Эффект биологического действия излучений зависит также от пространственного распределения поглощённой энергии, которая характеризуется линейной передачей энергии (ЛПЭ), что учитывается при оценке различных видов излучения показателем относительной биологической эффективности (ОБЭ). При этом ОБЭ рентгеновского и g -излучения принимают равной 1.

Доза рентгеновского излучения (180-250 кэВ)

вызывающая данный эффект

ОБЭ =

Поглощённая доза любого другого

вида излучения, вызывающая такой же эффект

ОБЭ зависит не только от ЛПЭ излучений, но и от ряда физических и биологических факторов, например, от величины дозы, кратности облучения и др. По предложению Международной комиссии по радиологическим единицам, показатель ОБЭ для оценки различных видов излучения используется только в радиобиолигии. Для решения задач радиационной защиты предложен коэффициент качества излучения k , зависящий от ЛПЭ

В области радиационной безопасности для оценки возможного ущерба здоровью человека при хроническом облучении введено понятие эквивалентной дозы Н , которая равна произведению поглощенной дозы D на средний коэффициент качества ионизирующего излучения k в данном элементе объёма биологической ткани:

H=Dk

Единица эквивалентной дозы – зиверт (Зв), равный 1 Дж/кг (1 Зв = 100 бэр).

При определении эквивалентной дозы ионизирующего излучения используют следующие значения коэффициента качества :

Для оценки ущерба здоровью человека при неравномерном облучении введено понятие эффектной эквивалентной дозы Н _эфф , применяемый при оценке возможных стохастических эффектов – злокачественных новообразований :

Н _эфф = S W _T H _T

где Н _Т – среднее значение эквивалентной дозы в органе или ткани; W _T – взвешенный коэффициент, равный отношению ущерба облучения органа или ткани к ущербу облучения всего тела при одинаковых эквивалентных дозах.

Значения коэффициентов W _T для различных органов и тканей приведены ниже :

Для оценки ущерба от стохастических эффектов воздействий ионизирующих излучений на персонал или население используют коллективную эквивалентную дозу S , равную произведению индивидуальных эквивалентных доз на число лиц, подвергшихся облучению. Единица коллективной эквивалентной дозы – человеко-зиверт (чел.-Зв).

Непосредственно после облучения человека клиническая картина оказывается скудной, иногда симптоматика вообще отсутствует. Именно поэтому знание дозы облучения человека играет решающую роль в диагностике и раннем прогнозировании течения острой лучевой болезни, в определении терапевтической тактики до развития основных симптомов заболевания.

В соответствии с дозой лучевого воздействия острую лучевую болезнь принято разделять на четыре степени тяжести:

Само по себе разделение больных по степеням тяжести весьма условно и преследует конкретные цели сортировки больных и проведение в отношении их конкретных организационно-терапевтических мероприятий. Абсолютно необходимо определять степень тяжести пострадавших при массовых поражениях, когда число пострадавших определяется десятками, сотнями и более.

Острая лучевая болезнь представляет собой самостоятельное заболевание, развивающееся в результате гибели преимущественно делящихся клеток организма под влиянием кратковременного (до нескольких суток) воздействия на значительные области тела ионизирующей радиации. Причиной острой лучевой болезни могут быть как авария, так и тотальное облучение организма с лечебной целью – при трансплантации костного мозга, при лечении множественных опухолей.

Клиническая картина острой лучевой болезни весьма разнообразна; она зависит от дозы облучения и сроков, прошедших после облучения. В своём развитии болезнь проходит несколько этапов. В первые часы после облучения появляется первичная реакция ( рвота, лихорадка, головная боль непосредственно после облучения ). Через несколько дней ( тем раньше, чем выше доза облучения ) развивается опустошение костного мозга, в крови – агранулоцитоз, тромбоцитопения. Появляются разнообразные инфекционные процессы, стоматит, геморрагии. Между первичной реакцией и разгаром болезни при дозах облучения менее 500-600 рад отмечается период внешнего благополучия – латентный период. Деление острой лучевой болезни на периоды первичной реакции, латентный, разгара и восстановления неточное : чисто внешние проявления болезни не определяют истинного положения.

