Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Ответы к экзамену по радиационной медицине и экологии.
1. Содержание предмета «радиационная медицина». Цели, задачи, методы радиационной медицины. Значение радиационной медицины в процессе формирования врачебных кадров для нужд профилактического здравоохранения республики.
Радиационная медицина - наука, изучающая особенности воздействия ионизирующего излучения на организм человека, принципы лечения лучевых повреждений и профилактики возможных последствий облучения населения.
Цель: предотвращение или сведение к минимуму возможных последствий облучения человека.
Задачи:
1) вскрытие возможных закономерностей биологического ответа на действие источников ионизирующих излучений
2) управление лучевыми реакциями в организме
Методы радиационной медицины:
1) экспериментальной
2) клинический
3) эпидемиологический
4) метод санитарной экспертизы и гигиенической регламентации
Направления радиационной медицины:
1. дозиметрическое - изучение источников и уровней облучения
2. радиобиологическое - изучение в эксперименте и с помощью эпидемических последствий эффектов и последствий воздействия ионизирующего излучения на биообъекты.
3. клиническое - противолучевая защита и терапия радиационных поражений
4. профилактическое - методологическое обеспечение, санитарно-организационные мероприятия, обоснование и разработка санитарно-гигиенических регламентов и мер защиты населения, контроль обеспечения радиационной безопасности.
Значение радиационной медицины в процессе формирования врачебных кадров:
1) знакомство врачей с механизмами действия ионизирующего излучения на организм человека, последствий такого воздействия, методами противолучевой защиты и терапии радиационных поражений практически необходимо, особенно учитывая наличие функционирующих объектов ядерной энергетики рядом с территорией РБ и возможным строительством АЭС на территории нашей страны.
2) ряд врачебных специальностей (рентгенологи, лучевые терапевты, онкологи и др.) будут постоянно сталкиваться с источниками ионизирующих излучений в их повседневной практической деятельности.
3) РБ после аварии на ЧАЭС - зона экологического бедствия, последствия аварии еще в течение не одного десятка лет будут влиять на состояние здоровья населения Беларуси, поэтому практическому врачу крайне необходимо владеть информацией о действии ионизирующих излучений, методах профилактики и лечения лучевых поражений.
2. Понятия: "нуклон", "изотоп", "радионуклид"; их основные характеристики. Радиоактивность, традиционные и системные единицы радиоактивности и их соотношение.
Нуклон - любая частица, входящая в состав ядра (как протон, так и нейтрон). Основные характеристики нуклонов: заряд (у протона - +1, у нейтрона - 0) и масса (масса протона = массе нейтрона = 1,67*10-27 кг, в периодической системе масса 1 протона = массе 1 нейтрона = 1, масса электрона примерно в 2000 раз меньше и считается при расчетах пренебрежительно малой).
А (атомная масса, количество нуклонов данного элемента) = N (число нейтронов в ядре) + Z (атомный номер элемента).
Изотопы - атомы с одним и тем же зарядом ядра (т.е. одинаковым Z), но разным массовым числом, т.е. отличающиеся количеством нейтронов в ядре (разные N и А).
Радионуклиды - ядра радиоактивных атомов:
а) естественные - радионуклиды, которые образовались и постоянно образуются без участия человека
б) искусственные - радионуклиды, получаемые искусственным путем в ядерных реакторах различного назначения и т.д.
В настоящее время практически не существует таких элементов, у которых не было бы радиоактивного изотопа. По химическим свойствам радиоизотопы не отличаются от стабильных, то есть стабильный и радиоактивный изотопы следуют вместе по всем цепочкам в соответствии с химическими и биологическими законами круговорота в природе.
Радиоактивность - самопроизвольное превращение ядер одних элементов в другие, при котором ядро переходит в более устойчивое состояние. Процесс сопровождается испусканием ионизирующих излучений (корпускулярных либо электромагнитных).
За единицы радиоактивности приняты:
а) системная - Беккерель (Бк, Bq).
1 Бк - активность нуклида в радиоактивном источнике, в котором за время 1 с происходит 1 акт распада (1 Бк = 1 распад/сек ).
б) традиционная (внесистемная) - Кюри ( Ки, Ci).
1 Ки - количество радиоактивного вещества, которое распадается с интенсивностью 3,7*1010 распадов в 1 секунду, т.е.
1 Ки = 3,7*1010 Бк, 1 Бк = 2,703*10-11 Ки.
3. Закон радиоактивного распада, его практическое использование для обоснования мероприятий по защите населения при авариях на ядерно-физических установках.
Радиоактивные превращения характеризуются:
1) способом выделения избыточной энергии, которая отдается либо в виде альфа- или бета-частиц определенной энергии, либо электромагнитного излучения;
2) временем протекания радиоактивного распада и вероятностью распада ядра за единицу времени.
Радиоактивный распад - явление статистическое - нельзя предсказать, когда именно распадется данное нестабильное ядро. Для описания статистических закономерностей радиоактивного распада используется естественная статистическая величина - постоянная распада l, физический смысл которой заключается в том, что если взять большое число N одинаковых нестабильных ядер, то за единицу времени в среднем будет распадаться lN ядер. Постоянная распада l не зависит от времени.
Величина lN - активность, она характеризует излучение препарата в целом, а не отдельного ядра.
Уменьшение количества активных ядер с течением времени происходит в соответствии с законом радиоактивного распада, который описывается экспоненциальной кривой и формулируется следующим образом: за равные промежутки времени происходит превращение равных долей активных атомов.
Закон радиоактивного распада имеет математическое выражение:
, где - исходное количество радиоактивных ядер; - количество активных ядер, оставшихся спустя время распада t; e - основание натуральных логарифмов; l - постоянная распада, t - время распада.
Период полураспада (Т1/2 или Tf) - время, в течение которого число радиоактивных ядер уменьшается вдвое.
Постоянная распада l связана с периодом полураспада, поэтому закон радиоактивного распада можно записать следующим образом:
Данная формула может быть использована для практических целей, когда необходимо дать рекомендации о возможности использования загрязненных радионуклидами территорий, продуктов питания, воды, так как через 10 Т1/2 остается практически чистая среда (т.е. остается меньше 0,1% от исходного количества радионуклида). Пример: I-131 имеет период полураспада, равный 8,05 суток; цельное молоко и листовые овощи местного производства запрещают использовать в течение 2-3 месяцев после выброса радиоактивного йода; у Cs-137 период полураспада равен 30,1 г; у Sr-90 период полураспада равен 29,12 г; т.е. земли, загрязненные Cs-137 и Sr-90 можно будет использовать спустя 300 лет после аварии на ЧАЭС.
4. Типы радиоактивных превращений ядер: альфа-, бета-, гамма-превращения ядер. Примеры элементов, претерпевающих соответствующие типы радиоактивных превращений.
Основной характеристикой атома являются 2 числа:
1. массовое число (A) - равно сумме протонов и нейтронов ядра
2. атомный номер (Z) в периодической системе элементов Менделеева - равен числу протонов в ядре, т.е. соответствует заряду ядра.
Тип радиоактивного превращения определяется видом частиц, испускаемых при распаде. Процесс радиоактивного распада всегда экзотермичен, т.е. идет с выделением энергии. Исходное ядро называется материнским (в нижеприведенных схемах обозначено символом X), а получающееся после распада ядро - дочерним (в схемах - символ Y).
Нестабильные ядра претерпевают 4 основных типа радиоактивных превращений:
а) альфа-распад - состоит в том, что тяжелое ядро самопроизвольно испускает альфа-частицу, т.е. это чисто ядерное явление. Известно более 200 альфа-активных ядер, почти все они имеют порядковый номер больше 83 (Am-241; Ra-226; Rn-222; U-238 и 235; Th-232; Pu-239 и 240). Энергия альфа-частиц тяжелых ядер чаще всего находится в интервале от 4 до 9 МэВ.
Примеры альфа-распада:
б) бета-превращение - это внутринуклонный процесс; в ядре распадается одиночный нуклон, при этом происходит внутренняя перестройка ядра и появляются вылетающие из ядра b-частицы (электрон , позитрон , нейтрино , антинейтрино ). Примеры радионуклидов, претерпевающих бета-превращение: тритий (H-3); C-14; радионуклиды натрия (Na-22, Na-24); радионуклиды фосфора (P-30, P-32); радионуклиды серы (S-35, S-37); радионуклиды калия (K-40, K-44, K-45); Rb-87; радионуклиды стронция (Sr-89, Sr-90); радионуклиды йода (I-125, I-129, I-131, I-134); радионуклиды цезия (Cs-134, Cs-137).
Энергия бета-частиц варьирует в широком диапазоне: от 0 до Emax (полная энергия, выделяющаяся при распаде) и измеряется в кэВ, МэВ. Для одинаковых ядер распределение вылетающих электронов по энергиям является закономерным и называется спектром электронов b-распада, или бета-спектром; по спектру энергии бета-частиц можно провести идентификацию распадающегося элемента.
Один из примеров бета-превращения одиночного нуклона - распад свободного нейтрона (период полураспада 11,7 мин):
Виды бета-превращения ядер:
1) электронный распад: .
Примеры электронного распада: ,
2) позитронный распад:
Примеры позитронного распада: ,
3) электронный захват (К-захват, т.к. ядро поглощает один из электронов атомной оболочки, обычно из К-оболочки):
Примеры электронного захвата: ,
в) гамма-превращение (изомерный переход) - внутриядерное явление, при котором за счет энергии возбуждения ядро испускает гамма-квант, переходя в более стабильное состояние; при этом массовое число и атомный номер не изменяются. Спектр гамма-излучения всегда дискретен. Испускаемые ядрами гамма-кванты обычно имеют энергию от десятков кэВ до нескольких МэВ. Примеры радионуклидов, претерпевающих гамма-превращение: Rb-81m; Cs-134m; Cs-135m; In-113m; Y-90m.
, где индекс “m” означает метастабильное состояние ядра.
Пример гамма-превращения:
г) спонтанное деление ядер - возможно у ядер, начиная с массового числа 232. Ядро делится на 2 сравнимых по массам осколка. Именно спонтанное деление ядер ограничивает возможности получения новых трансурановых элементов. В ядерной энергетике используется процесс деления тяжелых ядер при захвате ими нейтронов:
В результате деления образуются осколки с избыточным количеством нейтронов, которые затем претерпевают несколько последовательных превращений (чаще - бета-распад).
5. Характеристика корпускулярных видов излучения (альфа-, бета-частиц); их взаимодействие с веществом. Понятие о линейной передаче энергии. Особенности взаимодействия с веществом нейтронов разных энергий.
Ионизирующее излучение - излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков (закон РБ “О радиационной безопасности населения”). Термин используют для описания переноса через пространство энергии в виде электромагнитных волн либо субатомных частиц.
По природе ионизирующие излучения делятся на два основных вида:
а) корпускулярные (альфа, бета, нейтронное)
б) электромагнитные (гамма, рентгеновское)
Основные характеристики для корпускулярных излучений - заряд, масса и энергия частицы - определяют особенности взаимодействия данных излучений с веществом и, соответственно, степень и вероятность их повреждающего действия.
Характеристика корпускулярных видов излучения и особенностей их взаимодействия с веществом.
1) альфа-частицы (ядра гелия):
- заряд +2, масса 4 а.е.м.
- энергия альфа-частиц при выходе из ядра составляет 3 – 11 МэВ (эВ – электрон-вольт – внесистемная единица энергии: 1 эВ = 1,6´10-19 Дж)
- обладают высокой ионизационной способностью, образуя несколько десятков тысяч пар ионов на микрометр пробега в веществе; по мере продвижения альфа-частицы в веществе плотность ионизации возрастает в несколько раз (с 20 тыс. до 80 тыс. пар ионов на 1 мкм пути) и затем, практически при завершении пробега, резко падает.
Кривая Брегга - график, отражающий зависимость ЛПЭ альфа-излучения от пройденного в веществе пути
- траектории альфа-частиц в веществе прямолинейны в связи с их большой массой
- пробег альфа-частиц в воздухе до 11 см, в жидкостях и биологических тканях - от 10 до 100 мкм
- альфа-излучение позволяет сосредоточить значительную энергию на глубине поражённой ткани при минимальном рассеянии в здоровых тканях (используется для лечения опухолей)
- элементарная защита - любой плотный материал даже незначительной толщины (лист бумаги, кожа, одежда)
2) бета-частицы (электроны и позитроны):
- заряд -1 (электроны) и +1 (позитроны), масса пренебрежимо мала (1/1836 а.е.м.)
