книги из ГПНТБ / Биологические эффекты неравномерных лучевых воздействий

и селезенка, различаются почти на один порядок. При таком неравномерном облучении кардинальным является вопрос о том, какую дозу следует положить в оснрву нормирования — макси­ мальную, среднюю или отнесенную к определенной глубине тела или органа. При средней энергии излучения порядка 30—50 кэв Кп в организме могут составлять 1,5—4,0. При воздействии ультрадлинноволнового рентгеновского излучения (5—15 кэв) практически вся энергия поглощается в поверхностно располо­ женных тканях (в коже и поверхностных тканях глаза).

Относительное распределение глубинной дозы излучения одинаковой энергии зависит, как известно, от размеров облу­ чаемого объекта. В связи с этим при моделировании в экспери­ ментах на животных, особенно на мелких, неравномерного облу­ чения человека следует исходить из принципа эквивалентных энергий. Критерием эквивалентности облучения является оди­ наковое распределение относительной глубинной дозы в теле человека и животного. Такой подход, обусловленный неодина­ ковыми анатомо-топографическими отношениями отдельных ор­ ганов у человека и животных, является известным приближе­ нием. Поэтому материалы, полученные в экспериментах с соблюдением принципа эквивалентных энергий, должны быть подвергнуты дополнительному критическому анализу с опреде­ лением соотношений доза — эффект для отдельных критических органов.

В литературе имеется мало данных по количественному ана­ лизу причин гибели животных при неравномерном облучении. Неравномерное вентро-дорзалыюе воздействие длинноволнового рентгеновского излучения на мышей (определяется выживае­ мость, средняя продолжительность жизни, изменение массы тела и сперматогенного эпителия) оказалось более эффективным по сравнению с дорзо-вентральным воздействием, а также более распространенным в профессиональной практике, поэтому вент- ро-дорзальный способ был избран для проведения опытов.

Для изучения количественных зависимостей поражающего действия длинноволнового излучения были выполнены исследо­ вания на белых мышах с использованием рентгеновского излу­ чения с энергиями 10,2; 13,5; 25,0 и 73 кэв, эквивалентными по относительному распределению глубинных доз, и опыты по воз­ действию на человека излучения с энергиями 20—25; 30— 50 кэв и 1—1,5 Мэе соответственно.

Проанализированы данные о сроках гибели животных при воздействиях в равноэффективной дозе (ЛДбг/зо— ЛД75/30). На основе методики, описанной в работе [124], для каждого из ре­ жимов облучения определена средняя поглощенная доза во всем теле и в отдельных органах (табл. 15).

Отчетливо выявляется зависимость сроков гибели и средней продолжительности жизни (СПЖ) от Кн при использовании раз’ личных энергий рентгеновского излучения,

70

Таблица 15

Число погибших и средняя продолжительность жизни облученных мышей

Так, при воздействии коротковолнового излучения (73 кэв) СПЖ мышей составляла 11,5± 0,4 суток, гибель основной массы мышей (82%) происходила в период между девятыми и четыр­ надцатыми сутками.

Иными словами, основной причиной гибели мышей при воз­ действии коротковолнового рентгеновского излучения в дозе, незначительно превышающей ЛД50/зо, является, по-видимому, нарушение костномозгового кроветворения, что подтверждается изменениями в составе периферической крови.

При воздействии рентгеновского излучения с энергией 10,2 кэв гибель мышей происходила в более поздние сроки: 72% животных погибало после 15 суток (СПЖ в этот период равна 20 суткам) и лишь небольшая часть — в более ранние сроки, в результате чего СПЖ при воздействии излучения этой энер­ гии была наибольшей (16,7± 0,6 суток).

При воздействии излучений с энергиями 13,5 и 25 кэв гибель большей части мышей происходит в ранние сроки: до восьмых суток погибает соответственно 76 и 85% общего числа погиб­ ших животных, причем СПЖ в этот период составляет 5,8 и 4,1 суток. Это обусловливает уменьшение СПЖ мышей каждой из указанных групп в целом до 7,9±0,6 и 5,6±0,5, что значи­ тельно меньше СПЖ при воздействии излучений с энергией 10,2 и 73 кэв. Столь ранние сроки гибели могут свидетельствовать о поражении ЖКТ [125].

