Ответы на вопросы к зачету по рб

1. Предмет радиобиологии как фундаментальной науки.

Радиобиология – это наука о воздействии всех видов ионизирующих излучений на живые организмы и их сообщества. Предмет радиобиологии – вскрытие общих закономерностей биологического ответа на ионизирующее излучение и разработка путей и методов лучевыми реакциями организма.

Задачи радиобиологии:

• поиск средств защиты организма от воздействия ИИ и пути пострадиационного восстановления от повреждений;

• прогнозирование опасности для человека и животных, вызванных повышенным уровнем радиации окружающей среды и радиоактивным загрязнением с/х продуктов;

• разработка методов использования излучений в качестве радиобиологической технологии;

• диагностика болезней и лечение больных;

• рассмотреть и изучить кардинальные понятия радиочувствительности;

• изучить возможность изменять радиочувствительность с помощью физ. и хим. агентов;

• изучить процессы восстановления на клеточном и организменном уровне;

• провести полный анализ лучевых болезней, знать методы лечения острой и хронической болезни.

Фундаментальная задача: вскрытие общих закономерностей биологического ответа на воздействие ионизирующих излучений, которые являются научной основой гигиенической регламентации радиационного фактора и овладения искусством управления лучевыми реакциями организма.

Методы: 1) физическая дозиметрия; 2) химическая дозиметрия; 3) фотохимическая дозиметрия; 4) калометрическая дозиметрия; 5) математический расчет; 6) биологический метод; 7) цитогенетический; 8) биохимический;  9) геофизический; 10) иммунологический

Наличие фундаментальной задачи, составляющей предмет радиобиологии, и собственных методов исследования, определяет ее как самостоятельную комплексную научную дисциплину, имеющую тесные связи с рядом теоретических и прикладных областей знаний

Особенности радиобиологии как науки:

• строго экспериментальная дисциплина;

• специфические, присущие только радиационному агенту свойства, обусловливают другую особенность радиобиологии–необходимость проведения исследования на всех уровнях биологической организации – от молекулярного до популяционного;

• большая практическая значимость;

• овладение способами искусственного управления лучевыми реакциями биологических объектов и человека с помощью различных модифицирующих средств.

Как самостоятельная научная дисциплина начала формироваться в середине прошлого столетия после уникальных открытий ядерной физики – атомной энергии и возможностей её получения путём деления атомов урана.

На современном этапе взаимодействия человека и окружающей среды особенно актуальными являются вопросы воздействия источников ионизирующего излучения природного и техногенного происхождения на живые объекты и изучение процессов биологического ответа. Опасно недооценивать губительное действие радиации на живые организмы, но в тоже время не следует, и переоценивать опасность малых доз ионизирующего излучения, сопоставимых с естественным радиационным фоном, изменяющим свои уровни в десятки и сотни раз в различных районах проживания человека.

Таким образом, современная радиобиология представляет самостоятельную комплексную дисциплину, которая имеет четко выделенные отдельные отрасли, главные из которых перечислены на рис.2. Такие направления, как противолучевая защита и терапия радиационных поражений, космическая радиобиология, радиационная иммунология, радиационная гигиена и, наконец, получившая активное развитие в настоящее время радиобиология опухолей, могут быть с достаточным основанием объединены в одну крупную ветвь радиобиологии – медицинскую радиобиологию.

Каждое из перечисленных направлений имеет свои конкретные задачи, достаточно полно определенные их названием, для решения которых, однако, применяют специальные радиобиологические количественные методы исследования, что и объединяет их в одну общую дисциплину.

2. Ионизирующее излучение как важный природный и технический компоненты среды, действующей на человека и биоту.

Ионизирующими называют такие излучения, которые, проходя через среду, вызывают ее ионизацию. Помимо ионизации излучения могут вызывать возбуждение молекул среды. Энергию ионизирующего излучения измеряют во внесистемных единицах электрон-вольтах (эВ), 1 эВ = 1,6 . 10-19 Дж. Ультрафиолетовое излучение и видимый свет не относят к ионизирующим. По своей природе ионизирующее излучение бывает фотонным и корпускулярным. Фотонное излучение включает -излучение и рентгеновское излучение. -излучение - это фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или при аннигиляции частиц (например, электрона и позитрона). Оно обладает высокой проникающей способностью (средний пробег фотонов в воздухе составляет около ста метров, а в биологической ткани - до 10 - 15 см), представляет основную опасность как источник внешнего облучения. Рентгеновское излучение - это фотонное излучение, состоящее из тормозного или характеристического излучения. Под тормозным понимают излучение, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц, а под характеристическим - возникающее при изменении энергетического состояния электронов атома. Корпускулярное излучение - это ионизирующее излучение, состоящее из частиц с массой, отличной от нуля. Оно бывает следующих видов: - -излучение, состоящее из электронов или позитронов, испускается при ядерных превращениях. Бета-частицы обладают малым пробегом (несколько метров в воздухе и несколько сантиметров в биологической ткани), бета-излучатели опасны при проникновении в легкие и желудочно-кишечный тракт как внутренние облучатели; - -излучение, состоящее из частиц, имеющих строение, аналогичное ядру атома гелия, т.е. из двух протонов и двух нейтронов, альфа-частицы обладают очень малым пробегом (не более нескольких сантиметров в воздухе и не более 0,1 мм в биологической ткани). Альфа-излучатели опасны при проникновении внутрь организма как источники внутреннего облучения; - протонное излучение, состоящее из протонов; - нейтронное излучение, состоящее из нейтронов.

3. Краткий очерк истории развития радиобиологии.

Возникновение радиобиологии обязано трем великим открытиям, увенчавшим окончание предыдущего столетия:

1895. – открытие Вильгельмом Конрадом Рентгеном Х-лучей;

1896. – открытие Анри Беккерелем естественной радиоактивности урана;

1898–открытие четой Кюри – Марией Склодовской и Пьером радиоактивных свойств полония и радия.

Вильгельму Конраду Рентгену ко времени его великого открытия было 50 лет. Он руководил тогда физическим институтом и кафедрой физики Вюрцбургского университета. 8 ноября 1895 г.Рентген, как обычно, поздно вечером закончил эксперименты в лаборатории. Погасив свет в комнате, он заметил в темноте зеленоватое свечение, исходившее от кристаллов соли, рассыпанных на столе. Оказалось, что он забыл выключить напряжение на катодной трубке, с которой работал в тот день. Свечение немедленно прекращалось, как только отключался ток, и тотчас возникало при его включении. Исследуя загадочное явление, Рентген пришел к гениальному выводу: при прохождении тока через трубку в ней возникает какое-то неизвестное излучение. Именно оно вызывает свечение кристаллов. Не зная природы этого излучения, он назвал его Х-лучами.

Возникшая шумиха и небылицы не могли ослабить интереса к великому открытию. Рентгеновские лучи немедленно стали не только предметом глубокого изучения во всем мире, но и быстро нашли практическое применение. Кроме того, они послужили непосредственным импульсом к обнаружению нового явления – естественной радиоактивности, которое потрясло мир менее чем через полгода после открытия рентгеновских лучей.

Рентгеновские лучи не только немедленно стали предметом глубокого изучения во всем мире, но и быстро нашли практическое применение. Кроме того, они послужили импульсом к открытию нового явления – естественной радиоактивности, которое потрясло мир менее чем через полгода после открытия рентгеновских лучей. Одним из тех, кто интересовался природой «всепроникающих» рентгеновских лучей, был профессор физики Парижского музея естественной истории Анри Беккерель. Проявив однажды оставленную на столе фотопластинку, завернутую в черную бумагу, Беккерель обнаружил, что она засвечена лишь в том месте, где лежала насыпанной соль урана. Несколько раз повторив наблюдения при солнечной и пасмурной погоде, ученый пришел к выводу, что уран произвольно, независимо от солнечного излучения, испускает невидимые глазу «урановые лучи».

Десятки исследователей после открытия Рентгена были иском новых таинственных излучений. Но лишь пытливому и талантливому А. Беккерелю удалось отличить от индуцируемой солнечным светом люминесценции самопроизвольное испускание ураном проникающего излучения.

Десятки исследователей после открытия Рентгена были заняты поиском новых таинственных излучений. Изучение этого явления стало предметом страстных исканий великого польского ученого Марии Склодовской-Кюри, а вскоре – и ее мужа, не менее блестящего французского исследователя Пьера Кюри. 18 июля 1898 года супруги Кюри сообщили об открытии нового радиоактивного элемента – полония названного в честь родины М. Кюри – Польши, а 26 декабря М. Кюри и Ж. Бемон – об открытии второго радиоактивного элемента – радия.

