Действие ионизирующего излучения на организм человека может приводить к острым и удаленным, последствиям. Острые последствия являются результатом поглощения большой дозы ионизирующего излучения при облучении значительной части тела или местном облучении критических органов, тканей или систем органов, повреждение которых в наибольшей степени влияет на жизнедеятельность организма.

Острые последствия проявляются сразу или в короткие сроки после облучения (в течение нескольких часов, дней, недель). Полученная практически мгновенно большая поглощенная доза (около 5 Гр и более) при воздействии ионизирующего излучения на все тело человека с большим ступенем вероятности приведет к летальному исходу в течение нескольких недель. Это связано с тем, что подобное облучения приводит к серьезным нарушениям в костном мозге и пищеварительной системе. Усилиями врачей можно спасти жизнь человека, получившего дозу до 5 Гр.

Однако, если поглощена организмом доза достигает нескольких десятков Грей (например, 60 Грей), никакие усилия медицинского персонала не помогут человеку избежать летального исхода. Острые последствия облучения обычно проявляются в органах и тканях с клетками, которые быстро делятся, и в большинстве случаев приводят к гибели значительного количества клеток.

В органах и тканях, сформированных из клеток, которые медленно делятся и не деляться, в результате кратковременного поглощения большой дозы ионизирующего излучения происходят изменения, которые могут привести к заболеваниям через значительный промежуток времени (иногда через 10-20 лет) после облучения. Подобные эффекты называют отдаленными последствиями облучения.

Отдаленные последствия облучения — это заболевания, вызванные действием ионизирующего излучения на организм и возникают через длительное время после облучения. Как показали наблюдения, при средних и малых дозах облучения сокращение жизни, в основном, связано с увеличение частоты заболеваний крови (лейкозов) и раковых заболеваний отдельных органов и тканей. Первое место в этой группе заболеваний занимают лейкозы. Так, при медицинском обследовании людей, которые выжили после бомбардировок в Хиросиме и Нагасаки, после двухлетнего скрытого (латентного) периода наблюдали развитие лейкозов, а в среднем через 6-7 лет после облучения регистрировали максимальную частоту лейкозов.

Действие ионизирующего излучения на человека может также вызвать рак молочной и щитовидной желез. Попадание радионуклидов с воздухом в организм человека может привести к развитию рака легких. Облучение может вызвать и рак кожи. Все эти заболевания, вызванные действием ионизирующего излучения на организм человека, является отдаленными последствиями облучения.

Эффекты, возникающие в результате воздействия ионизирующего излучения на организм человека, разделяют на детерминированые (определенные, закономерные) и стохастические (случайные, вероятные).

Детерминированые эффекты неизбежно возникают при превышении определенных пороговых уровней доз и обычно характерны для больших поглощенных доз ионизирующего излучения (чаще 1 Грей и выше). К детерминированным эффектам относятся все острые последствия облучения (радиационные ожоги, лучевая болезнь и др.). А также эффекты, вызванные хроническим облучением при накоплении доз до определенных уровней (например, радиационная катаракта). После достижения порогового значения дозы радиационные эффекты проявляются тем раньше, чем больше доза, и усиливаются по мере увеличения дозы или мощности дозы облучения.

Детерминированые эффекты облучения могут вызвать такие нарушения в организме человека:

Лучевая болезнь;

Истощение красного костного мозга

Нарушение репродуктивной функции;

Неопухолевые формы поражения кожи;

Лучевая катаракта.

Детерминированые эффекты обычно возникают в том случае, когда в результате облучения погибло или стало неспособным к воспроизводству значительное число клеток ткани или органа человека. Это может привести к нарушению функции ткани или органа. Нарушения становятся все более серьезными с увеличением числа клеток, подвергшихся воздействию ионизирующего излучения. В том случае, когда в результате облучения число погибших клеток в биологической ткани или органе человека превышающей число образованных снова, это ведет к полной потере функции ткани или органа. Если серьезно повреждена ткань (или орган), которая играет важную роль в жизнедеятельности организма, то конечным результатом может стать смерть человека.

Детерминированые эффекты наблюдаются при облучении всего тела человека или локальном облучении критических органов.

Каждому человеку присуща чувствительность к действию ионизирующего излучения. У людей с неодинаковой радиочувствительностью подобные детерминированые эффекты могут проявляться при различных дозах облучения.

Стохастические эффекты характерны для низких доз, чем детерминированые эффекты, и наблюдаются при средних (от 0,2 до 1 Гр) и малых (менее 0,2 Гр) доз облучения. Обычно они наблюдаются в тех случаях, когда доза накапливается в течение длительного периода времени и в организме нет признаков ранних радиационных нарушений. Тогда организм может самостоятельно устранять некоторые нарушения, возникающие в клетках в результате облучения. Стохастические эффекты проявляются в виде раковых и генетических (наследственных) заболеваний, которые могут возникать через значительный промежуток времени после облучения (в некоторых случаях — через десятилетия, а иногда даже у потомков человека, подвергшегося облучению). Стохастические эффекты — это эффекты, о которых невозможно точно сказать, реализуются они у конкретного лица или нет. Можно лишь оценить вероятность их возникновения, пользуясь статистическими методами.

Стохастические эффекты возникают в том случае, когда облученная клетка не погибает, а меняется. Изменена, но жизнеспособная клетка может дать в результате деления новое поколение измененных клеток. Если эти клетки не будут уничтожены защитной системой организма, то после длительного латентного периода могут развиться раковые заболевание. При изменениях в половых клетках могут проявиться генетиские (наследственные) нарушения у некоторых представителей следующих поколений. Латентный (скрытый) период, когда заболевание никак не проявляется, может быть разным. Тяжесть заболевания не зависит от величины полученной дозы, но по мере увеличения дозы возрастает вероятность возникновения заболевания.

