- •Лучевое поражение.
- •Механизмы действия ионизирующих излучений на живые организмы. Общие вопросы патогенеза.
- •1) Дистрофические изменения в различных органах и тканях;
- •2) Геморрагические проявления;
- •3) Опустошение кроветворных органов;
- •4) Инфекционные осложнения.
- •Острая лучевая болезнь
- •Дифференциация острой лучевой болезни по степени тяжести в зависимости от показателей крови в латентный период
- •Тестовые задания по теме:
- •Эталоны ответы по теме:
Лучевое поражение.
Лучевое или радиационное поражение возникает в результате действия на организм различных видов ионизирующих излучений как из внешних, так и из внутренних источников облучения, которые подразделяются на два класса – электромагнитные и корпускулярные. Корпускулярные излучения– это поток ядер, ядерных частиц или компонентов атомов, которые характеризуются определенной энергией, зависящей от массы, заряда и скорости их движения. К легким заряженным частицам относятся электроны и позитроны; к тяжелым заряженным частицам – протоны, альфа-частицы и дейтроны; к нейтральным частицам – нейтроны. Корпускулярные излучения возникают при ядерных реакциях (например, термоядерный синтез в недрах Солнца, Земли), в различных ускорителях, радиоактивном распаде трансурановых элементов, изотопов и т.п.
В отличие от корпускулярного, электромагнитное (волновое) излучениепредставляют собой периодические электрические и магнитные колебания, отличающиеся друг от друга длиной волны и обладающие высоким уровнем энергии, которые распространяются в вакууме со скоростью света (300000 км/с). К ним относят γ-лучи и рентгеновское излучение (X-лучи). Электромагнитные волны испускаются в виде сгустков энергии (или квантов, фотонов), измеряемой в электрон-вольтах (эВ) и производных от них – тысячах электрон-вольт (килоэлктрон-вольты – КэВ) и миллионах электрон вольт (мегаэлектрон-вольты – МэВ). Чем короче длина волны излучения, тем больше частота его колебаний и, соответственно, выше его энергия и проникающая способность излучения.
Источниками рентгеновских лучей являются космос, электронные трубки рентгеновских аппаратов, бетатроны и другие виды ускорителей. γ-Лучи выделяются в ходе ядерных реакций и при распаде многих радиоактивных веществ. Энергия рентгеновских лучей и гамма-квантов различного происхождения неодинакова и колеблется от десятков тысяч до миллионов эВ. Так, энергия квантов рентгеновских лучей, используемых для диагностики и лечения, равна 30000 эВ, а γ-квантов, испускаемых кобальтом-60, – 1,16-1,33 МэВ.
Рентгеновские и гамма-лучи благодаря малой длине волны и большой энергии обладают глубокой проникающей способностью, измеряемой для водных растворов и жидких тканей десятками сантиметров. Чем меньше энергия фотонов (мягкое излучение), тем больше они поглощаются в поверхностных слоях тканей. Под воздействием очень жестких излучений глубинная доза может быть выше поверхностной.
При воздействии на вещество рентгеновские лучи и гамма-кванты передают свою энергию электрону (фотоэффект) полностью или частично и после взаимодействия изменяют направление своего движении (эффект квантового рассеяния). В результате фотоэффекта и эффекта квантового рассеивания образуются быстрые электроны, расходующие свою энергию на ионизацию молекул вещества. Жесткие гамма-кванты и ультра жесткие рентгеновские лучи при столкновении с ядром атома могут исчезать с образованием пары из электрона и позитрона – аннигиляция.
Бета-частицы по своим физическим свойствам представляют собой электроны, обладающие отрицательным зарядом, и позитроны, несущие положительный заряд. Величина пробега β-частиц в воздухе измеряется десятками сантиметров, а у высокоэнергетических электронных пучков – несколькими метрами. β-Излучения наиболее распространенных источников проникают в живые ткани на глубину 0,2-0,5 см и взаимодействуют в основном с электронами атомов и молекул, вызывая ионизацию или возбуждение последних.
Альфа-частнцы представляют собой положительно заряженные ядра гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Они образуются при распаде многих радиоактивных веществ (уран, плутоний и др.). Благодаря высокой энергии, относительно большой массе и положительному заряду они обладают высокой ионизирующей способностью. α-Частицы хорошо поглощаются веществом, что обусловливает их малую проникающую способность. В воздухе длина пробега α-частицы близка к 8-10 см, а в воде и тканях организма – сотни микрометров.
Будучи электронейтральными, нейтроны легко проникают в ядро атома и взаимодействуют с ним путем упругого и неупругого соударений, радиационного захвата и ядерной реакции. При соударении нейтроны передают свою энергию ядрам или ядерным частицам, вследствие чего в веществе образуются быстро летящие ядра или протоны отдачи, которые обусловливают ионизацию вещества. В отличие от быстрых медленные нейтроны захватываются ядрами атомов облучаемых тканей (азот, углерод, кислород, натрий), которые превращаются в радиоактивные изотопы, испускающие β-частицы и γ-кванты, формируя наведенную радиоактивность.
Единицы измерения ионизирующих излучений. Повреждающее действие различных видов ионизирующей радиации зависит от величины плотности ионизации в тканях и их проникающей способности. Чем короче путь прохождения фотонов и частиц в тканях, тем больше вызванная ими плотность ионизации и сильнее повреждающее действие. Наибольшей ионизирующей способностью обладают нейтроны, которые проникают в ткани на глубину нескольких десятков сантиметров, наименьшей –γ-лучи, проходящие вглубь ткани на десятки сантиметров (Таблица 1).
Таблица 1
Основные характеристики повреждающего действия различных
видов ионизирующей радиации
Проникающая способность (длина пробега в тканях)
|
Ионизирующая способность (условные единицы)
|
Альфа – 1 (десятки микрометров) Бета – 100 (от 50 мкм до 5 см) Гамма – 1000 (десятки сантиметров) Нейтроны – 10000 (десятки сантиметров)
|
Гамма – 1 Бета – 100 Альфа – 1000 Нейтроны – 10000
|
Выделяют энергию излучения, падающую на облучаемый организм, и энергию, поглощаемую тканями. Первую называют экспозиционной, вторую – поглощенной дозой. За единицу рентгеновского и γ-излучения принят рентген (Р) – количество излучения, которое образует в I см3 сухого воздуха (0,001293 г) при температуре 0о C и давлении 760 мм рт.ст. 2,08×109 пар ионов, несущих одну электростатическую единицу электричества каждого знака. Для оценки биологический активности нейтронов (или других корпускулярных излучений) пользуются единицей, называемой биологическим эквивалентом рентгена (БЭР), которой соответствует поток нейтронов с биологическим эффектом, эквивалентным действию одного рентгена γ-излучения.
Единицей измерения поглощенной дозы является рад или его производные – килорад (Крад), равный 103 рад, миллирад (мрад), равный 10-3 рад, микрорад (мкрад) – 10-6 рад. Рад определяется как доза поглощения любого ионизирующего излучения, которая сопровождается выделением 100 эрг энергии в 1 г поглощающего материала (один рад равен 100 эрг/г). В международной системе единиц (СИ) единицей поглощенной дозы излучения является грей (Гр), который определяется как 1 Дж/кг. Единицы рад и грей связаны следующим соотношением: 1 рад равен 10-2 Гр.Единицей эквивалентной дозы в системе СИ является зиверт (Зв); 1Звравен 1Гр,деленному на коэффициент качества:
1 Зв = 1Гр/Q= 100 рад/Q= 100 БЭР
Количество радиоактивных веществ измеряется в единицах кюри. Одинкюриявляется такимколичеством радиоактивного продукта, число распадов в котором за одну секунду составляет3,7×1010. Одинкюрисоответствует радиоактивности 1 г радия; 1мкюри– 1/1000 кюри или3,7×107распадов, 1 мккюри равняется 1/1000000кюри,или3,7×104распадов.
Эффект воздействия источников ионизирующих излучений на организм зависит от ряда причин, главными из которых принято считать уровень поглощения доз, время облучения и мощность доз, объем облучаемых тканей и органов, вид излучения.
Так, однократное облучение собаки γ-квантами в дозе 4-5 Грвызывает у нее острую лучевую болезнь тяжелой степени, многократное же облучение дозой 0,5Грприводит лишь к временному снижению числа лимфоцитов и нейтрофилов в периферической крови.
Основные реакции организма человека на действие ионизирующих излучений. Наиболее полно изучены однократное и многократное действия поражающих доз, вызывающих острую и хроническую лучевую болезнь человека, а также локальные поражения отдельных органов и стохастические эффекты (злокачественные опухоли и генетические нарушения, Таблица 2).
Таблица 2
Основные клинические эффекты воздействия ионизирующих излучений на человека.
Условия (время) облучения. |
Доза накопленная или мощность дозы |
Эффект |
Однократное, острое, пролонгированное, дробное, хроническое |
Любая доза, отличная от 0. |
Увеличение риска отдаленных стохастических последствий – рака и генетических нарушений |
Хроническое в течение ряда лет |
0,1 Зв(10 БЭР) в год и более |
Снижение неспецифической резистентности организма, которое не выявляется у отдельных лиц, но может регистрироваться при эпидемиологических обследованиях. |
Хроническое в течение ряда лет |
0,5 Зв(50 БЭР) в год и более |
Специфические проявления лучевого воздействия, снижение иммунологической реактивности, катаракта [при дозах более 0,3 Зв(30 БЭР) в год] |
Острое однократное |
1,0 Зв(100 БЭР) и более |
Острая лучевая болезнь разной степени тяжести |
Острое однократное |
4,5 Зв(450 БЭР) и более |
Острая лучевая болезнь со смертельными исходами у 50% облученных |
Различные виды |
1,0 Зв (100 БЭР) и более |
Стохастические эффекты, реальное возрастание которых может быть выявлено при эпидемиологических исследованиях |
Пролонгированное,1-2 мес. на щитовидную железу от 131I |
10,0 Зв(1000 БЭР) и более |
Гипофункция щитовидной железы; возрастание риска развития опухолей (аденом и рака) |
Все описанные выше эффекты радиационного воздействия, в том числе стохастические, никогда не регистрируются при мощностях доз менее 0,5 Звв год (за исключением катаракты). Накопленная в течение всей жизни человека доза за счет естественного радиационного фона не должна превышать 0,1Зв(10 БЭР), а за счет всех основных источников облучения – 0,5Зв(50 БЭР). Прогнозируемая доза профессионального облучения персонала атомных электростанций за 25 лет работы также не должна превышать 0,25Зв(25 БЭР). Профессиональное облучение плюс облучение за счет природных источников и в быту в подавляющем большинстве случаев не превышает в течение жизни дозы 1Зв(100 БЭР). Облучение, ограничивающееся этими пределами, называют малыми дозами. Воздействие таких доз на организм сводятся лишь к возрастанию риска возникновения стохастических эффектов.