Работы по исследованию радиоактивности продолжали бурно развиваться. В 1899 году М. Кюри обнаружила, что воздух вокруг соединений радия становится проводником электрического тока, а в 1900 году немецкий химик Э. Дорн сообщил об открытии им нового газообразного радиоактивного элемента, выделяющегося из препаратов радия. Он назвал этот элемент радоном. В том же году в Англии Э. Резерфорд и Р. Оуэне установили, что торий выделяет радиоактивный газ, который они назвали эманацией (торон). Несколько позже А. Дебьерн и независимо от него Ф. Гизель, исследуя актиний, показали, что из него также выделяется радиоактивный газ. В том же году канадец Дж. Мак-Леннон установил, что в результате радиоактивных превращений радия образуется стабильный радий-G (RaG), а О. Ган и Л. Майтнер нашли конечный продукт превращения тория – стабильный торий-D (ThD).

В 1900 году английский ученый В. Крукс и независимо от него  А. Беккерель выделили из урана новый радиоактивный элемент уран-Х (UX), а в 1902 году Э. Резерфорд и Ф. Содди нашли, что распад тория в эманацию происходит через промежуточный продукт, который они назвали торий-Х (ThX). В 1904 году, Э. Резерфорд провел анализ радиоактивного осадка, получающегося при распаде радона, торона и актинона, в котором он обнаружил ряд радиоактивных элементов: радий-А (RaA), радий-В (RaB), paдий-С (RaC), радий-D (RaD), радий-F (RaF), радий-Е (RaE), торий-В (ThB), торий-С (ThC), актиний-В (АсВ), актиний-С (АсС); В 1905 году Т. Годлевский в Канаде и независимо от него Ф. Гизель выделили из актиния радиоактивный элемент – актиний-Х (АсХ), а О. Ган в Германии нашел, что превращение тория в эманацию проходит через образование радиотория (RdTh). В 1906 году, он установил образование из радиоактиния актиния-Х (АсХ), а в1907 году обнаружил, что образование RdTh из тория идет через промежуточный продукт мезоторий (MsTh). В 1908 году Б. Болтвуд в США выделил из урановой руды ионий (Iо) – предшественник радия, а О. Ган установил, что мезоторий является смесью двух радиоактивных элементов: мезотория-1 и мезотория-2. Вместе с Л. Майтнер О. Ган обнаружил в продуктах распада актинона актиний-С" (АсС").

В 1911 году К. Фаянс определил, что радиоактивное превращение RaC идет двумя путями: с образованием радия-С/(RаС) и радия-С"(RаС"). В том же году русский ученый Г. Н. Антонов в лаборатории Резерфорда по кривой распада UX нашел, что в нем имеется радиоактивная примесь – элемент, который он назвал ypaн-Y(UY). В 1913 году Ф. Содди и немецкий ученый О. Геринг обнаружили в продуктах распада урана уран-Х₂(UX₂), названный бревием, а англичане Э. Марсден и Р. Вильсон – двойственность распада тория-С на торий-С" (ThC") и торий-D (ThD). Г. Мак-Кой и Ш. Виоль в США исследовали химические свойства радиоактивных элементов – продуктов распада тория. Далее, О. Ган и Л. Майтнер и независимо от них Ф. Содди и Дж. Кренстон выделили из урановых руд новый радиоактивный элемент протактиний (Ра) – предшественник актиния.

Число вновь открытых радиоактивных элементов катастрофически увеличивалось, что противоречило периодической системе элементов  Д.И. Менделеева. Большинству из них не было места в этой системе. В то же время, как мы видели, накапливались сведения о превращениях одних радиоактивных элементов в другие, об их взаимосвязи. Все эти открытия новых элементов проводились по проторенной М. Кюри дорожке – методом носителей.

4. Возникновение и основные этапы развития радиобиологической науки.

Первый этап

1890—1921 гг.

описательный этап, связанный с накоплением данных и первыми попытками осмысления биологических реакций на облучение ( В. К. Рентген, А. Беккерель, М. Склодовская, П. Кюри и др.)

Второй этап

1922—1944 гг. Теория точечного тепла, становление фундаментальных принципов количественной радиобиологии, связь эффектов с величиной поглощенной дозы; открытие мутагенного действия ионизирующих излучений, развитие радиационной генетики (Ф. Дессауэр, Н.В. Тимофеев-Ресовский, Б. Н. Тарусов | Н .М. Эмануэль, Г. Мюллер и др.)

Третий этап

1945—1985 гг.

дальнейшее развитие количественной радиобиологии на всех уровнях биологической организации молекулярная и клеточная радиобиология разработка биологических способов противолучевой защиты лечения лучевых поражений применение в радиобиологии ускорителей заряженных частиц разработка радиосенсибилизирующих агентов развитие радиобиологических принципов лучевой терапии опухолей

Четвертый этап

с 1986 года по настоящее время

5. Методы исследования в радиобиологии.

• в методе радиационного эксперимента –примененяют ИИ и РВ для изучения закономерностей их влияния на организм, отдельные системы и органы, клетки в лабораторных условиях (постановка эксперимента);

• в радиоиндикационном методе исследования –используют введение радиоактивных изотопов в организм с последующей радиометрией отдельных тканей, органов, систем с целью определения закономерностей протекающих в них биохимических и прочих процессов.

• использование общебиологических методов исследования – клинического, гематологического, биохимического, иммунологического, статистического методов.

5. Объекты и уровни изучения в радиобиологии.

В соответствии с объектами радиобиологических исследований (уровней организации живого) в нашем курсе можно выделить 3 раздела:

• Действие излучений на сложные системы (экологические системы, популяции, многоклеточные организмы, органы и ткани)

• Действие излучений на клеточном уровне (клетки, клеточные органеллы, биологические мембраны)

• Действие излучений на молекулярном уровне (макромолекулы, "малые" молекулы).

5. Радиобиология в системе естественных наук. Возникновение пограничных наук ( радиационная цитология, радиационная генетика).

Современная радиобиология состоит из многих научных направлений, основными из которых являются: радиационная биофизика,   радиационная  биохимия,  радиационная   цитология ,  радиационная  генетика, радиационная иммунология, радиационная патофизиология, противолучевая защита, терапия радиационных поражений, радиационная гигиена, радиобиология опухолей, космическая радиобиология, радиационная экология, сельскохозяйственная радиобиология, радиобиология неионизирующих излучений.

Радиационная цитология (радиобиология клетки) — наука, изучающая влияние излучений на строение ифункции клеток; одно из направлений радиобиологии.

Повреждение основныхкомпонентов клетки ведет кдальнейшему изменениюорганов (О) и/или гибеликлеток облученногоорганизма. (М-молекулы, ПД-прямое действие, КД-косвенное действие, РТ-действие радиотоксинов). Изменения могут бытьмодифицированы.

Основные изменения

• Нарушения дифференцировки и деления клеток.

• Трансформация в злокачественные клетки.

• Репродуктивная и интерфазная гибель клеток

Причины нарушений

• Повреждение ядер, хромосом , других ядерных органелл.

• Повреждение биологических мембран

Классификация типов гибели клеток по В.И. Корогодину

• Гибель без деления и попыток к росту (интерфазная),

• Гибель без деления, но после увеличения размеров клетки, а в некоторых случаях после деления ядра,

• Гибель клетки при попытке разделиться или после одного деления (митотическая гибель),

• Гибель после нескольких циклов размножения (репродуктивная форма гибели),

• Гибель не всех, а только некоторых потомков облучённых клеток (репродуктивная форма гибели для быстрообновляющихся клеточных систем).

Радиационная генетика изучает появление наследственных изменений после действия различных излучений; одно из направлений радиобиологии.

В 1925 г. в опытах на дрожжевых клетках и плесневых грибках Г. Н. Надсон и Г. Ф. Филиппов выявили действие ионизирующих излучений на генетический аппарат клетки, сопровождающееся наследственной передачей вновь приобретенных признаков. Так, исследуя влияние рентгеновских лучей на половой процесс у низших грибов, они обратили внимание на появление отдельных колоний оранжевого цвета. Изучение этих новых форм грибов показало их резкое отличие от исходной культуры — они были способны образовывать жиры и оранжевый пигмент. Наблюдением грибков в течение многих поколений было показано, что речь идёт о наследуемых изменениях, таким образом, было установлено, что рентгеновские лучи обладают мутагенным действием. В 1927 г. это подтвердил Г. Мёллер на дрозофиле, а затем Л. Стадлер — на кукурузе.

Затем исследования были проведены на мышах и других организмах.

Хромосомные аномалии обычно возникают при облучении клеток в периоде G1 (пресинтетическом периоде) клеточного цикла, перед удвоением генетического материала. Облучение клеток в периоде G2 (постсинтетическом периоде) может вызвать повреждение лишь одной хроматиды в хромосоме. Частота хромосомных аберраций в циркулирующих лимфоцитах коррелирует с дозой облучения, и поэтому величину этой дозы можно установить путём сравнения числа хромосомных аберраций в лимфоцитах и в клеточной культуре, получившей определенную дозу ионизирующего излучения in vitro. Минимальная доза, которую можно выявить при анализе лимфоцитов, составляет примерно от 10 до 20 бэр.[1] Обнаружение хромосомных аберраций в лимфоцитах — доказательство недавнего облучения организма.

Основные изменения

• генные мутации

• геномные мутации

• хромосомные аберрации

• радиационно-индуцированная нестабильность генома

Причины нарушений:

• изменение структуры ДНК

• эффект «свидетеля»

• нарушение регуляции p53

5. Связь радиобиологии с медицинской радиобиологией, лучевой терапией, радиационной гигиеной.

