Методика виконання самостійної роботи

В ході практичного заняття після контролю рівня вихідних знань студенти знайомляться з найбільш поширеними приладами, що використовуються для проведення радіаційного контролю та оволодівають методикою роботи з ними.

Іонізуюче випромінювання – це потік часток або квантів електромагнітного випромінювання, проходження яких крізь речовину призводить до її іонізації (перетворення нейтральних атомів в іони) з утворенням електричних зарядів різних знаків.

Відомі дві основні групи фізичних чинників навколишнього середовища, які мають іонізуючі властивості – корпускулярні і електромагнітні (хвильові, фотонні) випромінювання.

Корпускулярні іонізуючі випромінювання – це елементарні та інші частинки матерії, маса спокою яких відмінна від нуля. До їх числа належать α- і β-частинки (електрони та позитрони), протони, нейтрони, π-мезони та інші елементарні частинки.

Водночас до електромагнітних іонізуючих випромінювань відносять γ- та рентгенівське випромінювання, короткохвильове ультра­фіолетове та деякі інші випромінювання.

Походження корпускулярних іонізуючих випромінювань пов'язано з явищем радіоактивності.

Радіоактивність являє собою перетворення ядер атомів одних елементів на інші, що супроводжується виникненням іонізуючого випромінювання.

Різновиди одного й того ж самого елемента, які мають різну атомну масу, але є ідентичними за хімічними властивостями (а тому займають одне й саме місце у періодичній системі елементів Менделєєва), отримали назву ізотопів. За своїми фізичними властивостями всі ізотопи поділяють на 2 групи: стабільні і такі, що розпадаються, або радіоактивні. Радіоактивним ізотопам притаманні внутрішньоядерні перетворення внаслідок яких відбувається вихід корпускулярних частинок і променів, здатних іонізувати об'єкти навколишнього середовища.

Основна системна одиниця вимірювання радіоактивності – Беккерель (Бк, Вq). 1 Беккерель дорівнює одному спонтанному розпаду квантів електронного випромінювання за 1 с. Позасистемна одиниця радіоактивності – Кюрі (Кu, Сu). 1 Кu дорівнює 3,7•10¹⁰ Бк. У медичній практиці широко використовується ще одна одиниця активності – мг-екв. радію, що враховує так звану –постійну, яка характеризує радіонуклід.

Розрізняють наступні види іонізуючого випромінювання:

–випромінювання – потік важких часток, які складаються з двох нейтронів і двох протонів.

–випромінювання – потік електронів або позитронів.

–випромінювання – електромагнітне випромінювання, яке утворюється внаслідок радіоактивного розпаду, тобто переходу ядра атома з одного енергетичного рівня на інший. Довжина хвилі цього випромінювання дорівнює 0,05–10 нм.

Рентгенівське випромінювання – електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі менше, ніж 0,05 нм.

До якісних характеристик іонізуючого випромінювання відносять:

– енергія випромінювання (Дж, еВ);

– проникаюча здатність (м, см, мм);

• іонізуюча здатність.

Кількісними характеристиками іонізуючого випромінювання є:

– поглинута доза;

– еквівалентна доза;

• експозиційна доза, яка характеризує іонізуючий ефект рентгенівського та – випромінювання;

• ефективна доза;

– щільність потоку частинок для корпускулярних випромінювань.

Кількість енергії, яка передається тканинам в результаті впливу іонізуючого випромінювання, називають дозою.

Поглинута доза – це енергія іонізуючого випромінювання, яка поглинута тканинами організму, що опромінюється у перерахунку на одиницю маси. Одиниця вимірювання поглинутої дози – Грей (Гр,Gу). 1 Гр дорівнює 100 рад.

Еквівалентна доза – це поглинута доза, що помножена на коефіцієнт якості випромінювання, який враховує здатність певного виду випромінювання пошкоджувати тканини організму. Коефіцієнт якості випромінювання є найбільшим для –випромінювання і дорівнює 20. В той же час коефіцієнт якості для – та –випромінювання становить – 1. Одиниця вимірювання еквівалентної дози – Зіверт (Зв). 1 Зв дорівнює 100 бер (біологічний еквівалент рада).

Ефективна доза – це еквівалентна доза, що помножена на коефіцієнт, який ураховує ступінь чутливості різних тканин до впливу іонізуючого випромінювання.

До якісних характеристик радіонуклідів відносять:

– вид ядерного перетворення (-розпад, електронний –розпад, позитронний –розпад, К–захват, самовільне ділення ядер, термоядерна реакція тощо);

– період напіврозпаду.

