46 Биологическое действие ионизирующего излучения.

В реакции организма на облучение можно выделить четыре фазы. Длительность первых трех быстрых фаз не превышает единиц микросекунд, в течение которых происходят различные молекулярные изменения. В четвертой медленной фазе эти изменения переходят в функциональные и структурные нарушения в клетках, органах и организме в целом.

Первая, физическая фаза ионизации и возбуждения атомов длится

~10^-13 с. Вo второй, химико-физической фазе, протекающей ~ 10^-10 с, образуются высокоактивные в химическом отношении радикалы, которые, взаимодействуя с различными соединениями, дают начало вторичным радикалам, имеющим значительно большие по сравнению с первичными сроки жизни. В третьей, химической фазе, длящейся ~ 10^-6 с, образовавшиеся радикалы вступают в реакции с органическими молекулами клеток, что приводит к изменению биологических свойств молекул.

В четвертой, биологической фазе химические изменения молекул преобразуются в клеточные изменения. Наиболее чувствительным к облучению является ядро клетки, а наибольшие последствия вызывает повреждение ДНК. В результате облучения в зависимости от величины поглощенной дозы клетка гибнет или становится неполноценной в функциональном отношении. Время протекания четвертой фазы очень различно и в зависимости от условий может растянуться на годы или даже на всю жизнь.

Альфа-излучение имеет малую длину пробега и не может проникнуть сквозь кожные покровы. Но альфа-излучающие нуклиды представляют большую опасность при поступлении внутрь организма через органы дыхания и пищеварения, через открытые раны и ожоговые поверхности.

Бета-излучение обладает большей проникающей способностью. Пробег бета-частиц в воздухе может достигать нескольких метров, а в биологической ткани нескольких сантиметров. Так пробег электронов с энергией 4 МэВ в воздухе составляет 17.8 м, а в биологической ткани 2.6 см.

Гамма-излучение имеет еще более высокую проникающую способность. Под его действием происходит облучение всего организма.

При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть этот эффект, введено понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза H рассчитывается путем умножения значения поглощенной дозы D_i на специальный коэффициент — взвешивающий коэффициент K_i для излучения i-го типа (табл.23.2):

.

Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани .1 Зв = 100 бэр.

Радиация различно воздействует на жизненно важные органы человека. Для оценки ущерба его здоровью в условиях равномерного облучения всего тела введено понятие эффективной эквивалентной дозы Е_эфф.

Эффективная доза E_эфф − величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы H_i во всех органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты r_i для органов или тканей, т.е. E_эфф = .

Биологическое действие ионизирующих излучений. Различают два вида эффекта воздействия на организм ионизирующих излучений: соматический и генетический.

При соматическом эффекте последствия проявляются непосредственно у облучаемого, при генетическом – у его потомства.

Таким образом, радиоактивное излучение всех видов оказывает очень сильное биологическое воздействие на живые организмы, вызывая возбуждение и ионизацию атомов и молекул, входящих в состав живых клеток. Под действием ионизирующей радиации разрушаются сложные молекулы и клеточные структуры, что приводит к лучевому поражению организма.

Поглощённая доза излучения –физ.величина, равная отношению энергии излучения, к массе облучаемого вещества.

Экспозиционная доза – физ.величина, равная отношению суммы электрических зарядов всех ионов одного знака, созданных электронами, освобожденных в облученном воздухе к массе этого воздуха.

Биологическая доза-величина, определяющая воздействие излучения на организм.