Биологическое действие ионизирующего излучения.

Специфика: низкий энергический эффект (см. выше), пагубно влияют на организм, не обладают избирательностью по отношения к какому-либо типу молекул.

Воздействие ионизирующего излучения на биологические объекты условно рассматривают на следующих уровнях:

1. Влияние на клетку (физическое воздействие; химическое воздействие; биохимическое воздействие);

2. Влияние на органы и ткани организма;

3. Влияние на уровне целостного организма;

На клеточном уровне поражение начинается с воздействия излучения на молекулы воды с образованием продуктов радиолиза: это атомарный кислород, ионы водорода и ОН, перекиси. Все эти элементы активны в химическом отношении. Химическое поражение начинается с того, что эти соединения начинают очень активно взаимодействовать между собой. Находясь внутри клетки, они изменяют обычные ферменты, образуются патологические ферменты, которые вызывают повышение проницаемости мембран и выходят из клетки – начинается биохимия. Это был непрямой путь поражения.

Прямой путь поражения – ионизирующее излучение действует непосредственно на органические молекулы, вызывая их изменение. В общей массе поражений ¾ приходится на непрямой путь и ¼ - на прямой.

В клетке, которая подверглась воздействию ионизирующего излучения, может быть три варианта исхода:

1. При незначительной силе воздействия излучения и поражения клетки незначительны, произойдет ее восстановление до нормы без последствий;

2. При большей силе воздействия клетка может сохранить жизнеспособность и способность к делению, но обменные процессы поражены настолько серьезно, что это приводит к появлению клеточного атипизма;

3. Сила воздействия настолько велика, что происходит гибель клетки, причем для организма иногда предпочтительнее этот исход, нежели исход в клеточный атипизм.

Организм воздействует на поражение двумя путями: физиологической и патологической регенерацией. Это зависит от того, какая ткань преимущественно поражена. У малодифференцированных тканей преобладает патологическая регенерация. Это красный костный мозг, при этом регенерация быстрая, бурная, массивная, даже если осталось 0,5% клеток, то возможно полное восстановление.

В высокодифференцированных тканях, где клетки потеряли способность к размножению даже малые дозы воздействия, накапливаясь, приводят к гибели ткани. Регенерация затягивается, вялая и осуществляется в основном за счет компенсации сохранившимися клетками функциями погибших (на примере ЦНС).

Факторы, формирующие биологический эффект ионизирующего излучения.

1. Поглощенная доза;

2. Вид излучения;

3. Мощность дозы, дробность ее;

4. Объем облучаемых тканей;

5. Радиочувствительность тканей;

6. Способ облучения (внешнее или внутреннее);

7. Состояние организма в момент облучения;

8. Состояние окружающей среды в самый момент облучения.

Влияние большинства приведенных выше факторов на биологический эффект комментариев не требует, но следует более подробно остановиться на понятии радиочувствительность.

С учетом различной чувствительности органов и тканей к ионизирующему излучению введено понятие «критический орган» - это орган, ткань или часть тела, все тело, облучение которых в данных условиях наиболее опасно. Поэтому все органы, ткани и части тела человека разделены на 3 группы критических органов:

1. Гонады, красный костный мозг, все тело, сейчас ставится вопрос об отнесении к этой группе молочной железы;

2. Все органы и ткани, не относящиеся к 1 и 3 группе;

3. Кожный покров, костная ткань, суставы кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

Смысл отнесения всего тела к 1 группе критических органов в том, что при тотальном облучении допускаемая доза на все тело должна быть выше, чем на гонады и кроветворные органы.

Реакция полостного организма на облучение – могут быть и полезными, но частота их мала. В основном это отрицательные реакции, а именно:

1. Реакция немедленного типа или непосредственные реакции;

2. Отдаленные последствия, среди которых различаются: соматические, тератогенные и генетические.

РНТ – возникают в период облучения или непосредственно после него и имеют типичную, четко выраженную клиническую картину. Эти реакции характеризуются пороговым значением силы облучения, ниже этого порога эффект не развивается. Пороговую дозу превышать нельзя, ее нужно предотвращать. Выделяют еще 100 %-ю дозу – при ее воздействии эффект развивается в 100 % случаев, а при ее превышении усиление эффекта не наблюдается, развивается гибель клеток. Отсюда видно, что существует нестахостическая (неслучайностная, непрямая) зависимость дозы и эффекта.