Кількісною характеристикою радіонуклідів є активність, тобто число перетворень (розпадів) за секунду. Одиниця вимірювання активності – Беккерель (Бк). 1 Бк характеризує 1 ядерний розпад в секунду. Позасистемна одиниця активності – Кюрі (Ки). 1 Ки дорівнює 3,7•10¹⁰ Бк.

Залежно від дози іонізуючого випромінювання, чутливості окремих органів і систем до нього і багатьох інших чинників воно здатне негативно впливати на людину, тварину, рослину, біоценоз у цілому, а за певних умов може призводити навіть до їх загибелі.

Виділяють 3 групи ефектів впливу іонізуючого випромінювання на організм людини, що спричиняють радіаційну патологію:

1. Соматичні (детерміністичні) – гостра променева хвороба, хронічна променева хвороба, локальні місцеві ураження.

2. Соматико-стохастичні (вірогіднісні) – злоякісні новоутворення, порушення розвитку плода, зменшення тривалості життя тощо.

3. Генетичні – домінантні та рецесивні генні мутації, хромо­сомні аберації.

Біологічний ефект іонізуючого опромінення зумовлюється сукупністю багатьох чинників, зокрема таких, як величина поглинутої дози, її розподіл у часі та просторі, радіочутливості опромінених органів і тканин, загальний стан організму в цілому, рівень його захисних сил тощо.

Різні тканини і органи мають різну радіочутливість. Найчутливішими є кістковий мозок, статеві органи, лімфоїдна тка­нина, тонка кишка та кришталик ока. Органи (тканини), які мають найвищу радіочутливість або схильні до накопичення інкорпорованих радіонуклідів, отри­мали назву “критичних” органів.

Іонізуюче випромінювання є природним компонентом навколишнього середовища. Основними складовими природного фону іонізуючого випромінювання є космічне випромінювання, радіоактивні елементи земної кори, будівельних матеріалів, води, повітря та продуктів харчування, а також радіоактивні елементи, які входять до складу тканин живих організмів (інкорпоровані радіонукліди). Середня фонова доза опромінення населення помірних широт у рівнинній місцевості становить 30–35 мрад (30– 35 мкЗв) на рік, у високогірних регіонах воно може бути більшою, досягнути до 70–75 мрад (70–75 мкЗв) на рік.

Відкриття рентгенівських променів започаткувало еру практичного використання людством штучних джерел іонізуючого випромінювання, що значно збільшило можливості та умови щодо надмірного опромінення окремих контингентів і населення в цілому. Це насамперед, зумовлено застосуванням джерел зовнішнього і внутріш­нього опромінення, їх використанням у медицині, науці, різних галузях промисловості й сільського господарства, на підприємствах ядерної енергетики. У медицині радіонукліди використовують в основному за трьома напрямками:

• для вивчення різних про­цесів життєдіяльності організму в нормі та за наявності пато­логії;

• для діагностики;

• для лікування.

Зокрема, радіо­нукліди широко використовують під час вивчення функціонального стану залоз внутрішньої секреції, у діагностиці та лікуванні пухлинних та ряду інших захворювань.

Усі види рентгенівського опромінення в медицині несуть заг­розу надфонового опромінення пацієнтів і персоналу. Така за­гроза виникає і у разі використання з лікувальною або діагнос­тичною метою радіоактивних речовин (відкритих або закритих), зокрема у формі внутрішньопорожнинної, внутрішньоклітинної або аплікаційної терапії, а також для зовнішнього дистанційного опромінення внутрішніх органів (кобальтові γ-гармати, бетатрони та ін.). На відміну від хворих після дистанцій­ної терапії, хворі, яким радіоактивні препарати вводили інтракорпорально, певний час несуть загрозу для оточуючих, оскіль­ки самі вони є безпосередніми носіями джерел іонізуючого випромінювання.

Всі джерела іонізуючих випромінювань поділяються на закриті та відкриті. Відкриті джерела іонізуючого випромінювання – це рідкі, газоподібні або у вигляді порошків чи суспензій радіоактивні речовини, при використанні яких можливе забруднення навколишнього середовища, одежі хворих та персоналу, шкірних покровів. Закриті джерела іонізуючого випромінювання улаштовані таким чином, що це виключає забруднення довкілля. До їх числа слід віднести: рентгенівські установки, радіоактивні препарати у вигляді бус, трубок, голок, -терапевтичні апарати, лінійні та циклічні прискорювачі, в яких радіоактивний препарат знаходиться у металічній герметичній трубці.

Розглянемо основні правила роботи з закритим та відкритими радіонуклідними.

