5.4.6 电离辐射对呼吸系统的作用
呼吸系统各器官的放射敏感性较低，但由于肺组织与外界环境相通，本身的血液循环很丰富，受照射后容易出血和感染，从而导致肺部受照会对机体产生严重影响。胸部肿瘤的放射治疗也可引起局部急性放射性肺炎（acute radiation pneumonitis），甚至造成放射性肺纤维化。
5.4.6.1 急性放射损伤时肺的变化
急性放射损伤是指肺在照射后不同时间出现典型病变，其变化过程与临床病程是基本一致的。典型病变可分为四期。
初期：按照射剂量大小可在受照后几小时到几天内出现。虽大体上见不到明显变化，但在镜下可见小动脉及毛细血管扩张、充血、淋巴淤滞，血管壁发生玻璃样变，血管周围间隙和一部分肺泡中有蛋白性液体潴积，即出现肺水肿。小血管可出现内皮细胞肿胀，部分崩解并断裂，血管壁变松，表面血管弹性变弱。血管壁的这些变化是血管通透性增高的形态学基础，此时，患者出现咳嗽、胸痛、轻度呼吸困难和咳痰。肺实质中见局限性肺气肿及肺不张。支气管周围淋巴组织的变化与淋巴结相同，淋巴细胞崩解消失。支气管黏膜上皮细胞分泌亢进。
假愈期：肺充血，水肿减轻，弹性纤维复原，支气管中黏液分泌减少，但淋巴组织病变仍在发展，网状细胞相对增多。
极期：肺变化极为明显，肉眼可见充血、出血、水肿和局限性肺气肿等变化。肺出血的范围，可由出血点、斑，一直到整个肺叶或数个肺叶出血。严重的出血，常成为死亡的直接原因。镜下可见血管营养不良病变极为严重，血管内皮细胞脱落，嗜银纤维网更为疏松，胶原纤维肿胀，并融合成粗束状，染色不良。管壁有明显的玻璃样变。血管通透性增高进一步加重，水肿也更明显，不仅在血管及支气管周围有水肿液潴留，在肺泡腔中也有大量的水肿液出现，水肿液范围内可见脱落的肺泡上皮细胞。严重时，肺组织除有气肿、萎缩之外，常合并肺感染，发生所谓坏死性（出血性）肺炎（necrotizing hemorrhagic pneumonia）。这种肺炎的特点为，在炎症灶中，除有坏死肺组织和退变的小支气管外，还有大量的浆液血性或纤维蛋白性渗出物，其中可能混有脱落的肺泡上皮细胞，但缺乏炎细胞反应，更没有局部组织增生。在炎灶中也常有菌团存在。肉眼可见此灶呈灰红色，大小及形状不规则，分布于各肺叶中。极期的患者往往出血特别明显，肺营养不良性变化明显。在出血灶中溶血及红细胞崩解加剧，最后形成肺实质坏死。
恢复期：肺内急性病变逐渐消退，血管病变、出血和水肿等开始减轻。在陈旧的出血灶周围出现吞噬细胞，经2～3个月后，肺组织结构即恢复正常，肺功能和肺内防御反应也逐渐恢复。
5.4.6.2 慢性放射损伤时肺的变化
慢性放射性损伤时，肺的病变特点主要是肺的纤维性硬化（fibrotic pneumosclerosis）和支气管上皮的非典型性增生（atypical hyperplasia）。长期小剂量外照射时，最初病变主要是肺泡上皮的大量脱落，小血管及小支气管周围发生单核细胞及多核巨细胞浸润，其后逐渐发生纤维性硬化，晚期可见出血及坏死。但其病变周围与急性放射损伤者不同，常可见中性粒细胞浸润及吞噬含铁血黄素和类脂质的巨噬细胞。
肺纤维化的过程是，在血管、支气管周围和肺泡壁均有增多的网状纤维和网状纤维的胶原化，然后再逐渐纤维化。其纤维化的程度并不一致，有的疏松，有的致密，其中有时可见纤维细胞，但为数甚少，因此又称无细胞性硬化。由于肺泡壁的纤维性增厚，肺泡腔也明显缩小，晚期常因肺泡完全纤维化而形成严重的纤维性肺不张。支气管上皮的非典型性增生，主要有鳞状上皮化生、角化和钙化等。(https://www.daowen.com)
