ISO 192382023 辐射防护用细胞遗传学进行生物剂量测定的服务实验室性能标准双中心测定标准立项发展报告

ISO19238:2023《辐射防护用细胞遗传学进行生物剂量测定的服务实验室性能标准双中心测定》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:RadiologicalProtection—PerformanceCriteriaforServiceLaboratoriesPerformingBiologicalDosimetrybyCytogenetics—DicentricAssay摘要随着核能利用、核医学诊疗及航天探索等领域的快速发展，电离辐射暴露风险评估已成为公共安全与职业健康管理的核心议题。生物剂量测定作为物理剂量监测的重要补充手段，在辐射事故受照人员的剂量估算中发挥着不可替代的作用。其中，采用细胞遗传学技术（尤其是双着丝粒体分析）进行生物剂量测定，已被国际公认为辐射生物剂量评估的“金标准”方法。然而，各服务实验室在技术能力、质量控制及结果报告等方面缺乏统一的国际规范，导致检测结果的可比性和可靠性面临挑战。本标准立项发展报告以国际标准化组织（ISO）发布的ISO19238:2023《辐射防护用细胞遗传学进行生物剂量测定的服务实验室性能标准双中心测定》为研究对象，系统梳理了该标准的制定背景、技术内容、修订历程及应用价值。报告指出，该标准为服务实验室建立了涵盖人员资质、设备条件、检测程序、质量控制及结果报告等全流程的性能准则，首次以国际标准形式明确了双着丝粒体分析技术用于生物剂量测定的操作规范，填补了该领域国际标准化空白。标准的发布实施对提升全球辐射生物剂量测定的质量水平，促进核辐射事故应急响应能力的协同发展具有重要意义。本报告还详细介绍了主要参与起草单位中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所的技术贡献，并对标准未来发展方向提出了展望。关键词：辐射防护；生物剂量测定；细胞遗传学；双着丝粒体分析；服务实验室；性能标准；质量控制；ISO标准Keywords:RadiologicalProtection;BiologicalDosimetry;Cytogenetics;DicentricAssay;ServiceLaboratories;PerformanceCriteria;QualityControl;ISOStandards1引言1.1研究背景电离辐射广泛存在于核能发电、核技术应用、放射治疗、工业探伤及航天飞行等人类活动中。尽管辐射防护体系不断完善，辐射事故仍时有发生，对受照人员开展快速、准确的剂量评估是实施精准医学救治的关键前提。物理剂量测定（如个人剂量计读数）在事故情景下常因佩戴缺失、剂量计饱和或读数不准等因素而无法获得可靠结果，此时生物剂量测定便成为剂量重建的核心技术手段。生物剂量测定是利用受照机体生物体细胞中辐射诱导的生物学变化来估算吸收剂量的方法。在众多生物剂量计中，外周血淋巴细胞双着丝粒体（Dicentric,DC）分析因其辐射特异性强、本底频率低、剂量—效应关系明确等优势，被国际原子能机构（IAEA）推荐为辐射生物剂量估算的“金标准”方法。然而，双着丝粒体分析对实验室的技术能力要求极高，涉及细胞培养、染色体标本制备、着丝粒识别、畸变统计及剂量估算等多个环节，任何环节的操作偏差均可能影响最终剂量估算的准确性。1.2标准制定必要性在国际标准化组织启动该项目之前，全球范围内尚无针对生物剂量测定服务实验室的统一的国际性能标准。各国实验室虽然在IAEA技术报告（如TechnicalReportsSeriesNo.405）的指导下开展工作，但这些技术文件不具备标准约束力，各实验室在质量控制、人员培训、不确定度评估等方面的执行力度参差不齐。随着核与辐射技术在发展中国家日益普及，以及国际间核事故应急合作的深化，制定一部统一的国际标准已成为辐射防护领域的迫切需求。1.3标准基本情况ISO19238:2023由国际标准化组织ISO/TC85（核能、核技术及辐射防护技术委员会）归口管理，由SC2（辐射防护分技术委员会）负责制定。该标准第一版发布于2004年（ISO19238:2004），本次发布的2023年版为第二版，是对第一版的技术性修订。