Правила роботи з закритими радіонуклідними джерелами і пристроями, що генерують іонізуюче випромінювання:

• має здійснюватися обов’язковий контроль герметичності джерел в об’ємі і з періодичністю, що встановлена регламентуючими документами;

• забороняється використовувати закриті джерела у випадку порушення їх герметичності або у разі закінчення терміна експлуатації;

• у неробочому положенні всі радіонуклідні джерела повинні знаходитися в захисних пристроях, а пристрої, що генерують іонізуюче випромінювання, мають бути знеструмлені;

• пристрій, в якому зберігається радіонуклідне джерело, має бути стійким до механічних, хімічних, фізичних та інших дій;

• для взяття радіонуклідного джерела з контейнера необхідно використовувати дистанційний інструмент або спеціальні пристрої;

• забороняється доторкатися до радіонуклідного джерела руками;

• при роботі з радіоактивними джерелами, які вийняті з захисного контейнеру необхідно користуватися відповідними захисними екранами та маніпуляторами;

• радіонуклідні джерела, непридатні для подальшого використання розглядаються як радіоактивні відходи, своєчасно описуються і здаються на зберігання.

Правила роботи з відкритими радіонуклідними джерелами:

• комплекс заходів при роботі з відкритими джерелами іонізуючого випромінювання має забезпечувати захист людини від зовнішнього та внутрішнього опромінення, попереджувати забруднення повітря та поверхонь робочих приміщень, шкіри та одягу персоналу, навколишнього середовища тощо;

• кількість радіоактивної речовини на робочому місті має бути мінімально необхідна для роботи;

• для роботи використовувати розчини, а не порошки радіоактивних речовин;

• кількість операцій, при яких можливі втрати радіоактивної речовини (пересипання порошків, возгонка тощо) необхідно звести до мінімуму;

• роботи слід проводити на лотках і піддонах, зроблених із слабкосорбуючих матеріалів;

• необхідно користуватися разовими підсобними матеріалами (пластиковими плівками, фільтрувальним папером тощо), що сприяють обмеженню забруднення робочих поверхонь, обладнання та приміщень;

• у фасувальній та процедурній де поводиться робота з високоактивними препаратами, зверху спецодягу персонал одягає пластикові напівхалати, гумові рукавички, бахіли та маски;

• працюють з радіоактивними препаратами на кювезах, покритих фільтрованим папером або в захисних боксах;

• до роботи з радіоактивними препаратами допускаються лише особи старші 18 років, які не мають протипоказань.

Протирадіаційний захист являє собою комплекс законодавчих, організаційних, санітарно–гігієнічних, та медичних заходів, що забезпечують безпечні умови праці при роботі з джерелами іонізуючого випромінювання.

До основних принципів протирадіаційного захисту відносять:

• гігієнічне нормування;

• попереджувальний та поточний санітарний нагляд;

• виробниче навчання;

• санітарну освіту;

• радіаційний контроль;

• медичний контроль.

Радіаційний контроль – це контроль за забезпеченням радіаційної безпеки, виконанням вимог щодо санітарних норм праці з радіонуклідами, а також отримання інформації про ступінь опромінення медичного персоналу та населення. Радіаційний контроль здійснюють установи і підприємства, на яких проводяться роботи із застосуванням радіоактивних речовин та джерел іонізуючих випромінювань.

Розрізняють 4 види радіаційного контролю:

• дозиметричний;

• радіометричний;

• індивідуально–дозиметричний;

• спектрометричний.

Відповідно до класифікації основних видів радіаційного контролю, апаратуру, що використовують для його проведення, поділяють на наступні групи:

1. Дозиметричні прилади, які визначають потужність дози (рівень радіації).

2. Радіометричні прилади, які визначають рівень забруднення поверхонь різних предметів.

3. Індивідуальні та мініатюрні портативні прилади, які призначені для проведення індивідуального контролю дози опромінення за певний проміжок часу.

4. Спектрометричні установки, які встановлюють спектр (склад) радіонуклідів у будь-якому забрудненому об’єкті.

У системі заходів щодо забезпечення радіаційної безпе­ки різних груп населення важливе значення належить інстру­ментальному об'єктивному дозиметричному контролю. На відміну від багатьох інших фізичних та хімічних чинників довкілля іонізуюче випромінювання не сприймається орга­нами чуття людини (навіть за досить високих рівнів). Тому об'єктивно судити про наявність, характер та рівень раді­ації імовірно можливо лише на підставі даних інструментально-дозиметричного дослідження. Результати загального й індивідуального радіаційного конт­ролю реєструються і зберігаються протягом 50 років, а під час проведення індивідуального контролю проводиться облік річної дози, а також сумарної дози за весь період професійної діяль­ності. Індивідуальну облікову картку зберігають протягом 50 років після звільнення працівника. Якщо працівник пере­йшов на іншу роботу, копія відомостей у разі необхідності передається на нове місце роботи. Якщо працівника відряджено для тимчасової роботи в зону дії іонізуючого випромінюван­ня, відомості щодо індивідуальних доз, отриманих під час цієї роботи, передаються за місцем основної роботи.

