19

Радиационные и биологические факторы, определяющие радиобиологические эффекты

Ионизирующее излучение вызывает в биологических объектах различные патологические изменения, крайним проявлением которых является гибель облученных организмов. Степень и характер проявления радиобиологических эффектов зависят от различных радиационных факторов, характеризующих условия облучения, и от биологических факторов, характеризующих объект облучения.

К радиационным факторам относятся:

1. место расположения источника излучения по отношению к облучаемому организму;

2. вид ионизирующего излучения;

3. пространственное распределение дозы ионизирующего излучения в организме;

4. временнóе распределение дозы ионизирующего излучения;

5. доза облучения.

К биологическим факторам относятся:

1. вид живого организма;

2. возраст;

3. пол;

4. физиологическое состояние;

5. используемая пища и т.д.

Радиационные факторы, определяющие радиобиологические эффекты

1. Место расположения источника излучения по отношению к облучаемому организму

В зависимости от места расположения источника излучения по отношению к облучаемому биологическому объекту облучение может быть:

• ВНЕШНИМ — когда источник излучения находится во внешней среде вне облучаемого организма;

• ВНУТРЕННИМ — когда облучение происходит в результате воздействия излучения от попавших в организм радиоактивных веществ (радионуклидов);

• КОМБИНИРОВАННЫМ — в реальной экологической обстановке встречается наиболее часто.

Проникновение (инкорпорирование) в организм радиоактивных веществ может осуществляться различными путями:

• ингаляционным путем (т.е. с вдыхаемым воздухом);

• алиментарным, или пероральным путем (т.е. с продуктами питания и водой);

• перкутанным путем (т.е. через кожные покровы);

• через слизистые оболочки (глаза);

• через раны.

Инкорпорированные в организм радионуклиды в зависимости от своих химических и физико-химических свойств могут распределяться в организме либо равномерно, либо неравномерно — органотропно, т.е. преимущественно в определенных органах и тканях. Для большинства радионуклидов характерна неравномерность распределения в организме, т.е. органотропность. В зависимости от типа распределения в организме (т.е. от того в каких органах и тканях они преимущественно накапливаются) радионуклиды подразделяют на 5 основных групп:

Тип распределения	Характерные примеры
Равномерный	Цезий (137Cs)
Остеотропный, или скелетный (накопление в костной ткани)	Стронций (90Sr), радий (226Ra)
Гепатотропный, или печеночный (накопление в печени)	Плутоний (239Pu)
Нефротропный, или почечный (накопление в почках)	Уран (238U)
Тиреотропный (накопление в щитовидной железе)	Йод (131I)

Соответственно органы и ткани, в которых накапливается тот или иной радионуклид, подвергаются бóльшему радиационному поражению при поступлении в организм этих радионуклидов.

Нужно отметить, что в некоторых случаях тип распределения радионуклида может меняться. В частности распределение кислорода, азота, водорода и углерода зависит от тех химических соединений, в составе которых они поступают в организм.

Снижение содержания попавших в организм радионуклидов происходит главным образом через желудочно-кишечный тракт (т.е. с калом) и почки (т.е. с мочой), в меньшей степени — через легкие (с выдыхаемым воздухом) и кожу (с потом), а также с молоком и плодом (например, яйца). Скорость выделения радионуклидов связана с их физико-химическими свойствами. Основное количество радионуклидов выводится в первые дни после поступления в организм. Быстрее всего выводятся из организма благородные газообразные радионуклиды, например радон (несколько часов). Из мягких тканей радионуклиды обычно выводятся быстрее, чем из костной ткани. Остеотропные радионуклиды наиболее долго удерживаются в организме.

Уменьшение количества радионуклидов в организме осуществляется по экспоненциальному закону в результате двух процессов: биологического выведения и радиоактивного распада.

= .

Константа λ_эфф называется константой эффективного выведения и представляет собой сумму константы биологического выведения λ_биол и константы радиоактивного распада λ_расп. Вместо константы эффективного выведения часто пользуются величиной эффективного периода полувыведения. Эффективный период полувыведения представляет собой время, в течение которого содержание радионуклида в организме (или в органе) снижается вдвое. Константа эффективного выведения и эффективный период полувыведения связаны следующими соотношениями:

или .

Соответственно:

или .

Из последней формулы видно, что эффективный период полувыведения долгоживущих радионуклидов (т.е. имеющих большой период полураспада T_расп) определяется в основном биологическим периодом полувыведения T_биол, а эффективный период полувыведения короткоживущих радионуклидов (т.е. имеющих небольшой период полураспада T_расп) определяется в основном периодом полураспада T_расп.

Эффективный период полувыведения существенно зависит от вида, возраста, функционального состояния организма.