新版标准在吸收近二十年国际生物剂量测定领域实践经验的基础上，对实验室性能要求、质量控制措施及不确定度评估方法等进行了系统更新。2标准主要内容2.1适用范围ISO19238:2023规定了采用细胞遗传学双着丝粒体分析技术开展生物剂量测定的服务实验室应满足的性能要求。标准适用于所有承担辐射生物剂量估算任务的服务实验室，涵盖辐射事故应急响应、职业健康监护、放射治疗剂量验证及核工业从业人员的剂量重建等应用场景。值得强调的是，该标准不仅适用于常规剂量评估，还明确涵盖了大规模辐射事故中批量样本的快速筛查场景。2.2术语和定义标准明确了“生物剂量测定”（biologicaldosimetry）、“双着丝粒体”（dicentricchromosome）、“服务实验室”（servicelaboratory）、“剂量—效应曲线”（dose-responsecurve）、“不确定度”（uncertainty）等关键术语的标准定义。其中，“服务实验室”被定义为专门从事生物剂量测定服务、具有独立质量管理体系的检测机构。术语的规范化为国际间的技术交流和结果互认奠定了基础。2.3实验室组织与管理要求-人员要求：实验室应配备具有细胞遗传学专业背景的技术人员，操作人员须经过系统培训并考核合格后方可独立上岗。实验室应建立人员培训档案和技能考核制度，定期开展能力验证和比对活动。标准还明确要求建立人员持续教育机制，跟踪学习该领域最新技术进展。-设备与耗材：实验室配备的二氧化碳培养箱、离心机、恒温水浴锅、显微镜及染色体核型分析系统等关键设备应定期校准和维护，并保存完整的设备运行和维护记录。对于直接影响分析结果的设备，应制定明确的校准周期和验收标准。2.4检测程序性能要求2.4.1样本采集与处理标准规定了外周血样本的采集、标识、运输和储存要求。样本采集应采用含有肝素锂或肝素钠的抗凝真空采血管，采血量一般为2~5mL。样本应在采集后24小时内送达实验室，运输过程中应保持适宜温度（18~25℃），避免极端温度和剧烈震荡。每一份样本应有唯一性编号，确保从接收到报告的全流程可追溯。对于偏远地区或跨国送检场景，标准还给出了样本长时间运输条件下的注意事项。2.4.2细胞培养与标本制备标准详细规定了外周血淋巴细胞的培养条件。培养体系应包含适宜的培养基（如RPMI1640）、植物血凝素（PHA）刺激剂、胎牛血清及抗生素等组分。培养温度应严格控制在37℃±0.5℃，培养时间为48~52小时。标准特别强调了培养时间控制的重要性——过短的培养时间可能导致分裂中期细胞数量不足，过长则可能导致后期分裂的细胞丢失辐射诱导的畸变信息。标本制备过程包括低渗处理、固定、滴片和染色等步骤。标准对低渗液的浓度和处理时间、固定液（甲醇:冰醋酸=3:1）的配制和使用、滴片操作的技术要点以及Giemsa染色或荧光原位杂交（FISH）技术的选用等均给出了规范性要求，以确保染色体标本的形态清晰、分散良好且无重叠。2.4.3双着丝粒体分析双着丝粒体的识别与计数是本标准的核心技术内容。标准明确了双着丝粒体的判定标准：一个染色体上出现两个或两个以上着丝粒即为双着丝粒体（其中双着丝粒体伴无着丝粒片段计为一个双着丝粒体事件）。分析时应选择染色体长度为46±1的中期分裂相，在油镜下进行全染色体计数。标准推荐的分析策略为：在常规剂量评估（受照剂量<2Gy）中，至少分析500个中期分裂相或计数100个双着丝粒体（以先达到者为准）以控制统计涨落。对于大规模事故的快速筛查场景，可适当减少分析数量，但每个样本的分析数不得少于50个中期分裂相，且筛查结果仅作为分诊参考而非最终剂量评估依据。标准还给出了分析结果的质量控制指标，包括染色体计数合格率（>95%）和双着丝粒体识别的一致率（>90%），并要求建立双人复核制度，由第二位分析者对阳性样本或一定比例（≥10%）的阴性样本进行复查。2.4.4剂量估算剂量估算是生物剂量测定服务的最终目标。标准要求实验室应建立本实验室条件下的剂量—效应曲线（calibrationcurve），该曲线的建立应使用至少5个剂量点（包括0剂量本底点），每点分析不少于500个中期分裂相。剂量—效应曲线应拟合为线性平方模型（Y=C+αD+βD²），并给出各参数的估计值及其95%置信区间。