Учебное пособие по радиационной медицине

Подрадиационнымфономпонимаютименномощностьэкспозиционнойдозыионизирующихизлученийввоздухе,уровеньегодля Украинысоставляет12–30мкР/ч(микрорентгенвчас)до1996г.

Следует учитывать, что одни органы и ткани более чувствительны, чем другие.

Необходимо учитывать и время облучения:

• при одной и той же дозе, но накопленной за разное время, эффект различен;

• при одной и той же дозе, но полученной постоянно или дробно, эффект различен.

Немаловажно и общее состояние организма (болен — здоров, молод — стар).

Таким образом, подводя итоги физики ионизирующих излучений, необходимо сделать следующие выводы:

• любая поглощенная доза является вредной;

• существует линейная связь между дозой облучения и регистрируемым эффектом;

• действие ионизирующего излучения является кумулятивным.

Дляизмеренияуровнярадиации(ионизирующегоизлучения) применяют измерительные приборы, называемые . Однако,прирадиационныхаварияхвозможностифизическойдозиметрамидозиметрии ограничены вследствие неравномерного облучения. В этих случаях используется биологическая дозиметрия, которая основывается на радиационных эффектах. Биологические маркеры радиационного поражения являются количественно измеряемымиизменениями,которыепроисходятвбиологическихсистемах вследствие воздействия ионизирующего излучения.

В отличие от методов физической дозиметрии, методы биологической дозиметрии, как правило, не применимы для оценки доз меньше 0,1 Гр.

Существует большое количество биологических маркеров, характеризующихся устойчивой зависимостью, доза-эффект. Цитологические изменения в лимфоцитах периферической крови и электронная спиновая резонансная спектроскопия эмали зуба в настоящее время являются единственными методами, валидированными для биодозиметрии.

Враннемпериодерадиационнойаварииобычноиспользуютметодбиологическойдозиметрии,основанныйнаизмерениичастоты нестабильныххромосомныхаберраций.Этотметодрекомендуютв документахВОЗиМАГАТЭдляпрактическогоприменения.

21

При ретроспективной дозиметрии, проводимой через длительное время после облучения, целесообразно применять методы, которые учитывают стабильные радиационные повреждения биомаркера (проявляются постоянно, не вовлекаются в обмен биохимического, физиологического или иммунологического характера, не восстанавливаются и не исчезают).

В этом отношении перспективным является анализ стабильных аберраций, частота которых постоянна в течение длительного времени после облучения.

По мнению экспертов Национального комитета по действию атомной радиации ООН, биологическими маркерами являются электронный парамагнитный резонанс (ESR) и радиофотолюминесценция (РФЛ).

Эти методы применяют в ретроспективной дозиметрии для измерения радиационных повреждений, аккумулированных в костной ткани, эмали зубов, ногтях и волосах.

ИзвестноПриродный, что человекрадиоактивныйна протяжениифон всей жизни подвергается воздействию ионизирующего излучения.

Источники ионизирующего излучения делятся на:

• природные или естественные;

• искусственные.

Природный радиоактивный фон обусловлен двумя составляющими:

• космическое излучение;

• излучение природных радиоактивныж веществ, которые содержатся в воде, почве, породе и т.д.

В большинстве регионов Земли природный радиоактивный фон составляет 0,0001 Гр с определенными колебаниями.

За счет природного фона человек за всю жизнь облучается в дозе, не превышающей 0,1 Зв.

Естественный фон дает примерно одну треть так называемой популяционной дозы общего фона. Еще треть человек получает при медицинских диагностических процедурах — рентгеновских снимках, флюорографии и т.д. Остальную часть популяционной дозы дают другие источники.

Наиболее значимым природным источником облучения человека является радон222 ирадон220, которые являются кратко существующими газообразными продуктами распада природного238U и232To.

22

Радон — это газ без цвета и запаха, в 7,5 раз тяжелее воздуха. Период полураспада — 3,82 суток. Концентрация радона в атмосферном воздухе 5–20Бк/м3, в помещениях— 40–60 Бк/м3. Радон и дочерние продуктыегораспадапоступаютвлегкиечеловекапридыхании.По- сколькурадонявляетсяальфа-излучателем,еговдыханиеприводит кзначительномуоблучениюклетокитканейоргановдыхания.Доза облучения человека формируется от радона и составляет 1,3 мЗв в год. Интенсивное облучение человека радоном происходит в случае пребывания в закрытом, плохо проветриваемом помещении. Радон проникает из почвы через фундамент и пол, а также выделяется из строительных материалов минерального происхождения (гранит, глинозем,фосфогипс,кирпичизкраснойглины).

Необходимо отметить, что значительную опасность может представлять и вода, содержащая радон (вода из скважин). Это может происходить, когда вода в виде пара поступает в легкие человека в ванных комнатах.

Действие искусственных источников ионизирующих излучений связано с широким использованием их во всех сферах народного хозяйства. Так в Украине действует 5 атомных электростанций с 15 энергетическими блоками, 2 исследовательских ядерных реактора и более 800 предприятий, которые используют РВ.

Профессиональное облучение на АЭС за 25 лет составляет 0,25 Зв, за всю жизнь — 1 Зв.

При медицинских обследованиях человек облучается в следующих дозах:

• при рентгеноскопии желудка (местно) — 30 бэр;

• при флюорографии — 370 мбэр;

• при рентгенографии зубов (местно) — 3 бэра.