Уже вскоре после открытия ионизирующего излучение было обнаружено, что оно обладает биологическим действием. Так, И.Р. Тарханов, В.И. Зарубин, М.Н. Жуковский и др. в своих работах отмечали, что интенсивное воздействие на организм рентгеновского и гамма-излучения может приводить к выраженным кожным реакциям, раздражению глаз, выпадению волос, повреждению органов кроветворения, нарушению функции нервной системы и тяжелому общему поражению организма. Применение ионизирующего излучения в  медицине  без знания его вредоносных свойств дорого обошлось человечеству. Так, 1897 г. Удин, Бертелеми и Дарье сообщили о 48 случаях поражения кожи рентгеновскими лучами, а в 1902 г. Гудман смог собрать уже 172 случая. От последствий излучения умерли представители медицинской науки: русский рентгенолог С.В. Гольдберг, известный французский радиотерапевт И. Бергонье. Обнаружение вредоносного действия ионизирующего излучения на организм явилось причиной интенсивных исследований в этой области и разработки эффективных мер противорадиационной защиты. Характеризуя в целом развитие медицинской радиологии в нашей стране в период до 1945 г., следует сказать, что в это время она развивалась только применительно к задачам использования излучений в медицинской практике. Предметом радиологии были лучевые осложнения у больных, возникающие в результате проведения рентгеновских процедур, и лучевые заболевания персонала рентгеновских кабинетов. Этой цели были посвящены и все экспериментальные работы по  радиобиологии .

5. Фундаментальные аспекты радиобиологии.

Первой количественной теорией является теория «точечного тепла» или «точечного нагрева» (Ф.Дессауэр-1922):

• ионизирующее излучение обладает очень малой объемной плотностью по сравнению с другими излучениями

• излучение обладает большой энергией, величина которой значительно превосходит энергию любой химической связи

• облученный биологический объект состоит из относительно безразличных и весьма существенных для жизни микрообъемов и структур

• в облучаемом объекте при поглощении относительно небольшой общей энергии в отдельных, случайных и редкорасположенных микрообъемах оставляются настолько большие порции энергии, что их можно сравнить с микролокальным нагреванием

• так как распределение «точечного тепла» является чисто статистическим, то конечный эффект в клетке будет зависеть от случайных "попаданий" дискретных порций энергии в жизненно важные микрообъемы внутри клетки; с увеличением дозы увеличивается вероятность таких попаданий и наоборот.

Теория "мишени или попаданий", поставила во главу угла представления о прямом действии ионизирующего излучения на клетки (30-е годы). Стохастическая (вероятностная) гипотеза является дальнейшим развитием теории прямого действия излучений. Выразителями этой точки зрения являлись О. Хуг и А. Келлерер (1966). Суть их взглядов заключалась в том, что взаимодействие излучений с клеткой происходит по принципу вероятности (случайности) и что зависимость "доза-эффект"обуславливается не только прямым попаданием в молекулы и структуры-мишени, но и состоянием биологического объекта как динамической системы. Б.И. Тарусовым и Ю.Б. Кудряшовым было показано, что свободные радикалы могут возникать при действии радиации и в неводных средах - в липидных слоях биомембран. Эта теория получила название "теории липидных радиотоксинов". Своеобразной интегральной теорией, объясняющей биологическое действие ионизирующих излучений является структурно-метаболическая теория (1976). Автор этой теории А.М. Кузин считает, что нарушения под действием радиации обусловлены деструкцией всех основных биополимерных молекул, цитоплазматических и мембранных структур в живой клетке. В настоящее время произошел сдвиг парадигмы от принципа попадания и теории мишени к эффекту «свидетеля».

10.Практическое применение результатов радиобиологических исследований.

Актуальными для радиобиологии  становятся такие   практические  задачи, как изыскание различных средств защиты организма отизлучений  и путей его пострадиационного восстановления отповреждений, прогнозирование опасности для человечества повышающегося уровня радиации окружающейсреды, изыскание новых путей использования ионизирующих излучений в медицине, сельском хозяйстве, пищевой и микробиологической промышленности.

  Строительство ускорителей ядерных частиц,  применение  в медицине плотноионизирующихизлучений, проникновение человека в космос поставили перед Р. ряд новых проблем, в том числе исследование  относительной биологической эффективности нейтронов и протонов больших энергий, многозарядных ионов, пи-мезонов; изучениеодновременного действия радиации и др. факторов космического полёта (невесомости, вибрации и т.п.);  исследование  действия радиации на высшую нервную деятельность человека в условиях космоса и др. Интенсивно развивающаяся ветвь Р. — космическая Р. — решает эти вопросы как в земных условиях(эксперименты с использованием современных ускорителей, специальных стендов и т.д.), так и при полётахв космос.

         Преимущества работы с микроорганизмами при проведении  радиобиологических   исследований способствовали быстрому развитию и оформлению др. самостоятельной ветви Р. — радиационноймикробиологии, основы которой были заложены в 20-е гг. 20 в. работами Г. А. Надсона. Микроорганизмышироко используются для выяснения общих закономерностей воздействия ионизирующих излучений наклетки или различные внутриклеточные структуры — органоиды и др., для выяснения механизмоврадиационного мутагенеза и многих др. проблем Р. Исследования по радиочувствительностимикроорганизмов, показавшие поразительную устойчивость некоторых из них к облучению, значительноизменили наши представления о возможных границах существования жизни в экстремальных радиационныхусловиях.

  Многогранность задач, стоящих перед современной Р., привела к развитию радиоэкологии, радиационной генетики и др. разделов Р. Исследования в области Р. лежат в основе практического   применения  ионизирующих излучений в лучевой терапии злокачественныхновообразований; на их базе разработаны эффективные методы лечения лучевой болезни, они послужилитеоретическим фундаментом для использования ионизирующих излучений в борьбе с с.-х. вредителями, длявыведения новых сортов с.-х. растений (радиационная селекция), повышения урожая путём предпосевногооблучения семян, продления сроков хранения с.-х. сырья, для лучевой стерилизации медицинскихпрепаратов. Данные космической Р. необходимы для прогнозирования и обеспечения безопасности полётовчеловека в космос. Многие открытия в Р. (например, открытия радиационного мутагенеза, а такжеферментов, репарирующих радиационные повреждения ДНК и др.) способствовали существенномуразвитию знаний об общих законах жизни.

11.Радиофобия и радиоэйфория.

История разделила общественное отношение к радиации на две полярные крайности: сначала одномоментно возникла радиоэйфория, затем, постепенно, в течение десятков лет переродившаяся в радиофобию, которая продолжается до сих пор. После открытия рентгеновских лучей многие люди, в том числе врачи, верили, что с помощью радиации можно вылечить многие болезни. В то время люди не могли, да и не хотели видеть опасности радиоактивного облучения. Когда в 1895 году Рентген обнаружил новый вид излучения, волна восторга охватила весь цивилизованный мир. Это открытие не только поколебало основы классической физики. Оно обещало неограниченные возможности – в медицине его тут же стали применять для диагностики, чуть позже – для лечения самых различных заболеваний. Рентгенодиагностика и рентгенотерапия спасли жизнь многим людям. Врачи, правда, через некоторое время стали ограничивать допустимое число рентгеновских снимков для одного пациента, но никто всерьез не обращал внимания на легкие ожоги, иногда возникавшие после рентгеновского облучения при его передозировке. Радиевая вода продавалась во множестве стран, включая Россию. Пудры, крема и зубные пасты на основе радиоактивных элементов были верхом моды. Обогащение питьевой воды урановыми таблетками было повсеместным, и никаких нареканий со стороны пользователей не было, зато был постоянный поток довольных клиентов, обогащавших производителей указанной воды. Несомненно, что в некоторых случаях, при соответствующей, случайно (а может и не случайно) оказавшейся правильной дозировке уровня радиации, положительный эффект на здоровье людей наблюдался. Но также несомненно, что во многих случаях вследствие неизвестности лечебных доз радиации, ее уровень превышал допустимый, и здоровью людей наносился вред. Отправной точкой генезиса радиофобии следует считать сброшенные на Хиросиму и Нагасаки атомные бомбы: мир в полной мере смог увидеть, насколько велика сила атома. Ядерная энергия в один момент стала ассоциироваться с неким злом, хотя говорить об одномоментном формировании страха перед радиацией все еще было рано. Картину дополнила борьба мировой общественности за прекращение испытаний атомного оружия. При этом постоянно упоминались вредоносные радиоактивные осадки, выпадавшие по всему земному шару и облучавшие всех людей на Земле. 26 апреля 1986 года произошла Чернобыльская катастрофа, переселение целого города, создание «Зоны отчуждения» с радиусом в 30 км. При этом радиофобия проявилась максимально:стресс, который пережили и переживают многие люди, паника, народные методы защиты от радиации с применением водки, постоянный страх за свое здоровье и ожидание беды после радиоактивного облучения – все это в совокупности превысило негативный эффект, ожидаемый от эффекта радиоактивного поражения. И вот – март 2011 года. Фукусима. И снова радиация вырисовывается в роли главного врага. 