- энергия порядка нескольких кэВ
- удельная плотность ионизации, создаваемая бета-частицами, примерно в 1000 раз меньше, чем у альфа-частиц той же энергии; бета-частица образует несколько десятков пар ионов на микрометр пробега в веществе.
- в веществе кроме ионизации за счёт торможения электронов в веществе (особенно состоящем из атомов с большим порядковым номером), возникает тормозное рентгеновское излучение; чем выше энергия потока бета-частиц, тем более жестким будет тормозное излучение (используется в рентгеновских трубках)
- b-частиц при продвижении в веществе отклоняются на большие углы, траектория их очень извилиста (в связи с малой массой)
- проникающая способность у бета-частиц больше, чем у альфа-частиц (длина пробега в воздухе несколько метров, в биологической ткани - сантиметры)
- элементарная защита - тонкий слой легкого металла (алюминиевая фольга), пластмасса, стекло.
3) нейтроны:
- заряд 0 (за счет этого беспрепятственно проникают вглубь атомов, взаимодействуя непосредственно с ядрами), масса 1 а.е.м.
- энергия от 0,025 эВ до 300 и более МэВ; в зависимости от энергии выделяют медленные (энергия до 1 МэВ) и быстрые (энергия выше 1 МэВ) нейтроны
- защитные материалы: для быстрых нейтронов - вода, парафин, бетон, пластмассы; для медленных нейтронов - бораль, борная сталь, борный графит, сплав кадмия со свинцом
Возможны следующие эффекты взаимодействия нейтронного излучения с веществом:
а) упругое рассеяние - нейтрон передаёт ядру часть своей энергии и отклоняется от первоначального направления; ядро, с которым взаимодействует нейтрон (ядро отдачи), начинает двигаться и ионизировать другие атомы и молекулы.
Данный эффект характерен для быстрых нейтронов (пример - рассеяние на ядрах водорода (протонах); при этом нейтрон передаёт протону более половины своей энергии с образованием протона отдачи, поэтому для замедления быстрых нейтронов используют вещества, содержащие водород - вода, парафин).
б) неупругое рассеяние - часть кинетической энергии нейтрона тратится на возбуждение ядра отдачи, которое затем переходит в стабильное состояние, излучая гамма-квант.
в) поглощение (радиационный захват) - при взаимодействии нейтрона с ядром оно переходит в возбуждённое состояние и испускает гамма-квант или частицы (протон, нейтрон, альфа-частицу).
В результате радиационного захвата многие вещества становятся радиоактивными с образованием так называемой "наведенной" активности. Данный эффект наиболее характерен для медленных нейтронов, их лучшими поглотителями являются кадмий и бор.
Основная часть энергии заряженных частиц, взаимодействующих с веществом, идёт на его:
1) ионизацию - отрыв электрона от атома или молекулы, в результате чего они преобразуются в положительно заряженные ионы.
2) возбуждение - переход электрона на удаленную от ядра орбиталь; происходит, когда энергии излучения недостаточно для полного отрыва электрона.
Выделяют излучения:
а) прямо ионизирующие - ионизацию непосредственно производят заряженные частицы (альфа- и бета-); механизм потери энергии этих частиц в поглотителе в основном обусловлен кулоновским взаимодействием с орбитальными электронами атомов вещества.
б) косвенно ионизирующие - электрически нейтральные излучения (гамма, рентгеновское, нейтронное) ионизируют атомы среды в результате вторичных процессов.
Степень ионизации зависит как от свойств самого излучения (энергия, заряд частиц), так и от структуры облучаемого объекта. Основными свойствами излучений являются:
1) линейная плотность ионизации (удельная ионизация) - это число пар ионов, образованных заряженной частицей на микрометр пробега в веществе.
2) линейная передача энергии (ЛПЭ) - средняя энергия, теряемая заряженной частицей на единице длины её пробега в веществе. Единица измерения - килоэлектрон-вольт на микрометр пути (кэВ/мкм).
Для электрически нейтральных видов излучения ЛПЭ не применяется, но используется значение ЛПЭ вторичных заряженных частиц, образующихся в веществе.
В зависимости от ЛПЭ все излучения делятся на:
а) редкоионизирующие (ЛПЭ < 10 кэВ/мкм) - бета-, гамма- и рентгеновское излучения.
б) плотноионизирующие (ЛПЭ > 10 кэВ/мкм) - альфа- и нейтронное излучения.
ЛПЭ заряженных частиц возрастает по мере снижения их скорости, поэтому в конце пробега отдача энергии заряженной частицей максимальна.
6. Характеристика рентгеновского и гамма-излучения, их взаимодействие с веществом.
Основной характеристикой для электромагнитных излучений (гамма, рентгеновское) являются энергия излучений.
Характеристика электромагнитных видов излучения и особенностей их взаимодействия с веществом:
1) гамма-излучение - представляет собой поток гамма-квантов
- имеет длину волны 10-10-10-14 м
- образуется при ядерных превращениях
- обладает высокой проникающей способностью, которая зависит как от энергии гамма-квантов, так и от свойств вещества, длина пробега в воздухе достигает сотен метров
В процессе прохождения через вещество g-кванты (фотоны) взаимодействуют с электронами атомов, электрическим полем ядра, а также с нейтронами и протонами, входящими в состав ядра, в результате чего происходит ослабление плотности потока излучения благодаря рассеянию g-квантов и передачи их энергии атомам среды.
Гамма-кванты относятся к косвенно ионизирующему излучению. Данное излучение в среде любой толщины полностью не поглощается, а лишь ослабляется в заданное число раз за счет различных эффектов взаимодействия:
а) фотоэлектрическое поглощение (фотоэффект) - фотоны (g-кванты) поглощаются и полностью передают свою энергию электронам внутренней орбитали атома. Данная энергия равна энергии орбитали, расходуется на отрыв электрона и сообщение ему кинетической энергии. В результате электрон вырывается из поля атома и производит в дальнейшем ионизацию вещества. Место выбитого фотоэлектрона занимает другой электрон с более высокой орбитали, что сопровождается испусканием низкоэнергетического характеристического рентгеновского излучения или Оже-электронов.
Чем больше энергия связи электрона, чем ближе он находится к ядру, тем больше вероятность передачи ему всей энергии g-кванта. С ростом номера элемента или его заряда вероятность фотоэффекта возрастает, а с увеличением энергии излучения она быстро падает.
Возникновение фотоэффекта наиболее характерно для мягкого g-излучения (до 0,5 Мэв). Т.к. для биологических тканей энергия выбивания электрона не превышает 0,5 Мэв, данный эффект наиболее вероятен при поглощении мягкого g-излучения.
б) комптоновское рассеивание (Комптон-эффекта) - фотон (g-квант) передает электрону лишь часть своей энергии, а сам меняет направление своего движения. Выбитый электрон производит в дальнейшем ионизацию. Затем вторичный фотон может вновь претерпевать эффект Комптона и т.д.
В отличие от фотоэффекта такое рассеивание происходит, в основном, на электронах внешних оболочек атомов с минимальной энергией связи. С ростом энергии излучения вероятность такого взаимодействия снижается, но медленнее, чем при фотоэффекте.
Комптон-эффект наиболее вероятен при энергии g-квантов 0,5-1 МэВ.
в) образовании пары "электрон-позитрон" - при значительной энергии g-кванта (>1 МэВ) он взаимодействует с атомным ядром и в его поле преобразуется в пару частиц - электрон и позитрон, которые и производят в дальнейшем ионизацию. Позитрон, встречая на своем пути электрон, может соединиться с ним и превратиться в 2 фотона (эффект аннигиляции). Образующиеся фотоны поглощаются средой в результате эффекта Комптона или фотоэффекта.
2) рентгеновское излучение:
- имеет длину волны 10-9-10-12 м; чем меньше длина волны, тем выше энергия излучения и больше его проникающая способность
- образуется за счет изменения энергетического состояния электрона при его переходе на энергетически более выгодную орбиталь (характеристическое рентгеновское излучение) или при столкновении заряженных частиц с частицами вещества, через которое они проходят (тормозное рентгеновское излучение)
Защитные материалы для электромагнитных видов излучения - тяжелые металлы, бетон, грунт.
7. Стадии формирования лучевого поражения. Прямое и косвенное действие ионизирующих излучений на биомолекулы. Кислородный эффект.
Принципиальная особенность действия ионизирующих излучений - дистанционность воздействия источника на организм, т.е. способность проникать в биологические ткани, клетки, субклеточные структуры и повреждать их, вызывая одномоментную ионизацию атомов и молекул за счет физических взаимодействий и радиационно-химических реакций.
Под воздействием ионизирующего излучения изменяется электронная оболочка атомов. Вследствие этого меняются их химические свойства и возникают химические реакции, приводящие в некоторых случаях к тяжелым повреждениям органов и тканей.
Стадии формирования ионизирующих излучений:
1. Физическая стадия - поглощение энергии излучения облучаемой средой с возбуждением и ионизацией её молекул (длительность около 1*10-16 сек). Данный процесс практически не зависит от условий окружающей среды.
2. Физико-химическая стадия - возникновение активных в химическом отношении свободных радикалов, которые взаимодействуют между собой и с органическими молекулами клетки (длительность около 1*10-7 сек). Данный процесс слабо зависит от условий окружающей среды.
Свободные радикалы - это электрически нейтральные атомы или молекулы с неспаренным электроном на внешней орбитали; они являются весьма реакционноспособными, т.к. имеют тенденцию спаривать свой электрон с аналогичным электроном в другом свободном радикале (окислители, акцепторы), либо удалять его из атома путём электронного излучения (восстановители, доноры).
3. Химическая стадия - появление биохимических повреждений биологически важных макромолекул - белков, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов (длительность порядка нескольких секунд). Данный процесс существенно зависит от условий окружающей среды: температуры, фазового состояния и т.д.
4. Биологическая стадия - формирование повреждений на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях и отдаленных последствий облучения (длительность сильно варьирует - часы, недели, годы - и определяется особенностями протекания патофизиологических процессов в различных органах и тканях; например, для развития опухоли или лучевой катаракты требуется значительно больше времени, чем для развития острой лучевой болезни).
Прямое и косвенное действие ионизирующих излучений на биомолекулы:
В основе первичных радиационно-химических изменений могут лежать 2 механизма действия ионизирующих излучений:
1) прямое действие - молекулы претерпевают изменения непосредственно при взаимодействии с ионизирующим излучением.
2) косвенное действие - молекулы претерпевают изменения не непосредственно поглощая энергию от ионизирующих излучений, а получая её от других молекул.
Кислородный эффект - усиление лучевого повреждения в присутствии кислорода по сравнению с анаэробными условиями. Эффект объясняется тем, что в присутствии кислорода образуются дополнительные реакционноспособные радикалы, обладающие выраженным поражающим действием; кроме того, молекула кислорода обладает электроноакцепторными свойствами, активно взаимодействует с образующимися при действии излучения радикалами биологических молекул, фиксирует возникшие в них потенциальные повреждения и делает их труднодоступными для репарации.
Количественная мера кислородного эффекта - коэффициент кислородного усиления. При облучении отдельных клеток он равен 3, т.е. в присутствии кислорода лучевое повреждение усиливается втрое. Для проявления такого действия кислород должен присутствовать в клетке в момент облучения.
В дальнейшем кислород играет положительную роль: он необходим для нормальной работы системы репарации ДНК.
NB! Кислород в формировании лучевого повреждения ведёт себя двояко: усиливая первичные процессы повреждения в момент воздействия излучения он одновременно стимулирует процессы внутриклеточного восстановления после облучения.
Кислородный эффект зависит от ЛПЭ: с увеличением ЛПЭ он уменьшается и при действии, например, альфа-излучения исчезает.
На кислородном эффекте основаны методы управления тканевой радиочувствительностью, используемые в лучевой терапии опухолей:
1) оксигенорадиотерапия (оксибарорадиотерапия) - во время сеанса лучевой терапии больной дышит чистым кислородом при нормальном или увеличенном в 2-3 раза атмосферном давлении, при этом напряжение кислорода в здоровых тканях увеличивается незначительно (есть предел насыщения), а в опухоли давление кислорода поднимается до такого же уровня, но, по сравнению с исходным уровнем его содержание возрастает во много раз, следовательно, повышается и радиочувствительность опухолевой ткани.
2) гипооксирадиотерапия - во время сеанса лучевой терапии больной дышит гипоксической газовой смесью (содержание кислорода 7-10% вместо 21%). Напряжение кислорода в здоровой ткани уменьшается, а в опухоли останется прежним, что позволяет повысить дозу облучения на опухоль.
8. Радиационная биохимия нуклеиновых кислот. Основные типы репарации ДНК.
На ядерную ДНК приходится около 7% поглощенной дозы.
Механизм повреждения нуклеиновых кислот:
а) при прямом действии ионизирующих излучений на нуклеиновые кислоты: выбивание электрона и последующая миграция дефектного участка по полинуклеотидной цепи (несколько сотен азотистых оснований) до участка с повышенными электрон-донорными свойствами (чаще всего до участка локализации тимина или цитозина, где и образуются свободные радикалы этих оснований).
б) при косвенном действии ионизирующих излучений на нуклеиновые кислоты: взаимодействие с продуктами радиолиза воды приводит к образованию свободных радикалов, что ведет к нарушению структуры ДНК, в основе которого лежат следующие механизмы:
- одно- и двунитевые разрывы;
- модификация азотистых оснований;
- образование тиминовых димеров;
- сшивки ДНК–ДНК, ДНК-белок.
При дозе 1 Гр в каждой клетке человека повреждаются около 5000 азотистых оснований, возникают примерно 1000 одиночных и от 10 до 100 двойных разрывов. Определенное число одиночных разрывов образуется даже при малых дозах излучения, но они не приводят к поломкам молекулы ДНК, т.к. куски поврежденной молекулы прочно удерживаются на месте водородными связями с комплементарной нитью ДНК и хорошо поддаются восстановлению.
Репарация повреждений в ДНК.
Все механизмы репарации в клетке многократно продублированы и могут идти разными путями, находящимися под генетическим контролем. Репарация может быть как практически безошибочной (фотореактивация и эксцизионная репарация коротких участков), так и зачастую ошибочной (SOS-репарация, т.к. она является попыткой восстановить структуру ДНК любой ценой при серьезных массивных повреждениях).
Репарация генетических повреждений обеспечивается десятками ферментов, многие из которых участвуют также в процессах репликации и рекомбинации.
Основные группы ферментов репарации:
1. нуклеозидазы - производят выщепление оснований по N-гликозидной связи с образованием АП-сайтов - апуриновых или апиримидиновых участков;
2. инсертазы - производят встраивание оснований в АП-сайты;
3. лиазы - производят расщепление пиримидиновых димеров;
4. эндонуклеазы - проводят инцизию - разрез ДНК возле повреждения;
5. экзонуклеазы - проводят эксцизию - удаление поврежденного участка;
6. ДНК-полимеразы - проводят синтез ДНК по комплементарной матрице;
7. ДНК-лигазы - производят сшивку нуклеотидов.
Основные типы репарации ДНК:
I. Прямая репарация:
а) фотореверсия - происходит за счет работы фотолиаз, причем начальный этап - образование фермент-субстратного комплекса - может идти и в темноте: E + S « ES + hn ® E + P , где Е – фермент (энзим), S – субстрат, P - продукт реакции. Для работы фотолиазы требуется свет с длиной волны » 350 нм.
Этапы фотореверсии:
1. Повреждение ДНК с образованием димера под действием УФ-излучения
2. Образование фермент-субстратного комплекса с фотолиазой:
3. Восстановление структуры ДНК:
б) восстановление одиночных разрывов - происходит с участием ДНК-лигаз, характерна при действии ионизирующих излучений, вызывающих образование большого числа однонитевых разрывов ДНК.
Этапы восстановления одиночных разрывов:
1. Повреждение ДНК с образованием одиночного разрыва:
2. Образование фермент-субстратного комплекса с ДНК-лигазой:
3. Восстановление структуры ДНК:
в) восстановление структуры азотистых оснований - удаление лишних метильных групп, восстановление разрывов циклических структур;
г) замена азотистых оснований - протекает с участием ДНК-гликозидаз.
II. Репарация с использованием комплементарной цепи (эксцизионная репарация).
Наиболее изученный вид эксцизионной репарации - “темновая репарация”. Ее основные этапы:
1. Incisio (разрезание) - эндонуклеаза "узнает" поврежденный участок и производит разрез:
2. Excisio (вычленение) - экзонуклеаза удаляет поврежденный участок:
3. Sintesis - репаративный синтез с помощью ДНК-полимеразы:
4. Сшивка восстановленных участков ДНК-лигазой:
III. Репарация с использованием межмолекулярной информации:
а) восстановление двойных разрывов - возможно в том случае, когда имеется копия генетической информации (например, при диплоидном наборе хромосом). В основе данной репарации - сложный процесс рекомбинации с реципрокным обменом нитей ДНК и последующим восстановлением повреждений. При этом образуются так называемые "структуры Холидея", которые в дальнейшем подвергаются разделению с образованием 2 нормальных нитей ДНК.
б) репарация поперечных сшивок внутри ДНК - происходит по схеме “выщепление-рекомбинация-синтез”. Ее основные этапы:
IV. Индуцибельная репарация.
а) SOS-репарация - запускается в клетке при наличии сигнала бедствия - появления свободных фрагментов полинуклеотидной цепи, что указывает на серьезные повреждения ДНК. При этом клетка пытается восстановить структуру ДНК, невзирая на степень ее повреждения. Достигается это снижением 3’-5’ - корректорской функции ДНК-полимеразы, что помогает быстро, но не всегда безошибочно восстанавливать структуру.
б) постадаптационная репарация - механизм до конца не известен; впервые описана при исследовании культуры лимфоцитов, которые обладают повышенной чувствительностью к воздействию ионизирующих излучений: после предварительного облучения культуры лимфоцитов при суммарной дозе около 30 сГр с низкой интенсивностью в течение 4 часов развивалась повышенная устойчивость к повреждению ДНК, длившаяся около 66 часов (3 клеточных цикла).
Механизмы репарации генетических повреждений - сложная продублированная система защиты генетической информации клетки, основа обеспечения надежности биологических систем. Большинство одиночных разрывов репарируются даже в летально облученных клетках и не являются причиной, определяющей гибель клетки. Однако нерепарированные одиночные разрывы могут в последующем привести к образованию двойных разрывов, плохо поддающихся восстановлению. Двойные разрывы могут возникнуть в результате единичного акта ионизации либо при совпадении одиночных разрывов на комплементарных нитях, они опасны для клетки, т.к. они не всегда поддаются репарации и служат непосредственной причиной возникновения хромосомных аберраций.
Виды хромосомных аберраций:
1. фрагментация хромосом
2. образование хромосомных мостов, дицентриков, кольцевых хромосом
3. появление внутри- и межхромосомных обменов
Часть аберраций (хромосомные мосты и др.) механически препятствуют делению клетки, некоторые аберрации (внутри- и межхромосомные обмены, ацентрические фрагменты) приводят к неравномерному разделению хромосом и утрате генетического материала, что вызывает гибель клеток из-за недостатка метаболитов, синтез которых кодировался утраченной частью ДНК.
9. Радиолиз воды. Общая схема окислительного стресса. Радиационная биохимия белков, липидов, углеводов. Действие ионизирующих излучений на мембранные структуры клетки.
Т.к. живая материя на 70-90% состоит из воды, то большая часть энергии ионизирующего излучения первично поглощается именно молекулами воды. Воздействие продуктов радиолиза воды на биомолекулы лежит в основе косвенного действия ионизирующего излучения.
Механизм радиолиза воды (общая схема окислительного стресса):
1. При воздействии ионизирующего излучения в воде идут процессы ионизации или возбуждения.
а) ионизация - из молекулы воды выбивается электрон и образуется положительно заряженная молекула воды:
б) возбуждение - если энергии для ионизации недостаточно, образуется возбужденная молекула воды:
2. Освободившийся при ионизации молекулы воды электрон [1] постепенно теряет свою энергию и может быть захвачен другой молекулой воды, которая превращается в отрицательно заряженную молекулу воды:
3. Все перечисленные первичные продукты взаимодействия молекулы воды с излучением (H2O+,H2O-,H2O*) являются нестабильными и могут распадаться с образованием ионов и свободных радикалов:
4. Выбитый электрон может окружить себя четырьмя молекулами воды и превратиться в гидратированный электрон e-aq, а затем может быть захвачен молекулой H2O+ с образованием возбужденной молекулы воды:
Возбуждённая молекула воды распадается на атомарный водород H· и гидроксильный радикал OH·, которые далее могут реагировать друг с другом. Это, в первую очередь, касается радикалов H· и OH·, образующихся при распаде H2O*, после реакции [2]:
5. Образовавшиеся радикалы могут:
а) вступать в реакцию с другими молекулами воды:
б) вырывать атом водорода из органических молекул, превращая их в радикалы:
в) реагировать с молекулами растворенного кислорода с образованием перекисных радикалов, обладающих высокой реакционной способностью:
В целом для продуктов радиолиза воды наиболее характерны реакции окисления или восстановления субстрата, образования радиотоксинов. К окислителям относят следующие продукты радиолиза воды: ОН·, Н2О2 , НО2· , О2· , к восстановителям: Н· , e-aq . Образование радиотоксинов происходит в результате реакции с хиноном и убихиноном.
Действие ионизирующих излучений на белки.
До 20% поглощенной энергии связано с повреждением белков.
Механизм повреждения белков:
а) при прямом действии ионизирующих излучений: из молекулы белка выбивается электрон и образуется дефектный участок, который мигрирует по полипептидной цепи за счет переброски соседних электронов до тех пор, пока не достигнет участка с повышенными электрон-донорными свойствами. В этом месте в боковых цепях аминокислот возникают свободные радикалы.
б) при косвенном действии ионизирующих излучений: образование свободных радикалов происходит при взаимодействии белковых молекул с продуктами радиолиза воды, что влечет за собой изменение структуры белка:
- разрыв водородных, гидрофобных, дисульфидных связей;
- модификация аминокислот в цепи;
- образование сшивок и агрегатов;
- нарушение вторичной и третичной структуры белка.
Такие нарушения в структуре белка приводят к нарушению его функций (ферментативной, гормональной, рецепторной и др.).
Действие ионизирующих излучений на липиды.
Под влиянием облучения происходит процесс перекисного окисления липидов - образование свободных радикалов ненасыщенных жирных кислот, которые при взаимодействии с кислородом образуют перекисные радикалы, а они, в свою очередь, реагируют с нативными жирными кислотами.
Действие ионизирующих излучений на мембранные структуры клетки.
Так как липиды - основа биомембран, то перекисное окисление повлечет за собой изменение их свойств. Клетка - система взаимосвязанных мембран и многие процессы клеточного метаболизма проходят именно на мембранах, поэтому при повреждении мембран в клетке нарушаются биохимические процессы и энергетический обмен (из-за повреждения митохондрий), происходит сдвиг ионного баланса клетки (выравнивание концентраций натрия и калия вследствие сдвига ионного баланса клетки).
Действие ионизирующего излучения на углеводы.
Углеводы в целом достаточно устойчивы к действию ионизирующего излучения: окислительный распад, укорочение цепи и отщепление альдегидов от простых сахаров наблюдаются при дозах порядка 1000 Гр. Из продукта распада углеводов - глицеринового альдегида - синтезируется метилглиоксаль - вещество, ингибирующее синтез ДНК и белка, и подавляющее деление клеток. Чувствительна к облучению и гиалуроновая кислота, являющаяся составным элементом соединительной ткани: уже при дозе облучения около 10 Гр наблюдается значительное снижение ее вязкости, а при больших дозах – изменение структуры, связанное с отщеплением гексозамина и гексуроновых кислот.
10. Реакция клеток на облучение. Современные представления о механизмах интерфазной и митотической гибели клетки. Последовательность реакций, ведущих к лизису клетки.
Три основных типа реакции клетки на облучение:
а) радиационный блок митозов (временная задержка деления) - наиболее универсальная реакция клетки на воздействие ионизирующих излучений, ее длительность зависит от дозы: на каждый Грей дозы клетка отвечает задержкой митоза в 1 час. Проявляется данный эффект независимо от того, выживет ли клетка в дальнейшем, причем с увеличением дозы облучения увеличивается не число реагирующих клеток, а именно время задержки деления каждой облученной клетки. Эта реакция имеет огромное приспособительное значение: увеличивается длительность интерфазы, оттягивается вступление клетки в митоз, создаются благоприятные условия для нормальной работы системы репарации ДНК.
