射線照射生物體時,與機體細胞、組織、體液等物質相互作用,引起物質的原子或分子電離,因而可以直接破壞機體內某些大分子結構,如使蛋白分子鏈斷裂、核糖核酸或脫氧核糖核酸的斷裂、破壞一些對物質代謝有重要意義的酶等,甚至可直接損傷細胞結構.另外射線可以通過電離機體內廣泛存在的水分子,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,還可產生一系列的繼發作用,較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.而對生殖細胞的損傷,則影響受照個體的后代而產生遺傳效應.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)可出現隨機性效應.輻射使大量細胞或受到破壞即可導致非隨機性效應.在輻射損傷的發展過程中,機體的應答反應則進一步起著主要作用,首先取決于神經系統的作用,特別是高級神經活動,其次是取決于體液的調節作用.由此可知,高等動物的疾病不能僅僅歸結于那些簡單的或孤立的細胞中所產生的過程,它包含著十分復雜的過程