Таким образом, анализ данных по продолжительности жизни животных показывает, что в зависимости от величины Кн удель­ ный вклад различных причин гибели животных может быть не­ одинаковым.

сколько от величины средней поглощенной дозы и ее распреде­ ления по отдельным органам [126]. Из табл, 16 видно, что

74

* Максимальные значения.

средние поглощенные в теле мышей дозы, соответствующие 62— 75% гибели в пределах погрешности определения (±20% ). одинаковы при использованных энергиях. Однако, как и следо­ вало ожидать, средние поглощенные дозы в тонком кишечнике

ив костном мозге заметно различаются между собой.

Вслучае коротковолнового (73 кэв) рентгеновского излуче­ ния поглощенная доза в теле мышей распределяется практиче­ ски равномерно (в пределах 10%). Однако доза, поглощенная костным мозгом (860 рад), наиболее высокая. В этих условиях определяющим в картине лучевого заболевания является пора­ жение именно системы кроветворения.

При снижении энергии излучения до 25 и 13,5 кэв соотноше­

ние между средней дозой, поглощенной в костном мозге и тон­ ком кишечнике, заметно изменяется в результате снижения пер­ вой дозы до 720 и 600 рад (т. е. на 140 и 260 рад) и увеличения второй дозы до 990 и 1010 рад (т. е. на 180 и 200 рад). Это при­ водит к возрастанию роли повреждения кишечника и к сниже­ нию роли повреждения костного мозга.

На основании проведенных исследований можно считать, что поражение костного мозга является определяющей причиной ги­ бели животных, ёсли доза, поглощенная в костном мозге, со­ ставляет 750—800 рад, а доза, поглощенная тонким кишечником, не превышает значительно этого значения. Если поглощенная в костном мозге доза снижается на 150—250 рад, а средняя по­ глощенная доза в тонком кишечнике возрастает на такое же значение, т. е. достигает 1000 рад или более, то летальный ис­ ход лучевой болезни, по-видимому, определяется повреждением кишечника.

При воздействии самого низкоэнергетического излучения, которое по распределению относительной глубинной дозы в теле

эквивалентно рОлученик? человека рентгеновским излучением g

72

энергией 20—25 кэв [2], средняя поглощенная доза во всем теле, а также средняя доза, поглощенная в кишечнике, пример­ но соответствуют эквивалентным по выживаемости дозам корот­ коволнового рентгеновского излучения. В последнем случае по­ вреждение тонкого кишечника среди возможных причин гибели животных имеет относительно небольшое значение. Максималь­ ная поглощенная доза в костном мозге (100 рад) при воздейст­ вии излучения 10,2 кэв в 6—9 раз ниже, чем при других режи­ мах облучения. Это обусловливает незначительную гибель жи­ вотных в сроки, типичные для кишечного и костномозгового синдромов. Основная масса животных погибает в значительно более поздние сроки. Это связано, по-видимому, с поражением кожи и с вызванной им опосредованной нейрогуморальным пу­ тем реакцией организма. Наличие у животных данной группы своеобразного лучевого синдрома подтверждается данными ге­

в картине лучевого заболевания ведущим становится поврежде­ ние кожи.

На основании выполненных экспериментов можно утверж­ дать, что гибель от острой лучевой болезни при воздействии рентгеновского излучения в изученном диапазоне энергий опре­ деляется соотношением средних поглощенных доз в отдельных радиочувствительных органах, в частности в костном мозге и тонком кишечнике (для излучений высокой и средней энергий).

