Лекция 16. В конце лекции имеются вопросы для контроля БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИНКОРПОРИРОВАННЫХ РАД.

Работа добавлена на сайт samzan.net:

PAGE 1

ЛЕКЦИИ ДЛЯ СТУДЕНТОВ КАФЕДРЫ

«РАДИОНУКЛИДНАЯ МЕДИЦИНА» ПО КУРСУ

РАДИОБИОЛОГИЯ

Лекция 16.

В конце лекции имеются вопросы для контроля

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИНКОРПОРИРОВАННЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Введение. В атомную эру человек может подвергаться не только дополнительному внешнему облучению, но и воздействию инкорпорированных радиоактивных веществ. Этот последний вид воздействия в профессиональных условиях приобретает преимущественное значение.

Изучение проблемы биологического действия инкорпорированных радиоактивных веществ целиком основано на радиобиологических принципах, учитывающих прежде всего связь эффекта с дозой излучения, продолжительностью воздействия и клеточно-кинетическими параметрами облучаемых органов и систем.

Независимо от этого при оценке биологического действия внутреннего облучения необходимо учитывать его особенности по сравнению с эффектами внешнего общего облучения.. Наиболее важные из них кратко могут быть резюмированы следующим образом.

Тропность конкретных радионуклидов к определенным органам и тканям, которые в результате подвергаются наибольшему облучению и поэтому становятся критическими.
Неравномерность облучения вследствие различий в органотропности радионуклидов, особенно с учетом микрораспределения поглощенной дозы; наиболее интенсивному облучению подвергаются органы депонирования радионуклидов. Исключение составляет их небольшая группа (137Cs, 93Nb, 106Rb, 210Po), обладающие сравнительно равномерным распределением.
Протяженный характер облучения. Даже при однократном поступлении радионуклида облучение происходит длительно, иногда в течение всей жизни с постоянной или постепенно уменьшающейся мощностью дозы, зависящей от его периода полураспада.

Пути поступления радионуклидов в организм. Радиоактивность воздуха может быть обусловлена содержанием в нем радиоактивных газов или аэрозолей в виде пыли, тумана или дыма. Доля радионуклида, задержанная в дыхательной системе, зависит от размера частицы, минутного объема и частоты дыхания. Дальнейшая судьба отложившихся в дыхательных путях радионуклидов также связана с размерами радиоактивных частиц, их физико-химическими свойствами и транспортабельностью в организме. Хорошо растворимые вещества быстро попадают в кровеносное русло и могут или выводиться или накапливаться в определенных органах. Нерастворимые или слабо растворимые вещества, осевшие в верхних дыхательных путях, удаляются из них со слизью, после чего могут поступать в желудочно-кишечный тракт. Частицы, осевшие в альвеолярной части легочной ткани, либо захватываются фагоцитами и удаляются, либо мигрируют в лимфатические узлы, удаляясь из них в течение нескольких месяцев или лет. При ингаляции нетранспортабельных и короткоживущих радионуклидов критическими при лучевой нагрузке становятся органы дыхания. Транспортабельные радиоактивные вещества с большим периодом полураспада в основном накапливаются в легочной ткани, а частично заглатываются и попадают в кровеносное русло при всасывании из кишечника.

Второй по значимости путь – поступление радионуклидов с пищей и водой. Питательные вещества наряду с фоновыми концентрациями естественных радиоактивных веществ могут быть загрязнены искусственными радионуклидами. Дальнейшая судьба радиоактивных веществ зависит от их растворимости в жидкой среде желудочно-кишечного тракта. Например, многие растворимые соединения редкоземельных и трансурановых элементов, в частности плутония, при щелочном рН кишечника превращаются в нерастворимые гидрооксиды. Напротив, относительно плохо растворимые в воде вещества в желудочно-кишечном тракте превращаются в растворимые компоненты, попадают в кровь и желудок. Именно поэтому Международная комиссия по радиационной защите рекомендует отказаться от термина «растворимость», заменив его термином «транспортабельность». Таким образом, в случае поступления радиоактивных веществ в организм с продуктами питания и водой желудочно-кишечный тракт становится критическим органом.

Орган является критическим, если он : (а) получает наибольшую дозу или усваивает наибольшее количество радионуклидов; (б) играет наиболее важную роль (или необходимя0 для нормального функционирования всего организма; (в) обладает наибольшей радиочувствительностью, т.е. повреждается самой низкой дозой излучения по сравнению с другими органами.