б) митотическая (репродуктивная) гибель клетки - полная потеря клеткой способности к размножению; развивается при больших дозах ионизирующего излучения. Данный тип реакции не относится к клеткам, не делящимся или делящимся редко. В клетке не выражены дегенеративные процессы. Основная причина митотической гибели клетки - повреждение хромосомного аппарата клетки, приводящее к дефициту синтеза ДНК.
Показателем выживаемости клетки является ее способность проходить 5 и более делений.
Варианты митотической гибели:
1) клетка гибнет в процессе одного из первых четырех пострадиационных митозов, невзирая на отсутствие видимых изменений;
2) облученные клетки после первого пострадиационного митоза формируют так называемые "гигантские" клетки (чаще в результате слияния "дочерних" клеток), которые способны делиться не более 2-3 раз, после чего погибают.
в) интерфазная гибель клетки - гибель клетки, которая наступает до ее вступления в митоз. Для большинства соматических клеток человека она регистрируется после облучения в дозах в десятки и сотни Гр (лимфоциты, как радиочувствительные клетки, гибнут по этому механизму даже при небольших дозах). В клетке наблюдаются различные дегенеративные процессы вплоть до её лизиса.
Механизм интерфазной гибели (последовательность реакций, приводящих к лизису клетки):
1. За счёт разрывов в молекуле ДНК нарушается структура хроматина. В свою очередь, в мембранах идёт процесс перекисного окисления липидов.
2. Изменения ДНК-мембранного комплекса вызывают остановку синтеза ДНК.
3. Повреждение мембраны лизосом приводит к выходу из них ферментов - протеаз и ДНК-аз
4. ДНК-азы разрушают ДНК, что ведет к пикнозу ядра. Повреждение мембран митохондрий ведёт к выходу из них кальция, который активирует протеазы.
Вышеперечисленные процессы приводят к гибели (аутолизу) клетки.
11. Методы регистрации ионизирующих излучений, их характеристика, используемые детекторы и приборы.
Радиоактивные излучения невидимы, не имеют цвета, запаха или других признаков, на основании которых человек мог бы заподозрить их наличие, поэтому обнаружение и измерение излучений производят косвенным путем на основании какого-либо их свойства.
В результате взаимодействия радиоактивного излучения с внешней средой происходит ионизация и возбуждение ее нейтральных атомов и молекул. Эти процессы изменяют физико-химические свойства облучаемой среды, в том числе и биологических объектов. Взяв за основу эти явления, для регистрации и измерения ионизирующих излучений используют следующие методы:
а) физические:
1. ионизационный - под воздействием ионизирующих излучений в среде (газовом объеме) происходит ионизация молекул, в результате чего электропроводность этой среды увеличивается. Если в данную среду поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение электрического тока, то между электродами создается электрическое поле, в котором возникает направленное движение заряженных частиц: отрицательно заряженных - к аноду, положительно заряженных - к катоду, т.е. проходит так называемый ионизационный ток. Измеряя его величину, получают представление об интенсивности радиоактивных излучений. В качестве детекторов, работающих на ионизационном методе регистрации, чаще всего используются:
- газоразрядные счетчики Гей гера—Мюллера - цилиндрический катод, вдоль оси, которого натянута проволока - анод. Система заполнена газовой смесью. При прохождении через детектор заряженная частица ионизирует газ. Образующиеся электроны, двигаясь к положительному электроду - нити, попадая в область сильного электрического поля, ускоряются и в свою очередь ионизуют молекулы газа, что приводит к образованию коронного разряда. Амплитуда сигнала достигает нескольких вольт и регистрируется. Счётчик Гейгера регистрирует факт прохождения частицы через счётчик, но не позволяет измерить энергию частицы.
- ионизационные камеры - в них, как и в счетчике Гейгера, используется газовая смесь, однако напряжение питания в ионизационной камере меньше и усиления ионизации в ней не происходит.
- пропорциональные (газоразрядные) счетчики различных типов - имеют такую же конструкцию, как и счетчик Гейгера, но за счёт подбора напряжения питания и состава газовой смеси при ионизации газа пролетевшей заряженной частицей не происходит коронного разряда. Под действием электрического поля создаваемого вблизи положительного электрода первичные частицы производят вторичную ионизацию и создают электрические лавины, что приводит к усилению первичной ионизации созданной пролетевшей через счётчик частицы в тысячу-миллион раз. Пропорциональный счетчик позволяет регистрировать энергию частиц.
- полупроводниковый счетчик (твердотельная ионизационная камера) - устройство похоже на ионизационную камеру, но роль газа играет 1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 чувствительная область, в которой в обычном состоянии нет свободных носителей заряда. Попав в эту область заряженная частица вызывает ионизацию, соответственно в зоне проводимости появляются электроны, а в валентной зоне - дырки. Под действием приложенного к напыленным на поверхность чувствительной зоны электродам напряжения, возникает движение электронов и дырок, формируется импульс тока. Заряд импульса тока несет информацию о количестве электронов и дырок и соответственно об энергии, которую заряженная частица потеряла в чувствительной области. Если частица полностью потеряла энергию в чувствительной области, проинтегрировав токовый импульс получают информацию об энергии частицы. Полупроводниковые счётчики обладают высоким энергетическим разрешением.
- другие счетчики: камера Вильсона, пузырьковая камера, искровая камера, стриммерная камера, пропорциональная камера, дрейфовая камера.
2. люминесцентный - основан на способности веществ к отсроченному или немедленному свечению под воздействием излучения.
- флуоресцентный счетчик - детектирование основано на способности некоторых веществ (активизированное серебро и др.) накапливать энергию от ядерных излучений. Впоследствии при нагревании или освещении ультрафиолетом энергия отдается и измеряется с помощью термолюминесцентных и стеклянных дозиметров.
- сцинтилляционный счетчик - детектирование основано на способности атомов специальных веществ-сцинтилляторов возбуждаться под воздействием излучений и при возвращении в основное состояние испускать фотоны видимого света (сцинтилляции), которые улавливаются специальным прибором –фотоэлектронным умножителем. На выходе фотоэлектронного умножителя, появляется ток, по величине которого судят об излучении.
3. калориметрический - основан на измерении тепла, выделяемого в веществе при поглощении излучения. В медицинской практике не применяется из-за незначительного уровня тепловыделения и сложности его регистрации при дозах облучения, имеющих практическое клиническое значение.
б) химические - в их основе лежит количественное определение изменений в химических растворах (цвета, прозрачности, выпадения осадков, выделения газа), которые возникают в результате поглощения энергии излучения.
1. колориметрический - фиксирование с помощью цветных реакций изменения вещества под воздействием ионизирующего излучения. Например, хлороформ в воде при облучении разлагается с образованием соляной кислоты, которая дает цветную реакцию с красителем; двухвалентное железо в кислой среде окисляется в трехвалентное под воздействием свободных радикалов воды, образующихся при ее облучении, а трехвалентное железо дает с красителем цветную реакцию. Изменение окраски растворов измеряется с помощью колориметра, по плотности окраски судят о дозе облучения.
2. фотографический - основан на измерении степени почернения фотоэмульсии, т.е. на регистрации восстановления галогенидов серебра в фотопленке с дальнейшим качественным или количественным анализом. Прохождение ионизирующего излучения через фотоэмульсию делает затронутые им кристаллы галогенидов серебра способными к проявлению, при этом плотность почернения пропорциональна дозе облучения. Сравнивая плотность почернения с эталоном, определяют дозу облучения, полученную пленкой. На этом принципе основана работа индивидуальных фотодозиметров.
в) биологические - основаны на способности излучений изменять биологические объекты. Величину дозы оценивают по уровню летальности животных, степени лейкопении, количеству хромосомных аберраций, изменению окраски и гиперемии кожи, выпадению волос, появлению в моче дезоксицитидина и др. Биологические методы не всегда точны и менее чувствительны по сравнению с физическими. Однако они незаменимы в случае определения относительной биологической эффективности тяжелых частиц с большой энергией, учете индивидуальных различий радиочувствительности, а также при невозможности определить дозу другими методами.
1. клинические - используется лишь для грубой оценки поглощенной дозы. Неточности в оценках дозы возникают из-за высокой вариабельности симптоматики у различных пациентов и влияния множества других факторов. Клиническая дозиметрия рекомендуется в случаях, когда не требуется большой точности дозиметрических исследований. Частота, сроки развития и степень тяжести симптомов имеют прямую зависимость от мощности. Например, начало рвоты через 2 часа и позже характерно для дозы облучения 1-2 Гр, через 1-2 часа - для дозы 2-4 Гр, через 30 мин-1 час - для дозы 4-6 Гр, менее, чем через 30 мин - для дозы 6-10 Гр.
2. гематологические - основаны на регистрации изменений в состоянии гемопоэтической системы, которая высокочувствительна к излучению.
- метод подсчета лимфоцитов - лимфоциты чрезвычайно радиочувствительны и реагируют в течение нескольких часов от начала облучения (даже в малых дозах по сравнению с другими клетками крови)
- метод подсчета гранулоцитов - доза облучения до 2 Гр вызывает постепенную депрессию числа гранулоцитов до 50 % через 30 дней после облучения. Дозы 2-5 Гр вызывают начальное повышение числа гранулоцитов (сдвиг влево), которое обычно длится только часы и сопровождается затем резким снижением (из-за снижения образования и поступления в кровь зрелых гранулоцитов). Через 2 недели после облучения возникает еще один подъем гранулоцитов (абортивный) с дальнейшим резким снижением их числа за несколько дней (из-за выхода в кровь клеток, находившихся на заключительных стадиях дифференцирования, а потому менее чувствительных к облучению). Дозы более 5 Гр обычно вызывают резкое снижение с дальнейшим постепенным снижением содержания вплоть до агранулоцитоза в течение 3 недель.
3. цитогенетические:
- подсчет хромосомных аберраций - основан на анализе дицентриков и других аберраций хромосом. В случае высоких доз (> 1 Гр острого облучения) необходим для планирования терапии, при подостром облучении используется для определения риска развития стохастических эффектов. С помощью данного метода можно обнаруживать «ложные тревоги», когда доза, зарегистрированная на индивидуальном дозиметре действительно не получалась владельцем; подтверждать подлинное сверхнормативное облучение и обеспечивать альтернативную оценку дозы независимо от физических методов; подтвердить или опровергнуть подозреваемое облучение лиц, не носящих индивидуальные дозиметры.
Возможные радиационно индуцированные повреждения ДНК: двойные разрывы, одиночные разрывы, повреждения оснований, сахаридов, сшивки ДНК-ДНК, ДНК-белок и др.
Чаще всего на практике используют подсчёт количества дицентриков в лимфоцитах и FISH-метод (Fluorescent In Situ Hybridization) - предварительное окрашивание определённых участков ДНК различными флуоресцентными красителями (прямой метод) или нефлуоресцирующими метками с последующей обработкой флуоресцентными антителами (косвенный метод).
- анализ упаковки хроматина - в оптическом микроскопе при окраске серебром на различных стадиях митоза видны основные структуры упаковки ДНК; по степени их повреждения судят о дозе облучения.
4. биофизические - представлены методом электронного парамагнитного резонанса - основной прямой метод обнаружения свободных радикалов.
г) расчетные - дозу излучения определяют путем математических вычислений; единственно возможный метод определения дозы от инкорпорированных радионуклидов.
Радиометрия - процесс измерения количества радиоактивных изотопов и их концентрации в раз личных объектах. Методы радиометрии используются в дозиметрии для определения доз излучения.
В основу работы измерительных приборов положена количественная оценка физических явлений, сопровождающих взаимодействие излучений с веществом.
Регистрирующий излучение прибор обычно состоит из трех основных частей:
1) детектора, датчика - чувствительного элемента, воспринимающего излучение, в который поступают частицы или кванты и с помощью преобразователя эффекта взаимодействия превращаются в электрические импульсы
2) источника электрического питания
3) счетчика электрических импульсов, амперметра, интенсиметра - измерительного устройства, учитывающего степень изменений в облучаемой среде.
Приборы делятся на:
а) дозиметры - используют для контроля доз внешнего облучения человека.
1. индивидуальные дозиметры - предназначены для определения индивидуальной дозы внешнего облучения конкретного человека
2. общие (групповые) дозиметры - определяют мощность дозы внешнего облучения, что позволяет использовать их для косвенного подсчета дозы внешнего облучения человека.
б) радиометры - используют для контроля доз внутреннего облучения человека.
1. прямые - предназначены для определения содержания радионуклидов в теле человека с дальнейшим подсчётом дозы внутреннего облучения.
2. косвенные - предназначены для определения содержания радионуклидов в объектах окружающей среды с целью определения возможной дозы внутреннего облучения.
