home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ CD-ROM Today 1996 January / CD-ROM Today 1996 January.iso / dp / 0416 / 04165.txt < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1994-01-17  |  20.4 KB  |  406 lines

  1. $Unique_ID{BRK04165}
  2. $Pretitle{}
  3. $Title{Radiation Syndromes}
  4. $Subject{Radiation Syndromes Radiation disease Radiation reaction Radiation
  5. sickness Radiation effects Radiation illness Radiation injuries}
  6. $Volume{}
  7. $Log{}
  8.  
  9. Copyright (C) 1986, 1987, 1988, 1989 National Organization for Rare
  10. Disorders, Inc.
  11.  
  12. 264:
  13. Radiation Syndromes
  14.  
  15. ** IMPORTANT **
  16. It is possible the main title of the article (Radiation Syndromes) is not
  17. the name you expected.  Please check the SYNONYMS listing to find the
  18. alternate names and disorder subdivisions covered by this article.
  19.  
  20. Synonyms
  21.  
  22.      Radiation disease
  23.      Radiation reaction
  24.      Radiation sickness
  25.      Radiation effects
  26.      Radiation illness
  27.      Radiation injuries
  28.  
  29. General Discussion
  30.  
  31. ** REMINDER **
  32. The information contained in the Rare Disease Database is provided for
  33. educational purposes only.  It should not be used for diagnostic or treatment
  34. purposes.  If you wish to obtain more information about this disorder, please
  35. contact your personal physician and/or the agencies listed in the "Resources"
  36. section of this report.
  37.  
  38.  
  39. Radiation syndromes describe the harmful effects - acute, delayed, or
  40. chronic - produced by exposure to ionizing radiations.  Tissues vary in
  41. response to immediate radiation injury according to the following descending
  42. order of sensitivity:
  43.  
  44.      (1) lymph cells
  45.      (2) reproductive organs
  46.      (3) proliferating cells of the bone marrow
  47.      (4) epithelial cells of the bowel
  48.      (5) top layer (epidermis) of the skin
  49.      (6) liver cells
  50.      (7) epithelium of the little lung sacs (alveoli) and bile passages
  51.      (8) kidney epithelial cells
  52.      (9) endothelial cells of the membranes around the lungs, lining the chest
  53. cavity (pleura) and the abdominal cavity (peritoneum)
  54.      (10) nerve cells
  55.      (11) bone cells
  56.      (12) muscle and connective tissue.
  57.  
  58. Generally, the more rapid the turnover of the cell, the greater the
  59. radiation sensitivity.
  60.  
  61. Symptoms
  62.  
  63. The following information describes radiation syndromes which can develop as
  64. a result of high doses (e.g., an atomic explosion) to small doses (e.g.,
  65. repeated x-rays over a period of days or weeks).
  66.  
  67. The disruption of cell renewal systems and direct injury of other tissues
  68. produce clearly defined clinical syndromes:
  69.  
  70. 1. ACUTE RADIATION SYNDROMES
  71. The syndromes depend on dose, dose rate, affected area of the body, and
  72. the period of time elapsing after exposure.  They are:
  73.  
  74. A.  CEREBRAL SYNDROME
  75. Cerebral syndrome is produced by extremely high total body doses of
  76. radiation (greater than 3000 rads).  This syndrome is always fatal, and
  77. consists of three phases:  a prodromal period of nausea and vomiting; then
  78. listlessness and drowsiness; and, finally, a more generalized component
  79. characterized by tremors, convulsions, impaired muscular coordination
  80. (ataxia) and death within a few hours.
  81.  
  82. B.  GASTRO-INTESTINAL SYNDROME
  83. This syndrome can occur when the total dose of radiation is smaller but
  84. still high (400 or more rads).  It is characterized by intractable nausea,
  85. vomiting and diarrhea that lead to severe dehydration, diminished plasma
  86. volume, vascular collapse and death.
  87.  
  88. C.  HEMATOPOIETIC SYNDROME
  89. This syndrome occurs at exposure of between 200 to 1000 rads.  Initially
  90. it is characterized by lack of appetite (anorexia), apathy, nausea and
  91. vomiting (Gastrointestinal syndrome) which may be maximal within 6 to 12
  92. hours after exposure.  Symptoms then subside so that within 24 to 36 hours
  93. after exposure the patient appears to have no symptoms.  During this period
  94. of relative well-being, the lymph nodes, spleen and bone marrow begin to
  95. atrophy, leading to underproduction of all types of blood cells
  96. (pancytopenia).  In the peripheral blood, lack of lymph cells (lymphopenia)
  97. commences immediately, reaching a peak within 24 to 36 hours.  Lack of
  98. neutrophils, a type of white blood cell, develops more slowly.  Lack of blood
  99. platelets (thrombocytopenia) may become prominent within 3 or 4 weeks.
