24 Действие различных видов ионизирующего излучения на живые организмы.
Источниками ионизирующего излучения могут быть космические излучения, природные или техногенные радионуклиды, рентгеновские трубки, ускорители электронов, протонов или тяжелых ионов, ядерные реакторы, плазменные термоядерные установки, гамма-лазеры и др.
Техническими источниками ионизирующего излучения являются некоторые медицинские приборы (рентгеновский аппарат, диагностические установки на базе использования радиоизотопов, оборудование для лучевой терапии), ядерные взрывы, атомная энергетика, геологические приборы для поиска полезных ископаемых, предметы, содержащие радиоактивные вещества.
К ионизирующим излучениям относятся рентгеновское и гамма-излучение, потоки электронов, позитронов, альфа частиц, нейтронов и протонов.
Действие ионизирующего излучения на вещество оценивают дозой D. Для мягких тканей и воды для рентгеновского и гамма-излучений употребляются Dэ – экспозиционная доза [1Р] (Рентген) или [Гр] (Грей), которой соответствует Dп – поглощенная доза [1 рад] или [1 Кл/кг] и им обоим соответствует Dб – биологическая доза [1бэр] или [1 Зв] (Зиверт).
При облучении организма, например, при лучевой терапии, в участках ткани, находящихся на разных глубинах, поглощается разная величина энергии и, следовательно, поглощенная доза для этих глубин будет различной.
При малой энергии фотона распределение определяется экспоненциальным законом ослабления интенсивности Бугера:
где:
–
интенсивность падающего излучения у
поверхности ткани;
- коэффициент
ослабления.
Жесткое излучение вызывает вторичную ионизацию и локальное выделение энергии на глубинах, на которых вторичная ионизация возникает. Такие эффекты приводят к появлению на некоторых характерных глубинах максимума поглощенной дозы Dп. С увеличением энергии фотона максимумы Dп сдвигаются в глубину (см. рис. 1)
Рис. 7.1. Распределение поглощаемой энергии в тканях организма при воздействии:
1. – рентгеновского излучения с энергией фотона 0,2 МэВ;
2 – тормозное излучение фотона с энергией 25 МэВ;
3. – поток протонов с энергией 100 МэВ
Потоки протонов и нейронов с большой энергией имеют малые коэффициенты ослабления и отдают большую часть энергии в конце пробега и их кинетическая энергия сравнима с тепловой.
Эквивалентная биологическая доза Dб зависит от вида излучения и связана с поглощаемой дозой Dп соотношением: Dб = mDп, где m– коэффициент качества, зависящий от вида излучения, для рентгеновского и гамма-излучения m=1, излучение нейтронов и протонов m=10, альфа-излучение m=20/
Таким образом, эффект действия на организм радиоактивных излучений существенно зависит не только от величины поглощаемой энергии на единицу веса, но и от вида излучения.
При действии на организм потока нейтронов могут происходить:
упругое соударение с ядром и вторичная ионизация
неупругое соударение с ядром с испусканием гамма-кванта
захват нейтрона ядром с образованием радиоактивного изотопа, что может явиться причиной образования в организме радиоактивных изотопов (нуклидов).
При взаимодействии ионизирующих излучений с водой происходит радиолиз воды, в результате которого возможно образование возбужденных молекул Н2О+, радикалов (например, +Н и +ОН), перекиси водорода Н2О2. Эти химически высокоактивные соединения могут взаимодействовать с молекулами биологических тканей и приводить к нарушению функционирования мембран, клеток, органов. Радиоактивные излучения могут также вызывать образование свободных радикалов нуклеиновых кислот и липидов.
Мощность дозы определяется по формуле:
,где t – время экспозиции и для внесистемных единиц измеряется в рад/с, Рентг/час, бэр/год
Средняя мощность дозы облучения от всех источников составляет 200 мбэр/год (2 – 3 мЗв/год). Предельная неопасная доза – 5 бэр/год Минимальная летальная доза γ–излучения для всего организма – 600 бэр. Иониз-е изл-я могут приводить к нарушению функционирования мембран, клеток, органов, могут также вызывать образование свободных радикалов нуклеиновых кислот и липидов