Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы радиационной безопасности. Пособие для студентов инженерно-технических специальностей
.pdf
При вдыхании частиц, содержащих радионуклиды, они осаждаются в дыхательных путях и легких. Продолжительность пребывания частиц на участках осаждения и на путях удаления определяют
эффективную тканевую дозу. Растворимые радионуклиды попадают
в кровь и разносятся по всему организму. Большинство типов клеток, составляющих легкие, относительно устойчивы к непродолжительному облучению, тем не менее, легкое как орган из-за его тонкой
структуры обладает значительной радиочувствительностью на тканевом уровне.
Всасывание радионуклидов в желудочно-кишечном тракте в большей степени зависит от вхождения их в состав различных соединений.
Например, всасывание из желудочно-кишечного тракта органически
связанного плутония-238 в 25 раз больше, чем всасывание нитрата
плутония. При этом 90 % поступившего плутония-238 накапливается в скелете, что приводит к значительному внутреннему облучению
красного костного мозга.
Выведение из организма попавших внутрь радионуклидов осуществляется в основном органами выделения. Почки играют огромную роль в поддержании постоянства внутренней среды, регуляции
солевого и водного обмена, артериального давления, кислотно-щелочного равновесия, выведении из организма отработанных продуктов. Содержание радионуклидов в почках зависит от их содержания в
крови: чем медленнее элемент выделяется из крови, тем медленнее он
накапливается и выделяется из почек. В почках человека, подвергнутого внутреннему облучению, наблюдается омертвение или атрофия
внутреннего слоя клеток, выстилающего почечные структуры, перерождение соединительной ткани, повреждение сосудов. Все это приводит к нарушению функции почек, в частности, к нарушению солевого обмена. Рак почек у людей возникает спустя длительное время
после попадания внутрь организма радионуклидов.
Важным является и то, каким было облучение организма – локальным или полным. Если облучение было локальным и красный
костный мозг не пострадал, то восстановление функций отдельных
органов и организма в целом еще возможно. Поэтому локальные
дозы, допустимые при лучевой терапии опухолей, могут быть достаточно большими, однако чрезмерно большие локальные дозы облучения могут вызвать лучевые ожоги.
Никакой другой вид энергии (тепловой, электрический и др.), поглощенной биологическим объектом в том же количестве, не приводит
к таким изменениям, какие вызывает ионизирующее излучение. Например, смертельная доза для человека 5 Гр соответствует поглощенной энергии 5 Дж/кг. Если эту энергию подвести в виде тепла, то она
нагрела бы тело человека на 0,001 °C. Именно ионизация и возбуждение атомов и молекул среды обусловливают специфику действия ИИ
на живой организм.
111
Видовая радиочувствительность возрастает по мере усложнения
организма. Это и понятно, поскольку в сложно устроенных организмах больше слабых звеньев, вызывающих цепные реакции дезадаптации и патологии. К ним можно отнести, например, системы управления (нервная, иммунная и эндокринная), которые частично или
полностью отсутствуют в более примитивных организмах.
Для примера приведем градацию так называемых среднесмертельных доз (Гр), вызывающих 50-процентную гибель организмов, в
зависимости от сложности их устройства:
Человек – 4,5 Кролик – 8,0 Тритон – 30 Дрозофила – 800
Обезьяна – 5,2 Курица – 10 Золотая рыбка – 65 Амеба – 1000
Крыса – 6,0 Черепаха – 15 Улитка – 150 Инфузория – 3000
8.4. Возможные последствия облучения людей
При изучении действия излучения на организм были установлены cледующие особенности:
1. Высокая эффективность поглощенной энергии (т. е. малые количествa поглощенной энергии излучения могут вызвать глубокие
биологические изменения в организме).
2. Наличие скрытого, или инкубационного периода проявления
действия ионизирующего излучения. Этот период часто называют
периодом мнимого благополучия. Продолжительность его сокращается при облучении большими дозами.
3. Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться.
4. Излучение воздействует не только на данный живой организм,
но и на его потомство. Это так называемый генетический эффект.
5. Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению. При ежедневном воздействии дозы 0,002–0,005 Гр
уже наступают изменения в крови.
6. Не каждый организм одинаково реагирует на облучение.
7. Последствия облучения зависят от его частоты. Одноразовое
облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия, чем
фракционированное.
Классификация возможных последствий облучения людей пока-
зана на схеме (рис. 8.6). Последствия облучения человека условно
подразделяют на два типа эффектов: генетические и соматические.