Наименее изучено поступление радиоактивных веществ через кожу, которая до недавнего времени считалась для них эффективным барьером. Однако в последующем было установлено, что радионуклиды, как и другие вещества, в составе жидких и газообразных соединений проникают через кожу животных и человека достаточно быстро в измеримых, а иногда и в значительных количествах. Так, скорость проникновения в организм человека паров оксида трития и газообразного йода через неповрежденную кожу сравнима со скоростью проникновения этих веществ через дыхательные пути. Радиационные повреждения внутренних органов радионуклидами, проникающими через кожу, не отличаются по характеру от наблюдаемых при поступлении радиоактивных веществ через легкие и желудочно-кишечный тракт, так как они также определяются, прежде всего, поглощенной дозой излучения и пространственным распределением поглощаемой энергии.

Распределение инкорпорированных радионуклидов в организме. Существует три основных типа распределения радионуклидов в организме – скелетный, ретикулоэндотелиальный и диффузный. Скелетный тип характерен для нуклидов щелочноземельной группы элементов – Ca, Sr, Ba, Ra, накапливающихся в минеральной части скелета, а также для некоторых соединений плутония и тория, задерживающихся в костной ткани. Ретикулоэндотелиальное распределение присуще нуклидам редкоземельных элементов – Ce, Pr, Pm, а также Zn, Th, Am и трансурановым элементам. По диффузионному типу распределяются щелочные элементы – K, Na, Cs, Rb, а также нуклиды H, N, C, Po и некоторых других элементов. Известны отдельные случаи высокой избирательности распределения. Так, изотопы йода накапливаются исключительно в щитовидной железе.

Значительные неоднородности распределения тканевых доз наблюдаются вокруг радиоактивных частиц в органах дыхания, в этом случае Dmax/Dmin оказывается порядка нескольких сотен. Следствием больших неоднородностей микрораспределения радионуклидов в ткани являются специфически формирующиеся патологические процессы, например, цирроз печени, очаги склероза в легких и изменения костной ткани, в том числе развитие остеосарком.

Радиобиологическая оценка поражений инкорпорированными радионуклидами. Для количественной оценки уровня внутреннего облучения, как и в случаях внешнего воздействия, используют поглощенную дозу, выраженную в Греях, с учетом ОБЭ. В случае внутреннего облучения радионуклидами учитывать ОБЭ весьма сложно из-за неравномерного облучения как редко-, так и плотноионизирующей компонентов ионизирующего излучения. Эта специфика внутреннего облучения, связанная с неравномерностью облучения, резко затрудняет использование ОБЭ.

При попадании в организм больших количеств радиоактивных веществ, что чаще всего происходит в чрезвычайных ситуациях, развивается острое лучевое поражение, особенности которого определяется специфическими характеристиками инкорпорированного нуклида. Например, при инкорпорации радиоактивных изотопов фосфора или натрия, отличающихся относительно коротким периодом полураспада, возникает типичная лучевая болезнь, не отличающейся от развивающейся при внешнем общем облучении. При попадании органотропных радионуклидов разыгрываются различные варианты лучевого поражения с преимущественными проявлениями в тканях, где дозовая нагрузка максимальна и которые в этом случае становятся критическими.

Существенная особенность поражения при внутреннем облучении состоит в том, что особую опасность в таких случаях приобретают радионуклиды тяжелых элементов, испускающие не только γ-кванты, но и β- и α-частицы. Обладая высокой ЛПЭ, α-частицы, несмотря на малую проникающую способность, вызывают тяжелые повреждения эндотелия и эпителия воздухоносных путей и кишечника, в которых они оставляют всю свою энергию. Кроме того, в отличие от внешнего облучения, когда роль организма пассивна, при инкорпорированном воздействии организм играет активную роль в формировании тканевых доз из-за транспортных и метаболических процессов, обусловливающих накопление и выведение радионуклидов из определенных органов и тканей.

Существуют трудности, связанные с дозиметрией излучения инкорпорированных радионуклидов, главной задачей которой является исследование пространственного и временного распределения поглощенной дозы с учетом ЛПЭ и распределения радионуклидов по всем тканям и органам. Эта задача может быть решена при сопоставлении теоретического и экспериментального определения количеств радионуклидов в организме, а также особенностей их поведения в зависимости от анатомо-физиологических параметров отдельных тканей, органов и систем с учетом их цитокинетических характеристик.