Таким образом, если в начале XX в. люди не могли и упорно не хотели видеть вреда от облучения, то в конце его стали бояться радиации даже тогда, когда она не представляет собой реальной опасности. В соответствии с термином, приведенным в Энциклопедии гражданской защиты (том III, 2007г., стр. 264-265), радиофобия – это патологически сильный необоснованный страх возможного воздействия радиации и его последствий.

12.Современные методы исследования и лечения в медицинской радиобиологии.

В 20—30 гг. началось становление дозиметрии ионизирующих излучений, что позволило в дальнейшем количественно нормировать воздействие ионизирующего излучения на организм при диагностических процедурах и лучевом лечении опухолевых и неопухолевых заболеваний.

    Активное развитие Р. м. началось после второй мировой войны в связи с созданием атомного оружия и атомной промышленности, что обеспечило получение большого числа радиоактивных изотопов, а также постройкой ускорителей, позволяющих генерировать различные виды ионизирующего излучения. Широкий спектр искусственных радионуклидов был использован для создания так называемых радиофармацевтических препаратов, применяемых в радионуклидной диагностике. Широкое использование искусственных радионуклидов (в первую очередь, ⁶⁰Со и ¹³⁷Сs) и медицинских ускорителей (электронные пучки, тормозное излучение, быстрые нейтроны) привело к постепенному вытеснению рентгеновских лучей и радия как средств лучевой терапии онкологических больных.

В рентгенодиагностике появились новые методы контрастирования (ангиография, лимфография), получения послойных изображений органов и тканей (компьютерная томография), а также целенаправленного введения лекарственных препаратов в патологический очаг (диапедевтика, эндоваскулярная хирургия).

Наряду с ионизирующим излучением для целей диагностики и терапии в последние годы все шире применяют неионизирующие излучения. Для визуализации различных нарушений в тканях и органах широко используют ультразвук. Создание аппаратов для локальной, регионарной и общей гипертермии в диапазоне СВЧ-, УВЧ- или ВЧ-излучения позволило разработать методы термолучевого лечения онкологических больных, при применении которых опухоль наряду с воздействием ионизирующего излучения подвергается нагреванию до температуры 42—43°.

С помощью регистрации магнитного резонанса получена томографическая картина большинства органов и тканей человека. Для лечения различных заболеваний применяют излучение лазера в световом и инфракрасном диапазонах. Предпринимаются попытки использовать для этих целей магнитные поля различной интенсивности, а также СВЧ-излучение миллиметрового и сантиметрового диапазонов. Широкое использование ионизирующих и других потенциально опасных электромагнитных излучений в народном хозяйстве и медицине инициировало развитие таких направлений исследований, как радиационная безопасность,противолучевая защита, поиск и разработка противолучевых агентов.

13.Знаменитые учёные – радиобиологии.

Первые сведения о повреждающем действии ионизирующих из­лучений, в частности рентгеновского, были опубликованы в 1896 г., когда у ряда больных, которым производились рентгеновские сним­ки, а также у врачей, работающих с этими лучами, были обнаруже­ны дерматиты.

Поражения кожных покровов возникали и после воздействия лучами радия. Пьер Кюри, желая выяснить их влияние на кожу, об­лучил собственную руку. В сообщении, сделанном им в Парижской академии наук, он подробно описал процесс поражения.

Среди самых ранних работ по изучению биологического действия ионизирующих излучений на животных широкую известность по­лучили классические исследования Н. Ф. Тарханова (1898 г.), уста­новившего в опытах наличие различных реакций на облучение во многих системах организма лягушек и насекомых.

В 1903 г. Альберс-Шонберг обнаружил дегенеративные измене­ния семяродного эпителия и азооспермию у морских свинок и кро­ликов, а в 1905 г. Хальберштадтер наблюдал атрофию яичников у облученных животных. Вскоре выявили азооспермию, явившуюся причиной бесплодия молодых рабочих завода рентгено­вских трубок, проработавших на производстве более трех лет.

В 1903 г. в значительной степени под влиянием экспериментов русского исследователя Е. С. Лондона, который обнаружил леталь­ное действие лучей радия на мышей, применили для этих целей рентгеновские лучи. Последний впервые описал лучевую ане­мию и лейкопению, а также обратил внимание на поражение орга­нов кроветворения, видимое даже невооруженным глазом (напри­мер, атрофия селезенки). Он детально описал типичные изменения клеток костного мозга и лимфоузлов при гистологическом исследо­вании.

В 1905 г. Корнике установили, что под влиянием ионизирующего излучения тормозится деление клеток. Бергонье и Трибондо выя­вили неодинаковую чувствительность разных клеток к облучению. На основании этих экспериментов они в 1906 г. сформулировали положение, вошедшее в радиобиологию как правила Бергонье и Три­бондо: чувствительность клеток к облучению прямо пропорциональ­на митотической активности и обратно пропорциональна степени их дифференцированности. Позднее в правила Бергонье и Трибон­до были внесены существенные коррективы. В указанный период начали изучать действие ионизирующей радиации на эмбриогенез. Было обнаружено возникновение различных аномалий при облуче­нии на определенных стадиях развития эмбриона.

В 1925 г. в опытах на дрожжевых клетках и плесневых грибах Г. Н. Надсони Г. Ф. Филиппов выявили действие ионизирующих из­лучений на генетический аппарат клетки, сопровождающееся на­следственной передачей вновь приобретенных признаков. Так, ис­следуя влияние рентгеновских лучей на половой процесс у низших грибов, они обратили внимание на появление отдельных колоний оранжевого цвета. Изучение этих новых форм грибов показало их резкое отличие от исходной культуры — они были способны образовывать жир и оранжевый пигмент. Наблюдая данные грибы в те­чение многих поколений, ученые твердо установили, что имеют дело с наследуемым изменением и что, таким образом, рентгеновские лучи обладают мутагенным действием. В 1927 г. это подтвердил Г. Мюллер на дрозофиле, а затем Л. Стадлер на кукурузе. В дальней­шем исследования были проведены на мышах и других организмах. В настоящее время радиационно-генетические исследования прово­дятся во всем мире широким фронтом. Изучением этой проблемы занимается специальный раздел науки — радиационная генетика.

Исключительные достижения ядерной физики в 40—50-х годах, открытия, сделанные французскими исследователями Жолио и Ирен Кюри, доказавшие реальную возможность получения искусствен­ным путем радиоактивного вещества и радиоактивных изотопов, открытие деления урана и возможности использования энергии ядра атома явились мощным импульсом к бурному развитию радиобио­логии.

Одним из важнейших открытий того времени было обнаружение действия ионизирующих излучений на генетический аппарат клетки, сопровождающееся наследственной передачей вновь приобретенных признаков. Впервые эти наблюдения были сделаны русскими учеными Г.А. Надсоном и Г.С. Филипповым в 1925 г. в опытах на дрожжах. Работами этих выдающихся ученых было показано, что под влиянием излучения радия и рентгеновых лучей возникают новые микроорганизмы, названные ими радио- и рентгенорасами. Возникающие расы отличались от родоначальной формы как по своему строению и развитию, так и по жизненным свойствам.

К сожалению, это крупнейшее открытие не получило должной оценки и лишь после работ американского ученого Г. Меллера, установившего мутагенный эффект ионизирующих излучений в экспериментах на дрозофиле, радиационно-генетические исследования стали широко проводиться во всем мире.

За открытие радиационного мутагенеза Г. Меллер был удостоен Нобелевской премии, судьбы выдающихся отечественных пионеров радиационной генетики сложились иначе.

Ученый - самородок Г.С. Филиппов родился в бедной крестьянской семье в 1898г. С 1922 г. во время учебы в медицинском институте одновременно работал в лаборатории Г.А. Надсона. Тогда и были выполнены ставшие известными всему миру работы по получению радиорас, но выполнялись они тяжелобольным человеком в крайне неудовлетворительных бытовых условиях. В 1933 году Г.С. Филиппов погиб от туберкулеза. Вскоре после его смерти последовал арест, а затем и смерть в тюрьме Г.А. Надсона.

Классические исследования Н.В. Тимофеева-Ресовского по мутагенному действию ионизирующих излучений, проведенные в 30-40-х годах ХХ столетия, привели к двум крупным обобщениям: биофизической концепции мутационного процесса и применению принципов попадания и мишени в радиобиологии. 

Работы Н.В. Лучника в области радиационной генетики связаны с изучением явления репарации генетических повреждений.

Однозначные доказательства, определяющей роли поражения ядра в клеточной гибели, были получены в блестящих экспериментах Б.Л. Астаурова (1948) при получении андрогенетического потомства у тутового шелкопряда.

14.Виды ионизирующих излучений: электромагнитное и корпускулы, их характеристика.

Ионизирующее излучение- это любое излучение, вызывающее ионизацию среды,т.е. протекание электрических токов в этой среде, в том числе и в организме человека, что часто приводит к разрушению клеток, изменению состава крови, ожогам и другим тяжелым последствиям.

