Ионизирующие излучение

Эффективная доза. Эффективная доза (E) — величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты.

Таблица 1. Коэффициент относительной  биологической эффективности для  различных видов излучений

Глава 3. Действие ионизирующих излучений на организм человека

3.1. Общая характеристика

Воздействие ионизирующего излучения  на организм человека в дозах, превышающих  естественный радиоактивный фон, представляет опасность: нарушаются обменные процессы, замедляется и прекращается рост тканей, в организме возникают новые химические соединения, не свойственные ему прежде. Количественную оценку воздействия ионизирующего излучения на организм человека проводят по значению экспозиционной дозы, поглощенной и эквивалентной.

Ионизация, создаваемая излучением в клетках организма, приводит к образованию свободных радикалов. Свободные радикалы вызывают разрушения целостности цепочек макромолекул (белков и нуклеиновых кислот), что может привести как к массовой гибели клеток, так и канцерогенезу и мутагенезу. Наиболее подвержены воздействию ионизирующего излучения активно делящиеся (эпителиальные, стволовые, также эмбриональные) клетки.

Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется коэффициентом радиационного риска. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент радиационного риска и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма.

Таблица 2. Значение коэффициента радиационного  риска для отдельных органов

Взвешенные коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу. Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах.

Фиксированная эффективная  эквивалентная доза (CEDE — the committed effective dose equivalent)- это оценка дозы радиации, полученной человеком в результате ингаляции или употребления некоторого количества радиоактивного вещества. СЕDЕ выражается в бэрах или зивертах и учитывает радиочувствительность различных органов и время, в течение которого вещество остается в организме (вплоть до всей жизни). В зависимости от ситуации, СЕDЕ может также иметь отношение к дозе облучения определенного органа, а не всего тела.

После действия излучения на организм в зависимости от дозы могут возникнуть детерминированные и стохастические радиобиологические эффекты. Например, порог появления симптомов острой лучевой болезни у человека составляет 1—2 Зв на всё тело.

В отличие от детерминированных, стохастические эффекты не имеют чёткого дозового порога проявления. С увеличением дозы облучения возрастает лишь частота проявления этих эффектов. Проявиться они могут как спустя много лет после облучения (злокачественные новообразования), так и в последующих поколениях (мутации) [9].

Основным источником информации о  стохастических эффектах воздействия  ионизирующего излучения являются данные наблюдений за здоровьем людей, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. Японские специалисты в течение всех лет после атомной бомбардировки двух городов наблюдали тех 87 500 человек, которые пережили ее. Средняя доза их облучения составила 240 миллизиверт. При этом прирост онкологических заболеваний за последующие годы составил 9%. При дозах менее 100 миллизиверт отличий между ожидаемой и наблюдаемой в реальности заболеваемостью никто в мире не установил [9].

3.2. Лучевая болезнь – причины возникновения

Лучевая болезнь - заболевание, возникающее от воздействия различных видов ионизирующих излучений. Человек, животные, микроорганизмы и растения постоянно подвергаются извне действию гамма-излучений земной коры, космических лучей и изнутри облучаются находящимися в организме человека в ничтожных количествах радиоактивными веществами (⁴⁶K, ²²⁶Ra, ²²²Rn, ¹⁴C и др.). Развитие лучевой болезни наступает лишь тогда, когда суммарная доза облучения начинает превышать естественный радиоактивный фон . Способность радиации вызывать лучевую болезнь зависит от биологического действия ионизирующих излучений: чем больше поглощённая доза излучения, тем сильнее выражено поражающее действие радиации.

У человека лучевая болезнь может быть обусловлена внешним облучением, когда источник его находится вне организма, и внутренним — при попадании радиоактивных веществ в организм с вдыхаемым воздухом, через желудочно-кишечный тракт или кожу. Лучевая болезнь может развиться при относительно равномерном облучении всего тела, какого-либо органа или участка организма. Различают острую лучевую болезнь, возникающую от однократного общего облучения в сравнительно больших дозах (сотни рад), и хроническую лучевую болезнь, которая может быть результатом перенесённой острой лучевой болезнью либо хронического воздействия малыми дозами (единицы рад).

3.3. Симптомы и течение

Общие клинические проявления лучевой болезни зависят главным образом от полученной суммарной дозы. Наблюдения показали, что при однократном общем облучении дозы до 100 Р вызывают преходящие, сравнительно лёгкие изменения, которые могут рассматриваться как состояние так называемой предболезни. Дозы свыше 100 Р вызывают те или иные формы лучевой болезни (костно-мозговую, кишечную) разной тяжести, при которых основные проявления и исход зависят главным образом от степени поражения органов кроветворения. Дозы однократного общего облучения свыше 600 Р считают абсолютно смертельными; гибель наступает в сроки от 1 до 2 мес. после облучения.