Особенности поражения продуктами ядерного деления. Наибольшее практическое значение имеет изучение различных аспектов биологического действия различных инкорпорированных радионуклидов, попадающих в организм человека в профессиональных условиях. Наряду с этим, однако, в чрезвычайных обстоятельствах военного времени, а также в аварийных случаях в результате взрыва ядерного устройства может возникнуть поражение от попавших в организм продуктов ядерного деления (ПЯД), патогенез и клиника которых имеют свои особенности.

Продукты ядерного деления представляют собой смесь более чем 200 радиоактивных изотопов 36 элементов средней части периодической системы элементов Д.И. Менделеева (от Zn до Gd). Поступая в организм, они в процессе обмена заменяют стабильные элементы и при распаде образуют нуклиды соседних групп периодической системы. Такие трансмутационные эффекты, а также возможность химических перестроек в результате радиоактивной отдачи, происходящей при эмиссии α-частиц и нейтронов, определяют некоторое своеобразие биологического действия продуктов ядерного деления, которое в основном зависит от поглощенной дозы в органах преимущественного распределения радионуклидов, а также времени их полураспада и скорости выведения.

По способности накапливать радионуклиды основные органы располагаются следующим образом: щитовидная железа (максимум), печень, кишечник, почки, скелет, мышцы.

Уровень радиоактивности нуклидов в организме быстро снижается в результате распада короткоживущих изотопов. Так, в опытах на собаках показано, что уже через несколько часов после введения ПЯД в «возрасте» 6–8 часов уровень радиоактивности снижается до нескольких процентов от исходного, через 1 мес. – до1%, а через 3 мес. – до десятых долей процента. БОЮСЬ, ЧТО ЭТО НЕ СОВСЕМ ТОЧНО, ОСОБЕННО ДЛЯ ЦЕЗИЯ С ЕГО БОЛЬШИМ ПЕРИОДОМ ПОЛУРАСПАДА. В ближайший период после ядерного взрыва в ряде случаев возможно поступление «молодых» ПЯД с пищей и водой, как это, например, произошла в марте 1954 года, когда после термоядерного испытания на одном из атоллов в пищеварительный тракт жителей Маршалловых островов поступило около 100 МБк ПЯД. Их содержание к 82-ому дню снизилось в 57 раз.

По скорости выведения нуклидов органы располагаются иначе: щитовидная железа (максимум), печень, почки, селезенка, кожа, мышцы, скелет.

В результате быстро меняется и дозовая нагрузка, причем различия в поглощенных дозах в органах значительны (от 10 до 103 раз). Например, при введении ПЯД в «возрасте» 36 ч собакам соотношение поглощенных доз в щитовидной железе, кишечнике, печени и скелете составляют соответственно 1000:100:10:1. В самих органах, как свидетельствуют данные радиоавтографии, радионуклиды также накапливаются неравномерно, поэтому с учетом микрораспределения различия увеличиваются. Наконец, в формировании дозовых нагрузок принимают участие радионуклиды, циркулирующие в крови, что играет большую роль в период резорбции ПЯД, особенно для органов с интенсивным кровоснабжением.

Исходом острого поражения ПЯД могут быть клиническое выздоровление (через 2–3 мес.), переход болезни в хроническую форму или смерть. Причиной смерти являются, прежде всего, повреждения желудочно-кишечного тракта и органов дыхания, приводящие к обезвоживанию организма, потере солей и интоксикации. Деструктивные изменения в других органах способствуют развитие острой сосудистой недостаточности.

Восстановительные процессы начинаются сразу после поступлении ПЯД в организм, однако они протекают в условиях продолжающегося облучения, вследствие чего их интенсивность находится в сложной зависимости от ряда факторов, характеризующих физические свойства нуклидов и состояние организма.

Естественно, что исход поражения инкорпорированными радионуклидами любой природы прежде всего зависит от эффективности выведения их из организма, на что в основном направлены лечебные мероприятия.

Рис. 1. Изменение вклада различных источников радиации

Рис. 2. Динамика содержания 90Sr в организме взрослых жителей прибрежных сел реки Теча (после аварии на радиохимкомбинате «Маяк») в сравнении с глобальными уровнями. Черный квадрат – данные измерений аутопсийного материала; результаты измерения СИЧ (счетчик измерения человека)

Задачи по этим рисункам.

Экстраполировать данные по глобальным выпадениям на перспективу, если бы ядерные испытания продолжались с теми же темпами по настоящее время и далее.
То же самое для атомной энергетике
Идеальный вариант – описать эти закономерности математически

Профилактика и лечение поражений инкорпорированными радионуклидами. Поражение организма инкорпорированными радионуклидами может произойти в основном в условиях ядерного взрыва и лишь в крайне редких случаях в производственных условиях. При попадании ПЯД или любых других радионуклидов внутрь организма предусматривается максимально раннее использование методов и средств, направленных на снижение их всасывания и ускорение выведения из организма нерезорбированных в желудке и кишечнике радионуклидов. Те же методы показаны и при ингаляционном поступлении, ибо более половины радиоактивных веществ, попавших в органы дыхания, в течение одного часа перемещается в полость рта, а затем заглатывается.