  100. Increased susceptibility to infection develops due to a decrease in
  101. granulocytes and lymphocytes, impairment of antibody production and
  102. granulocyte migration, decreased ability to attack and kill bacteria,
  103. diminished resistance to diffusion in subcutaneous tissues, and bleeding
  104. (hemorrhagic) areas of the skin and bowel that encourage entrance and growth
  105. of bacteria.  Hemorrhage occurs mainly due to the lack of blood platelets.
  106.  
  107. With acute total body radiation greater than 600 rads, hematopoietic or
  108. gastrointestinal malfunction generally will be fatal.  With doses of less
  109. than 600 rads, the probability of survival is inversely related to the total
  110. dose.
  111.  
  112. 2. ACUTE RADIATION SICKNESS
  113. Acute "radiation sickness" following radiation therapy (particularly of
  114. the abdomen), is characterized by nausea, vomiting, diarrhea, anorexia,
  115. headache, malaise and rapid heartbeat (tachycardia) of varying severity.  The
  116. discomfort subsides within a few hours or days.
  117.  
  118. 3. DELAYED EFFECTS OF RADIATION
  119.  
  120. A.  INTERMEDIATE EFFECTS
  121. Prolonged or repeated exposure to low radiation doses from a variety of
  122. sources may produce absence of menstruation (amenorrhea), decreased fertility
  123. in both sexes, decreased libido in the female, anemia, decreased white blood
  124. cells (leukopenia), decreased blood platelets (thrombocytopenia), and
  125. cataracts.  More severe or highly localized exposure causes loss of hair,
  126. skin atrophy and ulceration, thickening of the skin (keratosis), and vascular
  127. changes in the skin (telangiectasia).  Ultimately it may cause a type of skin
  128. cancer called squamous cell carcinoma.  Another type of cancer, osteosarcoma,
  129. may appear years after swallowing radioactive bone-seeking nuclides such as
  130. radium salts.  Injury to exposed organs may occur occasionally after
  131. extensive radiation therapy for treatment of cancer.
  132.  
  133. Kidney function changes include a decrease in renal plasma flow,
  134. glomerular filtration rate (GFR), and tubular function.  Following a latent
  135. period of six months to one year after extremely high does of radiation,
  136. protein in the urine, kidney insufficiency, anemia and high blood pressure
  137. may develop.  When cumulative kidney exposure is greater than 2000 rads in
  138. less than 5 weeks, kidney failure with diminished urine output may occur in
  139. about 37% of cases.
  140.  
  141. Large accumulated doses of radiation to muscles may result in painful
  142. myopathy with atrophy and calcification.  Very rarely, these changes may be
  143. followed by cancer, usually a sarcoma.
  144.  
  145. Radiation pneumonitis and subsequent pulmonary fibrosis may occur when
  146. cancer metastases to the lung are irradiated.
  147.  
  148. Radiation inflammation of the sac around the heart (pericarditis) and of
  149. the heart muscle (myocarditis) have been produced by extensive radiotherapy
  150. of the middle region between the lungs (the mediastinum).
  151.  
  152. Myelopathy may develop after a segment of the spinal cord has received
  153. cumulative doses of greater than 4000 rads.  Following vigorous therapy of
  154. abdominal lymph nodes for seminoma, lymphoma, ovarian carcinoma, or chronic
  155. ulceration, fibrosis and perforation of the bowel may develop.
  156.  
  157. Skin redness (erythema) and skin ulceration were observed fairly often
  158. during the era of high voltage x-ray therapy, but the high-energy photons
  159. produced by modern cobalt units or accelerators penetrate deeply into tissues
  160. and have virtually eliminated those complications.
  161.  
  162. B.  LATE SOMATIC AND GENETIC EFFECTS
  163. Radiation alters the "information system" of proliferating cells of the
  164. body and germ cells.  With body cells this may be manifested ultimately as
  165. somatic disease such as cancer (leukemia, thyroid, skin, bone), or cataracts.
