2. Вид ионизирующего излучения

Радиобиологические эффекты в значительной степени зависят от вида ионизирующего излучения, воздействующего на биологический объект. Наибольшее практическое значение имеют:

• рентгеновское излучение,

• гамма‑излучение,

• бета‑излучение,

• альфа‑излучение,

• нейтронное излучение.

При внешнем облучении наибольшую опасность представляют те виды ионизирующих излучений, которые обладают наиболее высокой проникающей способностью, т.е. нейтронное, гамма‑ и рентгеновское излучения.

Альфа-излучение из-за низкой проникающей способности (в живой ткани — до 110 мкм для альфа-излучения с энергией 10 МэВ) практически не представляет опасности при внешнем облучении организмов, размеры которых значительно превышают проникающей способности α-излучения. Наружный слой кожи, образованный отмершими клетками, ткань одежды практически полностью задерживают α-излучение. Однако при внешнем облучении организмов, сравнимых по размерам с величиной проникающей способности α-излучения (например, одноклеточных организмов), а также при внутреннем облучении более крупных биологических объектов (т.е., когда процесс α-распада радионуклидов, попавших в организм, осуществляется в непосредственной близости от жизненно важных клеток организма) α-излучение является чрезвычайно опасным. В этих случаях α-излучение при одинаковой поглощенной дозе гораздо опаснее γ-излучения — в среднем способность α-излучения повреждать клетки в 20 раз выше, чем у γ‑излучения.

Проникающая способность β‑излучения занимает промежуточное положение между α- и γ‑излучениями: пробег β‑частиц с энергией 1 МэВ в живой ткани не превышает 0,5 см. Поэтому при внешнем облучении относительно крупных организмов (например, человека) поражающему действию β‑излучения подвержены в основном только внешние ткани — кожа и глаза. Наибольшую опасность β‑излучение представляет (как и α‑излучение) при внутреннем облучении. Способность β‑излучения повреждать биологические клетки такая же, как у γ‑излучения (при одинаковой поглощенной дозе).

3. Пространственное распределение дозы ионизирующего излучения в организме

Важным фактором, в значительной степени определяющим радиобиологический эффект, является пространственное распределение поглощенной дозы ионизирующего излучения в облучаемом организме. В зависимости от того, подвергается ли воздействию излучения весь организм или только какая-либо его часть, облучение разделяют на следующие типы:

• ОБЩЕЕ (или ТОТАЛЬНОЕ) облучение — воздействию излучения подвергается все тело;

• СУБТОТАЛЬНОЕ облучение — воздействию излучения подвергается бóльшая часть тела при защитном экранировании (например, свинцовыми пластинами) отдельных его областей или органов (например, головы, области живота, грудной клетки, конечностей, половых органов, и т.д.);

• ПАРЦИАЛЬНОЕ облучение — воздействию излучения подвергается отдельная область тела (например, голова, живот, грудная клетка и т.д.);

• ЛОКАЛЬНОЕ облучение — воздействию узких пучков излучения подвергается отдельный орган или небольшой участок тела.

Все перечисленные типы облучения применяют в экспериментальной радиобиологии. В частности субтотальное, парциальное и локальное облучения в экспериментальной радиобиологии применяют для оценки значения нарушения функционирования отдельных органов и тканей в развитии лучевого поражения организма. При аварийных ситуациях происходит обычно либо общее, либо парциальное облучение. Локальное и парциальное облучения используют в лучевой терапии для лечения различных заболеваний, главным образом злокачественных опухолей.

Летальный (т.е. смертельный) исход для организма при общем облучении наблюдается обычно при более низких дозах, чем при других типах облучения. Поэтому локальное или парциальное облучение (особенно тех областей тела, которые не играют определяющего значения для выживания организма) даже в таких высоких дозах, которые значительно превышают смертельную дозу, характерную для общего облучения, могут не привести к летальному исходу.

Следует отметить, что общее облучение не подразумевает наличия равномерности облучения всего организма. Даже в условиях помещения облучаемого организма в равномерное поле глубокопроникающего γ- или рентгеновского излучения более удаленные от источника излучения области тела получают меньшую поглощенную дозу излучения вследствие экранирования их менее удаленными областями тела. Степень неравномерности облучения в первом приближении можно оценить учитывая, что живая ткань на 90% состоит из воды, а слой половинного ослабления для наиболее часто используемых в радиобиологических экспериментах жестких рентгеновских лучей с энергией 250 кэВ составляет для воды 5,5 см. Для достижения бóльшей равномерности облучения внутри крупных биологических объектов вместо рентгеновских лучей используют γ‑излучение ⁶⁰Co (обладающее энергией 1,17 и 1,33 МэВ); слой половинного ослабления в воде в этом случае составляет несколько более 10 см. Бóльшую равномерность облучения крупных биологических объектов достигают также путем использования двустороннего, четырехстороннего или многостороннего облучения. Принято считать, что облучение является равномерным, если различия в распределении поглощенной дозы в облучаемом организме не превышает ±10%. Равномерное облучение встречается практически исключительно только в экспериментальных условиях. В большинстве аварийных ситуаций наблюдается неравномерное облучение.