• 1. Возникновение злокачественных новообразований (раков) практически любых органов - рак крови (лейкемия), кожи, костей, молочной железы, яичников, легких и щитовидной железы);
• 2. нарушения генетического кода (мутации в половых и других клетках);
• 3. развитие иммунодепрессии и иммунодефицита и, как результат, повышение чувствительности организма к обычным заболеваниям;
• 4. нарушение обмена веществ и эндокринного равновесия;
• 5. поражения органов зрения (помутнение хрусталика и возникновение катаракты);
• 6. возникновение временной или постоянной стерильности (поражения яйцеклеток, сперматозоидов) и развитие импотенции;
• 7. органические поражения нервной системы, кровеносных и лимфатических сосудов в результате гибели медленно размножающихся клеток нервной ткани и эндотелия (выстилки сосудов);
• 8. ускоренное старение организма;
• 9. нарушения психического и умственного развития.

Заключение

В небольших дозах радиация не оказывает практически никакого воздействия на состояние здоровья. Превышение же доз несет в себе реальную опасность как для людей, так и для всех живых организмов.

Следовательно, проблема разработки средств защиты от радиации была и остается актуальной и в наше время.

В течение многих лет после открытия радиации основным поражающим воздействием облучения считалось лишь покраснение кожи. До пятидесятых годов XX века основным фактором непосредственного воздействия радиации считалось прямое радиационное поражение некоторых органов и тканей: кожи, костного мозга, центральной нервной системы, желудочно-кишечного тракта (так называемая острая лучевая болезнь).

Одним из первичных эффектов облучения живой ткани является разрыв молекул белка и образование новых молекул, чуждых организму. Эти продукты тканевого распада - чуждые молекулы - уничтожаются антителами, которые вырабатываются некоторыми лейкоцитами (белыми кровяными клетками). Защищаясь от продуктов распада, организм до какого-то предела способен увеличивать число лейкоцитов (образование повышенного числа лейкоцитов называется лейкоцитозом). При дальнейшем действии радиации образующиеся в большом числе для борьбы с чужеродными белками антитела не успевают созревать, и наступает лейкоз или лейкемия - опухолевое системное поражение крови.

К началу 60-х г.г. выяснились, что многочисленные облучения могут сказаться не сразу, а через несколько лет. Этот так называемый латентный период оказывается разным для разных видов рака, для нарушений кровообращения, шизофрении, катаракты и других заболеваний, вызываемых радиацией. Так, расчет онкозаболеваемости после радиационной катастрофы в 1957 г. на Южном Урале показал, что максимум заболеваний всеми формами рака ожидается для мужчин в 2012 - 2020 гг. (через 55 - 63 г.), для женщин - еще позже, в 2016 - 2024 гг..

В своей работе я рассмотрел виды и средства защиты от ионизирующего излучения.

Допущено
Всероссийским учебно - методическим центром
по непрерывному медицинскому и фармацевтическому образованию
Министерства здравоохранения Российской Федерации
в качестве учебника для студентов медицинских институтов

3.1. Виды излучений

1. Лазеры - монохроматическое излучение в области от инфракрасных до ультрафиолетовых (длина волны более 760 нм или менее 400 нм).
2. Ультрафиолетовое излучение (длина волны менее 480 нм).
3. Ионизирующая радиация (альфа- и бета- частицы и гамма-лучи).

Наименьшая проникающая способность у ультрафиолетовых лучей (задерживаются кожей), затем - у лазерных лучей (проникающая способность 2-2,5 см, т.е. кожа и подкожные слои), у ионизирующей радиации: альфа-частицы задерживаются кожей, бета-частицы проникают на глубину 2-2,5 см, гамма-лучи беспрепятственно проходят через все тело.

3.2. Молекулярные механизмы повреждающего действия излучений

Твердо установленным фактором является то, что первичные поражения при действии излучений разных видов развиваются на уровне клетки в результате физико-химических реакций и биологических последствий. Биологические эффекты излучения зависят от дозы и продолжительности действия, изменяющих выраженность физико-химических взаимодействий излучения с молекулами. При действии различных видов излучения на биологические объекты можно различить два механизма: прямой и непрямой. 3.2.1. Прямой механизм [показать]

Прямой механизм при ультрафиолетовом и лазерном излучениях связан с возбуждением атомов. При этом переход электрона на более отдаленные от ядра орбиты приводит к повышению реакционноспособности таких атомов. В целом, это вызывает повышение химической активности функциональных групп белков, азотистых оснований нуклеиновых кислот. В результате они вступают в химические реакции между собой. Например, образуются двойные кольца пиримидиновых оснований (Рис. 3), необратимые сшивки ДНК с белком, разрывы нити ДНК, что и составляет молекулярную природу мутаций. Происходит и повреждение белковой молекулы.

Прямое действие ионизирующей радиации, обладающей во много раз большей энергией, в противоположность ультрафиолетовому и лазерному излучениям, связано не с возбуждением атомов, а с их ионизацией (поэтому и излучение называется ионизирующим), вследствие выталкивания электрона с внешней орбитали. При действии на биологические молекулы патологические последствия такие же, что и при ультрафиолетовом и лазерном излучениях (повреждение белковой молекулы, мутации).

