質を透過する割合が比較的低いことに左右される。表皮の角質層は、70 keV 未満のエネルギーのベータ線を吸収するのに十分な阻止力を持っている。衣服、特に靴によってさらに防護される。放射性粒子が皮膚に留まる時間が限られているため、被ばく量はさらに減少する。1 ミリメートルの粒子は通常 2 時間で放出されるが、50 マイクロメートルの粒子は通常 7 時間以上は付着しない。ベータ線は空気によっても大幅に減衰する。その範囲は通常 6 フィート (1.8 メートル) を超えず、距離とともに強度は急速に減少する。^[15]

眼の水晶体は、最大許容線量をはるかに下回る線量であっても、ベータ線に対して最も敏感な器官であると思われる^{[16] 。強いベータ線を減衰させるために}安全ゴーグルの使用が推奨される^{[17] 。}

被ばくした体の表面を丁寧に洗い、放射性粒子を除去すると、放射線量を大幅に減らすことができます。衣服を交換するか、少なくとも払い落とすことでも、ある程度の保護が得られます。

ベータ線への被ばくが強烈な場合、ベータ熱傷はまず24～48時間以内に、1～2日続く痒みや灼熱感として現れ、ときに充血を伴う。1～3週間後に熱傷の症状、すなわち紅斑、皮膚の色素沈着の増加（暗い色の斑点や隆起した部分）が現れ、続いて脱毛と皮膚病変が現れる。紅斑は5～15 Gy後に、乾燥性落屑は17 Gy後に、水疱性表皮炎は72 Gy後に発生する。^[15] 慢性放射線角化症は、より高い線量の後に発生する可能性がある。72時間以上続く一次性紅斑は、慢性放射線皮膚炎を引き起こすほど重篤な損傷の兆候である。被ばく後48時間以内に真皮乳頭の浮腫が存在する場合、その後に経表皮壊死が起こる。より高い線量では、マルピーギ層細胞は24時間以内に死滅する。低線量では、死んだ細胞が現れるまで10～14日かかることがあります。^[18]ベータ放射性同位元素を吸入すると、肺や鼻咽頭にベータ熱傷を引き起こす可能性があり、摂取すると消化管の熱傷につながる可能性があります。後者は特に放牧動物にとって危険です。

ベータ熱傷の 1 度では、損傷は主に表皮に限られます。乾いたまたは湿った落屑が起こり、乾いたかさぶたが形成され、その後急速に治癒し、色素が脱落した領域とその周囲に不規則な色素沈着が増加する領域が残ります。皮膚の色素は数週間以内に正常に戻ります。
2度ベータ線熱傷は水疱の形成につながります。
3度および4度のベータ熱傷では、より深い湿潤した潰瘍性病変が生じますが、乾燥したかさぶたで覆われた後、通常の医療処置で治癒します。重度の組織損傷の場合、潰瘍性壊死性皮膚炎が発生することがあります。色素沈着は、創傷治癒後数ヶ月以内に正常に戻ることがあります。^[15]

失われた髪は9週間で再び成長し始め、約半年で完全に元に戻ります。^[19]

ベータ線が皮膚に及ぼす急性線量依存的影響は以下の通りである: ^[20]

他の情報源によると：^[21]

ご覧のとおり、症状の発現に至る線量の閾値は、発生源によっても個人によっても異なります。実際には、正確な線量を決定することは困難です。

動物にも同様の効果があり、毛皮は粒子保持の増加と部分的な皮膚遮蔽の両方の要因として作用する。毛を刈っていない厚い毛の羊は十分に保護されている。毛を刈った羊の脱毛閾値は23～47 Gy（2500～5000反復）で、通常の毛の顔の閾値は47～93 Gy（5000～10000反復）であるのに対し、厚い毛（毛の長さ33 mm）の羊では93～140 Gy（10000～15000反復）である。伝染性膿疱性皮膚炎に匹敵する皮膚病変を生じさせるには、推定線量は465～1395 Gyである。^[22]

エネルギーと浸透深度

影響は放射線の強度とエネルギーの両方に依存します。低エネルギーのベータ線（硫黄-35、170 keV）は真皮へのダメージがほとんどなく浅い潰瘍を作りますが、コバルト-60（310 keV）、セシウム-137（550 keV）、リン-32（1.71 MeV）、ストロンチウム-90（650 keV）およびその娘核種のイットリウム-90 （2.3 MeV）は真皮のより深い層にダメージを与え、慢性放射線皮膚炎を引き起こす可能性があります。粒子加速器からの電子ビームの非常に高いエネルギーは数十メガ電子ボルトに達し、深く浸透する可能性があります。逆に、メガボルト規模のビームは真皮へのダメージが少なく、より深くエネルギーを蓄積できます。現代の放射線治療用電子ビーム加速器はこれを利用しています。さらに高いエネルギー、16MeVを超えると、効果は顕著に現れなくなり、放射線治療における高エネルギーの有用性が制限されます。慣例的に、表面は皮膚の最上部0.5mmと定義されます。^[23]高エネルギーベータ放出は鉛ではなくプラスチックで遮蔽する必要があります。これは、高Z元素が深く浸透するガンマ制動放射線を生成するためです。