При просмотре телевизора (устаревшие модели на основе электронно-лучевой трубки) по 3 часа в день в течение года — 0,5 мбэр, полет на самолете на расстояние 2400 км — 0,1 мкбэр.

За всю жизнь от всех источников облучения человек получа-

ет 14–15 бэр.

Основы радиационной безопасности

низирующего облучения.

Нормативы облучения установлены МКРЗПринципы(Международнойгигиеническогокомиссиейнорадиационноймирования внешзащитыего) дляио-

двух категорий лиц: «персонал» (категория А) — лица, работающие с источниками излучений («профессиональное облучение»)

23

пактного источника (пропорционально квадрату расстояния).

24

Глава 2

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

зе и радиолизе молекул воды в результате ионизации, что приво-

26

ски все органические вещества, входящие в состав клеток. В резуль- тате измененного обмена веществ в организме накапливаются различные соединения, обладающие токсическими свойствами и

уменьшаются при снижении парциального давления кислорода и,наоборот—биологическийэффектоблучениятембольше,чем более интенсивное кровоснабжение ткани и поступление кислорода вследствие этого.

ДействиеИонизирующееионизирующегоизлучениеизлучениявоздействуетнепосредственнона сложные мана-

кромолекулярныелетку. образования, составляющие клетку, возбуждает иионизирует их.

Далееизменения,которыепроисходятвбелках,нуклеиновых кислотах, липидах влияют на состояние клеток. Наиболее чувствительным к облучению является ядро клетки, а наибольшие последствия вызывает повреждение ДНК, содержащей наследственную информацию. В результате облучения клетка гибнет или становится неполноценной в функциональном отношении.

Науровнеклеточныхпопуляцийпроцессы,обусловленныеоблучением, зависят от относительной величины пула стволовых клеток, радиочувствительности клеток, клеточной пролиферации и скорости утилизации зрелых элементов. Чувствительны к радиации интенсивно делящиеся клетки, т.к. если в момент деления будет разрушена одна клетка, то погибнут обе. Это ведет к истощению запаса этого типа клеток (если клетки интенсивно делятся, то они с такой же скоростью умирают. Менее всего чувствительны к радиации неделящиеся клетки нервной системы.

Особо следует отметить мутагенное действие ионизирующего излучения. Доказано, что любая, сколь угодно малая доза ионизирующегоизлучениявызываетповышениечастотымутаций по сравнению с уровнем спонтанных мутаций. Доказано также, что для ионизирующего излучения отсутствует порог генетического эффекта.

В работах Тимофеева-Рессовского в 30-е годы ХХ столетия отмечено, что фракционирование дозы не влияет на частоту возник-

28

новениямутаций.Так,облучениеоднойитойжедозой,полученной заодинсеансоблученияилифракционносинтерваломвнесколько сутокилидаженедель,даетодинаковыйвыходмутаций.

Можно предположить, что повышение мутагенной активности при дроблении дозы связано с синхронизацией клеточного деления, в результате которой каждое последующее облучение действует на наиболее чувствительные стадии клеточного цикла.

Мутации, однажды возникнув, имеют стойкий характер благодаря редупликации ДНК. Они передаются во всех последующих клеточных поколениях или сохраняются во временно не размножающихся клетках. Т.е. можно сказать, что хроническое облучение обладает кумулятивным действием. Принципиальнойразницывмеханизмедействияионизирующихизлученийна соматические и зародышевые клетки нет. Одинаково поражаются и те, и другие. Однако исходы поражений разные.

В конечном итоге возможны следующие результаты повреждающего действия ионизирующих излучений:

• гибель клеток, находящихся в покое (интерфазная гибель);

• подавление митотической активности, в результате чего происходит опустошение ткани, поскольку не восполняется естественная убыль клеток;

• нарушение хромосомного аппарата, что обусловливает так называемую генетическую гибель клеток.

Выделяют ионизирующегооблучения,заключается в ионизациипрямоеидействиевозбуждении молекул тканей и органов с разрывом молекулярных связей и образованием свободных радикалов (водных и органических). Свободные радикалы и окислители в результате высокой химической активности изменяют молекулы белка, ферментов и других структурных элементов, деформируют процессы обмена веществ, подавляют активность ферментативних систем. Возникают новые химические соединения, не свойственные организму — токсины, что и обусловливаюттакназываемоенепрямоедействиеионизирующегоизлучения.

Радиочувствительность биологических объектов

Различныек действиювидыионизирующихживых организмовизлученийсущественно различаются по своей радиочувствительности. Выявлена общая закономерность: чем сложнее организм, тем он более чувствителен к действию радиации.

29

Как видно из таблицы 5, наибольшая радиочувствительность отмечается у стволовых и коммитированных клеток. Миелобласты более устойчивы к действию радиации, а промиелоциты и миелоциты весьма радиорезистентны. Зрелые клеточные элементы крови достаточно устойчивы к действию ионизирующего излучения, и изменение их количественного содержания в крови после облучения связано только с естественным процессом их убыли после завершения жизненного цикла и отсутствием поступления в периферическую кровь новых зрелых клеток.

Красный костный мозг и другие элементы кроветворной системы наиболее уязвимы и теряют способность нормально функционировать уже при дозах облучения 0,5–1 Гр. К счастью, они обладают также высокой способностью к регенерации, и если

30