Генетические эффекты – это такие, которые проявляют-
ся на потомстве облученного индивидуума.
Соматические (телесные) эффекты – это последствия воздействия на самого облучаемого, но не на его потомство. Их
делят на стохастические (вероятностные) и нестохастические (детерминистские).
112
детерминистские
Рис. 8.6. Классификация последствий облучения людей
Стохастическими называются такие эффекты, вероятность кото-
рых при малых дозах пропорциональна дозе.
Согласно современной радиобиологической теории процесс, ведущий к возникновению стохастического последствия облучения, может начаться при любой дозе, какой бы малой она ни была (рис. 8.7).
При этом вероятность заболевания ϕ пропорциональна полученной
дозе. Эта модель называется линейной зависимостью «доза-эффект» без
порогового значения.
Стохастические эффекты возникают в результате повреждения
нескольких или даже одной клетки (например, яйцеклетки). Из отдаленных стохастических эффектов надежнее всего установлена связь
радиоактивного облучения с появлением раковых заболеваний, генетических повреждений, сокращением продолжительности жизни.
Эффекты, которые имеют пороговую дозу и тяжесть которых зависит от дозы, называются детерминированными, или нестохасти-
ческими. Они возникают в результате изменений в большом числе
клеток и характерны для отдельных
тканей. К ним относятся: лучевая
ϕ
болезнь, катаракта, незлокачественные повреждения кожи, снижение
костномозгового кроветворения,
бесплодие. Для нестохастических
эффектов существует четкий порог
дозы, ниже которого вредных эффектов не наблюдается. Это связано
с тем, что при малых дозах радиации
поврежденные и погибшие клетки
распределены в тканях случайным
Рис. 8.7. Зависимость доза – эффект для стохастических эф-
фектов
Доза, Зв
113
образом и небольшое количество функционально неполноценных
клеток в большинстве тканей не играет существенной роли, хотя в
будущем эти клетки могут послужить основой для новообразований.
Деление эффектов на стохастические и нестохастические достаточно условно. Некоторые нестохастические эффекты можно рассматривать как последствия стохастических, связанных, например, с повреждением критического числа клеток. Следовательно, никакие, даже
самые малые дозы радиации не могут быть абсолютно безвредными.
К соматико-стохастическим эффектам относят злокачественные новообразования и опухоли, индуцированные излучением. Генетические
эффекты – врожденные уродства – возникают в результате мутации
клеток и других нарушений в репродуктивных органах. Генетические
эффекты, так же как и соматико-стохастические, не исключаются при
малых дозах и также условно не имеют порога.
Выход обоих эффектов мало зависит от мощности дозы, а определяется суммарной накопленной дозой независимо от того, получена
она за 1 сутки или за 50 лет.
8.5. Действие больших доз радиации
на организм человека. Лучевая болезнь
Системы органов, играющие решающую роль в гибели организма
при радиационном облучении, называются критическими. Сочетание
признаков, характерных для течения болезни, называют синдромом.
При общем облучении организма в зависимости от эквивалентной
поглощенной дозы может преобладать один из синдромов, связанных с критическими системами: 1) костномозговой (кроветворный),
2) желудочно-кишечный, 3) церебральный. Они развиваются вследствие необратимого поражения соответствующих критических систем
организма: кроветворения, желудочно-кишечного тракта или центральной нервной системы.
Костномозговой (кроветворный) синдром связан с повреждением стволовых клеток красного костного мозга. Это
является смертельным для организма, поскольку система этих клеток представляет собой систему обновления циркулирующих клеток
крови. Клетки крови не делятся, характеризуются специализированными функциями, быстро изнашиваются, а поэтому должны постоянно заменяться новыми. Поражение костного мозга приводит к падению количества разных типов клеток в крови. Сокращение числа
клеток периферийной крови обусловливает симптомы, предшествующие гибели организма: уменьшение количества крови, кровотечения, инфекции.
Сокращение числа эритроцитов (красных кровяных телец), а
соответственно, и понижение гемоглобина в крови приводит к анемии (малокровию), уменьшение числа тромбоцитов, участвующих в
114
процессе свертывания крови, – к возникновению кровотечений, что
усиливает анемию, а уменьшение числа лейкоцитов (белых кровяных телец) – к снижению сопротивляемости организма различным
инфекциям.
