РАДІАЦІЙНА ГІГІЄНА

1. Види ІВ, що використ у мед-ні, джерела

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.

Основна системна одиниця вимірювання радіоактивності — Беккерель (Бк, Вq). 1 беккерель дорівнює одному спонтанному розпаду квантів електромагнітного випромінювання за 1 сек.

Позасистемна одиниця радіоактивності — Кюрі (Кu, Сu). 1 Кu дорівнює 3,7•10¹⁰ Бк.

В медичній практиці широко використовується ще одна одиниця активності — мг-екв. радію, що ураховує так звану —постійну, яка характеризує радіонуклід.

Розрізняють такі види іонізуючого випромінювання:

 — випромінювання — потік важких часток, які складаються з двох нейтронів і двох протонів. Bипромінюються при радіоактивному розпаді деяких елементів. Таким шляхом розпадається, наприклад, радій

 — випромінювання — потік електронів або позитронів. Вони виникають у ядрах атомів в процесі радіоактивного розпаду і негайно ж випромінюються відтіля. Наприклад, так розпадається радіоактивний фосфор, перетворюючись у сірку.

 — випромінювання — електромагнітне випромінювання, яке утворюється внаслідок радіоактивного розпаду, тобто упродовж переходу ядра атома з одного енергетичного рівня на в інший. Довжина хвилі цього випромінювання дорівнює 0,05—10 нм. Гамма-кванти утворюються в ході ядерних реакцій і при розпаді багатьох

радіоактивних речовин. Їхня енергія може мати значення від десятків тисяч до мільйонів електрон-вольт. Для розпаду кожної радіоактивної речовини характерна властива їй енергія гамма-квантів, що випромінюються.

Рентгенівське випромінювання — електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі менш, ніж 0,05 нм. Звичайним джерелом рентгенівського випромінювання є трубка рентгенівського апарату. У ній електрони, що випускаються при розігріві катода, прискорюються в електричному полі, створюваному прикладеною до анода високою напругою Підлітаючи до атомів атеріалу анода, електрони гальмуються, їхня кінетична енергія перетворюється в енергію фотонів рентгенівських променів.

1. Природні іонізуючі випромінювання

¯ Радіаційний фон, що утворюється космічними променями, дає менше половини зовнішнього опромінення, яке одержує населення від природних джерел радіації. Космічні промені переважно приходять до нас з глибин Всесвіту, але деяка певна їх частина народжується на Сонці під час сонячних спалахів. Космічні промені можуть досягати поверхні Землі або взаємодіяти з її атмосферою, породжуючи повторне випромінювання і призводячи до утворення різноманітних радіонуклідів. Опромінення від природних джерел радіації зазнають усі жителі Землі, проте одні з них одержують більші дози, інші — менші. Це залежить, зокрема, від того, де вони живуть. Рівень радіації в деяких місцях залягання радіоактивних порід земної кулі значно вищий від середнього, а в інших місцях — відповідно нижчий. Доза опромінення залежить також і від способу життя людей.

За підрахунками наукового комітету по дії атомної радіації ООН, середня ефективна еквівалентна доза зовнішнього опромінення, яку людина одержує за рік від земних джерел природної радіації, становить приблизно 350мк Зв, тобто трохи більше середньої дози опромінення через радіаційний фон, що утворюється космічними променями.

Людина зазнає опромінення двома способами — зовнішнім та внутрішнім. Якщо радіоактивні речовини знаходяться поза організмом і опромінюють його ззовні, то у цьому випадку, говорять про зовнішнє опромінення. А якщо ж вони знаходяться у повітрі, яким дихає людина, або у їжі чи воді і потрапляють всередину організму через органи дихання та кишково-шлунковий тракт, то таке опромінення називають внутрішнім.

Внутрішнє опромінення в середньому становить 2/3 ефективної еквівалентної дози опромінення, яку людина одержує від природних джерел радіації. Воно надходить від радіоактивних речовин, що потрапили в організм з їжею, водою чи повітрям. Невеличка частина цієї дози припадає на радіоактивні ізотопи (типу вуглець-14, тритій), що утворюються під впливом космічної радіації. Все інше надходить від джерел земного походження. В середньому людина одержує близько 180мкЗв/рік за рахунок калію-40, який засвоюється організмом разом із нерадіоактивним ізотопом калію, що є необхідним для життєдіяльності людини. Проте значно більшу дозу внутрішнього опромінення людина одержує від нуклідів радіоактивного ряду урану-238 і в меншій кількості від радіонуклідів ряду торію-232.