Иначе протекают при неравномерном облучении восстанови­ тельные процессы [127]: восстановление происходит хуже в наиболее облученных участках тела. Было показано также, что. в условиях длительного фракционированного воздействия не­ обратимая часть радиационного поражения организма при не­ равномерном общем облучении мышей с энергией 10,2 кэв в 3,5 раза ниже, чем при равномерном (73 кэв). Эти различия определяются неодинаковым соотношением повреждения отдель­ ных радиочувствительных органов и систем, каждой из которых присуща своя скорость физиологической регенерации. Поскольку при действии длинноволнового излучения в меньшей степени на­ рушается физиологическая регенерация основных систем (крове­ творения и ЖКТ), то и репарация лучевого поражения всего организма протекает в более благоприятных условиях, чем при действии коротковолнового излучения.

До последнего времени в литературе отсутствовали доста­ точно обоснованные критерии для установления предельно до­ пустимой дозы при неравномерном воздействии.

Анализ данных, полученных в опытах на трех видам живот­ ных [128], показал, что основным фактором, определяющим особенности действия на организм рентгеновского излучения,

73

является неравномерное распределение поглощенной в орга­ низме дозы. При энергиях рентгеновского излучения, эквива­ лентных общему вентро-дорзальному облучению человека с энергиями от 20 кэв до нескольких мегаэлектронвольт, степень морфологического повреждения семенников, кожи и хрусталика глаза определяется в первом приближении средней поглощен­ ной в этих органах дозой. Общая реакция на облучение, оцени­ ваемая по величине Л Д 5 0 / 3 0 , лучше всего коррелирует со средней поглощенной во всем теле дозой. Это дает основание полагать, что при нормировании внешнего облучения как всего тела, так и отдельных критических органов следует исходить из соответ­ ствующей средней поглощенной дозы. Иными словами, значения ПДД, принятые для коротковолнового рентгеновского и внешнего у-облучения, справедливы также для облучения с рассмотрен­ ными коэффициентами неравномерности.

Однако необходимо иметь в виду, что в случае неравномер­ ного облучения средняя поглощенная доза во всем теле и

вкостном мозге может быть существенно меньше принятой для них ПДД, в то время как средняя поглощенная доза в наи­ более поверхностно расположенных органах (кожа, хрусталик, семенники) может превысить соответствующие ПДД. Поэтому нам представляется необходимым при обосновании ПДД такого облучения в качестве лимитирующего рассматривать тот орган,

вкотором при данной энергии излучения средняя поглощенная доза, оцениваемая в долях соответствующей ПДД, наиболее

высока.

Для осуществления дозиметрического контроля необходимо установить предельно допустимую экспозиционную дозу. Под экспозиционной ПДД подразумевается доза, измеренная в воз­ духе на месте нахождения поверхности тела человека в его отсутствии, при которой средняя поглощенная доза в лимити­ рующем органе равна предельно допустимой дозе для этого

органа.

Для определения экспозиционной ПДД нами рассчитана средняя поглощенная доза во всем теле и в критических органах

вающей средней поглощенной дозе органы можно расположить в следующем порядке: кожа, хрусталик, мужские гонады, жен­ ские гонады, все тело и костный мозг. В то же время вследствие относительно более низкой радиочувствительности хрусталика и кожи ПДД для хрусталика в три раза, а для кожи в шесть раз выше, чем для остальных из перечисленных критических орга­

интервале энергий создается в мужских гонадах. Следовательно, при внешнем вентро-дорзальном облучении человека лимита-

74

рующим органом являются мужские гонады, и допустимой мо­ жет считаться такая экспозиционная доза, при которой средняя поглощенная в них доза равна принятой ПДД.

В случае облучения только верхней части тела или при за­ щите гонад лимитирующими органами являются: кожа (при энергии 10—12 кэв), хрусталик (при 12—37 кэв), все тело и костный мозг (при 37 кэв и выше). Если внешнее облучение неравномерно по поверхности, то очевидно, что ПДД следует определять по дозе, поглощенной в лимитирующем органе в зоне облучения.

Предлагаемый принцип нормирования экспозиционной дозы по дозе, поглощенной лимитирующим органом, может быть применен к любому виду внешнего облучения.