3.2.2. Непрямой механизм [показать]

Непрямой эффект излучений обнаруживается при действии на водные растворы биомакромолекул. Организм представляет именно такой пример: фактически "это 70 кг воды, поставленных на ноги". Первый этап непрямого действия излучения - образование свободных радикалов и перекисное окисление липидов биомембран. В организме быстрее всего ионизации подвергается вода. В процессе ее ионизации образуются свободные радикалы следующих типов: Н + , ОН - . Дальнейшие патологические изменения связаны с действием этих продуктов радиолиза воды. Подтверждением этому является высокая радиоустойчивость белков-ферментов в лиофилизированном состоянии.

3.3. Виды патологического действия свободных радикалов

Свободные радикалы Н + и ОН - могут прямо взаимодействовать с наиболее реакционноспособными тиоловыми группами белка, вызывая инактивацию белков-ферментов или нарушение функций структурных белков. Взаимодействие с азотистыми основаниями ДНК приводит к мутациям. Эти реакции протекают в анаэробных условиях.

В присутствии кислорода, наряду с радиолизом воды, возможно образование О - 2 (суперокисного радикала), ведущего к образованию гидроксильного радикала (ОН) и запуску свободно-радикальной реакции окисления липидов в присутствии атмосферного кислорода. Реакции этого типа имеют решающее значение для патогенеза многих патологических состояний, т.к. они приводят к поражению биологических мембран, что в данном случае составляет биологический этап действия излучений. Известно, что биомембраны представляют собой "липидное озеро, в котором плавают айсберги белков". Липиды обуславливают барьерную функцию внешних (плазматических) и внутренних (митохондрии, лизосомы, эндоплазматический ретикулум) мембран клетки для водорастворимых веществ.

Последствия повреждения бпомембран:

1. Повышение проницаемости плазматических мембран приводит к нарушению мембранного потенциала и выходу внутриклеточных ферментов, витаминов и микроэлементов в кровь.
2. Поступление внутрь клетки натрия, набухание митохондрий, нарушение их энергетической функции.
3. Перекисное окисление липидов мембран лизосом вызывает увеличение их проницаемости и выход внутрь клетки лизосомных ферментов, что является для клетки гибельным т.к.:
   • лизосомные ферменты вызывают дальнейший распад макромолекул, в том числе белка, нуклеиновых кислот;
   • наряду с этим, происходит и выход из тучных клеток БАВ, вызывающих нарушение микроциркуляции и кровообращения в органах и тканях. Продукты распада тканей оказывают дальнейший токсический эффект.
4. Ядерные мембраны - повреждение ядра и генетического материала.

Особенно хорошо действие излучения изучено на генетическом материале. При достаточно больших дозах происходит угнетение митотической активности клеток, что является одним из важнейших проявлений биологического действия излучения. Отсюда понятна чувствительность опухолевых и других быстро пролиферирующих тканей к действию излучений. В первую очередь, излучение затрагивает из этих быстро пролиферирующих тканей лимфоидную ткань, слизистую тонкого кишечника, костный мозг, половые железы, опухолевую ткань.

Клинические непосредственные и отдаленные последствия

• Непосредственно после воздействия. Например, ионизирующая радиация вызывает лучевую болезнь, лазерное излучение - повреждение сетчатки глаза, ультрафиолетовое излучение - ожог кожи и склеры глаз, слизистой ротовой полости, губ.
• Отдаленные последствия. В результате поражения соматических клеток возникают соматические мутации, ведущие к образованию злокачественных опухолей. При мутации генофонда клеток половых желез возникают генетические дефекты, передающиеся по наследству.

3.4. Ультрафиолетовое (УФ) излучение

Воздействию УФ-излучения человек подвергается от естественных (солнце) и искусственных источников (в промышленности, больницах и биологических лабораториях, школах).

Виды УФ излучения:

• УФ-С (200-280 нм) - не оказывает серьезного повреждающего действия, т.к. поглощается слоем озона в стратосфере;
• УФ-В (280-320 нм) - обладает наибольшим влиянием на организм;
• УФ-А (280-400 им) - о нем известно меньше всего, само по себе не обнаруживает биологического эффекта, но в присутствии ряда химических веществ (тетрациклины) оказывает фототоксическое, фотоаллергическое, фотоконцерогенное действия.

Благотворный эффект УФ - хорошо доказывается "от противного" появлением световой недостаточности за Полярным кругом, в плохих социальных условиях (вспомним "Дети подземелья" В.Короленко), характеризующихся дефицитом витамина Д и развитием рахита у детей с нарушением лицевого скелета, кариеса в результате нарушения обмена фосфора и кальция. Поэтому УФ используется в стоматологии при лечении хейлитов, острых гнойных процессов челюстно-лицевой области, для улучшения регенераторных процессов вообще.

3.4.1. Вредные эффекты УФ

3.4.1.1. Местные острые.

К ним относятся "солнечный ожог" кожи, слизистой полости ртa, конъюнктивы и роговицы глаза. Патогенез: УФ увеличивает образование свободных радикалов и активирует перекисное окисление липидов, что вызывает повреждение мембран лизосом и высвобождение их протеолитических ферментов, а также повреждение мембран мастоцитов (тучных клеток) с освобождением биологически активных веществ (гистамина, лейкотриенов), вызывающих гиперемию, отек, некроз клеток, т.е. картину воспаления.

Защитный механизм от действия УФ - это загар, который представляет собой миграцию меланина из базальных слоев кожи в поверхностные, где он отражает свет.