2. Штучні джерела іонізуючих випромінювань

¯ Штучними джерелами іонізуючих випромінювань є ядерні вибухи, ядерні установки для виробництва енергії, ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські апарати, прилади апаратури засобів зв’язку високої напруги тощо.

Радіація використовується в медицині як у діагностичних цілях, так і для лікування. Одним із найпоширеніших медичних приладів є рентгенівський апарат. Також все більше поширюються і нові складні діагностичні методи, що спираються на використання радіоізотопів. Одним із засобів боротьби з раком, як відомо, є променева терапія.

2. Якісні хар-ки ІВ

До якісних характеристик іонізуючого випромінювання відноситься:

• енергія випромінювання, що вимірюється у Джоулях (Дж) та електрон–вольтах (еВ);

• проникаюча здатність, яка характеризується довжиною пробігу частинок або –квантів у речовині і виражається в одиницях довжини (м, см, мм);

• іонізуюча здатність, що характеризується повною іонізацією (загальна кількість пар іонів, утворених частинками або -квантами в речовині) та лінійною щільністю іонізації (кількість пар іонів, що припадає на одиницю довжини пробігу).

3. Кількісні хар-ки ІВ

До кількісних характеристик іонізуючого випромінювання відносять:

• поглинута доза, одиницями вимірювання якої є Грей (Гр) та Рад;

• еквівалентна доза, одиницями вимірювання якої є Зіверт (Зв) та Бер.;

• ефективна доза, одиницями вимірювання якої є Зіверт (Зв) та Бер.;

• експозиційна доза (для – та –випромінювання), одиницями якої є кількість кулон/кг (Кл/кг) та Рентген (Р);

• щільність потоку частинок (для корпускулярних випромінювань), одиницями вимірювання якої є кількість частинок / 1 см².

• 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 (H.) являє собою величину поглиненої дози, яка помножена на коефіцієнт якості випромінювання (k.), що враховує здатність певного виду випромінювання пошкоджувати тканини організму. H = D  k. Коефіцієнт якості випромінювання є найбільшим для  — випромінювання і дорівнює 20. Одиниця вимірювання еквівалентної дози — Зіверт (Зв). 1 Зіверт дорівнює 100 бер (біологічний еквівалент рада).

• Ефективна доза (H_еф) – являє собою величину еквівалентної дози, яка помножена на коефіцієнт, що враховує різну чутливість різних тканин до впливу іонізуючого випромінювання. H_еф = H  W_r , де

H – еквівалентна доза

W_r – коефіцієнт, який враховує ступінь чутливості органів і тканин до іонізуючого випромінювання (табл. 2).

Одиниця вимірювання еквівалентної та ефективної доз – Зіверт (Зв.). Позасистемна одиниця – Бер, тобто біологічний еквівалент рада.

Експозиційна доза характеризує іонізаційний ефект рентгенівського та гама- випромінювання у повітрі і, отже, являє собою відношення сумарного заряду всіх іонів одного знаку, утворених в повітрі до маси повітря в зазначеному об’ємі. Одиниці вимірювання експозиційної дози – рентген (Р) або кулон на кг (Кл/кг).

Щільність потоку частинок - фізична величина, що визначається співвідношенням

j = dF/dS,

де dF - потік йонізувальних частинок, що проникають в елементарну сферу з площею центрального перерізу dS.

4. ЯКІСНІ ТА КІЛЬКІСНІ хар-ки радіонуклідів

Як якісні характеристики радіонуклідів використовують:

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

• період напіврозпаду – тобто час, за який розпадається половина всіх радіонуклідів певного типу. (Приклад: Уран-238 – 4,47 млрд. років, Радій-226 – 1600 років, Свинець-214 – 26,8 хв.).

Як кількісну характеристику радіонуклідів використовують:

• активність, що характеризується числом ядерних перетворень за одиницю часу. Одиницями активності є Бекерель (Бк) та Кюрі (Кі). Проте, більш зручним кількісним критерієм радіонукліда для –випромінювання слід вважати так званий –еквівалент, який вимірюється в міліграм–еквівалент радію.

5. Біологічна дія ів

Під впливом іонізаційного випромінювання атоми і молекули живих клітин іонізуються, в результаті чого відбуваються складні фізико-хімічні процеси, які впливають на характер подальшої життєдіяльності людини.

Згідно з одними поглядами, іонізація атомів і молекул, що виникає під дією випромінювання, веде до розірвання зв'язків у білкових молекулах, що призводить до загибелі клітин і поразки всього організму. Згідно з іншими уявленнями, у формуванні біологічних наслідків іонізуючих випромінювань відіграють роль продукти радіолізу води, яка, як відомо, становить до 70% маси організму людини. При іонізації води утворюються вільні радикали Н+ та ОН-, а в присутності кисню — пер-оксидні сполуки, що є сильними окислювачами. Останні вступають у хімічну взаємодію з молекулами білків та ферментів, руйнуючи їх, в результаті чого утворюються сполуки, не властиві живому організму. Це призводить до порушення обмінних процесів, пригноблення ферментних і окремих функціональних систем, тобто порушення життєдіяльності всього організму.

Під час потрапляння випромінювання на мембрану відразу ж порушуються молекулярні зв'язки, атоми перетворюються в іони. Крізь зруйновану мембрану в клітину починають надходити сторонні (токсичні) речовини, робота її порушується. Якщо доза випромінювання невелика, відбувається рекомбінація електронів, тобто повернення їх на свої місця. Молекулярні зв'язки відновлюються, і клітина продовжує виконувати свої функції. Якщо ж доза опромінення висока або дуже багато разів повторюється, то електрони не встигають рекомбінувати; молекулярні зв'язки не відновлюються; виходить з ладу велика кількість клітин; робота органів розладнується; норма^1ьна життєдіяльність організму стає неможливою. Специфічність дії іонізуючого випромінювання полягає в тому, що інтенсивність хімічних реакцій, індуційованих вільними радикалами, підвищується, й у них втягуються багато сотень і тисячі молекул, не порушених опроміненням. Таким чином, ефект дії іонізуючого випромінювання зумовлений не кількістю поглинутої об'єктом, що опромінюється, енергії, а формою, в якій ця енергія передається. Ніякий інший вид енергії (теплова, електрична та ін.), що поглинається біологічним об'єктом у тій самій кількості, не призводить до таких змін, які спричиняє іонізуюче випромінювання.

6. Основні види променевих ушкоджень організму

Відзначають такі ефекти впливу іонізуючою радіації на організм людини: соматичні (гостра променева хвороба, хронічна променева хвороба, місцеві променеві ураження); сомато–стохастичні (злоякісні новоутворення, порушення розвитку плоду, скорочення тривалості життя); генетичні (генні мутації, хромосомні аберації). В основному все це залежить від дози опромінення.

Доза 0,5–1 Гр (50–100 рад) зумовлює нерізко виражені зміни в картині крові, порушення функції нервової системи. Пороговою дозою для гострого променевого ураження прийнято вважати одноразове опромінення дозою 1 Гр (100 рад). У випадку подальшого опромінення дозою 150 рад і більше ймовірною є можливість виникнення хронічної променевої хвороби, яка проявляється вегето-судинними порушеннями, функціональними змінами центральної нервової системи, токсичним ураженням печінки, зменшенням числа лейкоцитів до 2 тис/мм3 у крові, переродженням нейтрофільних гранулоцитів тощо.

Серйозну загрозу для здоров’я людини, яка перенесла гостру чи хронічну променеву хворобу, становлять віддалені наслідки променевого ураження. Вони можуть проявитися через 10–20 років після опромінення. До основних віддалених наслідків відносяться, зокрема, захворювання, що пов’язані зі змінами генетичного апарату (пошкоджується хромосомний апарат, порушуються механізми ділення (мітозу), відбувається блокування процесів відновлення та диференціювання клітин тощо), злоякісні пухлини, захворювання крові, скорочення тривалості життя.

Згідно з рекомендаціями Міністерства по контролю за радіаційним забрудненням (1987 р. ), для запобігання можливим вадам розвитку доза опромінення на все тіло не повинна перевищувати 50 Р, а на орган чи тканину — 500 Р. Іонізуюче випромінювання, яке діє на гонади в дозах 100–200 Р, впливає на овоцити і зумовлює тимчасову безплідність, а в дозі 400 Р — стійку безплідність.

Що стосується небезпеки генетичного виродження людства (зокрема на сучасному етапі), то можна сказати, що ризик народження хворої дитини через опромінення чи інший шкідливий вплив саме внаслідок мутації (природні або викликані штучно зміни спадкових особливостей організмів, які змінюють їх морфологічні і (або) фізіолого–поведінкові ознаки) не такий вже й великий. За даними експертів ООН (1977 р.), генетичні хвороби внаслідок опромінення в дозі 1 рад популяції в 1 млн. новонароджених виникають у першому поколінні в 63 випадках, що складає 0,06% від загального числа генетичних хвороб у популяції. Однак, для нащадків хворої дитини ризик успадкувати захворювання вже становить 50%.

Пошкоджуюча дія радіації на плід людини (тератогенний ефект) можлива, якщо дози опромінення перевищують 20–25 рад. Водночас генетично значною, тобто такою, що здатна викликати патологічні зміни у хромосомному апараті плоду, вважають дозу 10 рад.