  166. Studies of animals exposed to radiation indicate that such exposure shortens
  167. life.  It is asserted, but not proven, that there is a "threshold" dose for
  168. leukemia, and that the incidence increases with dose.  Thyroid cancer has
  169. been observed 20 to 30 years after x-ray treatment for adenoid and tonsillar
  170. hypertrophy.  Thus x-ray treatment for nonmalignant conditions is now rarely
  171. used except in highly unusual situations.
  172.  
  173. When cells are exposed to radiation, the number of mutations is
  174. increased.  If mutations are perpetuated by procreation, this will cause
  175. genetic defects.  The possibility of mutations presents a serious medical,
  176. ethical and philosophic problem with respect to unborn generations.  It
  177. imposes a moral obligation to limit radiation exposure to an absolute minimum
  178. for valid diagnostic or therapeutic purposes, and to strictly control
  179. occupational and environmental exposure.  The potential harm, however, should
  180. be kept in perspective.  Some investigators suggest that no measurable
  181. effects will occur below a certain threshold while others insist that any
  182. radiation is potentially harmful.
  183.  
  184. Causes
  185.  
  186. In the past, harmful sources of ionizing radiation were limited primarily to
  187. high-energy x-rays used for diagnosis and therapy, and to radium and related
  188. radioactive materials.  Present sources of potential radiation include
  189. nuclear reactors, cyclotrons, linear accelerators, alternating gradient
  190. synchrotons, and sealed cobalt and cesium sources for cancer therapy.
  191. Numerous artificial radioactive materials have been produced for use in
  192. medicine and industry by neutron activation in reactors.
  193.  
  194. The accidental escape of moderate to large amounts of radiation from
  195. reactors has occurred several times.  Radiation exposure from reactor
  196. accidents (like Chernobyl) during the first 30 years (up to 1975) resulted in
  197. more than 30 serious exposures with 7 deaths.  Nuclear power generators in
  198. the United States must meet stringent federal standards that limit effluent
  199. radioactivity to extremely low levels.  Although background radioactivity in
  200. the earth and the atmosphere increased during the years of atmospheric
  201. nuclear weapons testing, it appears to have generally stabilized at present
  202. levels.  Ionizing radiation, whether in the form of x-rays, neutrons,
  203. protons, alpha or beta particles, or gamma-rays, produces ionization in
  204. tissues.  In addition to the early somatic effects of large doses of
  205. radiation (clinically observable within days), changes in the DNA of rapidly
  206. proliferating cells may become manifest as a disease or as a genetic defect
  207. in offspring many years later.
  208.  
  209. Total dose, and dose rate, determine somatic or genetic effects of
  210. radiation.  The units of measurement commonly used in determining radiation
  211. exposure or dose are the roentgen, the rad and the rem.  The roentgen (R) is
  212. a measure of quantity of x or gamma ionizing radiation in air.  The radiation
  213. absorbed dose (rad) is the amount of energy absorbed in any substance from
  214. exposure, and applies to all types of radiation.  The R and the rad are
  215. nearly equivalent in energy for practical purposes.  The rem is used to
  216. correct for the observation that some types of radiation, such as neutrons,
  217. may produce more biological effect for an equivalent amount of absorbed
  218. energy; thus the rem is equal to the rad multiplied by a constant called the
  219. "quality factor".  For x and gamma radiation the rem is equal to the rad.
  220. The rad and the rem are currently being replaced in the scientific
  221. nomenclature by two units that are compatible with the International System
  222. of Units, namely the gray (Gy), equal to 100 rads and the Sievert (Sv), equal
  223. to 100 rem.
  224.  
  225. DOSE RATES
  226. The dose rate is the radiation dose/unit of time.  From the very low dose
  227. rates of unavoidable background radiation (about 0.1 rad/yr), where no effect
  228. can be detected, the probability of measurable effects increases as the dose
  229. rate and/or total dose increases.  An observable effect becomes quite certain
  230. after a single dose of several hundred rads.  As a rule, large doses of
  231. radiation are of concern because of their immediate somatic effects, while
  232. low doses are of concern because of the potential for possible late somatic
  233. and long-term genetic effects.  The effects of radiation exposure on an
  234. individual are cumulative.
  235.  
