3.1.3 放射性核素在人体内的吸收
3.1.3.1 呼吸道吸收
（1）呼吸道吸收是核素进入体内的主要途径
呼吸是不受意识支配的自律性生理运动，人无时无刻不在与外界环境进行气体交换，所以呼吸道是放射性核素进入人体内最主要的途径。核工业生产和实验研究不遵守放射操作规程或发生事故时，空气受到放射性核素污染的概率较大，污染物多呈气溶胶和气态存在，防护较为复杂和困难。
（2）呼吸道吸收与核素物态相关
①气态（气体和蒸汽态）放射性核素：气态放射性核素如氡、氢、氚和碘等，极易以简单扩散的方式经呼吸道黏膜或肺泡进入血流。当血液核素浓度与肺泡内气态核素浓度达到平衡时，两者之比称为血/气分配系数，分配系数越大，吸收率就越高。气态核素的吸收速度与其在血液内的溶解度成正比。此外，也应考虑呼吸频率、深度、肺血流量、其他器官的分布和排除速率的影响。
②放射性气溶胶：气溶胶是分散在气体中的固体粒子或液滴所构成的悬浮体系。放射性气溶胶在呼吸道内沉积、转移与廓清是一个极为复杂的过程。它既取决于肺容量、肺活量、潮气量、呼吸频率等生理参数及解剖学特征，又依赖于气溶胶粒度、密度和溶解度等。气溶胶粒度为气溶胶粒子的大小，又称粒径。对气溶胶而言，它又是粒子大小及分布情况的概称。
③在呼吸道内表面附着的粒子有以下去处：a.肺泡表面的难溶性微粒，不论是否被吞噬细胞吞噬，均可进入肺间质，有的长期滞留，有的进入淋巴间隙和淋巴结，其中部分微粒还可随淋巴液到达血液内。有些微粒亦可长久地滞留在肺泡内，形成辐射灶。b.随黏液咳出或被咽入胃肠道。附着在气管、支气管直至终末细支气管表面的难溶性固体微粒，可借该部位黏膜上皮细胞的纤毛摆动，随黏液向上移动（约3 mm/min），被驱至咽喉部后被咳出或被咽下。附着于肺泡表面的难溶性微粒，不管是否被吞噬细胞吞噬，均可随肺泡表面液膜向上移动，经肺泡导管和呼吸细支气管而达终末细支气管，再被气管、支气管清除系统清除。c.被吸收入血液。水溶性粒子可在局部溶解后较快地被吸收，特别是附着于肺泡壁上的大部分可被吸收。
（3）人呼吸道模型
呼吸道模型是用于估算通过呼吸方式摄入放射性核素的数学模型。为了满足辐射防护实践中肺剂量估算及吸入核素所致危害评价的需求，1994年ICRP第66号出版物提出了新呼吸道模型。新呼吸道模型以解剖学和生理学逼真的模型出现，实际上它是一个更细致具体的多隔室系统，是更为完善的生物动力学模型。形态学上将呼吸道模型分为4个解剖区：①胸腔外区（extra thoracic region，ET），包括前鼻通道和后鼻通道、口腔、咽和喉区（ET 2）；②支气管区（bronchial region，BB），包括气管和支气管，沉积物靠纤毛运动由此被廓清出去；③细支气管区（bronchiolar region，bb），包括细支气管和终末细支气管；④肺泡-间质区（alveolar interstitial region，AI），包括呼吸细支气管、肺泡小管、带有小泡的小囊和间质结缔组织。每个区的细胞学、组织学及形态计量学都实行了模型化。剂量计算中较为重要的各种尺寸、大小的参考值都做出规定。
在人呼吸带存在的气载物质（airborne material）沉积在呼吸道每个区的分数是由粒子的参数，包括粒子大小、形状和密度决定的。气道大小、气流率、气载物质的局部通行时间等解剖学和生理学参数也对沉积分数有影响。