Источники ионизирующих излучений

Источниками ионизирующих излученийявляются радиоактивные элементы и их изотопы, ядерные реакторы, ускорители заряженных частиц и др. Рентгеновские установки и высоковольтные источники постоянного тока относятся к источникам рентгеновского излучения. Здесь следует отметить, что при нормальном режиме их эксплуатации радиационная опасность незначительна. Она наступает при возникновении аварийного режима и может долго проявлять себя при радиоактивном заражении местности.

Существенную часть облучения население получает от естественных источников радиации: из космоса и от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Наиболее весомым из этой группы является радиоактивный газ радон, залегающий практически во всех грунтах и постоянно выделяющийся на поверхность, а главное, проникающий в производственные и жилые помещения. Он почти не проявляет себя, так как не имеет запаха и бесцветен, что затрудняет его обнаружение.

Ионизирующие излучения разделяются на два вида: электромагнитное (гамма-излучение и рентгеновское излучение) и корпускулярное, представляющее собой a- и β-частицы, нейтроны и др.

К ионизирующим относятся два вида излучений:

1) корпускулярное (α- и β-излучения, нейтронное излучение);

2) электромагнитное (γ-излучение и рентгеновское).

Альфа-излучение – это поток ядер атомов гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде вещества или при ядерных реакциях. Значительная масса α-частиц ограничивает их скорость и увеличивает число столкновений в веществе, поэтому α-частицы обладают высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью. Пробег α-частиц в воздухе достигает 8÷9 см, а в живой ткани – несколько десятков микрометров. Это излучение не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие a-частицы, не попадут внутрь организма через рану, с пищей или вдыхаемым воздухом; тогда они становятся чрезвычайно опасными.

Бета-излучение – это поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде ядер. По сравнению с α-частицами β-частицы обладают значительно меньшей массой и меньшим зарядом, поэтому у β-частиц выше проникающая способность, чем у α-частиц, а ионизирующая способность ниже. Пробег β-частиц в воздухе составляет 18 м, в живой ткани – 2,5 см.

Нейтронное излучение – это поток ядерных частиц, не имеющих заряда, вылетающих из ядер атомов при некоторых ядерных реакциях, в частности при делении ядер урана и плутония. В зависимости от энергии различают медленные нейтроны (с энергией менее 1 кЭВ), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до 500 кЭВ) и быстрые нейтроны (от 500 кэВ до 20 МэВ). При неупругом взаимодействии нейтронов с ядрами атомов среды возникает вторичное излучение, состоящее как из заряженных частиц, так и из γ-квантов. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у α-частиц или β-частиц. Для быстрых нейтронов длина пробега в воздухе составляет до 120 м , а в биологической ткани – 10 см.

Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц (10²⁰÷10²² Гц). Гамма-излучение обладает малым ионизирующим действием, но большой проникающей способностью и распространяется со скоростью света. Оно свободно проходит через тело человека и другие материалы. Это излучение может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

Рентгеновское излучение также представляет собой электромагнитное излучение, возникающее при торможении быстрых электронов в веществе (10¹⁷÷10²⁰ Гц).

15.Проникающая способность ионизирующих излучений.

Проникающая способность излучений определяется величиной пробега. Пробегом называется путь, пройденный частицей в веществе до ее полной остановки, обусловленной тем или иным видом взаимодействия.

α-частицы обладают наибольшей ионизирующей способностью и наименьшей проникающей способностью. Их удельная ионизация изменяется от 25 до 60 тыс. пар ионов на 1 см пути в воздухе. Длина пробега этих частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, а в мягкой биологической ткани — несколько десятков микрон.

β-излучение имеет существенно меньшую ионизирующую способность и большую проникающую способность. Средняя величина удельной ионизации в воздухе составляет около 100 пар ионов на 1 см пути, а максимальный пробег достигает нескольких метров при больших энергиях.

Наименьшей ионизирующей способностью и наибольшей проникающей способностью обладают фотонные излучения. Во всех процессах взаимодействия электромагнитного излучения со средой часть энергии преобразуется в кинетическую энергию вторичных электронов, которые, проходя через вещество, производят ионизацию. Прохождение фотонного излучения через вещество вообще не может быть охарактеризовано понятием пробега. Ослабление потока электромагнитного излучения в веществе подчиняется экспоненциальному закону и характеризуется коэффициентом ослабления р., который зависит от энергии излучения и свойств вещества. Но какой бы ни была толщина слоя вещества, нельзя полностью поглотить поток фотонного излучения, а можно только ослабить его интенсивность в любое число раз.

В этом существенное отличие характера ослабления фотонного излучения от ослабления заряженных частиц, для которых существует минимальная толщина слоя вещества-поглотителя (пробег), где происходит полное поглощение потока заряженных частиц.

16.Размен энергии излучений в веществе.

ЧТО,БЛИН??? НИ ОДНОГО САЙТА НЕТ ПО ЭТОЙ ТЕМЕ!!

17.Этапы ответных реакций биообъектов на облучение.

Как известно, различные виды живых организмов существенно различаются по своей радиочувствительности. Выявлена общая закономерность: чем сложнее организм, тем он более чувствителен к действию радиации. По степени возрастания чувствительности к ионизирующим излучениям живые организмы располагаются в следующем порядке: вирусы → амеба → черви → кролик → крыса → мышь → обезьяна → собака → человек.

18.Источники облучения человека. Естественный радиационный фон.

Естественный радиационный фон (ЕРФ) – это ионизирующее излучение от природных источников внеземного (космического) и земного происхождения, действующее на человека на поверхности Земли.

Радионуклиды естественного происхождения постоянно присутствуют во всех объектах неживой и живой природы, начиная с момента образования нашей планеты. При этом радиационный фон в различных регионах Земли может отличаться в 10 и более раз. К радионуклидам естественного проис­хождения относят, во-первых, космогенные радионуклиды, главным образом, ³Н, ⁷Ве, ¹⁴С, ²²Na ²⁴Na; во-вторых: радионуклиды, присутствующие в объектах окружающей среды (среди них основными источниками загрязнения пи­щевых продуктов и облучения человека являются К, U, Th).

До середины XX в. природные источники ионизирующих излучений были единственными в облучении человека, создавая естественный радиаци­онный фон (ЕРФ).

Земное излучение.Основным дозообразующим компонентом ЕРФ яв­ляется земное излучение от естественных радионуклидов, существующих на протяжении всей истории Земли. Основные радиоактивные изотопы, встре­чающиеся в горных породах Земли, это калий — 40, рубидий — 87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало соответственно от урана -238 и тория — 232. От этих источников человек подвергается воздействию как внешнего (в результате излучения радионуклидов, находящихся в окружаю­щей среде), так и внутреннего облучения (за счет радионуклидов, попадаю­щих внутрь организма с воздухом, водой и продуктами питания). Уровни земной радиации неодинаковы в разных местах земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в земной коре. В местах проживания основной массы населения они примерно одинаковы: 0,3 мЗв/год.

Большинство исследователей считает, что наибольшее значение имеют источники внутреннего облучения, которые обусловливают, по данным раз­ных авторов, примерно от 50 до 68 % естественного радиационного фона. Очень небольшая часть этой дозы приходится на радиоактивные изотопы, образующиеся под воздействием космической радиации. Все остальные по­ступают от источников земного происхождения.

Радон.Одним из первых открытых человеком радионуклидов был радон - невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха). Этот благородный газ образуется при распаде изотопа ²²⁶Ra и по­ступает в организм ингаляционным путем. Согласно текущей оценке, радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответстве­нен примерно за 3/4 годовой дозы земного облучения и почти за 1/2 дозы от всех естественных источников радиации. Основную часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхае­мым воздухом. Человек контактирует с радоном везде, но главным образом в каменных и кирпичных жилых зданиях (особенно в подвальных помещениях и на первых этажах), поскольку главным источником является почва под зда­нием и строительные материалы. Радиоактивность (мкЗв/год) строительных материалов такова: дерево - 0; известняк, песчаник 0...100;кирпич, бетон 100...200; естественный камень, производственный гипс 200...400; шлако­вый камень, гранит 400...2000. Высокое содержание радона может быть в подземных водах. Доступным и эффективным способом удаления радона из воды является ее аэрация. При кипячении воды, приготовлении горячих блюд радон в значительной степени улетучивается. Гораздо опаснее вдыхание ра­дона с парами воды в ванной комнате (за 7 минут работы душа концентрация радона возрастает в 500 раз).

Космические лучи.Радиационный фон, создаваемый космическими лу­чами, дает чуть менее половины внешнего облучения, получаемого населе­нием от естественных источников радиации.

Космические лучи в основном приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается на Солнце во время солнечных вспышек. Кос­мические лучи могут достигать поверхности Земли или взаимодействовать с ее атмосферой, порождая вторичное излучение и приводя к образованию раз­личных радионуклидов. Первичное космическое излучение состоит из про­тонов (до 91 %), частиц и ядер легких элементов (8 %). Вторичное излучение представляет собой продукты взаимодействия первичного излучения с атмо­сферой Земли.