在实际样本的剂量估算中，标准推荐采用最大似然法或贝叶斯方法计算吸收剂量及其95%置信区间。当受照剂量超过剂量—效应曲线的线性范围上限时，应结合临床指征和物理剂量信息进行综合判断。标准同时规定，实验室应定期（建议每2年一次）验证剂量—效应曲线的有效性，在高剂量区域建议使用FISH易位分析作为交叉验证手段。当实验室的操作流程、关键试剂或分析人员发生重大变更时，应及时重新验证曲线。2.5质量控制与质量保证标准将质量控制（QC）和质量保证（QA）作为独立章节进行了系统规定，体现了对实验室质量管理的高度重视。-内部质量控制：实验室应定期（建议每个分析批次）使用已知剂量照射的健康供者样本作为质控样本进行平行分析，质控结果的偏差应在预期剂量的±20%以内。实验室内还应建立畸变率基线数据库，持续监测本底双着丝粒体频率的变化趋势（正常本底一般为0~0.1%/1000细胞），以及时发现培养体系或分析标准的漂移。-外部质量评估：实验室应定期参加国际或国家认可的外部质量评估计划。标准推荐实验室每1~2年参加一次由IAEA或区域合作组织主导的能力验证活动。对于外部质量评估中发现的问题，实验室应开展根本原因分析并采取有效的纠正措施。-不确定度评估：标准对生物剂量测定结果的不确定度来源进行了全面分析，包括泊松计数统计误差、剂量—效应曲线拟合误差、不同分析者之间的读数差异以及不同培养批次间的系统偏差等。标准要求实验室建立完整的不确定度评估程序，在剂量估算报告中给出结果的扩展不确定度（k=2，置信水平约95%）。2.6结果报告标准对生物剂量测定报告的内容和格式提出了明确要求。报告应至少包含以下信息：实验室名称和联系方式、样本唯一性编号和样本接收日期、受照可疑者的基本信息（如姓名、性别、年龄等）、样本分析的数量和方法描述、检测到的双着丝粒体数量和频率、估算的吸收剂量及其95%置信区间、对结果的简要解释和临床建议备注，以及实验室授权签字人的签名和报告日期。报告应注明所采用的剂量—效应曲线参数及不确定度来源。标准还要求在报告中明确区分“排除确定性效应”和“估算随机性效应风险”的结论表述方式，帮助临床医生和辐射防护人员正确理解生物剂量测定结果的含义。3标准修订情况3.1与ISO19238:2004的主要差异ISO19238:2023是对2004年版标准的系统性修订，其修订过程综合了2005年至2022年间国际生物剂量测定领域的科研进展和技术实践经验。新版标准与旧版相比，在以下方面进行了重要更新：技术内容方面，新版标准引入了近年来双着丝粒体分析技术的新进展，包括自动化分析系统（如Metafer等图像自动扫描系统）的应用规范、荧光原位杂交辅助着丝粒标记技术以及分子细胞遗传学新方法（如PNA探针着丝粒染色等）的参考性规定，并更新了低剂量区域的剂量估算方法。质量管理方面，新版标准强化了实验室质量体系建设的相关条款，对内部质控频率、数据记录和审核程序提出了更高要求。标准新增了基于风险管理思想的实验室质量持续改进要求，并补充了远程审核和数字化质量记录的参考性指引。应用范围方面，新版标准明确增加了大规模核事故应急情景下批量样本快速筛查的性能要求，包括简化分析方案（如仅分析25~50个中期分裂相用于分诊）、高通量样本处理流程和应急状态下的质量保障措施等。剂量估算方面，新版标准扩展了剂量—效应曲线的建立和验证要求，推荐采用贝叶斯分层模型进行剂量估算，并增加了针对延长时间内分次受照的新应用指导。3.2与相关标准的关系ISO19238:2023在国际标准体系中与以下标准形成互补关系：-ISO17099:2014（辐射防护用细胞遗传学进行生物剂量测定的服务实验室性能标准—细胞质微核分析）：该标准针对微核分析技术建立了平行性的实验室性能要求。双着丝粒体分析和微核分析在辐射生物剂量评估中互为补充，前者灵敏度更高，后者分析速度更快且易于自动化。-ISO20046:2019（辐射防护用荧光原位杂交易位分析进行生物剂量测定的性能标准）：该标准针对FISH易位分析提出了实验室性能要求。FISH易位分析适用于受照后较长时间（数月至数年）的回顾性剂量重建，弥补了双着丝粒体分析仅在受照后短期内有效的不足。上述三项标准共同构成了基于细胞遗传学技术的辐射生物剂量测定国际标准体系，为不同类型的检测需求提供了全面的技术依据。