12. Дозиметрия. Дозы: экспозиционная, поглощенная, эквивалентная и эффективная; соотношение между системными и внесистемными (традиционными) единицами доз. Коллективные дозы.
Дозиметрия - это измерение дозы или ее мощности.
Доза ионизирующего излучения - количество энергии ионизирующей радиации, поглощенной единицей массы любой облучаемой среды. Мощность дозы - доза излучения в единицу времени.
Основная задача дозиметрии - определение дозы излучения в различных средах и в тканях живого организма.
Значение дозиметрии:
- необходима для количественной и качественной оценки биологического эффекта доз ионизирующих излучений при внешнем и внутреннем облучении организма
- необходима для обеспечения радиационной безопасности при ра боте с радиоактивными веществами
- с ее помощью можно обнаружить источник излучения, определить его вид, количество энергии, а также степень воздействия излучения на облучаемый объект.
Виды доз:
а) экспозиционная доза (Х) - количественная характеристика поля источника ионизирующего излучения (гамма или рентгеновского), характеризующая величину ионизации сухого воздуха при атмосферном давлении.
Кулон на килограмм (Кл/кг, C/kg) - системная единица экспозиционной дозы; 1 Кл/кг равен экспозиционной дозе фотонного излучения, при которой сумма электрических зарядов всех ионов одного знака, созданных электронами, освобожденными в облученном воздухе массой 1 кг, при полном использовании ионизирующей способности всех электронов, равна 1 Кл.
Рентген (Р, R) - традиционная (внесистемная) единица экспозиционной дозы; 1 рентген равен экспозиционной дозе рентгеновского или гамма-излучения в воздухе, при которой в результате полной ионизации в 1 см3 сухого атмосферного воздуха при температуре 0о С и давлении 760 мм рт. ст. (т.е. в 0,001293 г сухого атмосферного воздуха) образуются ионы, несущие заряд, равный 1 единице заряда СГС каждого знака.
СГС - система единиц измерения, в которой существуют три независимые величины: сантиметр-грамм-секунда.
Соотношение единиц: 1 Р = 2,58*10-4 Кл/кг (точно); 1 Кл/кг = 3,88*103 Р (приблизительно).
Мощность экспозиционной дозы - величина, выраженная в мР/ч или мкР/ч. Обычные фоновые показатели мощности экспозиционной дозы для Беларуси - до 18-20 мкР/ч.
По традиции экспозиционную дозу использовали в рентгенодиагностике благодаря тому, что ионизирующая способность рентгеновского излучения для воздуха и биологической ткани приблизительно одинакова. Однако, при переходе к высокоэнергетическим типам излучения, выяснилась ограниченность использования этой характеристики при оценке поглощенной дозы, особенно в живых организмах. В связи с этим экспозиционная доза применяется для оценки поля источника излучения, а для определения взаимодействия ионизирующих излучений со средой используется поглощенная доза.
б) поглощенная доза (D) - количество энергии, поглощаемое единицей массы облучаемого вещества.
Джоуль на килограмм (Грей, Гр, Gy) - системная единица поглощенной дозы. 1 Дж/кг = 1 Гр.
Рад (rad, rd - radiation absorbed dose - поглощенная доза излучения) - традиционная (внесистемная) единица поглощенной дозы.
Соотношение единиц: 1 рад = 0,01 Гр.
Для мягких тканей человека в поле рентгеновского или g-излучения поглощенная доза в 1 рад примерно соответствует экспозиционной в 1 P.
Поглощенная доза не зависит от вида и энергии ионизирующего излучения и определяет степень радиационного воздействия, т.е. является мерой ожидаемых последствий облучения.
Учитывая существенные различия в механизме взаимодействия разных типов излучения с веществом, ионизирующей способности и т.д., следует ожидать, что одна и та же поглощенная доза может дать разный биологический эффект. Для количественной оценки такого различия вводятся понятия: “взвешивающие коэффициенты для различных видов излучения (WR)” и “эквивалентная доза”.
в) эквивалентная доза (HTR) - мера выраженности биологического эффекта облучения. При расчете эквивалентной дозы используют взвешивающие коэффициенты как множители поглощенной дозы:
, где HTR - эквивалентная доза в органе или ткани Т, созданная излучением R; DTR- средняя поглощенная доза от излучения R в ткани или органе T; WR – взвешивающий коэффициент для излучения R.
Взвешивающие коэффициенты (WR) позволяют учесть относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов.
Так как WR - безразмерный множитель, системная единица для эквивалентной дозы та же, что и для поглощенной дозы - Дж/кг (специальное название - Зиверт: Зв, Sv)
Бэр (rem) - внесистемная единица эквивалентной дозы (бэр - биологический эквивалент рада).
Соотношение единиц: 1 бэр = 0,01 Зв.
Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения.
|
Вид излучения и диапазон энергии |
Взвешивающий коэффициент WR |
|
Фотоны любых энергий |
1 |
|
Электроны и мюоны любых энергий |
1 |
|
Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра |
20 |
|
Нейтроны с энергией: менее 10 кэВ |
5 |
|
от 10 кэВ до 100 кэВ |
10 |
|
от 100 кэВ до 2 МэВ |
20 |
|
от 2 МэВ до 20 МэВ |
10 |
|
более 20 МэВ |
5 |
Риск развития стохастических последствий облучения организма человека зависит не только от эквивалентной дозы, но и от радиочувствительности тканей или органов, подвергшихся облучению. Радиочувствительность органов и тканей учитывает эффективная доза.
г) эффективная доза (Е) - величина воздействия ионизирующего излучения, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности; представляет сумму произведений эквивалентных доз в тканях и органах тела на соответствующие взвешивающие коэффициенты:
,
где HT - эквивалентная доза в ткани или органе T; WT - взвешивающий коэффициент для органа или ткани T.
Взвешивающий коэффициент WT характеризует относительный вклад данного органа или ткани в суммарный ущерб здоровью из-за развития стохастических эффектов. Сумма WT равна 1.
Системная единица эффективной дозы - зиверт (Зв, Sv); внесистемная единица – бэр. 1 Зв равен 100 бэр.
Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы (WT).
|
Ткань или орган |
WT |
Ткань или орган |
WT |
|
Гонады |
0.20 |
Печень |
0.05 |
|
Красный костный мозг |
0.12 |
Пищевод |
0.05 |
|
Толстый кишечник |
0.12 |
Щитовидная железа |
0.05 |
|
Легкие |
0.12 |
Кожа |
0.01 |
|
Желудок |
0.12 |
Клетки костных поверхностей |
0,01 |
|
Мочевой пузырь |
0.05 |
Остальное |
0.05 |
|
Молочные железы |
0.05 |
Соотношение между системными и внесистемными единицами доз.
|
Величина и ее символ |
Единица СИ |
Внесист. единица |
Соотношение между единицами |
|
Экспозиционная доза, X |
Кл/кг |
Р |
1 Кл/кг = 3,88*103 Р 1 Р = 2,58 *10-4 Кл/кг |
|
Поглощенная доза, D |
Гр (Дж/кг) |
рад |
1 Гр = 100 рад 1 рад = 0,01 Гр |
|
Эквивалентная доза, H |
Зв |
бэр |
1 Зв = 100 бэр 1 бэр = 0,01 Зв |
|
Эффективная доза, E |
Зв |
Бэр |
1 Зв = 100 бэр 1 бэр = 0,01 Зв |
Для оценки эффектов облучения группы людей используют коллективные дозы:
а) коллективная эквивалентная доза (ST) в ткани T - используется для выражения общего облучения конкретной ткани или органа у группы лиц; она равна произведению числа облученных лиц на среднюю эквивалентную дозу в органе или ткани.
б) коллективная эффективная доза (S) - относится к облученной популяции в целом; она равна произведению числа облученных лиц на среднюю эффективную дозу.
В определении коллективной эквивалентной и коллективной эффективной доз не указано время, за которое получена доза. Поэтому при расчете коллективных доз всегда должно быть четкое указание на период времени и группу лиц, по которым проводился данный расчет.
Коллективные дозы используют для оценки лучевой нагрузки на популяцию и риска развития стохастических последствий действия ионизирующих излучений. Единицы коллективных доз – человеко-зиверт и человеко-бэр.
«Подушная доза» (per caput dose, Зв) - значение коллективной дозы, разделенное на число членов облученной группы.
13. Радиационный фон: составляющие радиационного фона и их вклад в формирование эффективных доз облучения населения. Радиационная обстановка в Республике Беларусь до 1986 года.
Радиационный фон - доза облучения, формируемая на человека от природных источников и от радионуклидов, рассеянных в биосфере в результате деятельности человека.
Радиационный фон воздействует на все население земного шара, в прошлом он неоднократно претерпевал резкие изменения, а в
1515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515настоящее время имеет относительно постоянный уровень.
Составляющие радиационного фона (3,0 мЗв/год):
1. естественный радиационный фон - доза облучения, создаваемая космическим излучением, а также природными радионуклидами в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых продуктах и организме человека; вклад в формирование глобальной средней годовой эффективной дозы 2,4 мЗв/год
а) внешнее облучение
б) внутреннее облучение
2. техногенно измененный РФ - доза облучения, создаваемая в результате деятельности человека, в основном, за счет медицинских источников излучений, глобальных выпадений радионуклидов, стройматериалов, телевидения, авиации; это естественный радиационный фон, измененный в процессе деятельности человека; его вклад в формирование глобальной средней годовой эффективной дозы 0,6 мЗв/год
а) внешнее облучение
б) внутреннее облучение
Естественный радиационный фон в РБ до 1986 года в тысячи раз был меньше, чем до аварии (в апреле-мае 1986 года мощности экспозиционных доз в южных районах Беларуси достигали десятков миллирентген в час).
14. Естественный радиационный фон: источники земного и внеземного происхождения, их вклад в формирование эффективных доз облучения населения.
Естественный радиационный фон - совокупность ионизирующих излучений от естественных источников внеземного и земного происхождения.
Все живые организмы постоянно подвергаются воздействию ионизирующего излучения, которое всегда существовало в природе. Подушная эффективная доза за год во всем мире, создаваемая естественными источниками излучения, составляет 2,4 мЗв; индивидуальные дозы распределены в широком диапазоне: в любой большой популяции около 65 % людей будет иметь годовые эффективные дозы 1 – 3 мЗв, около 25 % меньше 1 мЗв и 10 % - больше 3 мЗв.
Внеземное ионизирующее излучение.
Источник излучений внеземного происхождения - первичное космическое излучение, состоящее в окрестностях Земли из:
а) галактического космического излучения - генерируется в еще точно неизвестных, но удаленных от Земли объектах
б) солнечных космических лучей.
Средняя энергия космических частиц около 108 - 109 эВ. Первичное космическое излучение состоит из:
1. протонов (90%)
2. альфа-частиц
3. ядер легких элементов (лития, бериллия, бора и т.д.)
4. нейтронов
5. электронов - составляют около 1,5% потока всех космических частиц
6. позитронов - составляют около 0,3% потока всех космических частиц
7. гамма-квантов и других излучений - обнаруживаются в небольшом количестве.
Магнитное поле Земли заметно влияет на первичное излучение, препятствуя вхождению в атмосферу низкоэнергетических частиц. В магнитном поле Земли существуют "ловушки", являющиеся естественным резервуаром для накопления заряженных частиц, в основном протонов и электронов, - радиационные пояса Земли. Первичное космическое излучение поглощается атмосферой, в результате чего формируются:
а) вторичное космическое излучение - состоит из ионов, протонов, нейтронов, мюонов (электроны с большой массой, живущие доли секунды), электронов и фотонов; его интенсивность зависит от толщины атмосферы: космическое излучение на уровне моря примерно в 100 раз менее интенсивно, чем на границе атмосферы и состоит в основном из мюонов; Северный и Южный полюса получают больше ионизирующих излучений, чем экваториальные области (за счет магнитного поля Земли).
б) космогенные радионуклиды - при воздействии космических лучей на атмосферу, в ее верхних слоях происходят различные ядерные реакции, в результате чего образуются космогенные радионуклиды, основное значение из которых имеют: тритий (Н-3), С-14, Р-32, S-35, Be-7, Na-22 и Na-24.
Земное ионизирующее излучение.
Естественные источники ионизирующего излучения земного происхождения представлены радионуклидами 2 групп:
А. Радионуклиды, входящие в радиоактивные ряды - см. вопрос 15.