Из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные час­тицы (из которых в основном и состоят космические лучи), Северный и Юж­ный полюсы получают больше радиации, чем экваториальные области. Кро­ме того, уровень радиации растет с высотой, т.к. при этом остается все мень­ше воздуха, играющего роль защитного экрана. Поэтому пассажиры авиа­лайнеров получают дозу 40.. .50 мкЗв за полет.

19.Источники облучения человека. Техногенный радиационный фон.

Техногенно измененный радиационный фон (ТИРФ) – это ионизирующее излучение источников и радионуклидов, созданных или рассеянных в биосфере в результате деятельности человека.

ТИРФ формируется в результате деятельности человека, в основном, за счет источников ионизирующих излучений, используемых в медицине, глобальных выпадений радионуклидов, стройматериалов, телевидения, авиации.Его главными составляющими являютсятехногенно измененный естественный радиационный фон (ТИЕРФ) иискусственный радиационный фон (ИРФ).

ТИЕРФ представляет собой ионизирующее излучение от природных источников, претерпевших изменения в результате деятельности человека:

• извлечение из недр полезных ископаемых (главным образом, минеральных удобрений), содержащих радионуклиды;

• поступление в среду продуктов сгорания органического топлива;

• использование стройматериалов с высоким содержанием радионуклидов;

• широкое использование авиации, что повышает воздействие на человека внеземных источников ионизирующего излучения;

• использование бытовых предметов, содержащих естественные радионуклиды.

ИРФ обусловлен искусственно созданными источниками ионизирующего излучения, включая искусственные радионуклиды. К ним можно отнести:

• применение источников ионизирующего излучения в научных, хозяйственных и медицинских целях (для диагностики и лечения);

• выпадения радионуклидов при испытаниях ядерного оружия и при работе ядерно-топливных предприятий и установок;

• телевидение, мониторы компьютеров и другие приборы, являющиеся источниками электромагнитных излучений.

Индивидуальные дозы, получаемые людьми от искусственных источников, очень вариабельны, хотя, в большинстве случаев, легче контролируются.

Источники, используемые в медицине, являются основным источником искусственного облучения и превышают воздействие всех других искусственных источников. Согласно данным по развитым странам на 1000 жителей в год приходится от 300 до 900 рентгенологических исследований в год, не считая рентгенологических исследований зубов и массовой флюорографии. Около половины рентгенологических обследований приходится на грудную клетку. С уменьшением частоты туберкулеза целесообразность массовых обследований уменьшается. Часто облучению подвергается большая площадь тела, чем это надо. Необходимо уменьшать дозы при исследовании молочной железы. Максимальное уменьшение площади рентгеновского пучка, его фильтрация, использование УРИ (усилителей рентгеновского изображения), более чувствительных пленок, правильная экранировка способны значительно уменьшить дозу.

Стройматериалы формируют эффективную дозу, равную 0,1 мЗв/год.

В зависимости от концентрации К-40, Ra-226, U-238 и Th-232 в различных стройматериалах мощность дозы в домах меняется от 4×10^-8 до 12×10^-8 Гр/ч (0,04-0,12 мкГр/ч). В среднем, в кирпичных, бетонных зданиях мощность дозы в 2-3 раза больше, чем в деревянных домах и в домах из синтетических материалов, где она обычно составляет 0,04-0,05 мкГр/ч. Активность естественных радионуклидов не должна превышать утвержденных нормативов: Ra-226 - 0,37 Бк/г, Th-232 - 0,259 Бк/г, K-40 - 48,1 Бк/г. Необходимо отметить, что, чем больше отходов производства пошло на изготовление стройматериала, тем выше может быть его удельная активность

Телевидение - источник мягкого рентгеновского излучения. Мощность эффективной дозы облучения всего тела от цветного телевизора на расстоянии 250 см от экрана равна 2,5×10^-3 мкЗв/ч. Ежедневный в течение года трехчасовой просмотр цветных телепрограмм формирует дозу 5-7 мкЗв. За счет телевидения формируется средняя взвешенная годовая эффективная доза, равная 0,01 мЗв.

Использование авиации увеличивает облучение человека за счет радиационного фона, создаваемого космическими лучами, что ведет к формированию годовой эффективной дозы, равной 0,05 мЗв. Во время полета на самолете мощность дозы облучения всего тела составляет 1,35 мкЗв/ч на высоте 8 км, 5 мкЗв/ч - на высоте 12 км, 13 мкЗв/ч - на высоте 20 км. За 7 час 25 мин трансатлантического перелета Нью-Йорк - Париж на турбореактивном самолете пассажир получает около 50 мкЗв, а пассажир сверхзвукового самолета (время полета - 2 ч 35 мин) около 40 мкЗв, хотя подвергается более интенсивному облучению.

20.Радиочувствительность различных органов и тканей человека.

Разные органы и ткани имеют свою радиочувствительность.

Радиочувствительность – это чувствительность биологических объектов к действию ИИ.

Наиболее часто в качестве меры радиочувствительности используется ЛД₅₀– доза облучения, вызывающая гибель 50 % облученных биологических объектов 

Как и клетки, так и ткани и органы имеют различную радиочувствительность. В одних тканях и органах уже сравнительно небольшие дозы проникающей радиации вызывают грубые функциональные и морфологические повреждения, в других такие же изменения наблюдаются только при подведении значительно больших доз. Те органы и системы, которые при облучении первыми выходят из строя, называются критическими. К таким органам и системам относятся красный костный, мозг, кишечник, центральная нервная система. Повреждение критических органов определяет клиническую картину при развитии патологических процессов в целостном организме.

Величина радиопатологического эффекта определяется рядом биологических факторов. Важнейшими из них являются … объем и характер облучаемых тканей. Биологический ответ на воздействие усиливается по мере увеличения облучаемой площади и объема. Это связано с тем, что при увеличении объема возрастает поглощенная доза, от которой зависит радиационный эффект. Кроме того, имеет также значение, какая часть тела подвергается облучению, находятся ли критические органы в зоне облучения.

Чтобы правильно оценить последствия облчения организма человека, необходимо оценить радиочувствительность на клеточном, тканевом, органном и организменном уровня.

На клеточном уровнерадиочувствительнсть зависит от:

-организации генома;

-состояния системы;

-репарации ДНК;

-содержание в клетках антиоксидантов;

-активности ферментов;

-утилизации продуктов радиолиза;

-от интенсивности ОВ процессов.

На тканевом уровнедолжно выполняться правило Бергонье-Трибондо: радиочувствительность ткани прямо пропорциональна степени дифферинцирования составляющих ее клеток.

Следов., наиболеерадиочувствительными будут ткани, имеющие резерв активно размножающихся малодифференцированных клеток (кроветворная ткань, гоноды, эпителий тонкого кишечника)

Наименее радиочувствительными будут высокоспециализированные малообновляющиеся ткани (мышечная, костная, нервная) Исключения составляют лимфоциты.

На уровне органоврадиочувствительность зависит от функций органов.

Наиболее радиочувствительностью обладают органы и ткани с интенсивно делящимися клетками:

• кроветворная системы (красный косный мозг. Селезенка, лимфатические узлы)

• половой системы

• пищеварительной системы.

Радиоустойчивость кроветворной системы

О последствиях облучения кроветворной системы говорилось выше. Кроветворная система и кранный костный мозг теряют способность нормально функционировать уже при дозах 0,5-1 Гр.

Однако они обладают способностью к восстановлению, если не все клетки поражены.

Радиоустойчивость половой системы

Семенники. В них постоянно идет размножение сперматогониев, которые обладают высокой радиочувствительностью. Сперматозоиды (зрелые клетки)являются более устойчивыми к облучению.

При дозах 0,15 Гр происходит клеточное опустошение семенников, а при 3.5-6 Гр возникает постоянная стерильность.

Яичникивзрослой женщины содержат популяцию незаменяемых овоцитов. При однократной дозе 1-2 Гр возникает временное бесплодие, а при 2.5-6 Гр – развивается стойкое бесплодие.

Радиоустойчивость пищеварительной системы

Из органов пищеварения наиболее чувствителен тонкий кишечник, облучение которого дозами 10-100 Гр приводит к его гибели, затем идет полость рта, язык, слюнные железы, пищевод, желудок, прямая кишка, поджелудочная железа, печень.

Радиоустойчивостьдругих органов и систем

Сердечно-сосудистая система. В сосудах большей радиочувствительностью обладает наружный слой сосудистой стенки. Сердце считается радиоустойчивым органом. Однако при дозах 5-10 Гр наблюдаются изменения миокарда.

Органы дыхания.Легкие взрослого человека стабильный орган. Последствия облучения проявляются не сразу. При облучении может возникать пневмония, воспаление дыхательных путей. ЛД₅₀–для человека составляет 8-10 Гр.

Органы выделения. Почки радиоустойчивы, но при облучении их дозой 30Гр за 5 недель приводит к развитию хронического нефрита.