Среди вопросов, требующих дальнейшего изучения, необхо­ димо указать следующие: установление корреляционных зави­ симостей между биологическим эффектом и поглощенной дозой для крупных млекопитающих; дальнейшее исследование коли­ чественных аспектов пострадиационного восстановления после неравномерного облучения, а также при преимущественном воздействии на отдельные сегменты тела или органы; уточнение значений принятых ПДД облучения отдельных критических органов, в частности кожи; обоснование ПДД для случаев

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Bond V. Р. е. a. Radiation Res., 1957, v. 6, No. 5, p. 554.

2.Либерман A. H. и др. «Мед. радиология», 1965, т. 10, № 12, с. 30.

3.Jones A. R. In: Atomic Energy of Canada Limited. Chalk River, Ontario, October 1964, AECL-2240.

4.Даренская H. Г., Правдина Г. M. В кн.: Вопросы общей радиобиологии.

М., Атомиздат, 1966, с. 126.

5. Домшдак М. П. и др. Там же, с. 7.

71

12.Jackson K. In: Proceedings of the Symposium on the Protection against Radiation Hazards in Space, U. S. Atomic Energy Commission report, TID-7652, Book 1, Tennessee, 1962, p. 375.

21.Bond V. P. e. a. Amer. ,1. Physiol., 1950, v. 161, No. 2, p. 323.

22.Аветисов Г. M. О зависимости биологического действия ионизирующего излучения от особенностей его пространственного распределения.— Канд. дис. М., 1967 (Ин-т биофизики М3 СССР).

23.Brown А. Н. е. a. Int. J. Radiation Biol., 1962, v. 5, No. 4, p. 369.

25.Либерман A. H. и др. В кн.: Радиобиологический эксперимент и чело­ век. Сб. статей. Под ред. Ю. И. Москалева. М., Атомиздат, 1970, с. 63.

26.Бронштейн И. Э. и др. «Гигиена и санитария», 1967, № 9, с. 47.

27.Вайнштейн П. Р. и др. В кн.: Материалы VII научной конференции по

проблеме «Лучевая болезнь». Л., ВМОЛА им. С. М. Кирова, 1966, с. 54. 28. Свидерская Т. А., Либерман А. Н. «Радиобиология», 1967, т. 7, № 3,

с. 334.

29.Grahn D., Sacher G. Radiation Res., 1958, v. 8, No. 2, p. 187.

30.Grahn D. e. a. Radiation Res., 1956, v. 4, No. 3, p. 228.

31.HeulJ K., Wolf J. Strahlentherapie, 1957, Bd. 102, No. 4, S. 539.

32.Abramova G. M. e. a. In: International Congress on Protection against

Acceleration and Space Radiation, Geneva, April, 26—30, 1971, v. 1,

р. 189.

33. Corp M. L., Mole R. H. Radiation Res., 1962, v. 16, No. 1, p. 66.

34. Либерман A. H., Саковская M. С. «Радиобиология», 1967, т. 7, № 4, с. 625.

35.Meredith О. M. е. a. Radiation Res., 1965, v. 25, No. 1, p. 218.

36.Городецкий А. А. и др. В кн.: Биологическое действие нейтронного из­ лучения. Киев, «Наукова думка», 1965, с. 3.

37.Ильинский Д. А. В кн.: Материалы VII научной конференции по пробле­ ме «Лучевая болезнь». Л., ВМОЛА им. С. М. Кирова, 1966, с. 99.

38.Ильинский Д. А., Вишневский Л. В. В кн.: Материалы юбилейной науч­ ной сессии, посвященной 50-летию основания ЦНИРРИ. Л., 1968, с. 36 (Центр, науч.-исслед. рентгенорадиол. ин-т).

39.Аветисов Г. М., Соколова И. К. В кн.: Вопросы общей радиобиологии. М., Атомиздат, 1966, с. 106.

40.Акоев И. Г. и др. В кн.: Материалы VII научной конференции по проблеме «Лучевая болезнь». Л., ВМОЛА им. С. М. Кирова, 1966, с. 9.