Поражение глаз протекает в форме фотокератита и фотоконъюнктивита (сварщики, альпинисты). Характерный симптом - чувство "песка" в глазу. Патогенез тот же. Но защитных механизмов, как у кожи, нет. Клинические проявления обычно проходят через 48 часов. 3.4.1.2. Местные хронические.

К ним причисляют "старение" кожи, воспалительные изменения губ (хейлиты). Работающие на открытом воздухе (рыбаки, сельхозрабочие, дорожники) часто выглядят старше, чем служащие. Патогенез: дегенерация коллагена кожи, слизистой губ в результате повреждающего действия УФ.

3.4.2. Общее действие УФ излучения

Другое патологическое состояние, связанное с действием УФ, гораздо более грозное и называется пигментная склеродермия, завершающаяся летальным исходом уже в юношеские годы. Это заболевание связано с патологической мутацией структурного гена, кодирующего биосинтез ДНК-эндонуклеазы.

Вернемся к механизмам генетического гомеостаза, их фактически два:

1. Мы уже говорили о системе иммунного надзора, которая распознает и элиминирует мутировавшие и ставшие чужеродными клетки.
2. Кроме этого механизма, действующего на уровне целого организма, есть другой, работающий непосредственно на уровне ДНК - это ферментативный механизм ликвидаций повреждений ДНК. В ходе эволюции возникли защитные механизмы гомеостаза, среди которых значительную роль играет способ ферментативной ликвидации повреждений, вызванных в ДНК человека УФ излучением. Механизм этот функционирует по принципу "вырезать и сшить" (Рис. 5).

   Так вот, разрезание мутированного участка ДНК, удаление продукции фотореакции УФ излучения и ДНК по границе с нормальным участком ДНК осуществляется эндонуклеазой. Затем возникший в нити ДНК промежуток восстанавливается в ходе ресинтеза ДНК-полимеразой, а концы сшиваются лигазой. В результате неправильного функционирования этой системы патологические мутации, возникающие при действии УФ, не удаляются. Особо высокой чувствительностью к УФ обладают люди, страдающие пигментной склеродермией. У них на открытых участках кожи образуются ожоги, в 50% переходящие в карциному, от которой пациенты и погибают. А в фибробластах кожи при пигментной склеродермии обнаруживается недостаточность ДНК-эндонуклеазы. Ее активность составляет 10-20% нормальной.

3.5. Лазерное излучение

Действие лазерного излучения происходит в стотысячные доли секунды и поэтому не вызывает ощущения боли. Наибольшей чувствительностью к лазерному излучению обладают окрашенные, пигментированные ткани.

Механизмы повреждения действия лазерного излучения: в дополнение к основному, свободнорадикальному (1), предполагается еще и термическое (2), а также кавитационное действие (3).

Термический ожог, может быть связан с тем, что ткань просто поглощает энергию ИК части спектра излучения, что может привести к тепловой инактивации белка (потеря третичной структуры - кипячение).

Кавитационное действие - связано с быстрым повышением температуры до уровня, при котором происходит быстрое испарение жидкой части клетки. Это приводит к своеобразному взрыву - образованию микрополости с повышенным давлением и распространяющейся от нее в стороны ударной волны, разрывающей ткани. Данный эффект лежит в основе работы лазерного скальпеля.

В то же время, при действии газовых (аргон, гелий, неон) оптико-квантовых генераторов, тоже обладающих повреждающим биологическим действием, происходит увеличение температуры только на 7° С, что исключает термическую природу повреждения и фактор ударной волны.

Поэтому, наиболее вероятным является все-таки свободно-радикальный механизм повреждающего действия лазерного излучения. Образование свободных радикалов было обнаружено в меланинсодержащих тканях и коже черных мышей, а также пигментных участках кожи морских свинок.

3.5.1. Действие лазерного излучения на организм

Глаза - наиболее чувствительный орган. При действии лазерного излучения в области изображения луча на сетчатке происходит обесцвечивание пигмента сетчатки глазного дна. При дальнейшем увеличении энергии происходит разрыв сосудистой оболочки и возникновение подсетчаточных кровоизлияний. По мере увеличения энергии образуется зона некроза палочек и сетчатки с ее отслойкой вокруг дефекта и кровоизлияние в стекловидное тело. Через сутки развивается воспалительная реакция, завершающаяся образованием рубца. При отслойке сетчатки это явление используется для ее "приваривания". Короткое время экспозиции исключает необходимость анестезии. Метод широко используется в Красноярском межобластном центре микрохирургии глаза в клинике имени профессора П.Г.Макарова.

Кожа - другой критический орган по отношению к действию лазерного излучения, но менее чувствительный, чем глаз. Наблюдается четкая прямая зависимость эффекта от пигментации. Это явление используется для удаления татуировок, лазерной рефлексотерапии (иглотерапия).

В области воздействия лазерного излучения возникает эффект, напоминающий ожог. Очень мало известно о хронических воздействиях лазерного излучения на кожу. Вместе с тем, лазерное излучение используется при хронических афтозных стоматитах, при острых воспалительных процессах (ангине и т.д.) с целью стимуляции регенерации.

Опухоли - в опытах на культурах клеток и тканей, на перевиваемых штаммах опухолей животных и человека, удаленных из организма и in situ опухолях человека показано, что при действии лазерных лучей наблюдается их немедленное разрушение, либо регрессия. Считается, что причиной может быть разрушение мембран, инактивация ферментов. Имеющиеся, хотя и скудные факты указывают на то, что лица, которые могут подвергаться воздействию лазерного излучения, должны проходить регулярный медосмотр, включающий тщательное обследование органа зрения.