Органы зрения. Возможны два типа поражений глаз: воспалительные процессы в коньюктивы и склере (3-8 Гр) и катаракте (более 8 Гр). Наиболее опасно нейтронное облучение.

Центральная нервная система. Эта ткань человека очень радиоустойчива. Клеточная гибель наблюдается при дозах 100 Гр.

Эндокринная система. Относительно радионеустойчива. При дефиците йода в щитовидной железе и при попадании в нее радиоактивного йонда устойчивость системы резко снижается.

Кости, сухожилия. У взрослых они радиочувствительны., но еще более неусточивы к радиации у детей и при заживлении переломов.

Мышцы. Высокорадиоустойчивы.

Таким образом, при облучении степень поражения органов можно расположить в следующем порядке:

-органы кроветворения, костный мозг, селезенка, лимфатические железы;

-половые железы;

-желудочно-кишечный тракт, печень, сердечно-сосудистая система, органы дыхания;

-железы внутренней секреции ( надпочечники, гипофиз, щитовидная железа, поджелудочная железа);

-органы выделения, мышечная и соединительная ткань. Хрящи, нервная ткань.

21.Правила Ж. Бергонье и Л. Трибондо.

Правило (закон) Бергонье — Трибондо — правило в радиобиологии, которое в первоначальной формулировке утверждало, что клетки тем чувствительнее к облучению, чем быстрее они размножаются, чем продолжительнее у них фаза митоза и чем менее они дифференцированы. Сформулировано в 1906 году Жаном Бергонье и Луи Трибондо. Позднее в правило были внесены существенные коррективы.

На основании своих наблюдений они быстро пришли к выводу, что опухолевые клетки более чувствительны к облучению, чем большинство клеток организма. Это не всегда верно - при гипоксии раковые клетки становятся менее чувствительными к ионизирующему излучению. Это объясняется тем, что посредниками между излучением и повреждением клеток выступают активные формы кислорода и свободные радикалы.

Позже было доказано, что наиболее чувствительными являются недифференцированные клетки, которые хорошо кровоснабжаются, быстро делятся и имеют активный метаболизм. В организме человека такими клетками являются гаметы, эритробласты, эпидермальные стволовые клетки и стволовые клетки желудочно-кишечного тракта. Минимальной чувствительностью обладают нейроны и мышечные клетки. Также к чувствительным клеткам относят ооциты и лимфоциты. Причины их чувствительности не ясны.

22.Виды облучения организма человека: общее и локальное, кратковременное, острое и хроническое.

В зависимости от источников излучения

• Внешнее облучение — от наружных источников излучения (космические лучи, воздействие природных или искусственных излучателей).

• Внутреннее — от радиоактивных веществ, попадающих внутрь организма человека с вдыхаемым воздухом, продуктами питания, с водой .

В зависимости от времени действия излучения на объект

• Острое облучение — облучение, длительность которого не превышает нескольких часов, чаще всего составляя минуты.

• Пролонгированное облучение (протрагированное) — облучение, продолжающееся в течение многих дней, месяцев и лет.

• Хроническое облучение — длительное при низкой мощности дозы.

В зависимости от зоны поражения

• Крупнопольное (широкопольное) облучение — облучение злокачественных новообразований, например лимфогранулематоза, большими полями в расчете на одновременное поражение основного очага и диссиминатов опухолевых клеток в регионарные лимфатические узлы.

• Локальное облучение (местное) — облучение отдельных участков (сегментов) тела.

• Общее (тотальное) облучение — облучение всего тела.

23.Явление гормезиса в радиобиологии.

При определенных условиях результат облучения может быть стимулирующим, угнетающим и летальным. Стимулирующее действие, т.е.  гормезис , ионизирующие излучения обычно оказывают при облучении биологических объектов малыми дозами. Большой вклад в изучение  явлений   гормезиса   в   радиобиологии  был сделан А.М. Кузиным, который полно представил материалы в своей монографии (1995). « Гормезис  –это стимуляция процессов пролиферации, роста и развития биологиче­ских объектов, вызванная малыми дозами агентов, обычные дозы которых вызывают ингибирующее действие, повышают устойчивость организма к неблагоприятным условиям окру­жающей среды»

Наиболее известным примером горметического эффекта является стимулирующее влияние малых доз ИИ на прорастании семян и развитие растений, что достаточно широко используется в агротехнике. Известны случаи благоприятного действия облучения в малых дозах и на животных. Это выражается в повышении их плодовитости, продлении сроков жизни, повышении сопротивляемости инфекциям и даже в предотвращении роста опухолей.

24.Радиационные аварии.

Радиационная авария - событие, которое привело к незапланированному облучению людей или к радиоактивному загрязнению окружающей среды с превышением величин, регламентированных нормативными документами для контролируемых условий, происшедшее в результате потери управления источником ионизирующего излучения, вызванное неисправностью оборудования, неправильными действиями персонала, стихийными бедствиями или иными причинами.

Различают очаг аварии и зоны радиоактивного загрязнения местности.

Очаг аварии - территория разброса конструкционных материалов аварийных объектов и действия α, β и γ-излучений.

Зона радиоактивного загрязнения - местность, на которой произошло выпадение радиоактивных веществ.

Типы радиационных аварий:

- ядерные;

- радиоизотопные;

- электрофизические (создающие ионизирующее излучение за счет ускорения (замедления) заряженных частиц в электромагнитном поле).

Аварии на хранилищах радиоактивных отходов представляют большую опасность, так как они могут привести к длительному радиоактивному загрязнению обширных территорий высокотоксичными радионуклидами и вызвать необходимость широкомасштабного вмешательства. Аварийная ситуация при глубинном захоронениижидких радиоактивных отходов в подземные горизонты возможна при внезапном разрушении оголовка скважины, находящейся под давлением.

При аварии на радиохимическом производстверадионуклидный состав и величина аварийного выброса существенно зависят от технологического участка процесса и участка радиохимического производства.Аварии с радионуклидными источникамисвязаны с их использованием в промышленности, газо- и нефтедобыче, строительстве, исследовательских и медицинских учреждениях. Аварии с радиоактивными источниками могут происходить без их разгерметизации и с разгерметизацией. Характер радиационного воздействия определяется видом радиоактивного источника, пространственными и временными условиями облучения.

Особенностью аварии с радиоактивным источником является сложность установления факта аварии.

При аварии с ядерными боеприпасамив случае диспергирования делящегося материала (механическое разрушение, пожар) основным фактором радиационного воздействия являются изотопы²³⁹Ри и²⁴¹Аmс преобладанием внутреннего облучения за счет ингаляции. При пожаре возможен сценарий, когда основным поражающим фактором будет выделение оксида трития (молекулярного трития).

Возможность радиационной аварии на космических аппаратахобусловлена наличием на их борту:

• радиоактивных изотопов в генераторах электрической и тепловой энергии, в различных контрольно-измерительных приборах и системах;

• ядерных бортовых электроэнергетических установок;

• ядерных установок в качестве двигательных систем.

Аварии при перевозке радиоактивныхматериалов также возможны.

Распространенными в перевозках и наиболее опасными являются гексафторид урана и соединения плутония. Соединения долгоживущего (более 2000 лет!) плутония представляют опасность из-за длительного α-излучения и высокой токсичности. Основным путем поступления аэрозоля диоксида плутония является ингаляционный.

По границам распространения радиоактивных веществ и по возможным последствиям радиационные аварии подразделяютсяна:

- локальные;

- местные;

- общие.

Локальная авария - это авария с выходом радиоактивных продуктов или ионизирующего излучения за предусмотренные границы оборудования, технологических систем, зданий и сооружений в количествах, превышающих регламентированные для нормальной эксплуатации значения, при котором возможно облучение персонала, находящегося в данном здании или сооружении, в дозах, превышающих допустимые.

Местная авария - это авария с выходом радиоактивных продуктов в пределах санитарно-защитной зоны в количествах, превышающих регламентированные для нормальной эксплуатации значения, при котором возможно облучение персонала в дозах, превышающих допустимые.

Общая авария - это авария с выходом радиоактивных продуктов за границу санитарно-защитной зоны в количествах, превышающих регламентированные для нормальной эксплуатации значения, при котором возможно облучение населения и загрязнение окружающей среды выше установленных норм.

Местность, загрязненная в результате выпадения радиоактивных веществ из облака, называетсяследом облака.

25.Применение радиоактивных излучений в медицине.

диоактивные излучения широко используют в диагностике и в терапии заболеваний.

Радионуклидная диагностика или, как его называют, метод меченых атомов используется для определения заболеваний щитовидной железы (с использованием изотопа ¹³¹I). Этот метод также позволяет изучать распределения крови и других биологических жидкостей, диагностировать заболевания сердца и ряда других органов.

Гамма-терапия – это метод лечения онкологических заболеваний с помощью g-излучения. Для этого применяют чаще всего специальные установки, называемые кобальтовыми пушками, в которых в качестве излучающего изотопа используют ⁶⁶Со. Применение гамма-излучения высокой энергии позволяет разрушать глубоко расположенные опухоли, при этом поверхностно расположенные органы и ткани подвергаются меньшему губительному действию.