41.Белецкий В. П. и др. В кн.: Биологическое действие внешних и внутрен­ них источников радиации. М„ «Медицина», 1972, с. 13.

42.Даренская Н. Г. Лучевая болезнь при общем и местном облучении

76

(Экспериментальное исследование На крысах). Канд. дис. М., 1953 (Ин-т биофизики М3 СССР).

43.Семенов Л. Ф. В кн.: Опыт применения радиоактивных изотопов в ме­ дицине. М., Госмедиздат, 1955, с. 153.

44.Семенов Л. Ф., Федоров Б. А. «Ж. общ. биол.», 1959, т. 20, № 4, с. 307.

45.Mason Н. S. е. a. Brit. J. Radiol., 1955, v. 28, No. 333, p. 495.

46.Carsten A. L, Noonan T. E. Radiation Res., 1959, v. 11, No. 2, p. 165.

53.Лебедева Г. А. «Архив патологии», 1971, т. 33, № 11, с. 12.

54.Quastler Н. е. a. Amer. J. Physiol., 1951, v. 164, No. 2, p. 546.

55.Груздев Г. П., Щербова Е. Н. В кн.: Роль соединительной ткани и си­

стемы крови при лучевой патологии. М., 1970, с. 60. (Ин-т биофизики М3 СССР).

56.Сгрелин Г. С. и др. Там же, с. 54.

57.Гуськова А. К., Байсоголов Г. Д. Лучевая болезнь человека. М., «Ме­ дицина», 1971.

58.Langham W. Н. е. a. Airospace Med., 1965, Section 2, р. 14.

59.Савченко Н. Я. «Радиобиология». 1966, т. 6, Ms 2, с. 330.

с. 34.

66.Potter J. С. Radiology, 1941, v. 37, No. 4, р. 724.

67.Kohn Н. J. е.а. Brit. J. Radiol., 1954, v. 27, No. 321, p. 586.

68.Аветисов Г. M. В кн.: Вопросы общей радиобиологии (эксперименталь­ ные и клинические данные). Под ред. М. П. Домшлака. М., Атомиздат,

1971, с. 54.

69.Mayneord G. Brit. J. Radiol., 1940, v. 13, No. 151, p. 235.

70.Report of the RBE Commettee to the International Commission on Radio­

logical Units and Measurements.— Health Physics, 1963, v. 9, p. 357.

71.Грамматикати В. С. В кн.: Вопросы общей радиобиологии (эксперимен­ тальные и клинические данные). Под ред. М. П. Домшлака. М., Атом­

издат, 1971, с. 28.

72. Аветисов Г. М. «Радиобиология-Радиотерапия», 1967, т. 8, Ms 1, с. 51.

73.Соколова И. К. Химические методы дозиметрии и их применение в ра­ диобиологическом эксперименте. Канд. дис. М., 1964. (Московский инже­ нерно-физический ин-т).

74.Соколова И. К. В кн.: Химические методы дозиметрии в радиобиологии. М., Атомиздат, 1972.

75.Аветисов Г. М., Соколова И. К. В кн.: Вопросы общей радиобиологии (экспериментальные и клинические данные). Под ред. М. П. Домшлака.

М., Атомиздат, 1971, с. 106.

76. Аветисов Г. М. «Радиобиология», 1967, т. 7, Ms 1, с. 16.

77. Аветисов Г. М., Даренская Н. Г. «Радиобиология-Радиотерапия», 1967, т. 8, Ms 1, с. 90.

78.Даренская Н. Г. и др. «Радиобиология», 1972, т. 12, Ms 2, с. 239.

79.Аветисов Г. М. «Радиобиология», 1968, т. 8, Ms 3, с. 381.

80.Аветисов Г. М. «Радиобиология», 1969, т. 9, Ms 3, с. 367.

77

83.Акоев И. Г. и др. В кн.: Вопросы общей радиобиологии (эксперимен­ тальные и клинические данные). Под ред. М. П. Домшлака. М., Атомиздат, 1971, с. 120.