沉积模型用于估算暴露于气载放射性物质中的人员各呼吸道解剖区的沉积分数。该模型能对粒径具有对数正态分布特征的气溶胶在每个区内的沉积分数进行估算，对凡大小具有实际意义的气溶胶（0.6 nm～100μm）都进行考虑。
为了对粒子吸入能力及其在吸入和呼出时的最终沉积进行模型化，研究人员采用了一系列粒子等效过滤器来模拟呼吸道各个区。每个区的沉积效率是根据粒子通过空气动力学和热力学两个过程进行沉积而得出的。在缺乏粒径具体数据时，对于公众和工作人员的照射，沉积分数分别按活度中值空气动力学直径（AMAD）为1μm和5μm的气溶胶考虑。不同粒子的沉积，依赖于它们的化学性质和机体的呼吸状态。
沉积呼吸道内的核素粒子主要通过3个途径廓清：吸收进入体液/血液，通过输运过程（如巨噬细胞的吸收和纤毛运动）进到胃肠道或局部淋巴结，通过机械清除机制转运到其他部位（或隔室）。气溶胶粒子由肺内吸收入血液通常是一个两阶段的生化过程：粒子分解成能被吸收入体液的物质（溶解、液化）；可溶性物质及由粒子溶解成的物质被吸收入体液（吸收），对于高度可溶性物质，吸收能直接发生。吸收入体液的速率是随物质类别而异的，而且在除前鼻道处的其他区域吸收入体液的速率都是相同的。(https://www.daowen.com)
此模型可以采用所观察的人的资料和实验动物的各类化合物的特定吸收率参数。在无这些数据的情况下，则以原有的ICRP的D、W和Y物质分类为依据，将吸收率规定为快（F）、中等（M）和慢（S）。F类物质（type F material）是以高速率从呼吸道被吸收入体液的物质，全部物质以10 min的生物半减期入体液。M类物质（type M material）是以中等速率从呼吸道被吸收入体液的物质，其10%以10 min的生物半减期入体液，90%以1 d的生物半减期入体液。S类物质（type S material）是以低吸收速率从呼吸道被吸收入体液的相对不溶解的物质，其0.1%以10 min的生物半减期入体液，99.9%以7 000 d的生物半减期入体液。
在ICRP第30号出版物中给出的廓清速率属于D、W或Y类的化合物，已分别被指定为F、M或S类。这里必须指出的是，原呼吸道模型的D、W和Y是指总的廓清，而F、M和S则仅指吸收入血液。
为尽量切合实际地模拟辐射粒子在呼吸道内被机械清除的机制，呼吸道模型进一步将解剖学上的四个区间分为若干个隔室。因本章内容的局限，更详细的阐述可参见ICRP第6号出版物有关人呼吸道模型的介绍。
3.1.3.2 胃肠道吸收
放射性核素污染环境后，可由大气、水和土壤进入食物链（food chain）而自胃肠道吸收进入体内。由于胃肠道各段的p H不同，故放射性核素的酸性或碱性盐可分别在胃和小肠内并主要由小肠通过被动扩散的方式吸收，通常采用一级动力学方程来描述。哺乳动物胃肠是吸收营养物质和电解质的具有多种特殊功能的转运系统。有些放射性化合物可通过主动转运系统被吸收。肠道上皮细胞还可通过胞吞和胞饮作用吸收或固着某些固体微粒。难以吸收的放射性核素，可沉积于肠黏膜的皱襞内，短寿命核素可产生有害的首过效应（first-pass effect）。
各种元素自胃肠道的吸收率主要取决于其溶解度和水解度。碱族、碱土族及卤素族元素均易溶于水且不被水解，形成易溶解且完全解离的盐，因此吸收率高或较高。稀土族和钚及超钚元素溶解度低，p H＞3.5条件下即可发生水解，和OH-生成难溶且不解离的氢氧化物，故吸收率极低。放射性核素在胃肠道的吸收率，还受胃肠道的功能状态、肠内容物多寡及其性质等因素的影响。