Желудочно-кишечный синдром связан с повреждением слоя клеток, выстилающих внутреннюю стенку тонкой кишки,
что приводит к проникновению в организм инфекции из кишечника
за счет кишечной флоры и возникновению инфекционных заболеваний. Повреждение клеток костного мозга только усугубляет развитие
инфекционных заболеваний.
Внутренняя всасывающая поверхность кишечника имеет ворсинки, направленные в просвет кишечника. У основания этих ворсинок
находятся быстроделящиеся клетки, которые дают начало клеткам,
двигающимся вверх по ворсинке и становящимся по мере движения
зрелыми клетками. Они выделяют ферменты (сложные органические
вещества, участвующие в переваривании пищи), всасывают пищу и
воду из кишечного тракта. Образующиеся у основания ворсинки новые клетки передвигают зрелые клетки к вершине ворсинки, а старые
клетки, находящиеся на вершине ворсинки, отторгаются. Нарушение
процессов обновления этих клеток и приводит к желудочно-кишечному синдрому, признаками которого являются боли в желудочнокишечном тракте, потеря аппетита, тошнота, рвота, понос, изъязвление слизистой оболочки рта и зева, вялость, инертность. Все это
происходит на фоне костномозгового синдрома в том случае, если
облучение организма было общим.
Церебральный синдром связан с нарушениями центральной нервной системы. В центральной нервной системе в отличие
от костного мозга и кишечника клетки достаточно устойчивы к воздействию радиации, т.к. зрелая нервная ткань состоит из высокоспециализированных клеток, которые в течение жизни не замещаются.
Воздействие радиационных излучений приводит к функциональным
нарушениям на тканевом уровне.
Признаки церебрального синдрома – головные боли, полное безразличие ко всему окружающему, нарушение сознания (возможна
временная потеря его), судороги. Эти симптомы связаны с повреждением головного мозга.
Синдром является необратимым. В зависимости от дозы облучения его признаки могут проявляться от нескольких часов до нескольких суток до наступления смерти. Костномозговой синдром в этом
случае не успевает развиться. Лечение сводится лишь к уменьшению
страданий больного, связанных с нарушениями нервной системы или
желудочно-кишечными расстройствами.
Облучение всего организма человека дозой от 1 до 10 Зв приводит
к протеканию у него типичной формы лучевой болезни. Различают
четыре степени тяжести болезни (табл. 8.1). Доза, вызывающая ги-
115
Таблица 8.1
Зависимость тяжести заболевания и формы острой лучевой болезни
от дозы облучения
Доза облучения, Зв Тяжесть заболевания Клиническая форма болезни
1,0–2,5
2,5–4,0
4,0–6,0
6,0–10
10–80
Более 80
I – легкая
II – средняя
III – тяжелая
IV – крайне тяжелая
Костно-мозговая
Переходная
Кишечная
Церебральная
бель 50 % облученных людей в течение 30 дней после облучения, если
не приняты соответствующие медицинские меры, составляет 3–5 Зв.
В типичной форме лучевой болезни различают четыре периода:
1. Первичная реакция: общая слабость, головная боль,
тошнота, рвота, уменьшение содержания лимфоцитов в крови и повышение содержания лейкоцитов как защитная реакция организма.
Длится несколько суток в зависимости от тяжести поражения.
2. Период мнимого благополучия (скрытый период). Он длится 2–5 недель. Причем, чем больше была поглощенная
доза, тем короче скрытый период и при достаточно больших дозах
он вообще может отсутствовать. В это время нарушения в организме нарастают: опустошается костный мозг, развиваются изменения в
кишечнике, коже, выпадают волосы, но общее состояние удовлетворительное.
3. Период разгара болезни: расстройство функций кишечника, нарушение проницаемости сосудов, сопровождающееся кровотечениями и кровоизлияниями в кожные покровы и слизистые
оболочки; глубокое поражение кроветворной и иммунной систем;
развитие инфекционных осложнений, которые могут привести к гибели
организма.
4. Период восстановления при благоприятном исходе
начинается на втором – пятом месяцах после облучения с нормализации кроветворения, постепенного уменьшения и прекращения кровоточивости, роста волос, улучшения общего состояния и восстановления двигательной активности и аппетита.
При лучевой болезни I (легкой) степени первичная реакция, если
она развивается, стихает в день воздействия. Скрытый период длится
30–40 суток. В период разгара (на пятой – седьмой неделях) изменения периферической крови ограничиваются снижением числа лейкоцитов, человек ощущает общее недомогание. Выздоровление, как
правило, наступает без лечения.