Б. Радионуклиды, не входящие в радиоактивные ряды - эта группа состоит из 11 долгоживущих радионуклидов (период полураспада от 107 до 1015 лет), наибольший вклад в формирование эффективной дозы из них вносят:
а) Калий-40 - ядро претерпевает бета-распад, период полураспада 1,32*109 лет, является бета- и гамма-источником облучения, занимает 2 место как источник излучений, обусловливающих природный радиоактивный фон. В природе К-40 всегда сопутствует стабильному К-39 (доля К-40 - около 0,01%), формируя годовую эффективную дозу за счет внешнего облучения 0,12 мЗв и 0,18 мЗв за счет внутреннего облучения.
Калий-40 часто обусловливает активность поверхностного слоя почвы, равную 1-2 Ки/км2. Активность растительного покрова Земли по К-40 равна (0,5-1)*10-8 Ки/кг сырого веса. Активность пищевых продуктов по К-40 составляет 10-9 Ки/кг сырых продуктов. Наибольшая активность К-40 регистрируется в клюкве, орехах, фасоли, картофеле.
Из почвы К-40 поступает в растения, а затем с пищей в организм животных и человека; он практически полностью всасывается из ЖКТ и равномерно распределяется в органах и тканях. Радиоактивные изотопы калия поступают в организм и с водой. Тб калия составляет 58 суток.
Суточная потребность человека в калии около 3 г, т.е. в организм может поступать и значительное количество К-40
б) Рубидий-87 - ядро претерпевает бета-превращение, период полураспада 4,8*1010 г, входит в состав продуктов деления урана. При пероральном поступлении практически полностью всасывается из желудочно-кишечного тракта и равномерно распределяется в органах и тканях. Тб из мягких тканей человека составляет 44 суток.
Средняя доза облучения от естественных источников.
|
Источник |
Глобальная средняя годовая эффективная доза, мЗв |
|
Внешнее облучение: а) космическое облучение б) гамма-излучение земного происхождения |
0,4 0,5 |
|
Внутреннее облучение: а) вдыхание (главным образом радона) б) поступление с пищей |
1,2 0,3 |
|
Всего |
2,4 |
15. Радиоактивные ряды: понятие, основные дочерние радионуклиды, вклад в формирование эффективных доз облучения населения.
Радиоактивный ряд - это последовательность радионуклидов, образующихся в результате альфа- или бета-распада предыдущего элемента. Наиболее долгоживущие изотопы называются начальными для каждого из радиоактивных рядов.
Существует 4 радиоактивных ряда и, соответственно, 4 их родоначальника:
1) ториевый ряд - наиболее долгоживущий изотоп - торий-232 (Th-232), период полураспада - 1,4*1010 лет;
2,3) 2 урановых ряда - наиболее долгоживущие изотопы - уран-238 (U-238), период полураспада - 4,5*109 лет и уран-235 (U-235), период полураспада - 7*108 лет;
4) нептуниевый ряд - наиболее долгоживущий изотоп – нептуний-237 (Np-237), период полураспада - 2,2*106 лет.
В настоящее время Th-232 почти весь сохранился, U-238 распался лишь частично, а U-235 распался большей частью (в земной коре U-238 больше, чем U-235 в 140 раз), Np-237 распался практически весь. В процессе превращения этих элементов в качестве промежуточных продуктов распада образуются радиоактивные изотопы радия, радона, полония, висмута, свинца, которые формируют значительную дозу облучения человека.
Уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в том или ином участке земной коры. Содержание радионуклидов повышено в породах вулканического происхождения (гранит, базальт), меньше радионуклидов в осадочных породах (известняк, песчаник). Наиболее высокие уровни земной радиации наблюдаются в Бразилии (на пляжах морского курорта Гуарапари), на юго-западе Индии, где есть богатые торием пески (монацитовые пески). Места с высоким уровнем радиации есть во Франции, в Нигерии, на Мадагаскаре. Повышено содержание радионуклидов уранового ряда в Скандинавских странах и Англии.
Глобальная средняя эффективная доза внешнего облучения, которую человек получает за год за счет гамма-излучения земного происхождения, составляет 0,5 мЗв.
Продукты распада урана и тория по пищевым цепочкам, а также с воздухом и водой поступают в организм человека, обусловливая внутреннее облучение. При пероральном поступлении радиоактивных элементов важно учитывать их растворимость и, соответственно, коэффициент всасывания.
Наибольшее значение в формировании дозы внутреннего облучения имеют радий-226, радон-220, полоний-210, свинец-210.
а) Радий-226 (Ra-226) - претерпевает альфа-распад с образованием Rn-222, период полураспада - 1620 лет; широко распространен в природе, может поступать в организм через ЖКТ, органы дыхания и неповрежденную кожу. Его источником для человека в основном служат зерновые культуры и хлеб, куриные яйца; депонируется в костной ткани, из которой выводится с Tб, равным 17,13 лет (Тб – время, в течение которого из организма выводится половина введенного вещества).
б) Радон - 222 (Rn-222) - претерпевает альфа-распад с образованием Ро-218, период полураспада - 3,8 суток; вносит основной вклад в естественную радиоактивность атмосферного воздуха и уровни облучения человека за счет естественных источников радиации. В организм радон и короткоживущие продукты его распада поступают в основном через органы дыхания, а также через ЖКТ (при питье радоновой воды и т.д.) и через кожу (при приеме радоновых ванн). Выведение радона из организма осуществляется через легкие.
в) Полоний-210 (Po-210) - подвергается альфа-распаду с образованием стабильного Pb-206, период полураспада - 138,38 сут. Повышенное поступления полония в организм наблюдается в регионах, где человек потребляет пищу морского происхождения, питается мясом северных оленей, а также у курящих. Из организма выводится с Tб 80 сут.
г) Свинец-210 (Pb-210) - подвергается бета-превращению (электронный распад) с образованием Bi-210, период полураспада 22,3 года; элемент остеотропен, его обмен связан с обменом кальция и фосфора; из организма выводится с Tб, равным 12 - 10000 сут; один из источников появления в организме Po-210.
Вклад радиоактивных рядов в формирование годовой эффективной дозы облучения: 1,5 мЗв/год.
16. Радон и уровни облучения населения радоном. Оптимизация дозовых нагрузок, создаваемых радоном и продуктами его распада, на жителей Республики Беларусь.
Радон - это бесцветный, невидимый, не имеющий вкуса и запаха инертный газ, примерно в 7,5 раза тяжелее воздуха; образуется в процессе радиоактивного распада радионуклидов урановых и ториевого рядов. Существует три естественных (природных) изотопа радона:
- радон-222 (Т1/2 - 3,8 дня; ряд распада U -238),
- радон-220 или торон (Т1/2 - 55 секунд; ряд распада Th-232),
- радон-219 или актинон (Т1/2 -4 секунды; ряд распада U-235).
Все изотопы радона являются альфа-излучателями; дальнейший распад их дочерних продуктов сопровождается испусканием альфа- и бета-частиц. Большая часть радона и торона физически связана с материалом, в котором находятся их предшественники. Однако некоторая часть может диффундировать от места образования в другую среду. Из-за относительно большого периода полураспада радон-222 может диффундировать на большие расстояния (в пределах нескольких метров). Миграция актинона ограничивается несколькими миллиметрами и обычно он не достигает поверхности материала. Небольшая часть торона может выделяться и мигрировать в пределах нескольких сантиметров. Поэтому, за исключением богатых торием мест, концентрации радона-219 и 220 пренебрежимо малы, по сравнению с радоном-222.
Основные источники радона: грунт, строительные материалы, грунтовые воды, природный газ, уголь, рудники, отвалы, образующиеся при добыче фосфорных удобрений, растения, геотермальные электростанции, предприятия ядерного топливного цикла. Главный источник поступления радона в атмосферу - почва и грунтовые породы.
Средние концентрации радона в почвенном воздухе на несколько порядков выше его концентраций в атмосферном воздухе, вследствие чего происходит постоянное выделение почвенного радона в атмосферу путем диффузии. После выхода газа в окружающую водную или воздушную среду дальнейшее перемещение происходит за счет диффузии, конвекции и геомеханических сил.
Факторы, влияющие на процесс попадания радона в воздух из почвы:
а) снижающие интенсивность эксгаляции радона: дождь, снег, мороз, повышение атмосферного давления (поэтому в почве радона больше зимой и в периоды дождей)
б) усиливающие интенсивность эксгаляции радона: повышение температуры, увеличение скорости ветра
Перенос и рассеяние радона в воздухе зависят от:
а) вертикального градиента температур
б) направления и силы ветра
в) турбулентности воздуха.
В результате процессов температурной конвекции и действия ветров в атмосфере происходит турбулентная диффузия, эффективно рассеивающая радон. Суточный максимум концентрации наблюдается в ночные часы, когда атмосфера наименее подвижна, а минимум наблюдается днем, когда вертикальное смешивание благодаря турбулентной диффузии максимально. На высоте нескольких метров от земли концентрация радона падает уже в десятки раз.
С геологической точки зрения более 40 % территории РБ являются потенциально радоноопасными.
Наиболее потенциально радоноопасные следующие территории:
а) на юге республики - зоны, связанные с Микашевичско-Житковичским горстом и выступами Украинского кристаллического щита
б) на западе республики - территория, связанная с Белорусским кристаллическим массивом.
Содержание радона в почвенном воздухе зон активных разломов возрастает до 15,0-20,0 кБк/м3 (при среднефоновых концентрациях около 1,0 кБк/м3). В г. Минске эти разломы создают серьезную опасность радонового загрязнения воздуха жилых и производственных помещений.
Обычная концентрация радона в домах 30 Бк/м3, в отдельных случаях она достигает в воздухе жилых помещений 400 Бк/м3 (например, Дзержинский район Минской области). Индивидуальные дозы облучения легких при этом могут достигать 20-30 мЗв/год.
Радон и продукты его распада появляются внутри помещений вследствие их эксгаляции из стен, потолков, полов. Более радиоактивные материалы: фосфогипс, газобетон с квасцовым глинистым сланцем и отвалы урановых рудников, материалы с низкой активностью: дерево, природный гипс, песок и гравий.
В новых помещениях среднегодовая эквивалентная равновесная концентрация радона должна быть не выше 70 Бк/м3.
В РБ в соответствии с НРБ-2000 предусмотрено:
- при проектировании новых зданий жилищного и общественного назначения среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность дочерних продуктов радона и торона в воздухе помещений не должна превышать 100 Бк/м3, а мощность эффективной дозы гамма-излучения не должна превышать мощность дозы на открытой местности более чем на 0,2 мкЗв/ч
- в эксплуатируемых зданиях среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность дочерних продуктов радона и торона в воздухе жилых помещений не должна превышать 200 Бк/м3. При более высоких значениях объемной активности должны проводится защитные мероприятия, направленные на снижение поступления радона в воздух помещений и улучшение вентиляции помещений. Защитные мероприятия должны проводится также, если мощность эффективной дозы гамма-излучения в помещении превышает мощность дозы на открытой местности более чем на 0,2 мкЗв/ч.
Радон, содержащийся в воде, нередко бывает значительным источником радона и продуктов его распада в воздухе жилых и производственных помещений. При кипячении воды основная масса радона улетучивается.
Концентрация радона в ванной комнате в 40 раз выше, чем в жилых комнатах.
Основные источники радона в помещениях: трещины в плитах фундамента, поры в кирпичных стенах, трещины в строительных блоках, неполная изоляция грунта, дренажная плитка, плохое цементирование блоков, плохая герметизация труб, открытый верх фундамента, строительные материалы, вода.
Суммарно концентрация радона в воздухе жилых помещений зависит от четырех факторов:
- активной и пассивной диффузии радона из грунта через фундамент и поверхности подвальных помещений зданий
- эксгаляции радона из строительных материалов и изделий, из которых построено здание
- эксгаляции радона из воды и газа
- влияния климата, образа жизни, степени вентиляции помещения.
Меры, направленные на снижение концентрации радона в воздухе помещений (оптимизация дозовых нагрузок):
- тщательная изоляция жилых помещений от почвы и грунта (герметичный бетонный цоколь)
- изоляция стройматериалов (обычная покраска и оклеивание стен обоями)
- улучшение вентиляции жилых помещений и активная вентиляция погребов
- регулярная влажная уборка
- использование материалов, отвечающих требованиям радиационной безопасности.
Дозы облучения за счет радона.
Глобальная средняя годовая эффективная доза внутреннего облучения за счет вдыхания радона 1,2 мЗв.