З огляду на особливості цього виду практичної діяльності лікарів різного фаху протирадіаційний захист ґрунтується на таких засадах:

• опромінення має бути обґрунтованим і повинно призначатися для досягнення корисних діагностичних та терапевтичних ефектів, які неможливо отримати іншими методами діагностики та лікування (принцип виправданості);

• колективні дози, що їх отримує населення під час прове­дення рентгенологічних процедур, мають бути настільки низькими, наскільки це доцільно з урахуванням економіч­них та соціальних чинників (принцип оптимізації);

• величина дози опромінення встановлюється індивідуально для кожного пацієнта, виходячи з клінічних показань, тільки лікарем, і вона має враховувати необхідність запобігти виник­ненню самостійних (детерміністичних) ефектів у здорових тканинах та організмі в цілому (принцип неперевищення).

Вимоги щодо забезпечення радіаційної безпеки персоналу, а також щодо охорони навколишнього середовища від за­бруднення радіоактивними речовинами регламентуються “Нормами радіаційної безпеки України (НРБУ–97)” та “Ос­новними санітарними правилами роботи з джерелами іонізу­ючого випромінювання в Україні” (ОСПУ-99).

Так, відповідно до НРБУ–97, встановлені наступні нормативи:

1 – ліміт ефективності дози за рік для категорії А (особи, які постійно або тимчасово працюють безпосередньо з джерелами іонізуючих випромінювань) – 20 мЗв/рік (2 бер);

2 – для категорії Б (особи, які безпосередньо не зайняті роботою з джерелами іонізуючих випромінювань, проте, можуть отримати додаткове опромінення) – 2 мЗв/рік (0,2 бер);

3 – для категорії В (все населення) –1 мЗв/рік (0,1 бер);

4 – річна ефективна доза, яку людина може отримати під час проведення профілактичного рентгенівського обстеження не повинна перевищувати 1 мЗв;

5 – питома активність природних радіонуклідів для будівельних матеріалів та мінеральної сировини повинна становити не вище 370 Бк/кг (1 клас); від 370 до 740 Бк/кг (ІІ клас); від 720 до 1350 Бк/кг (ІІІ клас);

6 – потужність поглинутої у повітрі дози повинна становити:

• для об’єктів, які проектуються, будуються або реконструюються для експлуатації з постійним перебуванням людей (житлові, дитячі заклади, санаторно-курортні та лікувально-оздоровчі заклади) – 30 мкР/год;

• для об’єктів, які експлуатуються для постійного перебування людей – 50 мкР/год;

• для дитячих закладів, санаторно-курортних та лікувально-оздоровчих закладів незалежно від того, чи вони будуються (реконструюються), чи експлуатуються – 30 мкР/год;

7 – питома активність природних радіонуклідів у мінеральних добривах – 1,0 кБк/кг;

8 – активність природних радіонуклідів (радій, теорій, калій) у глиняному, порцелярно-фаянсовому та скляному посуді побутового призначення – не більше 370 Бк/кг;

9 – питома активність природних радіонуклідів у мінеральних барвниках – 1400 Бк/кг.

Визначення доз згідно пунктів 1, 2, 3, 4 може бути проведено шляхом індивідуальної дозиметрії або розрахунковими методами, згідно з пунктом 6 – дозиметричними приладами, за всіма іншими пунктами – за допомогою cпектрального обладнання.

Основними напрямками забезпечення ефективної радіацій­ної безпеки прийнято вважати:

• захист кількістю (зі зменшен­ням дози іонізуючого випромінювання зменшується ступінь його негативного впливу),

• захист відстанню (зі збільшенням відстані від джерела іонізуючого випромінювання до людини зменшується ступінь його негатив­ного впливу),

• захист часом (зі збільшенням експозиції джерела іонізуючого випромінювання збільшується ступінь його негативного впливу),

• захист екра­ном (використання перешкод на шляху іонізуючого випромі­нювання зменшує його інтенсивність), хімічні методи захисту (використання радіопротекторів та радіоінгібіторів),

• захист шляхом підвищення культури праці тощо.

Надзвичайно важливим напрямком профілактики негативного впливу іонізуючого

випромінювання слід вважати використання засобів індивідуального захисту.