Хроническая лучевая болезнь представляет собой заболевание, вызванное повторными облучениями организма в малых дозах, суммарно превышающих 100 рад. Развитие болезни определяется не только суммарной дозой, но и её мощностью, то есть сроком облучения, в течение которого произошло поглощение дозы радиации в организме. В условиях хорошо организованной радиологической службы в стране случаев хронической лучевой болезни не наблюдается. Плохой контроль за источниками радиации, нарушение персоналом техники безопасности в работе с рентгенотерапевтическими установками приводит к появлению случаев хронической лучевой болезни.

Клиническая картина хронической лучевой болезни определяется прежде всего астеническим синдромом и умеренными цитопеническими изменениями в крови. Сами по себе изменения в крови не являются источниками опасности для больных, хотя снижают трудоспособность.

При хронической лучевой болезни очень часто возникают опухоли – гемобластозы и рак. При хорошо поставленной диспансеризации, тщательном онкологическом осмотре 1 раз в год и исследовании крови 2 раза в год удается предупредить развитие запущенных форм рака, и продолжительность жизни таких больных приближается к нормальной.

Наряду с острой и хронической лучевой болезнями, можно выделить подострую форму , возникающую в результате многократных повторных облучений в средних дозах на протяжении нескольких месяцев, когда суммарная доза за сравнительно короткий срок достигает 500-600 рад. По клинической картине это заболевание напоминает острую лучевую болезнь.

Противорадиационная защита населения включает: оповещение о радиационной опасности, использование коллективных и индивидуальных средств защиты, соблюдение режима поведения населения на зараженной радиоактивными веществами территории, защиту продуктов питания и воды от радиоактивного заражения, использование медицинских средств индивидуальной защиты, определение уровней заражения территории, дозиметрический контроль за облучением населения и экспертизу заражения радиоактивными веществами продуктов питания и воды.

По сигналам оповещения Гражданской обороны “Радиационная опасность” население должно укрыться в защитных сооружениях. Как известно, они существенно (в несколько раз) ослабляют действие проникающей радиации.

Из-за опасности получить радиационное поражение нельзя приступать к оказанию первой медицинской помощи населению при наличии на местности высоких уровней радиации. В этих условиях большое значение имеет оказание само- и взаимопомощи самим пострадавшим населением, строгое соблюдение правил поведения на заражённой территории.

На территории, заражённой радиоактивными веществами, нельзя принимать пищу, пить воду из заражённых водоисточников, ложиться на землю. Порядок приготовления пищи и питания населения определяется органами Гражданской обороны с учётом уровней радиоактивного заражения местности.

При оказании первой медицинской помощи на территории с радиоактивным заражением в очагах ядерного поражения в первую очередь следует выполнять те мероприятия, от которых зависит сохранение жизни поражённого. Затем необходимо устранить или уменьшить внешнее гамма-облучение, для чего используются защитные сооружения: убежища, заглублённые помещения, кирпичные, бетонные и другие здания. Чтобы предотвратить дальнейшее воздействие радиоактивных веществ на кожу и слизистые оболочки, проводят частичную санитарную обработку и частичную дезактивацию одежды и обуви. Частичная санитарная обработка проводится путём обмывания чистой водой или обтирания влажными тампонами открытых участков кожи. Поражённому промывают глаза, дают прополоскать рот. Затем, надев на поражённого респиратор, ватно-маревую повязку или закрыв его рот и нос полотенцем, платком, шарфом, проводят частичную дезактивацию его одежды. При этом учитывают направление ветра, чтобы обмётываемая с одежды пыль не попадала на других.

При попадании радиоактивных веществ внутрь организма промывают желудок, дают адсорбирующие вещества (активированный уголь). При появлении тошноты принимают противорвотное средство из аптечки индивидуальной. В целях профилактики инфекционных заболеваний, которым становиться подвержен облучённый, рекомендуется принимать противобактериальные средства.

Жизнь на Земле возникла и развивалась на фоне ионизирующей радиации. Поэтому биологическое действие её не является каким-то новым раздражителем в пределах естественного радиационного фона. Радиационный фон Земли складывается из излучения, обусловленного космическим излучением, и излучения от рассеянных в Земной коре, воздухе, воде, теле человека и других объектах внешней среды природных радионуклидов. Основной вклад в дозу облучения вносят ⁴⁰ К, ²³⁸ U, ²³² Th вместе с продуктами распада урана и тория. В среднем доза фонового (внешнего и внутреннего) облучения человека составляет 1 мЗв/год. В отдельных районах с высоким содержанием природных радионуклидов это значение может достигать 10 мЗв и более. Считают, что часть наследственных изменений и мутаций у животных и растений связана с радиационным фоном.