3.6. Действие ионизирующего излучения на организм

Лучевая терапия, аварии атомных реакторов, ядерный взрыв вызывают лучевую болезнь, что указывает на наличие общих реакций организма на лучевое воздействие. Ионизирующее излучение действует на клетки тем сильнее, чем клетки моложе и менее дифференцированы, чем длительнее они находятся в состоянии митоза. Поэтому наиболее чувствительны кроветворная система, лимфоузлы, селезенка, костный мозг, половые железы, слизистая желудочно-кишечного тракта, в том числе слизистая полости рта. Высокой радиоустойчивостью обладает печень, скелет, почки и ЦНС. Так, например, абсолютно смертельной однократной дозой для человека является 600 рентген, а церебральная форма лучевой болезни возникает от применения очень больших доз, начиная с 10000 рентген и более. При взрыве атомной и нейтронной бомб на расстоянии 5 км от эпицентра возможно возникновение церебральной формы (резкое увеличение проницаемости биомембран клеток ЦНС - судороги, немедленный паралич).

3.6.1. Стадии лучевой болезни: формирование - восстановление - последствия

В формировании острой лучевой болезни различают 3 периода:

1. Период первичных реакций - стресс-реакция развивается через несколько часов (длится до 1-2 суток). В этот период усиливаются обменные процессы, причиной чего является стимуляция САС и системы гипоталамус - гипофиз - кора надпочечников в ответ на стресс - воздействие ионизирующей радиации. Клинически это проявляется в усилении функции основных органов: тахикардия, рвота и тенезмы, гиперемия слизистых, возбуждение.
2. Скрытый период - период кажущегося благополучия (длительность в зависимости от дозы). Задержка митотической активности стволовых клеток костного мозга. Клиническое благополучие, поэтому диагноз - только по крови: угнетение всех ее ростков, так как гибнет стволовая (материнская) клетка, дающая начало эритроцитам, лейкоцитам, тромбоцитам.
3. Период выраженных клинических проявлений. В нем различают 3 основных формы острой лучевой болезни:
   • церебральная (см.выше).
   • костно-мозговая (вызывает доза до 1000 рентген, развивается через 10-14 дней). Наиболее характерно для этой формы угнетение кровотворения в костном мозге вплоть до панмиелофтиза: резкое уменьшение в крови тромбоцитов, эритроцитов, лейкоцитов и лимфоцитов. С этим связаны клинические проявления: кровоизлияния в коже и слизистых, внутренних органах, анемия и гемическая гипоксия, вторичные иммунодефицитные состояния и присоединение инфекций.
   • кишечная (вызывает доза 1000-2000 рентген, развивается через 7-10 дней у человека и через 3-5 дней у животных). Наиболее характерно поражение слизистых, в т.ч. и кишечника ("облысение", т.е. потеря эпителиальными клетками щеточной каемки, покрывающей микроворсинки тонкого кишечника). Выраженная диарея приводит к изотонической дегидратации и метаболическому ацидозу, т.к. кишечный сок изотоничен плазме крови и имеет щелочной характер: нарушению всасывания мономеров белков, углеводов, липидов: повышению проницаемости слизистой кишечника, сопровождающейся проникновением бактериальной аутофлоры в кровь (токсемия).

3.6.1.2. Стадия восстановления

Стадия восстановления характеризуется восстановлением нормальных тканей за счет "островков" регенерации, т.е.сохранившейся ткани.

3.6.1.3. Стадия отдаленных последствий

1. В результате поражения лимфоидной системы возможно развитие вторичного иммунодефицита - онкогенно опасная ситуация (т.к. не будет распознавания и элиминирования мутаций), минимальная сопротивляемость инфекции;
2. Поражение костного мозга - стойкие изменения в кроветворных органах, ведущие к анемии, тромбоцитопении, лейкопении;
3. Воздействие на половые железы - стерилизация, наследственные заболевания.

С учетом стадии последствий программа мониторинга (слежения) за здоровьем населения в регионе Чернобыля разрабатывается на 100 лет.

3.6.2. Использование излучений в медицине

Использование излучений в медицине многообразно. Можно привести следующие примеры:

1. Лечение опухолей, гипертиреоза.
2. Стерилизация продуктов питания, белья и инструментов.
3. Метод меченых атомов - включение радиоактивного элемента, не изменяет свойств веществ, дает возможность проследить его судьбу в организме, ход течения биохимических и физиологических процессов, в которые включается меченое соединение (содержание гормонов, ОЦЭ).
4. Стимуляция процессов регенерации тканей (лазерное, ультрафиолетовое излучения), образование активной формы витамина Д.