  236. The area of the body exposed to radiation is also an important factor.
  237. The entire human body can probably absorb up to 200 rads acutely without
  238. fatality.  However, as the whole-body dose approaches 450 rads the death rate
  239. will approximate 50%, and a total whole-body dose of greater than 600 rads
  240. received in a very short time will almost certainly be fatal.  By contrast,
  241. many thousands of rads delivered over a long period of time (e.g. for cancer
  242. treatment), can be tolerated by the body when small volumes of tissue are
  243. irradiated.  Distribution of the dose within the body is also important.  For
  244. example, protection of bowel or bone marrow by appropriate shielding will
  245. permit survival of the exposed individual from what would be an otherwise
  246. fatal whole-body dose.
  247.  
  248. Therapies:  Standard
  249.  
  250. PREVENTION
  251. To avoid fatal or serious overexposure to radiation it is necessary to
  252. rigorously enforce protective and preventative measures and adherence to the
  253. maximum permissible dose (MPD) levels.  These values are listed in "Basic
  254. Radiation Criteria", NCRP Report No. 39, published by the National Council on
  255. Radiation Protection and Measurements (P.O. Box 30175, Washington, D.C.
  256. 20014).
  257.  
  258. TREATMENT
  259. Contamination of the skin by radioactive materials, should be immediately
  260. removed by copious rinsing with water and special solutions containing an
  261. agent such as EDTA (ethylenediamine tetraacetic acid), a chelating agent
  262. which binds many radioactive isotopes.  Small puncture wounds must be cleaned
  263. vigorously to remove contamination.  Rinsing and removal of contaminated
  264. tissue are necessary until the wound is free of radioactivity.  Ingested
  265. material should be removed promptly by induced vomiting or by washing out the
  266. stomach if exposure is recent.  If radioiodine is inhaled or ingested in
  267. large quantities, the patient should be given Lugol's solution or saturated
  268. solution of potassium iodide to block thyroid uptake for days to weeks, and
  269. diuresis should be promoted.  Monitoring of exposed patients is mandatory,
  270. using Geiger counters or sophisticated whole-body counters.  Urine should be
  271. analyzed for non-gamma-emitting radionuclides if exposure to these agents is
  272. suspected.  Radon breath analysis can be done in cases of suspected radium
  273. ingestion.
  274.  
  275. For the acute cerebral syndrome, treatment is symptomatic and supportive.
  276. It is aimed at combating shock and lack of oxygen, relieving pain and anxiety
  277. and sedation for control of convulsions.
  278.  
  279. If the gastro-intestinal syndrome develops after external whole-body
  280. irradiation, the type and degree of therapy will be dictated by the severity
  281. of the symptoms.  After modest exposure, antiemetics and sedation may
  282. suffice.  If oral feeding can be started, a bland diet is tolerated best.
  283. Fluid, electrolytes, and plasma may be required in huge volumes.  The amount
  284. and type will be dictated by blood chemical studies (especially electrolytes
  285. and proteins), blood pressure, pulse, urine output, and skin turgor.
  286.  
  287. Management of the hematopoietic syndrome, with its obvious potentially
  288. lethal factors of infection, hemorrhage and anemia, is similar to treatment
  289. of marrow hypoplasia and pancytopenia from any cause.  Antibiotics, fresh
  290. blood, and platelet transfusions are the main therapeutic aids.  However, a
  291. side effect of platelet transfusions may be development of an immune response
  292. to future platelet transfusions.  Rigid germ-free conditions (asepsis) during
  293. all skin-puncturing procedures is mandatory as is strict isolation to prevent
  294. exposure to disease-causing germs.
  295.  
  296. Concurrent anticancer chemotherapy or use of other marrow-suppressing
  297. drugs, should be avoided.
  298.  
  299. Bone marrow transplants have proven helpful in some cases.  If a whole
  300. body radiation dose greater than 200 rads is suspected, and if granulocytes
  301. and platelets continue to decrease and fall to less than 500 and 20,000/cu
  302. mm, respectively, compatible bone marrow transplantation should be made.  With
  303. use of cyclosporin to prevent rejection of the graft, a marrow transplant will
  304. most likely increase the probability of survival.  Thirteen people at
  305. Chernobyl who received estimated total body doses of radiation between 5.6 to
  306. 13.4, underwent bone marrow transplants after the Chernobyl accident.  Two
  307. transplant recipients survived.  Others died of various causes including
  308. burns, graft-vs-host disease, kidney failure, etc.  Therefore, the success
  309. of bone marrow transplantation for radiation sickness was inconclusive.
  310.  
