研究放射性核素的代谢动力学，是阐明放射性核素内照射损伤效应的基础，也是对机体危害估计及采取医学、防护措施与观察的依据。放射性核素在机体内的代谢过程，与其化学性质相同或相似的元素大致相同，但也受其理化性质和状态，进入机体的途径和机体的功能状态等的影响。放射性核素在体内的主要代谢途径见图1。

放射性核素进入体内的途径有呼吸道、胃肠道、皮肤及伤口等，由于进入途径不同，吸收量差别很大。

碱族、碱土族及易形成阴离子(如碘、钼等)等元素易被消化道吸收; 稀土族及锕系、钍系等重金属在生理环境中易水解形成氢氧化物胶体者吸收率很低。化合物的溶解度、胃肠道的功能状态及年龄等对核素的吸收也有

图1 放射性核素在体内的主要代谢途径 (引ICRP Publication 10，1968)

气态或气溶胶形式的放射性核素可经呼吸道进入体内，吸收率与其粒径大小和化合物的溶解度有密切关系。用活性中值空气动力学直径(AMAD)量度不同大小粒径的微粒在呼吸道的鼻咽部、气管支气管部及肺部三区间的沉积率，不同溶解度的化合物从不同区间向血液、胃肠道及淋巴系统的廓清率及廓清速率等，国际放射防护委员会(ICRP)给出了“参考人”模型的相应参数，见表1、图2。这些参数还在不断完善中。根据上述模型及参数，对吸入AMAD为1μm的易溶性气溶胶可进行如下的估算：该气溶胶在鼻咽部、气管支气管部及肺部的沉积率分别为30%、8%和23%，其余39%被呼出。沉积的61%中，45.6%被吸收入血，转移至胃肠道的为15.4%。

表1 不同溶解度的化合物在呼吸道各区间的廓清率与廓清速率

D： 易溶性化合物 W： 中等可溶性化合物 Y： 难溶性化合物

(引ICRPPublication 30，1978)

进入呼吸道的粒子，其转移归宿有三： 一是被吸收入血;二是通过纤毛运动、粘液分泌、支气管蠕动及咳嗽反射等，将部分粒子转移至胃肠道; 三是位于肺深部的不溶性粒子可被吞噬细胞吞噬，部分较长期存留于肺部极缓慢地溶解或移出，部分转移入淋巴结，在该处或被吸收入血或长期存留。

易溶性的气态(如氚气、碘蒸汽等) 及液态的放射性核素较易透过正常皮肤进入体内，其它类型的放射性核素则不易吸收。放射性核素经伤口的吸收率较完整皮肤的为高，但易受化合物性质、有无载体及伤情的影响，波动较大。

吸收入血的放射性核素，根据其化学性质及聚合状态

图2 微粒在呼吸系统内的沉积

N-P：鼻咽部T-B：气管支气管部 P：肺部 微粒：微粒的几何标准差σg≤4.5

(离子、单体、聚合体等)的不同，在组织、器官中的分布也不同。大致可分为以下几种类型： 全身较均匀分布的有碱族元素及氚等; 主要沉积于骨胳中的有碱土族元素等; 亲网织内皮系统的有稀土族及锕系元素等，它们多沉积于肝、脾、骨髓及淋巴结等组织中;碘主要沉积于甲状腺。还有些元素如锌、锑、铋等相对地比较集中分布于肝、肾。机体处于不同的生长发育阶段，对核素的分布亦有较大的影响。

近年来显微放射自显影术及中子活化放射自显影术的发展，对核素的分布研究已进入微观的分布与定位(亚细胞水平甚至分子水平)。例如²³⁹Pu在肝细胞内的微观分布表明，²³⁹Pu入肝细胞的初期与可溶性蛋白——铁蛋白相结合，以后则与细胞内的溶酶体牢固地结合。这点对肝组织损伤的阐明至为重要。

放射性核素的分布不是固定不变的，而是不断地代谢和转移。如单体239Pu开始均匀分布于肝细胞，随着时间的延长及巨噬细胞的吞噬，239Pu由肝实质细胞向窦状隙内皮细胞转移。一年后，则浓集于门静脉区与网状内皮细胞相结合。在这一过程中，肝中的239Pu还通过血循环，逐渐转移至骨。

进入体内的放射性核素可经胃肠道、肾、胆汁、汗腺、唾液腺及乳腺等途径排出。其排出途径、速率和排出量与进入途径及核素的理化性质有关。气态及易挥发的放射性核素，主要由呼吸道排出，排出率高，速率亦较快，如饮用氡水2小时后，体内氡几乎全部被排出。吸入气溶胶后，粒径愈小排出愈多。经口食入或吸入后转移至胃肠道的中等可溶性或难溶性化合物，或在肝脏中沉积量较高经胆汁分泌至胃肠道者，多随粪便排出。由各种途径吸收入血的可溶性化合物，主要经尿排出。一般初期排出率比晚期为高。

体内放射性核素减少的速率，以有效半减期表示，它是指体内积存量减少一半所需的时间。它与该核素的放射性半衰期及生物半排期有关系，可用下式表示：

例如131I的放射性半衰期为8.1天，生物半排期为138天，其有效半减期则为7.6天。

放射性核素自机体的排出率随时间的变化可用数学函数(指数函数、幂函数或两者之和)表示。目前已有数十种核素自人体排出分数方程，其通式如下： 式中： Y(t)为沾染后t天排出量相当于初始吸收量的分数;A，B……为与生物区间分布有关的系数，A+B+……=1; Tb1，Tb2……为不同生物区间的生物半排期。

根据上式及t天排泄物的放射性活度E(t)，按q0=E(t)/Y(t)式，即可求出初始吸收量(q₀)，这是估算内剂量及判断其危害的重要依据。

放射性核素在体内复杂的代谢动力学过程，可用数学模式加以间化概括，给出量的相关，可用滞留函数表示。它可以反映核素在机体内代谢区间的划分，在不同区间的蓄积份额及由各区间的清除速率和机体的总排出率。目前已有数十种核素的代谢模型——滞留函数方程，可用指数函数、幂函数或两者之和表示。其通式为： 式中R(t)为核素沾染后t天时体内滞留量相当于初始吸收量的分数。

要评价放射性核素一次摄入事故的危害程度，必须知道这次事件中的初始吸收量以及由此对各组织器官所释出的内剂量。利用各种监测方法得知测量时刻(t)的体

表2 几种放射性核素在体内的代谢函数(1)

Fu： 指核素经尿排出的分数

表2 几种放射性核素在体内的代谢函数(2)

(引[1] IORP Publication 10，1968 [2]ICRP Publication 30，1978)

内量q(t)，再应用q0=q(t)/R(t)的关系式即可求得初始吸收量(q0)，从而计算内剂量，估计危害。

表2列出了相应核素的代谢动力学的数学模式，这些模式的建立，使得对剂量-效应的研究有了定量判断的基础。