В основе повреждающего действия ионизирующих излучений лежит комплекс взаимосвязанных процессов. Ионизация и возбуждение атомов и молекул дают начало образованию высокоактивных радикалов, вступающих в последующем в реакции с различными биологическими структурами клеток. В повреждающем действии радиации важное значение имеют возможный разрыв связей в молекулах за счет непосредственного действия радиации и внутри- и межмолекулярной передачи энергии возбуждения. Физико-химические процессы, протекающие на начальных этапах, принято считать первичными – пусковыми. В последующем развитие лучевого поражения проявляется в нарушении обмена веществ с изменением соответствующих функций органов. Малодифференцированные, молодые и растущие клетки наиболее радиочувствительны.

Животные и растительные организмы характеризуются различной радиочувствительностью, причины которой до сих пор полностью ещё не выяснены. Как правило, наименее чувствительны одноклеточные растения, животные и бактерии, а наиболее чувствительны – млекопитающие животные и человек. Различие в чувствительности к радиации имеет место у отдельных особей одного и того же вида. Она зависит от физиологического состояния организма, условий его существования и индивидуальных особенностей. Более чувствительны к облучению новорожденные и старые особи. Различного рода заболевания, воздействие других вредных факторов отрицательно сказывается на течении радиационных повреждений.

Изменения, развивающиеся в органах и тканях облучённого организма, называют соматическими. Различают ранние соматические эффекты, для которых характерна чёткая дозовая зависимость, и поздние – к которым относят повышение риска развития опухолей (лейкозов), укорочение продолжительности жизни и разного рода нарушения функции органов. Специфических новообразований, присущих только ионизирующей радиации, нет. Существует тесная связь между дозой, выходом опухолей и длительностью латентного периода. С уменьшением дозы частота опухолей падает, а латентный период увеличивается.

В отдалённые сроки могут наблюдаться и генетические (врождённые уродства, нарушения, передающиеся по наследству), повреждения, которые наряду с опухолевыми эффектами являются стохастическими. В основе генетических эффектов облучения лежит повреждение клеточных структур, ведающих наследственностью – половых яичников и семенников.

Промежуточное место между соматическими и генетическими повреждениями занимают эмбриотоксические эффекты - пороки развития – последствия облучения плода. Плод весьма чувствителен облучению, особенно в период органогенеза (на 4-12 неделях беременности у человека). Особенно чувствительным является мозг плода (в этот период происходит формирование коры).

Эффект облучения, как было сказано, зависит от величины поглощённой дозы и пространственно-временного распределения её в организме. Облучение может вызвать повреждения от незначительных, не дающих клинической картины, до смертельных. Однократное острое, пролонгированное, дробное, хроническое облучение в дозе, отличной от нуля, по современным представлениям, может увеличить риск отдалённых стохастических эффектов – рака и генетических нарушений. Риск и ожидаемое число смертей от опухолей и наследственных дефектов в результате облучения:

Ядерные взрывы, выбросы радионуклидов предприятиями ядерной энергетики и широкое использование источников ионизирующих излучений в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, медицине и научных исследованиях привели к глобальному повышению облучения населения Земли. К естественному облучению прибавились антропогенные источники внешнего и внутреннего облучения.

При ядерных взрывах в окружающую среду поступают радионуклиды деления, наведенной активности и неразделившаяся часть заряда (уран, плутоний). Наведенная активность наступает при захвате нейтронов ядрами атомов элементов, находящихся в конструкции изделия, воздухе, почве и воде. По характеру излучения все радионуклиды деления и наведенной активности относят к b - или b ,g -излучателям.

Выпадения подразделяются на местные и глобальные (тропосферные и стратосферные). Местные выпадения, которые могут включать свыше 50% образовавшихся радиоактивных веществ при наземных взрывах, представляют собой крупные аэрозольные частицы, выпадающие на расстоянии около 100 км от места взрыва. Глобальные выпадения обусловлены мелкодисперсными аэрозольными частицами. Наибольшую потенциальную опасность в них представляют такие долгоживущие и биологически опасные радионуклиды как ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr.

Радионуклиды, выпавшие на поверхность земли, становятся источником длительного облучения.

Воздействие на человека радиоактивных выпадений включает внешнее g -, b -облучение за счёт радионуклидов, присутствующих в приземном воздухе и выпавших на поверхность земли, контактное в результате загрязнения кожных покровов и одежды и внутреннее от поступивших в организм радионуклидов с вдыхаемым воздухом и загрязнённой пищей и водой. Критическим радионуклидом в начальный период является радиоактивный йод, а в последующем ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr.

