Действие радиации на человека

    Эффекты воздействия радиации на человека обычно делятся на две категории     1) Соматические (телесные) - возникающие в организме человека, который подвергался облучению.     2) Генетические - связанные с повреждением генетического аппарата и проявляющиеся в следующем или последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки человека, подвергшегося облучению.

Радиационные эффекты облучения человека
Соматические эффекты	Генетические эффекты
Лучевая болезнь	Генные мутации
Локальные лучевые поражения	Хромосомные аберрации
Лейкозы
Опухоли разных органов

  

Различают пороговые (детерминированные) и стохастические эффекты.

Детерминированные пороговые эффекты:лучевая болезнь, лучевой дерматит, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, анамалии в развитии плода и др.

Первые возникают когда число клеток, погибших в результате облучения, потерявших способность воспроизводства или нормального функционирования, достигает критического значения, при котором заметно нарушаются функции пораженных органов. Зависимость тяжести нарушения от величины дозы облучения показана в таблице:

Воздействие различных доз облучения на человеческий организм
Доза, Гр	Причина и результат воздействия
(0.7 - 2) 10^-3	Доза от естественных источников в год
0.05	Предельно допустимая доза профессионального облучения в год
0.1	Уровень удвоения вероятности генных мутаций
0.25	Однократная доза оправданного риска в ЧС
1.0	Доза возникновения острой лучевой болезни
3- 5	Без лечения 50% облученных умирает в течение 1-2 месяцев вследствие нарушения деятельности клеток костного мозга
10 - 50	Смерть наступает через 1-2 недели вследствие поражений главным образом желудочно-кишечного тракта
100	Смерть наступает через несколько часов или дней вследствие повреждения центральной нервной системы

    Хроническое облучение слабее действует на живой организм по сравнению с однократным облучением в той же дозе, что связано с постоянно идущими процессами восстановления радиационных повреждений. Считается, что примерно 90% радиационных повреждений восстанавливается.

    Стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты, такие как злокачественные новообразования, лейкозы, наследственные болезни, могут возникать при любых дозах облучения. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления.

Число случаев на 100 000 человек при индивидуальной дозе облучения 10 мЗв.
Категории облучаемых	Смертельные случаи рака	Несмертельные случаи рака	Тяжелые наследуемые эффекты	Суммарный эффект:
Работающий персонал	4.0	0.8	0.8	5.6
Все население *	5.0	1.0	1.3	7.3

   * Все население включает не только как правило здоровый работающий персонал, но и критические группы (дети, пожилые люди и т.д.)

    Радионуклиды накапливаются в органах неравномерно. В процессе обмена веществ в организме человека они замещают атомы стабильных элементов в различных структурах клеток, биологически активных соединениях, что приводит к высоким локальным дозам. При распаде радионуклида образуются изотопы химических элементов, принадлежащие соседним группам периодической системы, что может привести к разрыву химических связей и перестройке молекул. Эффект радиационного воздействия может проявиться совсем не в том месте, которое подвергалось облучению. Превышение дозы радиации может привести к угнетению иммунной системы организма и сделать его восприимчивым к различным заболеваниям. При облучении повышается также вероятность появления злокачественных опухолей.

       Наиболее интенсивно облучаются органы, через которые поступили радионуклиды в организм (органы дыхания и пищеварения), а также щитовидная железа и печень. Дозы, поглощенные в них, на 1-3 порядка выше, чем в других органах и тканях. По способности концентрировать всосавшиеся продукты деления основные органы можно расположить в следующий ряд:

щитовидная железа > печень > скелет > мышцы.

    Так, в щитовидной железе накапливается до 30% всосавшихся продуктов деления, преимущественно радиоизотопов йода.     По концентрации радионуклидов на втором месте после щитовидной железы находится печень. Доза облучения, полученная этим органом, преимущественно обусловлена радионуклидами ⁹⁹Мо, ¹³²Te,¹³¹I, ¹³²I, ¹⁴⁰Bа, ¹⁴⁰Lа.

.

Органы максимального накопления радионуклидов.
Элемент			Наиболее чувствительный орган или ткань.		Масса органа или ткани, кг
Водород	H	Все тело		70
Углерод	C	Все тело		70
Натрий	Nа	Все тело		70
Калий	К	Мышечная ткань		30
Стронций	Sr	Кость		7
Йод	I	Щитовидная железа		0.2
Цезий	Сs	Мышечная ткань		30
Барий	Ва	Кость		7
Радий	Rа	Кость		7
Торий	Тh	Кость		7
Уран	U	Почки		0.3
Плутоний	Рu	Кость		7

   * Относящаяся к данному органу доля полной дозы, полученной всем телом человека.

Исследования, охватившие примерно 100000 человек, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, показывают, что рак - наиболее серьезное последствие облучения человека при малых дозах. Первыми среди раковых заболеваний, поражающих население, стоят лейкозы

 

    Распространенными видами рака под действием радиации являются рак молочной железы и рак щитовидной железы. Обе эти разновидности рака излечимы и оценки ООН показывают, что в случае рака щитовидной железы летальный исход наблюдается у одного человека из тысячи, облученных при индивидуальной поглощенной дозе один Грей.

    Данные по генетическим последствиям облучения весьма неопределенны. Ионизирующее излучение может порождать жизнеспособные клетки, которые будут передавать то или иное изменение из поколения в поколение. Однако анализ этот затруднен, так как примерно 10% всех новорожденных имеют те или иные генетические дефекты и трудно выделить случаи, обусловленные действием радиации. Экспертные оценки показывают, что хроническое облучение при дозе 1 Грей, полученной в течение 30 лет, приводит к появлению около 2000 случаев генетических заболеваний на каждый миллион новорожденных среди детей тех, кто подвергался облучению.    