К числу таких мероприятий относятся: прием препаратов, сорбирующих радионуклиды, промывание желудка, назначение слабительных, но не касторового масла, которое усиливает всасывание радионуклидов,3назначение обычных клизм, так как ПЯД могут длительное время находиться в толстом кишечнике. Кроме того, медицинские мероприятия должны быть направлены на замену радионуклидов стабильными изотопами на всех этапах их метаболизма. К числу таких мероприятий относится раннее, а еще лучше заблаговременное применение стабильного йода в виде KI с целью ускорения выведения 131I – одного из биологически важных компонентов ПЯД.

В заключение следует отметить, что лечение острого лучевого синдрома, развивающегося при облучении критических систем радионуклидами, основано на тех принципах, что и терапия поражений после внешнего радиационного воздействия с применением упомянутых выше дополнительных специфических мероприятий, обусловленных особенностями распределения и накопления радионуклидов в организме.

ФРАГМЕНТЫ РЕЗЮМЕ

Радиоактивные вещества (радионуклиды) поступают в организм тремя путями – с пищей и водой в желудочно-кишечный тракт (внутрь), с вдыхаемым воздухом в легкие (ингаляционно) и через кожу (транскутанно).
При инкорпорированном облучении критическим оказывается орган, который получает наиболее высокую поглощенную дозу или усваивает наибольшее количество радионуклидов, играет определяющую роль в нормальном функционировании организма, обладает наибольшей радиочувствительностью.
При оценке уровня внутреннего облучения используют тканевую поглощенную дозу, выраженную в Греях с учетом коэффициентов ОБЭ (памятуя об ограничениях применимости концепции ОБЭ).
Особую опасность при инкорпорированном воздействии приобретают радионуклиды тяжелых элементов, испускающих не только β-, но и α-частицы. Несмотря на малую проникающую способность, эти излучения, обладая высокой ОБЭ, вызывают тяжелые повреждения эндотелия и эпителия воздухоносных путей и кишечника, в которых они расходуют всю свою энергиию.
При оценке низких уровней облучения, ограниченных областью радиационной защиты, используют эквивалентную дозу, которую рассчитывают с применением модифицирующих коэффициентов, учитывающих специфические для инкорпорированных радионуклидов концентрационные и временные условия формирования тканевых доз.
Исход поражения любыми инкорпорированными радионуклидами прежде всего зависит от скорости и эффективности выведения их из организма, на повышение которых и направлены соответствующие лечебные мероприятия.

Контрольные вопросы

Пути поступления радионуклидов в организм
1. Распределение инкорпорированных радионуклидов в организме
2. Радиобиологическая оценка поражений инкорпорированными радионуклидами
3. Особенности поражения продуктами ядерного деления
4. Профилактика и лечение поражений инкорпорированными радионуклидами

1. Уклонение от исполнения обязанностей военной службы.html
2. Табаков Олег Павлович
3. Единственный человек кто является понастоящему образованным это тот
4. Прод.html
5. Реферат Судебные ошибки (WinWord, Лексикон)
6. О соотношении философии и науки в мировоззрении русских философов
7. Тема Використання формул в табличному процесорі MS Excel Мета Формування вмінь і навичок використання майс
8. Твердотопливные ракетные двигатели.html
9. ВАРИАНТ 2 ФИОгруппа Выберите
10. Реферат Бухгалтерская отчетность и общие требования к ней
11. технологическая карта 1 Разборка сборка коробки передач автомобиля ЗИЛ 130
12. 20 Когда Miii обращаемся к социальному развитию закомерно встает вопрос что движет им как конкретно могут б
13. 200 г З
14. тема воспитания и обучения каноны в Древнем Египте Исторические документы свидетельствуют что в Древнем Ег
15. Ишимский государственный педагогический институт имени П
16. Lw mens vrious forms of behvior.html
17. Марс на основании приложений Таблица 2 Абсолютные показатели ликвидности и платежеспособности т
18. Общество является исходной категорией социологии
19. Лекция 8 Эксперименты бывают пассивные и активные
20. МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙСООБЩЕНИЯ СОГЛАСОВАНО-

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе