Воздействие ионизирующего излучения

Ионизирующее излучение, последствия для здоровья и защитные меры

Ионизирующее излучение — это форма энергии, выделяемая атомами в виде электромагнитных волн (гамма или рентгеновские лучи) или частиц (нейтронов, бета или альфа). Самопроизвольный распад атомов называется радиоактивностью, а возникающий в результате этого избыток энергии является формой ионизирующего излучения. Нестабильные элементы, образующиеся при распаде и испускающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.

Все радионуклиды однозначно идентифицируются по типу испускаемого ими излучения, энергии излучения и периоду полураспада.

Активность, используемая в качестве меры количества присутствующего радионуклида, выражается в единицах, называемых беккерелями (Бк): один беккерель соответствует одному акту распада в секунду. Период полураспада – это время, необходимое для того, чтобы активность радионуклида уменьшилась до половины его первоначального значения. Период полураспада радиоактивного элемента – это время, за которое распадается половина его атомов. Он может колебаться от долей секунды до миллионов лет (например, период полураспада йода-131 составляет 8 дней, а период полураспада углерода-14 — 5730 лет).

Источники излучения

Люди ежедневно подвергаются естественному и искусственному облучению. Естественная радиация исходит из многочисленных источников, включая более 60 природных радиоактивных веществ в почве, воде и воздухе. Радон, природный газ, образуется из горных пород и почвы и является основным источником естественной радиации. Ежедневно люди вдыхают и поглощают радионуклиды из воздуха, пищи и воды.

Люди также подвергаются естественному излучению космических лучей, особенно на больших высотах. В среднем 80 % годовой дозы, которую человек получает от радиационного фона, приходится на естественные наземные и космические источники излучения. Уровни такой радиации различаются в разных географических зонах, а в некоторых районах уровень может быть в 200 раз выше, чем в среднем по миру.

Люди также подвергаются облучению от искусственных источников, от производства ядерной энергии до медицинского использования в радиационной диагностике или лечении. На сегодняшний день наиболее распространенными искусственными источниками ионизирующего излучения являются медицинские приборы, такие как рентгеновские аппараты и другие медицинские приборы.

Воздействие ионизирующего излучения

Радиационное облучение может быть внутренним или внешним и может происходить различными путями.

Внутреннее облучение ионизирующим излучением происходит при вдыхании, проглатывании или ином попадании радионуклидов в кровоток (например, инъекция, травма). Внутреннее облучение прекращается, когда радионуклид выводится из организма либо самопроизвольно (с фекалиями), либо в результате лечения.

Внешнее радиоактивное загрязнение может произойти при попадании переносимого по воздуху радиоактивного материала (пыли, жидкости, аэрозолей) на кожу или одежду. Такой радиоактивный материал часто можно удалить из организма простым мытьем.

Воздействие ионизирующего излучения также может происходить в результате внешнего облучения от подходящего внешнего источника (например, облучение медицинским рентгеновским оборудованием). Внешнее облучение прекращается при закрытии источника излучения или выходе человека из поля облучения.

Люди могут подвергаться воздействию ионизирующего излучения в различных условиях: дома или в общественных местах (общественное облучение), на рабочем месте (профессиональное облучение) или в медицинских учреждениях (пациенты, лица, осуществляющие уход, и добровольцы).

Воздействие ионизирующего излучения можно разделить на три типа воздействия.

Первый случай – это плановое облучение, которое обусловлено преднамеренным использованием и эксплуатацией источников излучения для конкретных целей, например, в случае медицинского применения радиации для диагностики или лечения больных, или применения радиации в промышленности или для исследовательских целей.

Второй случай – это существующие источники облучения, где радиационное облучение уже существует и в отношении которых необходимо принять соответствующие меры контроля, например, облучение радоном в домах или на рабочих местах или радиационное облучение в условиях естественного фона в окружающих условиях.

Последний случай — это подверженность аварийным ситуациям, вызванным неожиданными событиями, требующими быстрых действий, такими как ядерные инциденты или злоумышленные действия.

На медицинское использование радиации приходится 98% общей дозы облучения от всех техногенных источников; составляет 20% от общего воздействия на население. Ежегодно в мире проводится 3,6 миллиарда диагностических радиологических исследований, 37 миллионов процедур с использованием ядерных материалов и 7,5 миллиона процедур терапевтической лучевой терапии.