В результате воздействия пороговой дозы развивается лучевая болезнь. До 100 р. болезнь не возникает, а чем выше доза, тем тяжелее болезнь. При дозе 800 р. – гибель.

Отдаленные последствия: самые разнообразные.

Соматические – также разнообразны, исходы: острая или хроническая лучевая болезнь, которые проявляются в ускорении процессов старения организма, развития склероза во всех органах и тканях: аорта, сосуды печени и почек, катаракта хрусталика глаза, особенно это, заметно и детей. Раньше такое сосудистое заболевание на голове, как капиллярная гемангиома (аналогично как у М.С. Горбачева) лечилась аппликациями радиоактивных препаратов. Дальше, наблюдая таких детей, у них было отмечено умственное и физическое отставание в развитии от сверстников.

Среди соматических поражений выделяются поражения, которые первоначально возникли на уровне клетки, когда клетка осталась жизнеспособной и приобрела атипизм. Зависимость доза-эффект – стахостическая. Реакции беспороговые, даже естественный радиационный фон иногда вызывает развитие эффекта. Вызывают т.н. оптимальные дозы, которые вызывают оптимальный выход данного эффекта, максимальное их количество. При ее снижении – снижается и частота эффектов, что обусловлено началом прямых реакций. Выделяется максимальная доза, которая эффекта не вызывает, т.к. она не вызывает гибель клеток, начинаются РНТ.

Тератогенный эффект – это эффект влияния на плод, который проявляется у первого поколения потомства, генетически, наследственно не закрепляется и в дальнейшем не проявляется. Наблюдается особенно при облучении беременных женщин и, особенно в ранние периоды беременности. При этом интересно, что их выживаемость повышается, а плод поражается в 100 % случаев. Это самые тяжелые поражения детей, которые, как правило, нежизнеспособны: рождение детей без головного или спинного мозга и т.п. Доза в 5 бер уже опасна в этом плане, а если она составила 10 бер – показано прерывание беременности, имеется в виду одномоментно полученная доза (лучевая диагностика и лечение по жизненным показаниям, лучевые аварии). Опасно в этом плане использование портативных рентгеновских аппаратов для прерывания беременности (лучевой аборт), имеется угроза бесплодия.

Генетический эффект – имеется стахостическая зависимость, минимальной дозы нет. Выделяют т.н. удваивающую дозу, которая удваивает частоту возникновения эффектов по сравнению с естественным радиационным фоном.

Радиационная безопасность – это комплекс мероприятий, направленных на ограничение облучения персонала, отдельных лиц из населения и всего населения до наиболее низких уровней дозы и на предупреждение возникновения ранних и отдельных последствий облучения.

Следует отметить, что в рамках ВОЗ существует т.н. МКРЗ (международный комитет по радиационной защите), состоящий из экспертов различных стран, который координирует и направляет деятельность в этой области. Имеются и национальные (НКРЗ) комитеты.

Положение НКРЗ нашли свое отражение в основном документе, регламентирующем работу с источниками ионизирующего излучения – «Нормах радиационной безопасности» - в СССР – НРБ-01 г., на основе которых разрабатываются все ведомственные инструкции и нормы, применительно к конкретным условиям работы с источниками излучений.

Все население, так или иначе, подвергаются воздействию излучений и поэтому по НРБ-01 оно разделено на 3 категории:

- категория А: «персонал», в нее входят лица, по роду своей деятельности постоянно или временно работающие с ИИИ;

- категория Б: «ограниченная часть населения» - лица, которые не работают непосредственно с ИИИ, но по условиям размещения рабочих мест или проживания могут подвергаться воздействию излучения:

- категория В: население в целом.

Для каждой категории облучаемых лиц устанавливаются соответствующие нормативы по предельно допускаемой дозе. В частности, по категории А по 1,2 и 3 группам критических органов ПДД будет составлять 5, 15 и 30 бэр в год соответственно; по категории Б – 0,5 бэр в год по 1 группе и по категории В – 0,05 бэр в год по 1 группе критических органов.