5.4.6.3 局部照射后肺的变化
肺放射损伤在胸部肿瘤的放疗中较为常见，它包括急性放射性肺炎与慢性放射性肺纤维化。它的发病与照射剂量、照射方式及照射面积等多种因素有关。急性期多为肺渗出性病变，易继发感染，并发展为肺纤维化，肺功能减退重者导致心肺功能衰竭，后果不良。因此，探讨局部照射所致肺病理形态变化的规律，对临床医生在胸部肿瘤放疗中采取相应措施，达到消除肿瘤，减少肺组织受照剂量，降低肺组织的放射损伤，具有重要的意义。
由于肺组织结构和功能特点是富含微血管，具有含气肺泡，结构疏松，且有风箱式气体交换功能，故放射损伤后，极易向肺组织内渗出或漏出血液中纤维蛋白和细胞成分，形成炎症病灶，损害肺气体交换功能。肺泡上皮和小血管内皮细胞对辐射的直接作用和间接作用均较敏感，易发生放射损伤。因此，肺在大剂量局部照射后，可出现典型的放射性肺炎（radiation pneumonitis）。
大鼠肺在大剂量局部照射后，可相继出现3种基本病变：①剧烈的渗出性炎症；②血管、支气管及肺泡上皮细胞的变性；③肺实质纤维化。这些病变的存在和发展，常导致肺不张与代偿性肺气肿交错存在，极易并发感染，甚至累及胸膜，形成放射性纤维性胸膜炎（radiation fibrinous pleuritis），最后肺出现放射性纤维性硬化。
5.4.6.4 放射性肺纤维化
纤维化是最为普遍的辐射后效应之一，照射引起的肺纤维化更是一种被公认的晚期效应。临床和实验研究一致认为，于照射后约6个月开始出现病理和临床上的肺纤维化。辐射所致肺纤维化是一系列复杂事件导致的结局，经常发生在肺泡的炎性反应、肺炎时期之后。但其也经常和急性炎症表现没有相关性，甚至在没有早期放射损伤的迹象时，纤维化仍能在不知不觉中作为一个晚期效应出现，在细胞水平作为修复过程反映了上皮（Ⅱ型和Ⅰ型肺泡上皮细胞）损伤的程度、肺泡毛细血管内皮床的破坏或间质水肿的机化。放射性肺纤维化的关键是以肺隔膜成纤维细胞作为大分子的主要来源，并且具有合成各种类型胶原的能力。
大部分肺部照射后发生进行性肺纤维化的患者，可能在开始时无症状出现，然后在照射后第1年末开始逐渐形成纤维化，除X射线检查的体征外还有进行性呼吸功能改变，包括肺活量下降，肺适应性减弱，血管灌注量和动脉氧含量降低。这些病变的严重性可能不断增加，1～2年才趋于稳定。一般来说，这些是不可逆的过程，最严重的后果是可能使患者致残或致死。肺纤维化的严重性和发生率取决于三个因素，即肺受照射体积的大小、分次剂量和分次数，分次剂量起关键作用。当分次剂量超过2.0 Gy时肺对辐射是特别敏感的，动物实验提示分次剂量降到0.5 Gy时耐受性明显增加。
5.4.6.5 氡及其子体对肺的照射
天然放射性气体氡（222 Rn）广泛存在于大气环境和工作场所建筑物中。在正常本底地区，人类所受天然辐射中，吸入氡及其子体所产生的辐射剂量约占全部天然辐射剂量的54%（1.3 mSv），在一些地下坑道及使用含镭、氡建筑材料装饰的居室内，氡的水平更高。氡及其子体进入呼吸道后，主要沉积在呼吸道表面的黏膜上，支气管上皮基底细胞、黏液细胞及肺上皮成为其重要的作用靶点。肺癌危险度与氡及其子体的吸入量密切相关。目前国际癌症研究结构（IARC）已将氡及其子体归为Ⅰ类致癌因素。相关研究工作以多功能生态氡室对SD大鼠进行氡及其子体染毒，染毒60工作水平月（working level month，WLM）大鼠的肺组织出现充血、水肿和炎细胞浸润，染毒120 WLM大鼠的肺组织损伤程度加重，肺泡大量融合，纤维素样蛋白增生加剧，肺毛细血管内血栓形成增加。