Природный изотоп йода – ¹²⁷ I. Известны радиоактивные изотопы с массовыми числами 115-126, 128-141. Практическое значение имеют ¹²⁵ I, ¹²⁹ I, ¹³¹ I, ¹³² I, ¹³³ I. Применяется в физической химии, биологии и медицине. Особенно широко применяются в медицине для целей диагностики и лечения ¹³¹ I и ¹²⁵ I.

Йод характеризуется высокой миграционной способностью. Поступая во внешнюю среду и включаясь в биологические цепи миграции, он становится источником внешнего и внутреннего облучения. Радиоактивные изотопы йода могут поступать в организм человека через органы пищеварения, дыхания, кожу, раневые и ожоговые поверхности. Основными цепочками являются: растения-человек; растение-животное-молоко-человек; растения-животное-мясо-человек; растения-птица-яйцо-человек; вода-гидробионты-человек. Особенное значение, как источник поступления в организм человека, могут иметь продукты питания растительного происхождения, особенно молоко, свежие молочные продукты и листовые овощи.

Поступивший в организм радиоактивный йод быстро всасывается в кровь и лимфу. В течение первого часа в верхнем отделе тонкого кишечника всасывается 80-90 %. Органы и ткани по концентрации йода образуют убывающий ряд: щитовидная железа, почки, печень, мышцы, кости. Накопление ¹³¹ I в щитовидной железе протекает быстро: через 2 и 6 часов после поступления радионуклида составляет 5-10 и 15-20 % соответственно, через сутки – 25-30 % введённого количества. При гипертиреозе накопление йода в железе протекает быстрее и через сутки достигает 80-70 %. При гипотереозе, напротив, накопление радионуклида замедляется и составляет лишь 5-10 %. В нормально функционирующей железе свыше 90 % йода связано с белками. Основным путём выведения йода из организма является почки.

Острые радиационные поражения ¹³¹ I тяжёлой, средней и лёгкой степени можно ожидать при пероральном поступлении в организм следующих количеств

Токсичность радионуклида при ингаляционном поступлении примерно в 2 раза выше, что связано с большей площадью b -облучения.

При поступлении меньших количеств ¹³¹ I отмечается нарушение функции щитовидной железы, а также незначительные изменения в картине крови и некоторых показателей обмена и иммунитета. Облучение щитовидной железы в дозах порядка десятков грей вызывает снижение её функциональной активности с частичным восстановлением в ближайшие месяцы и возможным последующим новым снижением. При дозе несколько грей выявлено повышение функциональной активности железы в ближайший период, которое может сменяться состоянием гипофункции. Функциональные нарушения проявляются не только уменьшением секреции гормонов, но и снижением их биологической активности. Повреждение железы связывают не только с непосредственным действием радиации на тереоидный эпителий, но и повреждение сосудов и особенно радиоиммунными нарушениями.

Природный цезий состоит из одного стабильного изотопа – ¹³³ Cs. Известно 23 радиоактивных изотопов с массовыми числами 123-132, 134-144. Наибольшее практическое значение имеет ¹³⁷ Cs.

Цезий применяется в химических и радиобиологических исследованиях, в гамма-дефектископии, в радиационной технологии. ¹³⁷ Cs используют в качестве источника g -излучения для контактной и дистанционной лучевой терапии, а также для радиационной стерилизации.

Токсическое действие. Животные. При подкожном введении ¹³⁷ Cs крысам в количестве 14.8*10 ⁵ Бк/г отмечались отдышка, слабость, потеря аппетита, кровавый понос, кровянистые выделения из носа, снижение массы тела на 12-19 %. Все животные погибали на 9 – 11 сут. При введении 7.4*10 ⁵ Бк/г гибель животных наступала на 99-328 сут. Наблюдалась лейкопения, снижалось число лимфоцитов и нейтрофилов.

Человек. Мужчина, которому 31 год, по неосторожности выпил раствор ¹³⁷ Cs. Количество раствора было равно 14.8*10 ⁷ Бк.

Доза облучения организма до полного выведения радионуклида составила 2.4 Зв. Через 3 суток.

Мужчина жаловался на общую слабость шум в голове, так же, по его словам, присутствовал тремор рук. При анализе на люминесцентном микроскопе можно было наблюдать жёлтое и оранжевое свечение ядер гранулоцитов крови и дегенеративные изменения клеток костного мозга.