  311. In dealing with late somatic effects due to serious chronic exposure,
  312. removal of the patient from the radiation source is the first step.  With
  313. radium, thorium, or radiostrontium deposition in the body, prompt
  314. administration, orally and by injection, of chelating agents such as EDTA
  315. will increase the excretion rate.  However, in the late stages these agents
  316. appear to be useless.  Radiation ulcers and cancers require surgical removal
  317. and plastic repair.  Radiation-induced leukemia is treated like any similar
  318. spontaneously occuring leukemia.  Anemia is corrected by blood transfusion.
  319. Bleeding due to lack of platelets (thrombocytopenia) may be reduced by
  320. platelet transfusions.
  321.  
  322. No effective treatment for sterility, or for ovarian and testicular
  323. dysfunction (except for hormone supplementation in some cases), is available.
  324.  
  325. Therapies:  Investigational
  326.  
  327. Transplantation of liver tissue cells from fetuses into the bone marrow is
  328. being investigated as a substitute for bone marrow transplants, especially in
  329. young children whose immune systems have totally failed.  Once the liver
  330. cells are transplanted in the bone marrow, the fetal liver cells begin to
  331. function like bone marrow cells and start producing blood cells.  There is
  332. less likelihood of this procedure causing graft-versus-host disease than in
  333. bone marrow transplantation.  However, this experimental procedure has not
  334. yet been proven effective in humans, so more research is needed before it can
  335. be considered as a safe and effective treatment.
  336.  
  337. Eight Brazilian patients with radiation sickness were treated with
  338. granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) during 1987.  This
  339. is a genetically-engineered version of a natural human protein.  GM-CSF may
  340. boost the immune system, which is destroyed by excessive radiation, by
  341. stimulating production of certain white blood cells (granulocytes in the bone
  342. marrow.)  Four of the eight Brazilian radiation victims showed a significant
  343. recovery of their immune systems, but four others died.  More research is
  344. needed to determine the safety and effectiveness of this treatment.
  345.  
  346. This disease entry is based upon medical information available through
  347. August 1989.  Since NORD's resources are limited, it is not possible to keep
  348. every entry in the Rare Disease Database completely current and accurate.
  349. Please check with the agencies listed in the Resources section for the most
  350. current information about this disorder.
  351.  
  352. Resources
  353.  
  354. For more information on Radiation Syndromes, please contact:
  355.  
  356.      National Organization for Rare Disorders (NORD)
  357.      P.O. Box 8923
  358.      New Fairfield, CT  06812-1783
  359.      (203) 746-6518
  360.  
  361.      National Association of Radiation Survivors (NARS)
  362.      78 El Camino Real
  363.      Berkeley, CA  94705
  364.  
  365.      American Cancer Society
  366.      1599 Clifton Rd., NE
  367.      Atlanta, GA  30329
  368.      (404) 320-3333
  369.  
  370.      Leukemia Society of America
  371.      733 Third Avenue
  372.      New York, NY 10017
  373.      (212) 573-8484
  374.  
  375.      National Council on Radiation Protection and Measurements
  376.      7910 Woodmont Avenue
  377.      Bethesda, MD 20814
  378.  
  379.      NIH/National Cancer Institute
  380.      9000 Rockville Pike, Bldg. 31, Rm. 1A2A
  381.      Bethesda, MD 20892
  382.      1-800-4-CANCER
  383.  
  384. The National Cancer Institute has developed PDQ (Physician Data Query), a
  385. computerized database designed to give doctors quick and easy access to many
  386. types of information vital to treating patients with this and many other
  387. types of cancer.  To gain access to this service, a doctor can contact the
  388. Cancer Information Service offices at 1-800-4-CANCER.  Information
  389. specialists at this toll-free number can answer questions about cancer
  390. prevention, diagnosis, and treatment.
  391.  
  392.      International Tremor Foundation
  393.      360 W. Superior St.
  394.      Chicago, IL  60610
  395.      (312) 664-2344
  396.  
  397. References
  398.  
  399. Basic Radiation Protection Criteria; recommendations of the National Council
  400. on Radiation Protection and Measurements, National Council on Radiation
  401. Protection and Measurements (1984).
  402.  
  403. BONE MARROW TRANSPLANTATION AFTER THE CHERNOBYL ACCIDENT, Alexandr Baranov,
  404. et al.; N Eng J of Med.  (July 27, 1989, issue 321, (4)).  Pp. 205-212.
  405.  
  406.