ベータ崩壊による電子エネルギーは離散的ではなく、最大エネルギーでカットオフする連続スペクトルを形成します。各崩壊の残りのエネルギーは反ニュートリノによって運び去られますが、反ニュートリノは大きな相互作用をしないため、線量には寄与しません。ベータ放出のエネルギーのほとんどは、最大エネルギーの約3分の1です。^[17]ベータ放出のエネルギーは、粒子加速器で達成できるエネルギーよりもはるかに低く、数メガ電子ボルト以下です。

エネルギー深度線量プロファイルは、表面線量から始まり、特定の深度 d _m (通常は 100% 線量として正規化される) で最大線量まで上昇し、90% 線量 (d ₉₀ ) と 80% 線量 (d _{80 ) の深度でゆっくりと下降し、50% 線量 (d}₅₀ ) の深度で直線的に比較的急激に減少する曲線である。曲線のこの直線部分をゼロに外挿すると、最大電子範囲 R _{p が}定義される。実際には、制動放射線に起因する「制動放射線尾部」と呼ばれる、弱いが深い線量の長い尾部がある。浸透深度はビームの形状にも依存し、ビームが狭いほど浸透深度は低くなる傾向がある。水中では、皮膚の均一な表面汚染の場合のように幅の広い電子ビームの d _{80 は}約 E/3 cm、R _{p は}約 E/2 cm である。ここで、E は MeV 単位のベータ粒子エネルギーである。^[24]

低エネルギーベータ線の水中（および軟組織）への浸透深度は約2 mm/MeVです。2.3 MeVベータ線の場合、水中の最大深度は11 mm、1.1 MeVの場合は4.6 mmです。エネルギーが最大限に蓄積される深度は大幅に低くなります。^[25]

いくつかの同位体のエネルギーと浸透深度は以下のとおりです。^[26]

幅の広いビームの場合、線量範囲に対する深さとエネルギーの関係は、エネルギーがメガ電子ボルト、深さがミリメートルの場合、次のようになります。表面線量と浸透深度のビームエネルギーへの依存性は明確に見られます。^[24]

原因

放射線火傷は、高レベルの放射線にさらされることによって起こります。火傷を引き起こすほど高いレベルの放射線を全身に浴びると、通常は致命的ですが、浅い部分や局所的に浴びた場合は治療可能な場合があります。

医療画像

透視検査は繰り返し行ったり、長時間行ったりすると火傷を起こす可能性がある。^[10]

同様に、X 線コンピューター断層撮影や従来の投影放射線撮影でも、オペレータが照射係数と照射時間を適切に制御しないと、放射線火傷を引き起こす可能性があります。

1994年の結果に基づいて食品医薬品局（FDA）が放射線誘発性皮膚障害の研究^[27]^[28]を実施し、 ^[29]さらなる透視誘発性障害を最小限に抑えるよう勧告しました。^{[30]透視による放射線障害の問題は、2000年、}^[31] 2001年、^[32]^[33] 2009年^[34]および2010年のレビュー記事でさらに調査されました。^[35]^[36]^[37]

放射性降下物

ベータ熱傷は、核爆発や核事故後の放射性降下物への曝露によって起こることが多い。爆発直後、核分裂生成物のベータ放射能は非常に高くなり、ガンマ光子 1 個あたり約 2 個のベータ放出が発生する。

トリニティ実験の後、放射性降下物は風下の地域の牛の背中に局所的な火傷を引き起こした。 ^[38]放射性降下物は小さな薄片状の塵粒子のように見えた。牛は一時的な火傷、出血、脱毛を示した。犬も影響を受けた。背中の局所的な火傷に加えて、足にも火傷があった。これはおそらく、蹄のある動物は足に問題が見られなかったため、足指の間に挟まった粒子によるものと思われる。約350～600頭の牛が表面的な火傷と局所的な背中の毛の一時的な脱毛の影響を受けた。変色した再生毛のために市場価値が下がったため、軍は後に最も影響を受けた75頭の牛を買い取った。^[39]牛はロスアラモスとオークリッジに輸送され、そこで観察された。牛は治癒し、今では大きな白い毛の斑点を誇示しており、火傷を負ったように見えるものもあった。^[40]