Основную часть дозы человек получает в закрытых помещениях (концентрация радона в закрытых помещениях в зонах с умеренным климатом в среднем в 8 раз выше, чем в наружном воздухе). Концентрация дочерних продуктов распада превышает концентрацию радона более чем в 200 раз.
Наиболее опасен ингаляционный путь поступления в организм изотопов радона и их дочерних продуктов распада, что связано с хорошей поглощающей способностью органов дыхания.
Полнота осаждения аэрозолей зависит от ряда факторов:
- концентрации аэрозольных частиц и их физико-химического состояния
- частоты и глубины дыхания, индивидуальных особенностей дыхательной системы
- размеров частиц
Из-за короткого периода нахождения в легких (акт дыхания) сам радон не играет роли первичного фактора, обусловливающего дозовую нагрузку на легкие, все дочерние продукты распада радона-222 (полоний-218, свинец-214, висмут-214, полоний-214 и свинец-210) также быстро удаляются из легких. Часть продуктов распада радона, образующихся в воздухе помещений, взаимодействует с аэрозольными частицами и формирует основную дозу облучения. Связанные продукты распада радона могут накапливаться при дыхании в носоглотке, трахее, легочной паренхиме. Осевшие частицы подвергаются распаду путем испускания альфа-, бета-частиц или гамма-квантов, при этом опасность представляет в основном альфа-излучение. Тканью-мишенью накопления дочерних продуктов распада радона в дыхательном тракте является эпителий в трахеобронхиальной области и альвеолярная область в легких. Биологический период полувыведения продуктов распада радона составляет от 10 мин до 4,8 час для трахеобронхиальной области и от 6 до 60 час для легких
Наиболее важными факторами, влияющими на формирование дозы на дыхательный тракт, являются:
- концентрация радона в помещениях;
- фактор равновесия продуктов распада;
- характеристика аэрозолей, их задержание и очистка в дыхательных путях;
- величина дыхания;
- время амортизации жилища.
В настоящее время считается, что концентрация радона в помещениях в 20 Бк/м3 увеличивает дозу облучения на 1 мЗв. Доза на дыхательный тракт сильно зависит от возраста, она максимально в возрасте около 6 лет (ротовое дыхание у ребенка ведет к большему поступлению радона, чем дыхание через нос).
Медицинские последствия облучения радоном:
- радон - эпидемиологически доказанный фактор риска рака легкого (на втором месте после курения)
- растворимость радона в липидах примерно в 15 раз выше, чем в крови, а костный мозг взрослых содержит до 40 г жира, поэтому в тот же возрастной период, когда у человека формируется максимальная эффективная доза от облучения радоном, наблюдается всплеск заболеваемости острым миелоидным лейкозом.
17. Техногенно измененный радиационный фон: вклад основных составляющих в формирование эффективных доз облучения населения. Источники ионизирующего излучения, используемые в медицине, их вклад в формирование эффективных доз облучения населения.
Техногенно изменный радиационный фон формируется в результате деятельности человека за счет:
а) источников ионизирующих излучений, используемых в медицине: диагностическое облучение характеризуется низкими дозами, получаемыми пациентами (типичные эффективные дозы находятся в диапазоне 1-10 мЗв), терапевтическое облучение сопряжено с гораздо большими дозами, точно подводимыми к объему опухоли (типичны назначаемые дозы в диапазоне 20-60 Гр).
По оценке НКДАР ООН ожидается дальнейшее увеличение использования излучения в медицине:
- увеличится использование рентгеновского излучения за счет возрастания значения компьютерной томографии и интервенционных процедур
- возрастет использование радиофармпрепаратов для диагностики и терапии (применение новых и более избирательных средств)
- возрастет потребность в лучевой терапии вследствие старения населения.
Среднемировое значение индивидуальной дозы облучения всего тела вследствие медицинских процедур 0,4 - 1,0 мЗв/год. В 1996 году облучение населения РБ за счет медицинских источников оценивалось в 2,0 - 2,5 мЗв/год (для сравнения по данным индивидуального дозиметрического контроля в 1996 г. индивидуальные дозы работников рентгенкабинетов и радиоизотопных лабораторий составляли 2,5 - 6,3 мЗв/год). Для жителей РБ важно снижать дозовые нагрузки за счет медицинских источников.
б) глобальных выпадений радионуклидов - выпадения радионуклидов, обнаруживаемые вдали от места выброса, т.е. практически в любой точке Земного шара. Это происходит, когда радионуклиды попадают в верхние слои тропосферы (могут находиться там до 30 суток) и стратосферу (могут находится там от нескольких месяцев или лет), а затем долгое время выпадают в различном количестве на разные участки поверхности всего Земного шара. Глобальные выпадения делятся на 2 группы:
А. Глобальные выпадения радионуклидов за счет испытаний ядерного оружия - максимум испытаний приходится на 2 периода:
1) 1954 - 1958 гг., когда взрывы проводили США, СССР и Великобритания;
2) 1961 - 1962 гг., когда взрывы проводили в основном США и СССР.
Каждое испытание ядерного оружия в атмосфере приводило к неконтролируемому выбросу в окружающую среду значительных количеств радиоактивных материалов, которые распылялись на широких пространствах в атмосфере и осаждались повсюду на земную поверхность. Пиковое значение средняя годовая эффективная доза достигла в 1963 году (150 мкЗв) и с тех пор уменьшалась (в 2000 г. - 5 мкЗв). Средние годовые дозы на 10 % выше в северном полушарии, где большей частью проводили испытания, чем в южном.
Дозы облучения при испытаниях ядерного оружия формируются за счет разных радионуклидов:
а) в ближайшее время после взрыва максимальное значение имеют радионуклиды с Т1/2 от нескольких суток до 2 месяцев (I-131, Ba-140, Sr-89, Zr-95).
б) радионуклиды с Т1/2 примерно 30 лет представляют наибольшую потенциальную опасность (Cs-137 и Sr-90)
в) радионуклид с Т1/2 = 5730 лет (С-14) будет оставаться источником радиоактивных излучений с низкой мощностью дозы даже в отдаленном будущем.
Б. Глобальные выпадения радионуклидов за счет деятельности предприятий ядерно-топливного цикла - подробнее см. вопрос 18.
в) стройматериалов - формируют эффективную дозу 0,1 мЗв/год. Если человек находится в помещении, доза внешнего облучения изменяется под влиянием двух противоположно действующих факторов:
1) экранирование внешнего излучения зданием;
2) излучение естественных радионуклидов, находящихся в материалах, из которых построено здание.
В зависимости от концентрации К-40, Ra-226, U-238 и Th-232 в различных стройматериалах мощность дозы в домах меняется от 0,04 до 0,12 мкГр/ч). В среднем, в кирпичных, бетонных зданиях мощность дозы в 2-3 раза больше, чем в деревянных домах и в домах из синтетических материалов. Чем больше отходов производства пошло на изготовление стройматериала, тем выше может быть его удельная активность.
Снижение облучения населения достигается регламентацией эффективной удельной активности (Аэфф) природных радионуклидов в строительных материалах (в соответствии с НРБ-2000 для материалов, используемых в строящихся и реконструируемых жилых и общественных зданиях Аэфф < 370 Бк/кг).
г) телевидения - источник мягкого рентгеновского излучения. Мощность эффективной дозы облучения всего тела от цветного телевизора на расстоянии 250 см от экрана равна 2,5*10-3 мкЗв/ч. Ежедневный в течение года трехчасовой просмотр цветных телепрограмм формирует дозу 5 - 7 мкЗв. За счет телевидения формируется средняя взвешенная годовая эффективная доза 0,01 мЗв.
д) авиации - увеличивает облучение человека за счет радиационного фона, создаваемого космическими лучами, что ведет к формированию годовой эффективной дозы 0,05 мЗв.
Профессиональное облучение - облучение на работе, непосредственно ею обусловленное (работа на ядерных установках или в радиологической клинике, в условиях повышенных уровней естественного облучения).
Вклад основных составляющих техногенного фона в формирование глобальной годовой подушной эффективной дозы облучения:
Источник |
Глобальная годовая подушная эффективная доза, мЗв |
|
Медико-диагностические обследования |
0,4 |
|
Ядерные испытания в |
0,005 |
|
Чернобыльская авария |
0,002 |
|
Производство атомной энергии |
0,0002 |
18. Радионуклиды, образующиеся при работе атомного реактора. Авария на ЧАЭС, динамика выброса во времени и в пространстве. Пути воздействия радионуклидов чернобыльского выброса на население республики.
Ядерный топливный цикл включает следующие стадии:
1. добыча урановой руды
2. переработка урановой руды в обогащенное U-235 ядерное топливо
3. производство тепловыделяющих элементов, которые состоят из урана в металлической, карбидной или оксидной форме, заключенного в оболочку из циркония, магниевого сплава или нержавеющей стали
4. использование тепловыделяющих элементов на АЭС (нормальная эксплуатация АЭС)
5. переработка отработанного ядерного топлива (для последующего использования извлеченного делящегося материала, в частности, урана и плутония)
6. переработка и захоронение образующихся радиоактивных отходов.
Обязательно надо помнить о транспортировке радиоактивных материалов для обеспечения всех этих стадий. Загрязнение окружающей среды радионуклидами происходит на всех стадиях ядерного топливного цикла, но наибольший вклад вносят:
а) переработка отработанного ядерного топлива на радиохимических заводах (основное значение имеют радионуклиды С-14, Kr-95, H-3, I-129)
б) нормальная эксплуатация АЭС: при нормальной работе реактора в окружающую среду после прохождения системы очистки удаляются газообразные (частично аэрозольные) и жидкие отходы (основное значение имеют радионуклиды I-131, Cs-137 и 134, Sr-90, а также радиоактивные инертные газы).
В настоящее время рассчитанное значение максимальной подушной дозы за счет использования ядерной энергетики составляет менее 0,2мкЗв в год.
Оценивая опасность нормальной работы АЭС для человека, необходимо отметить, что проживание вблизи угольной теплоэлектростанции мощностью 1000 МВт, с учетом выбросов природных радионуклидов (K-40,U-238,Th-232,Pb-210, Po-210) и химических канцерогенов (бензпирены), в сотни раз более опасно, чем проживание вблизи АЭС аналогичной мощности.
Авария на Чернобыльской атомной электростанции.
Чернобыльская АЭС (ЧАЭС) находится на Украине, в 12 км от южной границы РБ. 26 апреля 1986 г. на 4-ом блоке ЧАЭС произошла крупная авария, которая резко изменила радиоэкологическую ситуацию в Беларуси. По Международной шкале событий на АЭС, предложенной МАГАТЭ и Европейского агентства по атомной энергии, авария на ЧАЭС относится к 7-му классу и именуется глобальной аварией.
Катастрофа на 4-ом блоке ЧАЭС, которая произошла в результате взрыва пара, снесшего крышу здания, разгерметизации активной зоны и возникшего пожара, сопровождалась выбросом в окружающую среду значительного количества радиоактивных веществ (около 10 ЭксаБк). Выброс газо-аэрозольной струи, достигшей 1,5 км, был длительным (10 суток), неравномерным по количеству выбрасываемых радионуклидов, при постоянно меняющихся метеоусловиях (направление ветра, осадки).
Динамика ежесуточного выброса радионуклидов в атмосферу:
|
Дата |
Время после аварии, сутки |
Активность выброса, МКи |
|
26.04.86 |
0 |
12,0 |
|
27.04.86 |
1 |
4,0 |
|
28.04.86 |
2 |
3,4 |
|
29.04.86 |
3 |
2,6 |
|
30.04.86 |
4 |
2,0 |
|
1.05.86 |
5 |
2,0 |
|
2.05.86 |
6 |
4,9 |
|
3.05.86 |
7 |
5,0 |
|
4.05.86 |
8 |
7,0 |
|
5.05.86 |
9 |
8,0 |
|
6.05.86 |
10 |
0,1 |
|
9.05.86 |
14 |
0,01 |
|
23.05.86 |
28 |
0,028 |
Динамика выброса радионуклидов в пространстве.
Формирование радиоактивного загрязнения РБ началось сразу после взрыва реактора, т.к. радиоактивное облако перемещалось с воздушными потоками в северо-западном и северном направлениях. Около 70% радиоактивных веществ, выброшенных из разрушенного реактора в атмосферу, в результате сухого и влажного осаждения выпали на территорию Беларуси. При этом 23% территории РБ с 3221 населенными пунктами, в том числе 27 городов, где проживало 2,2 млн. человек (из них более 400 тыс. детей), оказалось загрязненной цезием-137 более 1 Ки/км2.