Применятся также радоновая терапия: минеральные воды, содержащие  и его продукты, используются для воздействия на кожу (радоновые ванны), органы пищеварения (питье), органы дыхания (ингаляция).

Для лечения онкологических заболеваний применяются a-частицы в комбинации с потоками нейтронов. В опухоль вводят элементы, ядра которых под воздействием потока нейтронов вызывают ядерную реакцию с образованием a-излучения.

Таким образом, a-частицы и ядра отдачи образуются в том месте органа, которое необходимо подвергать воздействию.

В современной медицине в диагностических целях используют жесткое тормозное рентгеновское излучение, полученное на ускорителях и имеющее высокую энергию квантов (до нескольких десятков МэВ).

26.Применение излучений в онкологии.

Радиотерапия (рентгенотерапия) – лечебное воздействие на раковые клетки ионизирующим излучением. От лучевой терапии разрушается ДНК раковой клетки. Чем активнее делится клетка, тем сильнее подвергается радиационному излучению.

Существуют разные виды лучевой терапии: контактная лучевая терапия, дистанционная лучевая терапия, радионуклиидная терапия.

Контактная лучевая терапия

Контактное воздействие производится при непосредственном приложении источника излучения к ткани опухоли, производится интраоперативно или при поверхностно расположенных новообразованиях. В связи с этим данный метод, пусть и менее вредный для окружающих тканей, используется значительно реже. При внутритканевом (интрастициальном) методе в ткани, содержащие опухолевый очаг, вводятся закрытые источники в виде проволок, игл, капсул, сборок из шариков. Такие источники бывают как временной, так и постоянной имплантации.

Дистанционная лучевая терапия

При дистанционном воздействии между очагом воздействия и источником излучения могут лежать здоровые ткани. Чем их больше, тем сложнее доставить необходимую дозу излучения к очагу, и тем больше побочных эффектов терапии. Но, несмотря на наличие серьёзных побочных эффектов, этот метод наиболее распространён. Это обусловлено тем, что он наиболее универсален и доступен в использовании.

Перспективным является метод протонной терапии, в настоящее время в мире ведётся активное исследование эффективности и безопасности данной методики.

Радионуклидная терапия

В данном методе радионуклид (как самостоятельный агент или в составе радиофармпрепарата) накапливается избирательно в тканях, содержащих опухолевый очаг. При этом используются открытые источники, растворы которых непосредственно вводятся в организм через рот, в полость, опухоль или сосуд. Примером способности некоторых радионуклидов накапливаться преимущественно в определённых тканях могут служить: йод — в щитовидной железе, фосфор — в костном мозге и др.

Радиохирургия – целенаправленное снабжение радиоактивным излучением раковую клетку, позволяя меньше затронуть здоровые ткани. Радиохирургия возможна только при помощи специального оборудования (Гамма-нож, Кибер-нож), так как необходима высокая точность действия, которую можно достичь только при помощи компьютера.

Виды радиохирургии: стереотаксическая радиохирургия, радиочастотная радиохирургия, брахитерапия.

Сущность метода

Целью лучевой терапии является уничтожение клеток, из которых состоит патологический очаг, например, опухоль. Первичной причиной «гибели» клеток, под которой подразумевают не непосредственно распад (см. некроз, апоптоз), а инактивацию (прекращение деления), считают нарушение их ДНК. Нарушение ДНК может быть следствием как непосредственно разрушения молекулярных связей вследствие ионизации атомов ДНК, так и опосредованно — через радиолиз воды, основного компонента цитоплазмы клетки. Ионизирующее излучение взаимодействует с молекулами воды, формируя пероксид и свободные радикалы, которые и воздействуют на ДНК. Из этого следует важное следствие, подтверждаемое в эксперименте, что чем активнее клетка делится, тем более сильное повреждающее воздействие оказывает на неё радиация. Раковые клетки являются активно делящимися и быстро растущими; в норме схожей активностью обладают клетки костного мозга. Соответственно, если раковые клетки более активны, чем окружающие ткани, то и повреждающее действие излучения причинит им более серьёзный вред. Это обуславливает эффективность лучевой терапии при одинаковом облучении опухолевых клеток и больших объёмов здоровой ткани, к примеру при профилактическом облучении региональных лимфоузлов. Однако современные медицинские установки для лучевой терапии позволяют существенно увеличить терапевтическое отношение за счёт «фокусирования» дозы ионизирующего излучения в патологическом очаге и соответствующего щажения здоровых тканей.

27.Естественные источники радиации.

Тоже , что и вопрос 18.

28.Предмет радиобиологии.

Радиобиология (лат. radius - луч) - наука о действии всех видов ионизирующих излучений на живые организмы и их сообщества.

Предмет радиобиологии составляют многообразные проявления действия излучений на всех уровнях организации живого – от молекулярного до организменного, а часто и популяционного,  механизмы возникновения этих проявлений, влияние на развитие конкретных биологических эффектов условий воздействия радиации (вида излучения, его дозы, мощности дозы, ее распределения в пространстве, продолжительности облучения),  модифицирующие воздействия на эффекты облучения факторов нерадиационной природы.

29.Единицы активности радионуклеидов.

Активность радионуклида в источнике (образце)– отношение числа dN₀спонтанных ядерных переходов из определенного ядерно-энергетического состояния радионуклид происходящих в данном его количе­стве за интервал времени dt,к этому интервалу: А = dN₀/dt. 

Самопроизвольное ядерное превращение называют радиоактивным распадом. Единица активности радионуклида – беккерель (Бк). Беккерель равен активности радионуклида в источнике (образце) в котором за время 1 с происходит одно спонтанное ядерное превращение. Внесистемная единица активности – кюри (Ки). Кюри – активность радионуклида в источнике (образце) в котором за время 1 с происходит 3,7·10¹⁰ спонтанных ядерных превращений. Таким образом, 1 Ки = 3,7·10¹⁰ Бк.

При измерении активности радиоактивного образца ее обычно относят к массе, объему, площади поверхности или длине. Различают следующие виды активности радионуклида. Удельная активность – это активность, приходящаяся на единицу массы вещества (активность, отнесенная к единице массы) – Бк/кг, Ки/кг. Объемная активность – это активность, приходящаяся на единицу объема – Бк/л, Ки/л, Бк/м3, Ки/м3. В случае распределения радионуклидов на поверхности активность называется поверхностной (отношение активности радионуклида, на которой находится радионуклид) – Бк/м2, Ки/м2. Для характеристики загрязнения территории применяется величина Ки/км2. Естественная радиоактивность калия-40 в почве соответствует 5мКи/км2 (200 Бк/м2). При загрязнении местности в  40 Ки/км2 по цезию-137 на 1м2 поверхности размещается 2000000 млрд. ядер, или 0,455 микрограмм цезия-137. Линейная активность радионуклида – отношение активности радионуклида, содержащегося на длине отрезка к его длине.

30.Естественная и искусственная радиоактивности.

Радиоактивность - самопроизвольное превращение ядер атомов одних элементов в другие, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений.

Естественная радиоактивность — это самопроизвольный распад атомных ядер, встречающихся в природе.

Искусственная радиоактивность — самопроизвольный распад атомных ядер, полученных искусственным путем посредством ядерных реакций.

Естественная радиоактивность.Естественная радиоактивность существует миллиарды лет, она присутствует буквально повсюду. Ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Любой человек слегка радиоактивен: в тканях человеческого тела одним из главных источников природной радиации являются калий-40 и рубидий-87, причем не существует способа от них избавиться.

Естественными источниками радиации являются:

- земная радиация;

- космические лучи;

- радон;

- внутреннее облучение.

Искусственная радиоактивноть. В результате деятельности человека во внешней среде появились искусственные радионуклиды и источники излучения. В природную среду стали поступать в больших количествах естественные радионуклиды, извлекаемые из недр Земли минеральные и органические природные ресурсы:

- геотермические электростанции, создающие в среднем выброс около 4·10¹⁴ Бк изотопа ²²²Rn на 1 ГВт выработанной электроэнергии;

- фосфорные удобрения, содержащие ²²⁶Ra и ²³⁸U (до 70 Бк/кг в Кольском апатите и 400 Бк/кг в фосфорите);

- сжигаемый в жилых домах и электростанциях газ и уголь, содержит естественные радионуклиды ⁴⁰К, ²³²U и ²³⁸U в равновесии с их продуктами распада.

За последние несколько десятилетий человек создал несколько тысяч радионуклидов и начал использовать их в научных исследованиях, в технике, медицинских целях и других целях. Это приводит к увеличению дозы облучения, получаемой как отдельными людьми, так и населением в целом. Иногда облучение за счет источников, созданных человеком, оказывается в тысячи раз интенсивнее, чем от природных источников. В настоящее время основной вклад в дозу от источников, созданных человеком, вносит внешнее радиактивное облучение при диагностике и лечении.

31.Единицы экспозиционной дозы излучения.

32.Единицы поглощенной дозы излучения.

33.Эквивалентная доза облучения.

34.Эффективная доза облучения.

35.Коллективная и ожидаемая дозы.