Последствия ионизирующего излучения для здоровья

Радиационное поражение тканей и/или органов зависит от полученной или поглощенной дозы облучения, которая выражается в грей (Гр).

Эффективная доза используется для измерения ионизирующего излучения с точки зрения его способности причинять вред. Зиверт (Зв) — единица эффективной дозы, учитывающая вид излучения и чувствительность тканей и органов. Это позволяет измерять ионизирующее излучение с точки зрения потенциала повреждения. Зв учитывает вид излучения и чувствительность органов и тканей.

Зв — очень большая единица, поэтому более практично использовать меньшие единицы, такие как миллизиверты (мЗв) или микрозиверты (мкЗв). Один мЗв содержит 1000 мкЗв, а 1000 мЗв равняется 1 Зв. В дополнение к количеству радиации (дозе) часто полезно показать скорость выброса этой дозы в мкЗв/час или мЗв/год.

Выше определенных пороговых значений воздействие может повлиять на функцию тканей и/или органов и вызвать острые реакции, такие как гиперемия кожи, выпадение волос, радиационные ожоги или острый лучевой синдром. Эти реакции сильнее при более высоких дозах и более высоких мощностях доз. Например, пороговая доза для острого лучевого синдрома составляет примерно 1 Зв (1000 мЗв).

Если доза мала и/или применяется в течение длительного времени (низкая мощность дозы), результирующий риск значительно снижается, так как в этом случае увеличивается вероятность восстановления поврежденных тканей. Однако существует риск долгосрочных последствий, таких как рак, который может проявиться через годы или даже десятилетия. Эффекты такого типа проявляются не всегда, но их вероятность пропорциональна дозе облучения. Этот риск больше в случае детей и подростков, поскольку они гораздо более чувствительны к воздействию радиации, чем взрослые.

Эпидемиологические исследования облученных групп населения, таких как выжившие после атомной бомбардировки или пациенты, получающие лучевую терапию, показали значительное увеличение вероятности рака при дозах выше 100 мЗв. В некоторых случаях более поздние эпидемиологические исследования на людях, подвергшихся облучению в детстве в медицинских целях (детская КТ), показывают, что вероятность рака может повышаться даже при более низких дозах (в диапазоне 50–100 мЗв).

Пренатальное воздействие ионизирующего излучения может вызвать повреждение головного мозга плода при высоких дозах, превышающих 100 мЗв между 8 и 15 неделями беременности и 200 мЗв между 16 и 25 неделями беременности. Исследования на людях показали, что риск радиационного воздействия на развитие мозга плода отсутствует до 8 недель или после 25 недель беременности. Эпидемиологические исследования показывают, что риск развития рака плода после радиационного облучения аналогичен риску после радиационного облучения в раннем детстве.

Деятельность ВОЗ

ВОЗ разработала радиационную программу для защиты пациентов, работников и населения от опасностей для здоровья, связанных с радиацией при запланированных, существующих и аварийных облучениях. Эта программа, которая фокусируется на аспектах общественного здравоохранения, охватывает деятельность, связанную с оценкой рисков воздействия, управлением и информированием.

В рамках своей основной роли «установления стандартов, соблюдения и мониторинга» ВОЗ сотрудничает с 7 другими международными организациями для пересмотра и обновления международных стандартов базовой радиационной безопасности (BRS). ВОЗ приняла новые международные ССБ в 2012 г и в настоящее время работает над поддержкой реализации ССБ в своих государствах-членах.

Биологическое действие ионизирующего излучения.

На ранней стадии существования материи она была в значительной степени радиоактивна. Однако со временем большинство ядер встречающихся в природе радиоактивных веществ подверглось радиоактивному распаду и стабилизировалось. Но некоторые вещества все же радиоактивны и являются источниками ионизирующего излучения. Наряду с этим излучение Космоса и Солнца постоянно воздействует на организм и окружающую среду. Таким образом, вся жизнь на Земле процветает в природной среде — радиоактивной.

Ионизирующее излучение было открыто в 1895 году Вильгельмом Конрадом Рентгеном в Германии, который зафиксировал неизвестные ранее лучи, проникающие в тело человека. Эти лучи, однако, не были связаны с естественной радиоактивностью. Рентгеновские лучи поступали в вакуумную трубку, ускоряющую поток электронов от одного электрода к другому. Это открытие вдохновило других ученых на поиски загадочных лучей, и в 1896 году было сделано следующее открытие: французский физик Анри Беккерель изучал минеральный образец урана и обнаружил, что он излучает тот же тип лучей, что и рентгеновские лучи явление естественной радиоактивности.

Сейчас поиск химических элементов, излучающих радиацию, стал более целенаправленным. В 1898 году ученые Мария и Пьер Кюри выделили два радиоактивных элемента: полоний и радий. Радий, который является высокорадиоактивным химическим элементом, вскоре оказался полезным в медицине. А в то время еще не знали об опасности пагубного воздействия радиации на организм.

Многие пионеры медицины и научных исследований были облучены, а в первые десятилетия прошлого века некоторые из них умерли от лучевой болезни.

В 1928 г на Международном радиологическом конгрессе в Стокгольме была основана международная организация, известная сегодня как Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ). МКРЗ собирает информацию о воздействии радиации на здоровье и выпускает рекомендации по радиационной защите.

Любое вещество, поглощая энергию солнечного излучения, нагревается. Воздействие солнечной радиации на биологические ткани вызывает биологические эффекты (например, солнечные ожоги на теле человека). Точно так же ионизирующее излучение по-разному воздействует на живую и неживую материю.

Тело человека поглощает энергию и подвергается биологическому воздействию ионизирующего излучения. Чтобы понять, как ионизирующее излучение влияет на нашу биологическую ткань, рассмотрим процесс на уровне элементов, входящих в состав ткани, то есть на уровне клетки.

Тело человека состоит примерно из 10 14 клеток. Клетка – это мельчайшая частица организма, обладающая способностью жить и размножаться. Он поглощает питательные вещества и кислород из крови и преобразует их в энергию. Компьютер, управляющий всеми программами, по которым работают все наши клетки, — это генетический материал, содержащийся в ядре каждой клетки. Генетический материал содержит не только информацию о задачах клетки, но и полную сборочную схему всего организма человека, включая все его индивидуальные особенности.

Генетический материал человека состоит из 46 хромосом в 23 парах. Внутри хромосом находится молекула ДНК, представляющая собой сложнейшую макромолекулу. Молекула ДНК состоит из двух цепочек в виде двойной спирали, удлинив их можно получить нить длиной примерно 1,5 метра

Четыре основания, называемые A, C, G, T, очень оригинальным образом соединяют обе спирали. А на одной спирали всегда соединяется с Т на другой спирали, С всегда соединяется с G. В случае повреждения одной спирали другая служит шаблоном для восстановления.

Клетки могут быть разрушены или повреждены по любой причине. Чтобы позволить тканям и органам тела поддерживать свои функции, клетка делится, образуя две нормальные, здоровые дочерние клетки, идентичные родительской клетке, которые заменяют поврежденную клетку.

Когда клетка делится, обе нити каждой молекулы ДНК расходятся, каждая становится частью новой спирали ДНК, и в результате у нас появляются две новые клетки.

Весь процесс расщепления занимает от двух минут до двух часов; это очень чувствительный период в жизни клетки. Повреждение ДНК во время этого процесса может иметь несколько последствий. Однако способность клетки к восстановлению позволяет исправить большинство дефектов до того, как завершится формирование новой клетки.

Повреждение ДНК происходит случайно или в результате воздействия токсических веществ, вирусов, ультрафиолетового или ионизирующего излучения.

Некоторые клетки наиболее чувствительны к ионизирующему излучению, но все они чувствительны при делении. Это означает, что растущая ткань или ткань с высокой скоростью деления клеток более чувствительна к ионизирующему излучению, чем другие ткани. Вот почему дети, и особенно плод беременной женщины, более чувствительны к радиации, чем взрослые. По этой же причине раковые клетки более чувствительны к радиации, чем здоровые ткани, так как раковая опухоль очень быстро растет из-за частого деления раковых клеток. Эта особенность опухоли используется для лечения рака путем облучения раковых клеток.

Ионизирующее излучение может воздействовать на ДНК прямо или косвенно. Наши клетки на 65-75% состоят из воды. Следовательно, молекула воды, скорее всего, подвергнется воздействию ионизирующего излучения. Радиация ионизирует молекулы воды, что приводит к образованию различных активных химических веществ. Эти вещества, называемые свободными радикалами, могут атаковать молекулу ДНК. Прямое попадание менее важно, потому что оно менее вероятно. Чтобы вызвать прямое воздействие, ионизирующее излучение должно разрушить молекулу ДНК.