Виды ионизирующих излучений и их влияние на живой организм. XXI век невозможно представить без современного и постоянно совершенствуемого ядерного оружия, разбросанных по всей территории земного шара крупных объектов атомной энергетики и многих сложных промышленных производств, использующих в технологическом процессе различные радиоактивные вещества. Все это предопределило появление, а затем и нарастание интенсивности такого негативного фактора среды обитания, как ионизирующие излучения, представляющие значительную угрозу для жизнедеятельности человека и требующие проведения надежных мер по обеспечению радиационной безопасности работающих и населения.
Ионизирующее излучение - это явление, связанное с радиоактивностью. Радиоактивность - самопроизвольное превращение ядер атомов одних элементов в другие, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений.
В зависимости от периода полураспада1 различают ко-роткоживущие изотопы, период полураспада которых исчисляется долями секунды, минуты, часами, сутками, и дол-гоживущие изотопы, период полураспада которых от нескольких месяцев до миллиардов лет.
При взаимодействии ионизирующих излучений с веществом происходит ионизация атомов среды. Обладая относительно большой массой и зарядом, а-частицы имеют незначительную ионизирующую способность: длина их пробега в воздухе составляет 2,5 см, в биологической ткани - 31 мкм, в алюминии - 16 мкм. Вместе с тем для ос-частиц характерна высокая удельная плотность ионизации биологической ткани. Для Р-частиц длина пробега в воздухе составляет 17,8 м, в воде - 2,6 см, а в алюминии - 9,8 мм. Удельная плотность ионизации, создаваемая Р-частицами, примерно в 1000 раз меньше, чем для ос-частиц той же энергии. Рентгеновское и у-излучения обладают высокой проникающей способностью, и длина пробега их в воздухе достигает сотен метров.
Степень, глубина и форма лучевых поражений, развивающихся среди биологических объектов при воздействии на них ионизирующего излучения, в первую очередь зависят от величины поглощенной энергии излучения. Для характеристики этого показателя используется понятие поглощенной дозы, т. е. энергии излучения, поглощенной в единице массы облучаемого вещества.
Для характеристики дозы по эффекту ионизации, вызываемому в воздухе, используется так называемая экспозиционная доза рентгеновского и у-излучений, выраженная суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в единице объема воздуха в условиях электронного равновесия.
Поглощенная и экспозиционная дозы излучений, отнесенные к единице времени, носят название мощности поглощенной и экспозиционной доз.
Для оценки биологического действия ионизирующего излучения наряду с поглощенной дозой используют также понятие биологической эквивалентной дозы.
Ионизирующее излучение - уникальное явление окружающей среды, последствия от воздействия которого на организм на первый взгляд совершенно неэквивалентны величине поглощенной энергии. В настоящее время распространена гипотеза о возможности существования цепных реакций, усиливающих первичное действие ионизирующих излучений.
Процессы взаимодействия ионизирующих излучений с веществом клетки, в результате которых образуются ионизированные и возбужденные атомы и молекулы, являются первым этапом развития лучевого поражения. Ионизированные и возбужденные атомы и молекулы в течение 10-6 с взаимодействуют между собой, давая начало химически активным центрам (свободные радикалы, ионы, ионы-радикалы и др.).
Затем происходят реакции химически активных веществ с различными биологическими структурами, при которых отмечается как деструкция, так и образование новых, несвойственных для облучаемого организма соединений.
На следующих этапах развития лучевого поражения проявляются нарушения обмена веществ в биологических системах с изменением соответствующих функций.
Однако следует подчеркнуть, что конечный эффект облучения является результатом не только первичного облучения клеток, но и последующих процессов восстановления. Такое восстановление, как предполагается, связано с ферментативными реакциями и обусловлено энергетическим обменом. Считается, что в основе этого явления лежит деятельность систем, которые в обычных условиях регулируют естественный мутационный процесс.
Если принять в качестве критерия чувствительности к ионизирующему излучению морфологические изменения, то клетки и ткани организма человека по степени возрастания чувствительности можно расположить в следующем порядке:
нервная ткань;
хрящевая и костная ткань;
мышечная ткань;
соединительная ткань;
щитовидная железа;
пищеварительные железы;
легкие;
кожа;
слизистые оболочки;
половые железы;
лимфоидная ткань, костный мозг.
Эффект воздействия источников ионизирующих излучений на организм зависит от ряда причин, главными из которых принято считать уровень поглощенных доз, время облучения и мощность дозы, объем тканей и органов, вид излучения.
Уровень поглощенных доз - один из главных факторов, определяющих возможность реакции организма на лучевое воздействие. Однократное облучение собаки у-излучением в дозе 4-5 Гр1 (400-500 рад) вызывает у нее острую лучевую болезнь; однократное же облучение дозой 0,5 Гр (50 рад) приводит лишь к временному снижению числа лимфоцитов и нейтрофилов в крови.
Фактор времени в прогнозе возможных последствий облучения занимает важное место в связи с развивающимися после лучевого повреждения в тканях и органах процессами восстановления.
Заболевания, вызываемые действием ионизирующих излучений. Важнейшие биологические реакции организма человека на действие ионизирующей радиации условно разделены на две группы. К первой относятся острые поражения, ко второй - отдаленные последствия, которые, в свою очередь, подразделяются на соматические и генетические эффекты.
Острые поражения. В случае одномоментного тотального облучения человека значительной дозой или распределения ее на короткий срок эффект от облучения наблюдается уже в первые сутки, а степень поражения зависит от величины поглощенной дозы.
При облучении человека дозой менее 100 бэр, как правило, отмечаются лишь легкие реакции организма, проявляющиеся в изменении формулы крови, некоторых вегетативных функций.
При дозах облучения более 100 бэр развивается острая лучевая болезнь, тяжесть течения которой зависит от дозы облучения. Первая степень лучевой болезни (легкая) возникает при дозах 100-200 бэр, вторая (средней тяжести) - при дозах 200-300 бэр, третья (тяжелая) - при дозах 300-500 бэр и четвертая (крайне тяжелая) - при дозах более 500 бэр.
Дозы однократного облучения 500-600 бэр при отсутствии медицинской помощи считаются абсолютно смертельными.
Другая форма острого лучевого поражения проявляется в виде лучевых ожогов. В зависимости от поглощенной дозы ионизирующей радиации имеют место реакции I степени (при дозе до 500 бэр), II (до 800 бэр), III (до 1200 бэр) и IV степени (при дозе выше 1200 бэр), проявляющиеся в разных формах: от выпадения волос, шелушения и легкой пигментации кожи (I степень ожога) до язвенно-некротических поражений и образования длительно незаживающих трофических язв (IV степень лучевого поражения).
При длительном повторяющемся внешнем или внутреннем облучении человека в малых, но превышающих допустимые величины дозах возможно развитие хронической лучевой болезни.
Отдаленные последствия. К отдаленным последствиям соматического характера относятся разнообразные биологические эффекты, среди которых наиболее существенными являются лейкемия, злокачественные новообразования, катаракта хрусталика глаз и сокращение продолжительности жизни.
Лейкемия - относительно редкое заболевание. Большинство радиобиологов считают, что вероятность возникновения лейкемии составляет 1-2 случая в год на 1 млн населения при облучении всей популяции дозой 1 бэр.
Злокачественные новообразования. Первые случаи развития злокачественных новообразований от воздействия ионизирующей радиации описаны еще в начале XX столетия. Это были случаи рака кожи кистей рук у работников рентгеновских кабинетов.
Сведения о возможности развития злокачественных новообразований у человека пока носят описательный характер, несмотря на то что в ряде экспериментальных исследований на животных были получены некоторые количественные характеристики. Поэтому точно указать минимальные дозы, которые обладают бластомогенным эффектом, не представляется возможным.
Развитие катаракты наблюдалось у лиц, переживших атомные бомбардировки в Хиросиме и Нагасаки; у физиков, работавших на циклотронах; у больных, глаза которых подвергались облучению с лечебной целью. Одномоментная ката-рактогенная доза ионизирующей радиации, по мнению большинства исследователей, составляет около 200 бэр. Скрытый период до появления первых признаков развития поражения обычно составляет от 2 до 7 лет.
Сокращение продолжительности жизни в результате воздействия ионизирующей радиации на организм обнаружено в экспериментах на животных (предполагают, что это явление обусловлено ускорением процессов старения и увеличением восприимчивости к инфекциям). Продолжительность жизни животных, облученных дозами, близкими к летальным, сокращается на 25~50% по сравнению с контрольной группой. При меньших дозах срок жизни животных уменьшается на 2-4% на каждые 100 бэр.
Достоверных данных о сокращении сроков жизни человека при длительном хроническом облучении малыми дозами до настоящего времени не получено.
По мнению большинства радиобиологов, сокращение продолжительности жизни человека при тотальном облучении находится в пределах 1-15 дней на 1 бэр.
Регламентация облучения и принципы радиационной безопасности. С 1 января 2000 г. облучения людей в РФ регламентируют Нормы радиационной безопасности (НРБ)-9б, Гигиенические нормативы (ГН) 2.6.1.054-96.
Основные дозовые пределы облучения и допустимые уровни устанавливают для следующих категорий облучаемых лиц:
персонал - лица, работающие с техногенными источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);
население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.
Для указанных категорий облучаемых предусматриваются три класса нормативов:
основные дозовые пределы (предельно допустимая доза - для категории А, предел дозы - для категории Б);
допустимые уровни (допустимая мощность дозы, допустимая плотность потока, допустимое содержание радионуклидов в критическом органе и др.);
контрольные уровни (дозы и уровни), устанавливаемые администрацией учреждения по согласованию с Госсанэпиднадзором на уровне ниже допустимого.
Основные дозовые пределы установлены для трех групп критических органов.
Критический орган - орган, ткань, часть тела или все тело, облучение которых причиняет наибольший ущерб здоровью данного лица или его потомству. В основу деления на группы критических органов положен закон радиочувствительности Бергонье-Трибондо, по которому самые чувствительные к ионизирующему излучению - это наименее дифференцированные ткани, характеризующиеся интенсивным размножением клеток.
К первой группе критических органов относятся гонады, красный костный мозг и все тело, если тело облучается равномерным излучением. Ко второй группе - все внутренние органы, эндокринные железы (за исключением гонад), нервная и мышечная ткань и другие органы, не относящиеся к первой и третьей группам.
К третьей группе - кожа, кости, предплечья и кисти, лодыжки и стопы.
В НРБ-96 в качестве основных дозовых пределов используется эффективная доза, определяемая произведением эквивалентной дозы в органе на соответствующий взвешенный коэффициент для данного органа или ткани. Эффективная доза используется в качестве меры риска отдаленных последствий облучения человека. Эффективная доза для персонала равна 20 мЗв в год за любые последующие 5 лет, но не более 50 мЗв в год; для населения - 1 мЗв в год за любые последующие 5 лет, но не более 5 мЗв в год.
Для второй и третьей групп критических органов эквивалентная доза в органе соответственно равна:
для персонала - 150 и 300 мЗв;
для лица из населения - 15 и 50 мЗв.
Для группы персонала Б эффективная и эквивалентные дозы в органе не должны превышать 1/4 значения для персонала (группа А).
Основные дозовые пределы облучения лиц из персонала и населения установлены без учета доз от природных и медицинских источников ионизирующего излучения, а также доз в результате радиационных аварий. Регламентация указанных видов облучения осуществляется специальными ограничениями и условиями.
Помимо дозовых пределов облучения НРБ-96 устанавливают допустимые уровни мощности дозы при внешнем облучении всего тела от техногенных источников, а также допустимые уровни общего радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи, спецодежды и средств индивидуальной защиты.
Соблюдение установленных норм облучения и обеспечение радиационной безопасности персонала предопределяются комплексом многообразных защитных мероприятий, зависящих от конкретных условий работы с источниками ионизирующих излучений, и в первую очередь от типа (закрытого или открытого) источника излучения.
Защитные мероприятия, позволяющие обеспечить радиационную безопасность при применении закрытых источников, основаны на знании законов распространения ионизирующих излучений и характера их взаимодействия с веществом.
Главные из них следующие:
доза внешнего облучения пропорциональна интенсивности излучения и времени воздействия;
интенсивность излучений от точечного источника пропорциональна количеству квантов или частиц, возникающих в нем за единицу времени, и обратно пропорциональна квадрату расстояния;
интенсивность излучения может быть уменьшена с помощью экранов.
Из этих закономерностей вытекают основные принципы обеспечения радиационной безопасности:
уменьшение мощности источников до минимальных величин ("защита количеством");
сокращение времени работы с источниками ("защита временем");
увеличение расстояния от источников до работающих ("защита расстоянием");
экранирование источников излучения материалами, поглощающими ионизирующие излучения ("защита экранами").
Гигиенические требования по защите персонала от внутреннего переобучения при использовании открытых источников ионизирующего излучения определяются сложностью выполняемых операций при проведении работ. Вместе с тем главные принципы защиты остаются неизменными. К ним относятся:
использование принципов защиты, применяемых при работе с источниками излучения в закрытом виде;
герметизация производственного оборудования для изоляции процессов, которые могут быть источниками поступления радиоактивных веществ во внешнюю среду;
мероприятия планировочного характера;
применение санитарно-технических устройств и оборудования, использование защитных материалов;
использование средств индивидуальной защиты и санитарная обработка персонала;
выполнение правил личной гигиены.