При II (средней) степени лучевой болезни первичная реакция длится до 24 ч, наблюдаются двух-, трехкратная рвота, общее недомогание,
116
иногда незначительное повышение температуры. Скрытый период продолжается 16–28 суток. В период разгара значительно снижается содержание лейкоцитов в крови, выражены общие клинические проявления: инфекционные осложнения, кровоточивость, общее недомогание.
Больные нуждаются в специализированной медицинской помощи.
При III (тяжелой) степени лучевой болезни первичная реакция
длится до двух суток и сопровождается многократными рвотами, недомоганием, незначительным повышением температуры, возможно
покраснение кожи и слизистых оболочек. Скрытый период продолжается 8–17 суток. Однако уже к концу первой недели возможно возникновение отечности, покраснения и изъязвления слизистой оболочки рта и зева, значительное изменение состава крови, лихорадка,
тяжелые инфекционные осложнения. Смертельные исходы возможны начиная с третьей недели. Больные нуждаются в своевременном
специализированном лечении.
IV (крайне тяжелая) степень лучевой болезни в зависимости от
дозы облучения проявляется в различных клинических формах. В
диапазоне доз 6–10 Зв развивается лучевая болезнь с ярко выраженным костномозговым синдромом, но в клинической картине существенное место занимает также поражение желудочно-кишечного тракта. Первичная реакция продолжается в течение трех-четырех суток.
Возможны общее покраснение кожи, жидкий стул. На 8–12-е сутки
могут выявляться кишечные нарушения. В дальнейшем – типичная
клиника лучевой болезни тяжелой степени. Смертельные исходы
наступают с конца второй недели. Выздоровление небольшой части
пораженных возможно лишь при лечении в условиях специализированного стационара.
При воздействии радиации на организм человека в диапазоне 10–
50 Зв развивается кишечная форма лучевого поражения. Первичная
реакция длительностью до трех-четырех суток очень тяжелая – рвота
возникает в первые 15–30 мин. Появляются боли в животе, понос, озноб, лихорадка, падает артериальное давление. Возможны развитие
покраснения кожи, изъязвления слизистых оболочек рта и глотки.
На 5–8-е сутки наступает резкое ухудшение – высокая температура
(39–40 °С), острое воспаление слизистой тонкого кишечника, обезвоживание организма, кровоточивость, инфекционные осложнения.
Смерть наступает на 8–16-е сутки.
Церебральная форма лучевой болезни наблюдается при дозах 50–
100 Зв. Непосредственно после воздействия излучения наблюдается
состояние резкой слабости, сопровождающееся падением кровяного
давления, потерей сознания (длительность которой зависит от дозы).
Уже в первые минуты после воздействия наблюдаются изнуряющая
рвота и понос с примесью крови. Развивающееся вслед за этим со-
117
стояние характеризуется полным безразличием больного ко всему
окружающему, изменением сознания, признаками отека мозга, прогрессирующим падением артериального давления, задержкой мочеиспускания. Смерть наступает на 1–3-и сутки.
При дозах выше 100 Зв наступает быстрая (в первые часы) гибель
человека, поскольку, кроме остальных тканей, необратимо поражается центральная нервная система.
При облучении дозами 1000 Гр человек может погибнуть во время
облучения.
Поглощенная доза излучения, вызывающая поражение отдельных
частей тела, а затем смерть, превышает смертельную поглощенную
дозу облучения всего тела. Смертельные поглощенные дозы для отдельных частей тела:
− голова – 20 Гр;
− нижняя часть живота –30 Гр;
− верхняя часть живота – 50 Гр;
− грудная клетка –100 Гр;
− конечности – 200 Гр.
Поражение чувствительного к облучению красного костного мозга и желез большими дозами радиации приводит к резкому снижению сопротивляемости организма. Поэтому облученных больных
помещают в стерильные условия, назначают противоинфекционные
и общеукрепляющие средства, переливанием крови и пересадкой
костного мозга стараются восстановить иммунную систему, но это не
всегда удается.
Типичные последствия перенесенной лучевой болезни – повышенная утомляемость, общее истощение, расстройство обмена веществ, полное или временное бесплодие, раннее старение, катаракта
(помутнение роговицы глаза), восприимчивость к инфекциям, а более отдаленные последствия – развитие раковых заболеваний, сокращение продолжительности жизни, вероятность появления генетических повреждений в последующих поколениях.