Пульс был учащенным и составлял 100 ударов в минуту, колебалось артериальное давление, присутствовали приступы слабости. Примерно через 3 недели появились жалобы на головную боль, головокружение, боли в области сердца, тошноту, утомляемость, боли в желудке, сухость во рту. Произошло увеличение печени на 1.5 м. При обследовании на ЭКГ наблюдались незначительные изменения миокарда. На 17 сутки началось выпадение волос, появилась излишняя потливость, гиперестезия кожи тела, снижение брюшных и сухожильных рефлексов, усиление вазомоторных реакций. Наблюдались признаки депрессии.

Так же происходил лейкоцитоз с последующим снижением лейкоцитов (в течение первых 9 суток). Стоит отметить, что показатели длительности кровотечения и времени свёртывания крови остались на прежнем уровне. При выписке состояние больного оценивалось как удовлетворительное.

Но по прошествию 5 месяцев здоровье его резко ухудшилось. По утрам наблюдалась рвота, появилось чувство тошноты, слабость. Было замечено подавленное настроение. Присутствовал лабильный пульс. Также были другие симптомы: колебания артериального давления, плохой сон, снижение сухожильных рефлексов, вазомоторная лабильность. В моче наблюдалось резкое снижение (с 20.8 до 8.7 мг) 17-кетостероидов. Уменьшалось число лейкоцитов, лимфоцитов и эозинофилов. Как и прежде присутствовало жёлтое и оранжевое свечение ядер у нейтрофилов.

Для восстановления жизненных сил больного был проведен комплекс лечебно-оздоровительных мероприятий. После лечения он смог вернутся к работе, хотя работоспособность его оставалась пониженной.

В природный стронций входят семь стабильных изотопов: ⁸⁴ Sr (0,56%), ⁸⁶ Sr (9,86%), ⁸⁷ Sr(7,02%), ⁸⁸ Sr(82,56%). Также присутствуют радиоактивные изотопы с массовыми числами 77-83, 85, 89-99.

Как токсикологические компоненты внимание привлекают ⁸⁵ Sr, ⁸⁹ Sr и ⁹⁰ Sr. ⁸⁵ Sr и ⁸⁹ Sr.

Стронций применят для решения различных задач, так, например его применяют в методе меченых атомов. Как аппликатор при лечении кожных и глазных болезней его используют в медицине.

При поступлении в организм растворимых соединений радиоактивного стронция не имеет значение как, по какому пути и с какой скоростью он поступает в организм. Он все равно скапливается в скелетной ткани. Было замечено, что в тканях задерживается менее 1% этого радиоактивного вещества.

При исследованиях замечали, что при внутривенном введение в организм человека после прошествии 100 суток в организме остается примерно 20% первоначального раствора стронция. Также было установлено, что путь поступления влияет на величину отложения стронция в скелете. При интратрахеальном поступлении депонируется 76%, ингаляционном – 31,6%, в/ж – 20-60%, в/б – 81,2%, накожном – 7%.

Существенное влияние на воздействие стронция на организм оказывают такие факторы как: вид влияния, пол, возраст подопытного, наличие или отсутствие беременности, лактации и еще внушительный список других факторов. Примером может служить то, что в скелете самцов отложения выше, чем в скелете самок.

Можно оставаться в относительной безопасности при работе с радиоактивными веществами, если соблюдать все правила техники безопасности (санитарные правила и нормы радиационной безопасности с применением специальных мер защиты в соответствии с классом работ).

1. “Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества. Справочник.” Под общ. ред. Л.А.Ильина, В.А.Филова. Ленинград, “Химия”. 1990.
2. “Медтко-санитарная подготовка учащихся” Под ред. П.А.Курцева Москва, “Просвещение”. 1988.
3. “Основы защиты населения и территорий в чрезвычайных ситуациях”. Под ред. акад. В.В. Тарасова. Издательство Московского университета. 1998.
4. “Неотложные состояния и экстренная медицинская помощь. Справочник.” Под ред. Е.И.Чазова. Москва. “Медицина”. 1990.
5. “Справочник практического врача”. Под ред. акад. А.И.Воробьёва. Москва. “Медицина”. 1991.
6. “Справочник школьника по физике”. Т.И.Трофимова. Москва. Издательский дом “Дрофа”. 1996.