消化道模型是用于估算通过食入方式摄入放射性核素的数学模式。ICRP于2005年第100号出版物中提供了一个新的人消化道模型（HATM），以便替代1979年第30号出版物的四区间模型。这种替代主要是根据一些发展来确定的，包括物质在肠道运输的新的可靠的资料及对敏感细胞定位理解的发展，这个新模型的主要要求是它应当是年龄依赖的，并且应当允许对肠道所有区域的剂量进行计算，包括食管、胃和结肠。它们与辐射致癌有关的组织权重因子参见ICRP第60号出版物。这篇报告描述了这个新的生物动力学模型的特征，包括放射性核素的摄入、吸收滞留沉积和排除。对于放射性核素的血液吸收，HATM指定进入消化道总量的分数，总吸收分数表示为f A。在多数情况下，没有区域性吸收的资料可以利用，因此默认假定所有的放射性同位素吸收来自小肠；但当有资料可用时，模型会考虑到其他部位的吸收和消化道组织的滞留。新的HATM可用于所有照射情况下的儿童和成人。它提供了年龄依赖性的消化道各区域尺寸的参数值和内容物通过各区域的运输时间，以及对于成人性别依赖性的消化道各区域尺寸的参数值和内容物通过各区域的运输时间。婴儿和儿童腔内运输时间一般短于成人。对于成人，胃和结肠的平均运输时间女性比男性多1/3。它考虑了放射性核素在消化道吸收和滞留的任何可能的场所。HATM允许使用放射性核素在不同消化道滞留和吸收的数据。HATM提供了在口腔、食管、胃、小肠、右结肠、左结肠和直肠、乙状结肠的癌症诱发的靶（干细胞）的清晰的剂量计算方法，这是一项重要的发展，在计算时考虑了放射性核素在各区黏膜中滞留的影响。HATM与人呼吸道模型（HRTM，ICRP 1994）将会一起用于ICRP即将出版的职业人员和公众摄入放射性核素的剂量计算。
3.1.3.3 皮肤和伤口吸收
完好的皮肤对大部分放射性核素是有效的屏障，能阻挡核素的侵入。但是有些放射性核素能通过皮肤被吸收而且吸收率较高，如气态或蒸汽态的放射性碘核素和HTO，溶于有机溶剂和酸性溶液的化合物，都能通过皮肤吸收。在含HTO的环境中工作，HTO经皮肤吸收入血的量与经肺吸收的量几乎相等。实验发现，10 mol/L的硝酸钚溶液污染皮肤后，1 h内吸收0.05%，5 d内吸收1%～2%。核素经皮肤吸收，主要依赖于简单扩散方式，先透过表皮脂质屏障进入真皮层，再逐渐移入毛细血管；也可经汗腺、皮脂腺和毛囊进入体内，但其量甚微，不是主要途径。放射性核素经皮肤的吸收率除受核素的理化性质影响外，还受皮肤被污染的面积、皮肤部位、持续污染的时间、温度及湿度等因素的影响。皮肤涂有有机溶液或皮肤充血，可使吸收率增高。
放射性核素经伤口的吸收率，与受伤部位、受伤面积、伤口深度、伤情及核素化合物的性质有关。易溶性核素化合物从伤口吸收，转移迅速；而难溶性化合物（如超铀核素和氧化物）或在伤口易形成氢氧化物者，可较长期滞留于污染部位，仅有很少一部分被吸收。高浓度的污染，放射性核素化合物的刺激性反应，也可使吸收率增高。
3.1.3.4 注入
临床上为了诊断和治疗，有时也采用静脉、腹腔、皮下和肌肉注射及气管内注入和灌胃等方式，将放射性核素引入机体。静注可使核素不经任何吸收过程，即能迅速地分布于全身或某种器官组织内，这种方式能准确地掌握摄入的放射性核素活度，在腹腔注射的方式下，因吸收面积大和血管丰富，核素吸收快而完全，吸收后主要沿门脉循环先抵肝脏，在这一点上类似于由胃肠道吸收。皮下和肌肉注射及气管注入时，吸收稍慢，且受局部供血情况和放射性核素剂型的影响。