Хроническая лучевая болезнь формируется постепенно при длительном облучении дозами, значительно превышающими предельно
допустимые для профессионального облучения (50 мЗв/год). Она
развивается при суммарных дозах 0,7–1,0 Зв и мощности излучения
1–5 мЗв за одни сутки. Болезнь может возникнуть как при общем облучении (внешнем и внутреннем) всего тела, так и при поражении
отдельных органов. Период формирования хронической лучевой болезни совпадает со временем накопления дозы облучения.
Условно выделяют три степени заболевания: легкая, средняя и
тяжелая хроническая болезнь. Степень болезни характеризуется
глубиной и тяжестью нерворегуляторных нарушений сердечно-сосудистой системы, лейко- и тромбоцитопении, функциональной недостаточностью пищеварительных желез.
118
Отдаленными последствиями хронической лучевой болезни могут быть лейкоз, опухоли, гипопластическая анемия.
8.6. Действие малых доз радиации
Острые лучевые поражения хорошо изучены; они проявляются
быстро, так что их связь с облучением не вызывает сомнений. Гораздо
труднее выявить последствия при облучении малыми дозами. Действие малых доз радиации на человека менее всего изучено. Прежде
всего, неясен вопрос, что принимать за малые дозы.
По данным различных исследователей, к ним относят дозы от 0,1
до 1 Зв. Как правило, такая доза не вызывает лучевой болезни, а сопровождается лишь реакцией на облучение. Но даже одна и та же индивидуальная доза в каждом конкретном случае проявляется неодинаково. Крепкий здоровый человек способен перенести довольно высокую дозу, а ослабленный организм, в котором восстановительные
процессы идут плохо, может заболеть. Однако вероятность – риск
наступления неблагоприятных последствий для здоровья у облученных людей всегда выше.
Радиационных болезней как таковых от одноразового воздействия сравнительно малых доз радиации не существует, но облучение
стимулирует возникновение различных заболеваний.
Длительное воздействие малых доз радиации может привести к
возникновению хронической формы лучевой болезни, проявляющейся через полтора – три года после начала облучения, протекающей вяло, без ярко выраженных проявлений периода разгара болезни. Высокая уязвимость красного костного мозга, вырабатывающего
лейкоциты, приводит к ослаблению иммунной системы организма, а
следовательно, к повышению восприимчивости к любым инфекциям, быстрой утомляемости, малокровию.
Широкое разнообразие отдельных последствий, наблюдаемых
в разных тканях, различия в сроках появления, тяжести и скорости
развития заболеваний связывают в настоящее время со скоростью
деления клеток ткани. Острые радиационные эффекты проявляются рано в быстро делящихся тканевых клетках, а отдельные эффекты
проявляются намного позже в медленно делящихся или неделящихся тканевых клетках.
Из отдаленных стохастических эффектов на первом месте стоят
раковые заболевания, а среди них – лейкозы (рак крови), пик которых в зависимости от возраста облученных приходится на 5–25-й
год после облучения (рис. 8.8). У детей до 15 лет наибольшая вероятность заболевания лейкозом приходится на пятый год после облучения (кривая А); у людей, подвергшихся облучению в возрасте 15–29
лет, – через 10 лет после облучения (кривая В), у людей в возрасте
119
Вероятность заболевания
Годы после облучения
Рис. 8.8. Вероятность возникновения лейкозов (А, В, С, D) и других раковых заболеваний (Е) в зависимости от времени после облучения для различных возрас-
А – до 15 лет; В – 15–29 лет; С – 30–34 года; D – старше 45 лет
тных групп:
30–35 лет – через 15 лет (кривая С) и у людей старше 45 лет – через
25 лет после облучения (кривая D).
Пунктирной линией (кривая Е) на рисунке показана вероятность
возникновения других раковых заболеваний, среди которых наиболее вероятны рак щитовидной и молочной желез, рак легких.
Уровень заболеваемости болезнями щитовидной железы у жителей Гомельской области выше заболеваемости жителей других областей республики. Особую настороженность вызывает рост рака щитовидной железы у детей, число которых в настоящее время стабилизировалось, хотя до 1986 г. рака щитовидной железы у детей области
не было. На рост этой патологии оказало отрицательное воздействие
влияние изотопов йода в первый период после катастрофы.
Растет число гиперплазии щитовидной железы, которая сейчас регистрируется у 40 % детей. Растет онкологическая патология
(рис. 8.9). Заболеваемость ею возросла в Гомельской области за 14 лет
Рис. 8.9. Динамика заболеваемости злокачественными новообразованиями по
данным республиканского онкологического регистра
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]