По материалам книги - "Безопасность жизнедеятельности" Под редакцией проф. Э. А. Арустамова.

Действие ионизирующего излучения на липиды. Липиды – жироподобные органические вещества, нерастворимые в воде. Они входят в состав биологических мембран, а также играют роль запасных питательных веществ в организме, накапливаясь в отдельных частях тела.

Липиды являются основой клеточных мембран. Многие процессы клеточного метаболизма происходят именно в мембранах. Поэтому перекисное окисление липидов, которое может быть вызвано облучением, влечет за собой изменение биохимических процессов в клетке, а нарушение целостности наружной мембраны – к сдвигу ионного баланса клетки.

Действие ионизирующего излучения на липиды и изменения, которые могут происходить в клетках при облучении, отражает Приложение В1.

Действие ионизирующего излучения на углеводы. Углеводы (сахара) – источник энергии в организме. Как энергетический резерв они присутствуют в организме человека в виде гликогена. Общая формула углеводов может быть представлена в виде C n (H 2 O) m . Большинство природных углеводов – производные циклических форм моносахаридов. Под действием излучения возможен отрыв атома водорода от молекулы углевода. При этом образуются свободные радикалы, а затем перекиси. В результате облучения из продуктов распада углеводов возможен синтез органического вещества, которое тормозит синтез ДНК и белка и подавляет деление клеток.

Разрушение углеводов сокращает запасы веществ, являющихся источниками энергии в организме, что может отразиться на функционировании многих жизненно важных систем организма.

Действие ионизирующего излучения на ткани, органы и системы органов. Группы клеток в многоклеточном организме, сходные по происхождению, строению и функциям, вместе с межклеточным веществом образуют ткани.

У человека выделяют четыре типа тканей: эпителиальные, соединительные, мышечные и нервная. Ткани образуют органы (сердце, почки, печень, желудок и т. д.). Клетки, входящие в состав ткани или органа, зависимы друг от друга и от окружающей среды.

Системы органов (скелетная, пищеварительная, кроветворная и др.) обеспечивают жизнедеятельность организма.

Реакция ткани, органа или системы органов человека на радиационное воздействие зависит от нарушений, появляющихся в клетках, из которых они построены. Однако реакция на действие ионизирующего излучения не сводится только к сумме эффектов, возникающих при облучении клеток. Величина облучаемого участка тела, особенности его строения и функционирования, интенсивность кровообращения и другие факторы также влияют на радиочувствительность ткани, органа или системы органов

Радиочувствительность органов и тканей. Радиационные эффекты, возникающие в биологических тканях и органах человека, непосредственно связаны с повреждением, а иногда и с гибелью клеток, из которых они сформированы. В то же время клетки обладают уникальной способностью к самовосстановлению, и при небольших дозах облучения ткани и органы способны восстанавливать свои функции.

Относительную чувствительность тканей и органов человека к действию ионизирующих излучений (их радиочувствительность), как уже отмечалось ранее, учитывают с помощью взвешивающих коэффициентов для тканей и органов (W T).

По способности делиться все клетки организма человека делят на делящиеся, слабоделящиеся и неделящиеся (Приложение В3). На ранней стадии развития организма все клетки способны к делению. В процессе развития организма возникают различия между клетками, и часть клеток утрачивает способность делиться. Делящиеся клетки менее устойчивы к действию ионизирующего излучения, чем неделящиеся.

Органы кроветворения (костный мозг, лимфатические узлы, селезенка) и пищеварения (слизистые оболочки желудка и кишечника), половые железы (семенники и яичники) состоят из интенсивно делящихся клеток и относятся к наиболее радиочувствительным органам. По этой же причине сформировавшийся организм более устойчив к действию радиации, чем формирующийся организм ребенка или подростка

При высоких уровнях поглощенных доз в тканях и органах человека возникают серьезные нарушения. В Приложении В4 описаны нарушения, которые, в основном, наблюдались при высоких уровнях поглощенных доз гамма- или рентгеновского излучения в результате однократного внешнего воздействия радиации на организм человека.