Бета – и гамма-излучение вызывают низкую плотность ионизации, поэтому вероятность повреждения обеих цепей спирали ДНК относительно невелика. Обычно повреждается только одна цепь или основание, и это повреждение может быть устранено относительно эффективными восстановительными функциями организма. Альфа-излучение вызывает высокую плотность ионизации. В этом случае высока вероятность разрушения обеих цепей ДНК. Поскольку таким образом разрушается генетический план клетки, вполне вероятно, что процесс восстановления клетки потерпит неудачу, что может даже привести к гибели клетки.

Существует различие между эффектами радиационного облучения, которые возникают вскоре после облучения (острые эффекты), и эффектами, которые возникают намного позже (хронические эффекты.

Острые последствия вызываются большой дозой облучения организма или органа человека в короткие сроки и в большинстве случаев приводят к гибели клеток организма. Выше порога повреждение неизбежно и увеличивается с дозой. Индивидуальный порог может быть разным, и это может изменить степень повреждения для каждого человека. Острая лучевая болезнь и поражение плода у беременных являются примерами острого поражения организма в результате воздействия ионизирующего излучения.

Наиболее чувствительными к воздействию радиации являются клетки с высокой скоростью деления. Поэтому в первую очередь ионизирующее излучение будет воздействовать на органы кроветворения (красный костный мозг), которые особенно чувствительны к ионизирующему излучению. Кратковременная общая доза более 1000 мЗв (100 бэр) вызывает острую лучевую болезнь. Многие клетки и, следовательно, большая часть живой ткани будут повреждены или погибнут. Нарушаются функции облученного органа. Последствия интенсивного облучения организма в дозах, превышающих пороговое значение, проявляются иногда через час-два: человек начинает чувствовать слабость и рвоту. Эти признаки обычно исчезают через два дня, и в течение двух-трех недель человек чувствует себя лучше. Тем не менее, за это время значительно уменьшится количество лейкоцитов, а также снизится сопротивляемость организма инфекционным заболеваниям. Это может привести к воспалительным состояниям с высокой температурой, диареей и кровотечением. Если человек выздоравливает после острого воздействия, риск хронических последствий воздействия сохраняется.

Немедленное и целенаправленное квалифицированное лечение увеличивает выживаемость.

В зависимости от поглощенной дозы облучения и радиорезистентности клетки различают следующие виды воздействия на клетки организма вследствие облучения:

Молекула ДНК получает ложную информацию, что приводит к мутации клетки. Мутации не обязательно негативны, но они также могут привести к генетическим нарушениям и раку.

Рак и наследственные заболевания считаются хроническими последствиями радиационного облучения.

Пороговой дозы облучения для хронических эффектов не существует. Чем выше доза облучения, тем выше вероятность заболевания.

Клетка, чей генетический код был изменен, может стать раковой клеткой. Рак — это заболевание, вызванное неконтролируемым делением мутантных клеток. Около 20% всех смертей в мире связаны с раком. Признаки лейкемии, вызванной ионизирующим излучением, обнаруживаются через 3–7 лет после облучения. Другие виды рака развиваются дольше.

ДНК зародышевых клеток также может быть повреждена ионизирующим излучением. Эти повреждения могут быть переданы следующему поколению. Но для этого дефект клетки должен быть унаследован от обоих родителей. Необходимые условия для передачи генетических изменений следующему поколению:

– Идентичные поврежденные хромосомы в клетках отца и матери.

Эмбрион должен развиваться. Шансы на выживание эмбриона снижаются, если клетки повреждены.

Эти условия объясняют, почему наследственные последствия повреждения организма так трудно оценить. Вероятность каждого состояния мала. Вероятность одновременного выполнения всех трех условий крайне мала.

Каспарова Элина Артуровна -
Главный врач Поликлиники №19 (ГП 19 ДЗМ)
Приём населения:
пн. 15:00-20:00
чт. 09:00-12:00

ГБУЗ ЦЛО ДЗМ Аптечный пункт № 40-3
"Горячая линия" ГП №19: 8 (977) 851-57-76
109451, г. Москва, ул. Верхние поля, д. 34, корп. 4
Оцените статью
Поделиться с друзьями
Городская поликлиника №19 (ГБУЗ №19)
Подписаться
Уведомить о
guest
0 Комментарий
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Adblock
detector