三项标准在剂量估算方法、不确定度评估和质量控制方面保持一致的技术框架。4主要参与单位4.1中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所（以下简称“辐射安全所”）是本次ISO19238:2023修订工作的主要参与起草单位之一，也是我国辐射生物剂量测定领域的权威技术机构。辐射安全所始建于1958年，其前身是中国医学科学院放射医学研究所，是我国最早开展辐射生物剂量测定技术研究的机构之一。六十余年来，该所始终致力于辐射生物效应与剂量评估研究，在我国核工业发展、核试验医学保障及历次辐射事故的医学应急响应中发挥了不可或缺的作用。在生物剂量测定领域，辐射安全所建立了完善的双着丝粒体分析技术平台，拥有国际先进的全自动染色体核型扫描分析系统，建成了覆盖0~5Gy范围的细胞遗传学剂量—效应曲线数据库。该所长期承担全国辐射生物剂量测定实验室的质量控制和技术指导任务，先后组织开展了多轮全国范围内的实验室间比对活动，推动了我国辐射生物剂量测定能力的整体提升。在ISO19238:2023修订过程中，辐射安全所专家团队积极参与了标准框架的设计论证、技术指标的讨论确定及文本草案的审核修改工作，特别是在剂量—效应曲线建立与验证、大规模事故快速筛查策略、结果不确定度评估等技术细节方面提出了多项建设性意见，部分建议已被采纳纳入标准正式文本。辐射安全所的工作有力地促进了我国辐射生物剂量测定技术标准与国际标准的对接，提升了我国在该国际标准领域的话语权和影响力。5结论与展望ISO19238:2023作为国际标准化组织发布的辐射防护领域重要标准，为全球生物剂量测定服务实验室建立了统一的技术性能准则。该标准以双着丝粒体分析技术为核心，系统规范了实验室人员资质、设施设备、检测流程、质量控制及结果报告的全链条要求，有效填补了该领域国际标准的空白，对提升全球辐射生物剂量测定的质量水平和结果可比性具有里程碑式的意义。我国作为ISO/TC85/SC2的积极参与国，在ISO19238:2023的修订中发挥了建设性作用。辐射安全所等国内优势单位的技术贡献，不仅体现了我国在该领域技术能力的提升，也为推动我国辐射生物剂量测定标准体系与国际接轨、实现检测结果的国际互认奠定了良好基础。同时，国内相关标准化工作也在同步推进，我国现行GB/T12715-1991《染色体畸变估算生物剂量的方法》等标准已难以完全适应当前技术发展的需要，亟需参照ISO19238:2023的国际技术要求开展修订或换版工作。展望未来，辐射生物剂量测定技术正朝着自动化、分子化和智能化方向快速发展。人工智能辅助的染色体畸变自动识别系统有望显著提高分析效率和客观性，高通量测序和单细胞分析等新兴技术也为生物剂量测定提供了新的技术路径。与此同时，核能与核技术的持续发展和核安全要求的不断提高，对生物剂量测定的准确性和时效性提出了更高要求。ISO19238:2023确立的技术框架和质量管理理念将在未来若干年内继续发挥引领作用，国际社会应在此基础上持续跟踪技术进展，适时开展标准的更新迭代，以适应辐射防护事业发展的新需求。同时，各国应重视ISO19238:2023的推广应用和能力验证工作的落实，共同提高全球辐射事故医学应急响应的整体水平。参考文献[1]ISO19238:2023Radiologicalprotection—Performancecriteriaforservicelaboratoriesperformingbiologicaldosimetrybycytogenetics—Dicentricassay.Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO19238:2004Radiationprotection—Performancecriteriaforservicelaboratoriesperformingbiologicaldosimetrybycytogenetics.Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2004.[3]ISO/IEC17025:2017Generalrequirementsfor