キャッスル・ブラボー実験による放射性降下物は予想外に強力だった。科学者らが「ビキニ・スノー」と名付けた、汚染された砕けた焼サンゴからなる白い雪のような粉塵がロンゲラップ環礁に約12時間降り注ぎ、最大2cmの層を堆積させた。住民は主に首の後ろと足にベータ線熱傷を負い、^[38] 3日後に再定住した。24～48時間後、皮膚のかゆみと灼熱感が現れた。1～2日で感覚は治まり、2～3週間後に脱毛と潰瘍が続いた。皮膚に暗い色の斑点と隆起した部分が現れたが、水疱はまれだった。潰瘍は乾燥したかさぶたを形成して治癒した。より汚染された住民には、痛みを伴い、滲出液が出て潰瘍化したより深い病変が形成されたが、大多数は簡単な治療で治癒した。一般的に、ベータ熱傷は皮膚の瘢痕化と脱色素化を伴って治癒した。放射性降下物粒子を皮膚から洗い流して入浴した人には皮膚病変は現れなかった。[ ^20]漁船第五福竜丸も放射性降下物の影響を受け、乗組員は1.7～6.0 Gyの皮膚線量を受け、ベータ熱傷は重度の皮膚病変、紅斑、びらん、時には壊死や皮膚萎縮として現れた。ロンゲリクにある28人の気象観測所の米軍レーダー隊員23人が影響を受けた^[41]。1～4 mmの皮膚病変が点在したがすぐに治癒し、数ヶ月後に爪に隆起が生じた。航空母艦 USS バイロコの乗組員16人がベータ熱傷を負い、癌の発生率が上昇した。^[15]

1948年のサンドストーン作戦のゼブラテスト中、キノコ雲の中を飛行するドローンからサンプル収集フィルターを取り外した際、3人の男性が手にベータ線火傷を負った。彼らの推定皮膚表面線量は28～149グレイで、手が変形したため皮膚移植が必要となった。4人目の男性は、以前のヨークテスト後、より軽い火傷を負った。^[42]

フレンチマンフラットサイトで行われたアップショット・ノットホール・ハリー実験では、大量の放射性降下物が放出された。汚染された地域で草を食んだ羊が大量に死んだ。しかし、原子力委員会は外部ベータ熱傷を呈した動物に対してのみ農家に補償するという方針だったため、多くの請求が却下された。ネバダ核実験場で行われた他の実験でも、羊、馬、牛に放射性降下物とそれに伴うベータ熱傷が発生した。 [ ^43]アップショット・ノットホール作戦中、実験場から50マイル（80km）離れた羊の背中と鼻孔にベータ熱傷が生じた。^[42]

ネバダ州での地下核実験中、数人の作業員が火傷や皮膚潰瘍を患ったが、これはトリチウムへの曝露が一因であった。^[44]

原子力事故

チェルノブイリ原発事故の被害者の中には、ベータ線熱傷が深刻な健康問題となった人もいた。モスクワで治療を受けた115人の患者のうち、30%は体表面積の10～50%に火傷を負い、11%は皮膚の50～100%が影響を受けていた。大量の被曝は放射能を帯びた水に浸した衣服によって引き起こされることが多かった。消防士の中には、大量の放射性煙を吸い込んだ後に肺や鼻咽頭にベータ線熱傷を負った者もいた。死亡した28人のうち、16人の死因に皮膚損傷が挙げられていた。ベータ線の活動は極めて高く、ベータ/ガンマ比は10～30 [要説明] に達し、^{ベータエネルギーは皮膚の}基底層を損傷するのに十分な高さで、感染の広範囲にわたる入り口となり、骨髄の損傷や免疫系の弱体化によって悪化した。患者の中には皮膚線量が400～500 Gyに達した者もいた。急性死亡の半数以上は感染症が原因である。6～16グレイの被爆後9～28日で第4度ベータ熱傷により死亡した人も数人いる。4～6グレイの被爆後4～6週間で第3度ベータ熱傷を負った7人が死亡した。1人はその後、第2度ベータ熱傷と1～4グレイの被爆により死亡した。^[44]生存者の皮膚は萎縮し、クモ状静脈が出現し、基礎に線維症がある。^[15]

火傷は体の部位によって異なる時期に現れることがあります。チェルノブイリの事故処理作業員の火傷は、最初は手首、顔、首、足に現れ、次に胸部、背中、そして膝、腰、臀部に現れました。^[45]

工業用放射線源は、作業員のベータ線熱傷の一般的な原因です。

放射線療法の放射線源は、患者への照射中にベータ線熱傷を引き起こす可能性があります。また、放射線源が紛失したり、取り扱いが誤っている場合もあります。ゴイアニアの事故では、数人が外部ベータ線熱傷とより深刻なガンマ線熱傷を負い、数人が死亡しました。機器の故障、オペレーターのミス、または誤った投与量による事故も数多く発生しています。

電子ビーム源や粒子加速器もベータ線熱傷の原因となる可能性がある。^[46]熱傷はかなり深くなる可能性があり、皮膚移植、組織切除、さらには指や手足の切断が必要になることもある。^[47]

処理

放射線熱傷は、感染を防ぐためにできるだけ早く清潔で乾いた包帯で覆う必要があります。湿った包帯は推奨されません。^[48]複合傷害（放射線への曝露と外傷または放射線熱傷）があると、全身性敗血症の可能性が高まります。^[49]この場合、全身抗菌療法の投与が必要になります。^[50]

参照

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