При наиболее типичной форме острой лучевой болезни вначале, через несколько минут или часов, у получивших дозу больше 200 Р возникают первичные реакции (тошнота, рвота, общая слабость). Через 3—4 сут. симптомы стихают, наступает период мнимого благополучия. Однако тщательное клиническое обследование выявляет дальнейшее развитие болезни. Этот период продолжается от 14—15 сут. до 4—5 недель. В последующем ухудшается общее состояние, нарастает слабость, появляются кровоизлияния, повышается температура тела. Количество лейкоцитов в периферической крови после кратковременного увеличения прогрессивно уменьшается, падая (вследствие поражения кроветворных органов) до чрезвычайно низких цифр (лучевая лейкопения), что предрасполагает к развитию сепсиса и кровоизлияний. Продолжительность этого периода 2—3 недели.

Существуют и другие формы  лучевой болезни. Например, при общем облучении в дозах от 1000 до 5000 Р развивается кишечная форма лучевой болезни, характеризующаяся преимущественно поражением кишечника, ведущим к нарушению водно-солевого обмена (от обильных поносов), и нарушением кровообращения. Человек при этой форме обычно погибает в течение первых суток, минуя обычные фазы развития болезни. После общего облучения в дозах свыше 5000 Р смерть наступает через 1—3 суток или даже в момент самого облучения от повреждения тканей головного мозга (эта форма лучевой болезни называется церебральной). Другие формы лучевой болезни в основном определяются местом облучения.

Особенности течения и степень  нарушений зависят от индивидуальной и возрастной чувствительности: дети и старики менее устойчивы к облучению, поэтому тяжёлые поражения у них могут возникать от меньших доз излучения. В период эмбрионального развития ткани организма особенно чувствительны к действию радиации, поэтому облучение беременных женщин (например, применение лучевой терапии) нежелательно даже в малых дозах.

Процесс восстановления организма  после облучения в умеренных  дозах наступает быстро. При лёгких формах выраженные клинические проявления могут отсутствовать. При более тяжёлых формах период полного восстановления иногда затягивается до года и больше. Как отдалённые проявления лучевой болезни у женщин отмечается бесплодие, у мужчин — отсутствие сперматозоидов; эти изменения чаще носят временный характер. Через много месяцев и даже лет иногда развивается помутнение хрусталика. После перенесённой острой лучевой болезни иногда остаются стойкие невротические проявления, очаговые нарушения кровообращения; возможно развитие склеротических изменений, злокачественных новообразований, появление у потомства наследственных заболеваний.

Характерные черты хронической лучевой болезни — длительность и волнообразность её течения. Это обусловлено проявлениями поражения, с одной стороны, и восстановительных и приспособительных реакций — с другой. При преимущественном поражении того или иного органа или ткани отмечается несоответствие между глубиной поражения поврежденных структур и слабо выраженными или поздно проявляющимися признаками общих реакций организма. На ранних стадиях основные клинические проявления — многообразные нарушения нервной регуляции функций внутренних органов и в первую очередь – сердечно-сосудистой системы. Могут возникать изменения ферментативной активности и секреторно-моторной функции желудочно-кишечного тракта; нарушения физиологической регенерации кроветворения вызывают развитие лейкопении. При продолжающемся облучении и прогрессировании заболевания все проявления усугубляются.

3.4. Лечение лучевой болезни

Лечение острой лучевой болезни направлено на нормализацию органов кроветворения (пересадка костного мозга, переливание крови, введение препаратов нуклеиновых кислот, стимуляторы кроветворения), борьбу с инфекцией, предупреждение возникновения кровоизлияний (витамины), уменьшение интоксикации (кровопускание, кровозамещение), воздействие на нервную систему и др. При хронической лучевой болезни назначают питание, богатое белками и витаминами, длительное пребывание на свежем воздухе, лечебную физкультуру, симптоматические средства. При нарушении кроветворения — стимулирующие его препараты.

3.5. Гигиеническое нормирование ионизирующих излучений

Принятые в разных странах законодательно нормы предельно допустимых доз и концентраций радиоизотопов для различных производств и профессиональных групп гарантируют безопасность работы с этими веществами. Опасность облучения может возникнуть при нарушении правил охраны труда или в аварийных ситуациях, в условиях военного времени (применение противником атомного оружия). Атомные взрывы резко повышают загрязнение внешней среды радиоактивными продуктами деления, вследствие чего в ней увеличивается количество радиоактивного йода (¹¹¹I), стронция (⁹⁰Sr), цезия (¹³⁷Cs), углерода (¹⁴C), плутония (²³⁹Pu) и других. Возникает угроза опасного для здоровья облучения и увеличения числа наследственных болезней. В подобных случаях решающее значение для профилактики развития лучевой болезни имеет защита от излучений.

В России нормирование ионизирующего излучения осуществляется согласно санитарным правилам и нормативам СанПин 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)» [5]. В них устанавливаются дозовые пределы эквивалентной дозы для следующих категорий лиц:

• персонал — лица, работающие с техногенными источниками излучения (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);
• все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий в их производственной деятельности.

Основные пределы доз и допустимые уровни облучения персонала группы Б равны четверти значений для персонала группы А.

Эффективная доза для персонала  не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) 1000 мЗв, а для  обычного населения за всю жизнь  — 70 мЗв. Планируемое повышенное облучение допускается только для мужчин старше 30 лет при их добровольном письменном согласии после информирования о возможных дозах облучения и риске для здоровья.