Установлено, что поражающее действие всех видов ионизирующих излучений на биологическую ткань сводится, в основном, к ионизации и возбуждению атомов и молекул ткани, что приводит к изменению ее физико-химических свойств и нагреву.

Изменения, возникающие в организме под действием ионизирующих излучений, зависят от величины поглощенной энергии - поглощенной дозы (чем она больше, тем значительнее изменения); вида излучения (рентгеновское излучение, альфа-, бета-, гамма излучение); путей воздействия на организм (внешнее или внутреннее облучение), а также от объема облученных тканей и их морфологии.

Виды поражения ионизирующим излучением: лучевой ожог, некроз (омертвление) ткани, поражение организма в целом (лучевая болезнь).

Процесс воздействия ионизирующих излучений на биологическую ткань можно условно разделить на три этапа: физико-химические изменения, химические изменения и биологические изменения.

На первом этапе при облучении биологической ткани наибольшая вероятность распада (радиолиза) молекул воды, которая составляет 60-70% массы биологической ткани. Под действием ИИ на воду образуются свободные радикалы Н⁺ и ОН^- Таким образом, на первом этапе под действием ионизирующих излучений в биологической ткани происходит распад молекул воды, т.е. изменение ее физико-химических свойств.

Второй этап - химически активные группы, взаимодействуя, друг с другом или с нейтральными атомами вещества могут образовать новые молекулы с другими свойствами, которые несовместимы с молекулами ткани. Например, взаимодействия Н⁺ и ОН^- через ряд превращений могут привести к образованию перекиси водорода (H₂O₂). Свободные радикалы вызывают разрушения целостности цепочек макромолекул(белковинуклеиновых кислот), что может привести как к массовойгибели клеток, так иканцерогенезуимутагенезу. Наиболее подвержены воздействию ионизирующего излучения активно делящиеся (эпителиальные, стволовые, также эмбриональные) клетки.

В биологической ткани произошли химические изменения.

Третий этап - молекула перекиси водорода вступает во взаимодействие с рядом расположенными живыми клетками и разрушает их. Так происходит омертвление биологической ткани.

Продукты радиолиза вступают в химические реакции с молекулами тканей, образуя соединения, не свойственные здоровому организму. Это приводит к нарушению деятельности отдельных функций или систем, а также жизнедеятельности организма в целом.

Интенсивность химических реакций, индуцированных свободными радикалами, повышается, и в них вовлекаются многие сотни и тысячи молекул, не затронутых облучением. В этом состоит специфика действия ИИ на биологические объекты.После действия излучения на организм в зависимости от дозы могут возникнуть детерминированные и стохастические радиобиологические эффекты. Например, порог появления симптомов остройлучевой болезниу человека составляет 1—2Звна 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)^.

Нарушения биологических процессов могут быть либо обратимыми, когда нормальная работа клеток облученной ткани полностью восстанавливается, либо необратимыми, ведущими к поражению отдельных органов или всего организма и возникновению лучевой болезни.

Одновременно с ионизацией нейтральных молекул под действием ионизирующих излучений происходит возбуждение нейтральных атомов биологической ткани, переход которых в исходное состояние сопровождается выделением тепла. Под действием этого тепла происходит нагрев ткани. В отдельных случаях это приводит к ожогам ткани.

Облучение костного мозга наиболее опасно, так как вызывает резкое уменьшение в крови белых кровяных телец - лейкоцитов (уменьшаются защитные силы организма в борьбе с инфекцией), кровяных пластинок - тромбоцитов (ухудшается свертываемость крови) и красных кровяных телец-эритроцитов (нарушается снабжение организма кислородом).

При облучении организма малыми дозами реакция может быть местной или общей. Местная реакция происходит при локальных облучениях малыми дозами, включая попадание радиоактивных веществ на кожу. На облученном участке появляется покраснение (лучевая эритема), отечность, зуд. В течение нескольких дней эти изменения, как правило, исчезают без каких либо последствий.

Общая лучевая реакция может выражаться в слабости, головокружении, головной боли, сонливости, рвоте. Правильный режим способствует тому, что эти неприятные явления проходят и функции организма восстанавливаются. Однако радиоактивные вещества, попадающие внутрь организма даже в небольших количествах, могут накапливаться в тканях, создавая очаги постоянного облучения.

Последствия этого могут быть опасными.

Форма и клиника проявления лучевой болезни могут проявляться по разному:

Общим для всех форм лучевой болезни является нарушение функций всех органов и систем из-за разрушения ткани. В первую очередь поражаются система кроветворения и кровообращения, кишечно-желудочный тракт, ЦНС. Наблюдается общая интоксикация организма (слабость, головные боли, нарушение сна, тошнота и т.д.).

Появляется кровоточивость десен, под кожей появляются характерные кровоизлияния, через некоторое время начинают выпадать волосы. Резко падает сопротивляемость организма к возбудителям инфекционных заболеваний.

Первым признаком облучения организма может служить резкое сокращение лейкоцитов в крови. Например, при общем облучении организма дозой 50 рад. через сутки в крови резко сократится количество лейкоцитов и это можно обнаружить при анализе крови.

Воздействия ионизирующих излучений на организм человека имеют ряд особенностей: действия их на организм человека не ощутимы; имеется скрытый период проявления; действия доз суммируются; обладают мутагенным воздействием.