X線照射生物體時，與機體細胞、組織、體液等物質(zhì)相互作用，引起物質(zhì)的原子或分子電離，因而可以直接破壞機體內(nèi)某些大分子結(jié)構(gòu)，如使蛋白分子鏈斷裂、核糖核酸或脫氧核糖核酸的斷裂、破壞一些對物質(zhì)代謝有重要意義的酶等，甚至可直接損傷細胞結(jié)構(gòu)。另外射線可以通過電離機體內(nèi)廣泛存在的水分子，形成一些自由基，通過這些自由基的間接作用來損傷機體。
輻射損傷的發(fā)病機理和其它疾病一樣，致病因子作用于機體之后，除引起分子水平，細胞水平的變化以外，還可產(chǎn)生一系列的繼發(fā)作用，最終導致器官水平的障礙乃至整體水平的變化，在臨床上便可出現(xiàn)放射損傷的體征和癥狀。對人體細胞的損傷，只限于個體本身，引起軀體效應(yīng)。而對生殖細胞的損傷，則影響受照個體的后代而產(chǎn)生遺傳效應(yīng)。單個或小量細胞受到輻射損傷(主要是染色體畸變，基因突變等)可出現(xiàn)隨機性效應(yīng)。輻射使大量細胞或受到破壞即可導致非隨機性效應(yīng)。在輻射損傷的發(fā)展過程中，機體的應(yīng)答反應(yīng)則進一步起著主要作用，首先取決于神經(jīng)系統(tǒng)的作用，特別是高級神經(jīng)活動，其次是取決于體液的調(diào)節(jié)作用。由此可知，高等動物的疾病不能僅僅歸結(jié)于那些簡單的或孤立的細胞中所產(chǎn)生的過程，它包含著十分復雜的過程。
射線作用于機體后，所引起的機體損傷直接與X線劑量有關(guān)。以不同劑量照射動物，可以發(fā)現(xiàn)當劑量達到一定量時才開始出現(xiàn)急性放射病征象，繼續(xù)增加劑量時，則可出現(xiàn)死亡，劑量越大，死亡率越高，當增加到一定大的劑量時，則100％的動物發(fā)生死亡。
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