84.Акоев И. К. и др. Там же, с. 127.

85.Диковенко Е. А., Семенов Л. Ф. «Врачебное дело», 1956, № 1, с. 21.

86.Hansen С. L. е. a. Pablic Health Reports, 1961, v. 8, p. 244.

87.Kashima H. K. e. a. Amer. J. Roentgenol, 1965, v. 94, No. 2, p. 271.

88.Osborne J. W. e. a. Amer. J. Physiol., 1952, v. 170, No. 2, p. 414.

89.Даренская H. Г. В кн.: Проблемы поражения желудочно-кишечного

тракта при радиационном воздействии, М., 1970 (Институт биофизики М3 СССР). Тезисы докладов.

90.Лебедева Г. А. В кн.: Вопросы общей радиобиологии. М., Атомиздат, 1966, с. 195.

91.Brecher G. е. a. Amer. J. Pathol., 1958, v. 34, No. 1, p. 105.

издат, 1973.

93.Handford S. W. е. a. Radiology, 1962, v. 79, No. 5, р. 909.

94.Nelson J. M. e. a. Radiation Res., 1969, v. 39, No. 2, p. 526.

95.Quastler H. Federat. Proc., 1951, v. 10. No. 1, p. 106.

98.Willhoit D. G. In: Gastrointestinal radiation injury. Report of a Sympo­ sium held at Richland Wash. USA. Ed. M. F. Sullivan. Exerpta Medica Foundamentation, Amsterdam, 1968, p. 342.

99.Wilson S. G. Amer. J. Pathol., 1959, v. 35, No. 6, p. 1233.

101.Аветисов Г. M. «Радиобиология», 1971, т. 11, № 4, с. 610.

102.Акоев И. Г. и др. В кн.: Вопросы общей радиобиологии (эксперимен­ тальные и клинические данные). Под ред. М. П. Домшлака. М., Атом­ издат, 1971, с. 58.

103.Bouckaert A. J. beige radiol., 1968, v. 51, No. 2, p. 89.

104.Brecher G., Cronkite E. P. Amer. J. Pathol., 1951, v. 27, No. 4, p. 676.

107Blair H. A. 1956. (Цит. no AAailli IT. D. e. a. Health Physics, 1965, v. 11, No. 11, p. 1155).

108.Сусликов В. И. В кн.: Радиотоксины, их роль в биологическом действии радиации высоких энергии. М., Атомиздат, 1966, с. 264.

109.Atkinson Н. R., 1963. (Цит. по Bond V. Р. е. a. Radiation Res., Suppl.,

1967, р. 265).

ПО. Ерр Е. R. е. a. Radiation Res., 1959, v. 11, No. 2, p. 184.

111.Москалев Ю. И. В кн.: Радиобиологический эксперимент и человек. М„ Атомиздат, 1970, с. 6.

112.Patt Н. In: Effects of Radiation cellular proliferation and differentiation, Vienna, IAEA, 1968, p. 3.

113.Me Culloch E. A., Till T. E. Radiation Res., 1962, v. 16, No. 6, p. 822.

114.Тимофеев-Ресовский H. В. и др. В кн.: Применение принципа попада

ния в радиобиологии. М., Атомиздат, 1968.

115. Reichel G., Rosier В. «Радиобиология-Радиотерапия», 1968, т. 9, № 2, с. 197.

116.Разговоров Б. Л., Морозов В. С. В кн.: Проблемы космической биоло­ гии. М., «Наука», 1967, т. 4, с. 448.

117.Гронская Н. Ф. «Бюл. эксперим. биол. и мед.», 1967, т. 63, № 1, с. 27.

118.Maillie Н. D. е. a. Health Physics, 1966, v. 12, No. 7, p. 883.

119.Стрелин Г. С. «Радиобиология», 1967, т. 7, № 5, с. 751.

120.Невская Г, Ф. и др. В кн.: Вопросы радиобиологии и биологического

78