Радиоактивное загрязнение распространилось по всем областям республики. Оно имеет неравномерный "пятнистый" характер, что обусловлено динамикой выброса и постоянно меняющимися метеоусловиями. Максимальные уровни загрязнения были обнаружены в 30-километровой зоне вокруг АЭС (зоне отчуждения): по цезию-137 - 500 Ки/км2, по стронцию-90 - более 12 Ки/км2, по плутонию-239,240 - около 4 Ки/км2. За пределами зоны отчуждения также выявлены участки с высокими уровнями загрязнения (д. Чудяны Могилевской области). В пределах некоторых населенных пунктов отмечалось большое различие уровней загрязнения почвы цезием-137.
1. Загрязнение территории РБ по цезию-137 - самые пострадавшие области:
а) Гомельская
б) Могилевская
в) Брестская (Столинский, Пинский, Лунинецкий, Дрогичинский, Березовский, Барановичский районы)
В Минской, Гродненской и 4-х населенных пунктах Витебской области содержание цезия-137 в почве превышает 37 кБк/м2 (1 Ки/км2). На остальной территории РБ уровни загрязнения почвы цезием-137 также выше доаварийных значений и лишь в северо-западных районах Витебской области сопоставимы с глобальными выпадениями.
2. Загрязнение территории РБ по стронцию-90 - в отличие от загрязнения цезием-137 имеет более локальный характер:
- уровни содержания стронция-90 в почве выше 5,5 кБк/м2 (0,15 Ки/км2) обнаружены на площади, составляющей 10% от территории РБ
- максимальные уровни стронция-90 обнаружены в пределах 30-км зоны ЧАЭС (около 49 Ки/км2) в Хойникском районе Гомельской области
- наиболее высокое содержание стронция-90 в почвах дальней зоны обнаружено в Чериковском районе Могилевской области и в Ветковском районе Гомельской области
3. Загрязнение территории РБ по плутонию - 238, 239, 240.
- уровни загрязнения почвы изотопами плутония-238, 239, 240 более 0,37кБк/м2 (0,01 Ки/км2) охватывает почти 2% площади республики (Брагинский, Наровлянский, Хойникский, Речицкий, Добрушский и Лоевский районы Гомельской области и Чериковский район Могилевской области)
- наиболее высокий уровень изотопов плутония отмечен в Хойникском районе
Газо-аэрозольное облако имело радионуклидный состав, однозначно характеризующий источник выброса: в него входили изотопы 27 радионуклидов. Радионуклидный состав выпадений, особенно в первые недели после аварии, имеет существенное значение для ретроспективной оценки доз облучения жителей ближайших к станции населенных пунктов, персонала станции и лиц, принимавших участие в аварийно-восстановительных и дезактивационных работах.
В окружающую среду были выброшены:
- летучие радиоактивные инертные газы;
- сотни осколочных продуктов деления, накопившихся в зоне реактора;
- изотопы наведённой радиоактивности за счет веществ, которые сбрасывали на реактор;
- частички ядерного топлива.
Сразу после аварии радиационная обстановка и формирование дозовых нагрузок на население определялись действием короткоживущих радионуклидов (молибдена, технеция, лантана, бария, благородных инертных газов, радиоизотопов йода-131, 132, 133, 134, 135, 123, 125, 126). В окружающую среду было выброшено 50-60% накопившихся в реакторе радиоизотопов йода. Уровни радиоактивного загрязнения короткоживущими радионуклидами йода во многих регионах РБ были настолько велики, что вызванное ими облучение миллионов людей квалифицируется как период "йодного удара". В апреле - мае 1986 года наибольшие уровни выпадения йода-131 имели место в:
а) до 1000 Ки/км2 - в Брагинском, Хойникском, Наровлянском районах Гомельской области
б) до 500 Ки/км2 - в Чечерском, Кормянском, Буда-Кошелевском, Добрушском районах
Значительному загрязнению радиоизотопов йода подверглись также юго-западные регионы РБ (Гомельская и Брестская области), север Гомельской и Могилевской областей.
Пути воздействия радионуклидов чернобыльского выброса на население.
1. внешнее гамма-облучение от радиоактивного облака - было недолгим и продолжалось до формирования радиоактивного следа на местности и объектах окружающей среды; вклад в формирование дозы в первый послеаварийный год 2,5%.
2. ингаляционное поступление радионуклидов в организм человека - формирует 4,5% дозы за счёт внутреннего облучения организма. Аэрозольное загрязнение атмосферного воздуха делится на 2 этапа:
а) относительно кратковременный - момент выброса газо-аэрозольной струи в атмосферный воздух, формирование и перенос радиоактивных облаков до момента их осаждения на поверхность земли, воды, объекты окружающей среды (ингаляционное поступление радионуклидов из радиоактивного облака).
б) непрерывный - вторичное загрязнение атмосферы за счёт ветрового подъёма пыли.
Загрязнение приземного слоя атмосферы в результате ветровой эрозии почвы является дополнительным фактором загрязнения территории радионуклидами. Мельчайшие аэрозольные частички переносятся с воздухом на большие расстояния вследствие медленной седиментации. В ряде случаев перенос радиоактивной пыли обуславливал повторное загрязнение дезактивированных территорий. Особую опасность вторичное загрязнение атмосферы радионуклидами за счет ветрового подъема пыли представляет для населения, постоянно проживающего и работающего на загрязненной территории.
3. внешнее гамма-излучение от осевших на земную поверхность и объекты окружающей среды радионуклидов - обуславливает самое длительное и интенсивное облучение, формирует около 50-60% дозы у населения. Определяется, в основном, гамма-излучением цезия-137 и другими гамма-излучающими радионуклидами.
Основные факторы, уменьшающие внешнее гамма-излучение:
1) естественный распад радионуклидов - в настоящее время доза на организм человека формируется за счет долгоживущих радионуклидов:
а) цезия-137 (период полураспада 30 лет)
б) стронция-90 (период полураспада 29,1 лет)
в) трития (период полураспада 12 лет)
г) углерода-14 (период полураспада 5730 лет)
д) плутония-239 (период полураспада более 24000 лет)
2) миграция радионуклидов вглубь почвы - она незначительная: основная масса цезия-137 спустя 12 лет после аварии сосредоточена в верхнем 5-сантиметровом почвенном слое, основная часть радиостронция находится в поверхностных слоях (0-1 см) почвы. Наиболее интенсивно вертикальная миграция протекает в торфяниках; прогнозы показывают, что самоочищение почв вследствие данного процесса будут происходить крайне медленно. Нахождение радионуклидов в корнеобитаемом слое, а также увеличение относительного количества обменного стронция в поверхностных слоях почв будут длительное время обуславливать интенсивную миграцию радионуклидов по пищевым цепочкам.
4. попадание радионуклидов в организм по пищевым цепочкам - данный тип воздействия имеет особое значение для РБ, связанный с особенностями почв (преимущественно на Полесье). Среди загрязненных радионуклидами земель РБ больше половины составляют почвы легкого гранулометрического состава, характеризующиеся низкой емкостью поглощения, малым содержанием гумуса и вторичных глинистых минералов. В легких почвах республики радионуклиды цезия-137 и стронция-90 аномально подвижны, т.е. они плохо связываются частицами почвы и поэтому коэффициент перехода их в растения высокий. Хорошо фиксирует радионуклиды чернозем, глинистая почва, а в Белорусском Полесье почва песчаная, подзолистая, торфяно-болотная, т.е. легкая. Все это определяет высокие уровни накопления радионуклидов в местных продуктах питания и высокие дозовые нагрузки на организм проживающего там населения (Лельчицкий район Гомельской области, Столинский и Лунинецкий районы Брестской области).
19. Основные пути проникновения радионуклидов в организм, типы их распределения в организме.
Попадание радиоактивных веществ внутрь организма человека представляет особую опасность, т.к. концентрация их в органах может во много раз превысить таковую в окружающей среде. Поведение радионуклидов в организме (пути и способы поступления, распределения по органам и системам, скорость и пути выведения) обусловлены их химическими свойствами.
Основные пути поступления радиоактивных изотопов в организм:
1) ингаляционный путь - при вдыхании загрязненного радиоактивными аэрозолями воздуха. Радиоактивные вещества задерживаются на всем протяжении дыхательного тракта от преддверия носа до глубоких, альвеолярных отделов легких. Чем меньше диаметр вдыхаемых частиц, тем относительно меньше их задерживается в верхних дыхательных путях, в бронхах и тем больше проникает в альвеолярные отделы легких, где отсутствуют механизмы, способные выводить попавшие частицы в бронхи и трахею.
а) растворимые или труднорастворимые радионуклиды, осевшие на слизистой верхних дыхательных путей, трахеи, бронхов быстро с помощью мерцательного эпителия переводятся в глотку и ротовую полость, откуда поступают в желудок
б) растворимые радионуклиды, попавшие в альвеолярный отдел легких, хорошо и быстро всасываются в кровоток, чему способствует широко развитая сеть капилляров
в) радионуклиды, образующие радиоколлоиды или труднорастворимые гидроксиды и попавшие в альвеолярный отдел легких, фагоцитируются и распределяются неравномерно в легочной ткани; после проникновения в лимфатические сосуды они медленно поступают в лимфатические узлы легкого, трахеи и средостения, затем еще медленнее - в кровеносные сосуды. Общая величина труднорастворимых радиоактивных веществ, поступающих в организм через легкие, гораздо выше, чем через кишечник, из-за большой поверхности всасывания легких.
По скорости выведения из легких все радионуклиды разделяются по времени биологического полувыведения (Тб) на три класса:
1. Д (дни) - растворимые соединения радиоактивных элементов 1 группы, а также соединения элементов 1-го, 2-го и отчасти 3-го периодов Периодической системы.
2. Н (недели)
3. Г (годы) - соединения меди, серебра, золота, цинка, кадмия, иттрия, актиния, циркония и металлы платиновой группы.
2) алиментарный - через желудочно-кишечный тракт с водой и пищей. Данным путем в организм поступают хорошо растворимые радионуклиды (водород, щелочные металлы, галогены, благородные газы, все элементы второго периода, кроме берилия). Хуже всасываются щелочноземельные элементы, а также цинк, кадмий и ртуть. Плохорастворимые радионуклиды покидают кишечник в течение 1-4 дней, не успевая создать значительные дозы облучения (элементы третьей группы, частично четвертой, пятой, лантаноиды, актиноиды), они способны образовывать коллоиды и труднорастворимые гидроксиды, которые препятствуют их всасыванию в желудочно-кишечном тракте. Зато та часть радионуклидов, которая попала в организм, по типу коллоидальной адсорбции очень прочно удерживается в тканях и период биологического полувыведения из организма для таких радионуклидов составляет десятки лет.
3) через кожу - проницаемость кожи для радиоактивных веществ зависит от:
1. агрегатного состояния радионуклидов, склонности их к гидролизу и комплексообразованию - водорастворимые и жирорастворимые соединения радионуклидов всасываются через кожу быстро, скорость их проникновения сравнима со скоростью всасывания в кишечнике (наибольшая скорость проникновения у йода-131, также активно проникают в кожу изотопы молибдена, трития и элементов I и VI групп).
2. кислотности раствора, в котором находятся радиоактивные вещества
3. состояния кожного барьера и длительности контакта с ним радионуклидов - при повреждении кожи ее проницаемость для радионуклидов увеличивается. Для уменьшения контакта радионуклидов с кожей необходима своевременная дезактивация кожных покровов (например, обильная обработка кожных покровов водой и моющими средствами).
Особенность поведения в организме химических элементов - достаточно постоянное и строгое распределение их по системам, органам и тканям. Стабильные и радиоактивные изотопы одних и тех же элементов абсолютно одинаково ведут себя в организме, поэтому накапливаются они в одних и тех же органах и тканях.
В основу распределения положены принципы максимального или преимущественного содержания радионуклида в органе.
Типы распределения радионуклидов в организме:
а) равномерный - более половины обнаруженного в организме радионуклида распределено равномерно, характерен для химических элементов I группы, II побочной группы, III главной подгруппы Периодической системы, за исключением серебра, поступающего преимущественно в печень вследствие коллоидообразования (Сs-137, С-14, Н-3, Ru-106)
б) скелетный - характерен для всех элементов II главной подгруппы и III побочной подгруппы (Sr-90, Zr-95, Сe-144, Рu-239, Аm-241, Ra-226,Pb-210)
в) щитовидный (I-131)
г) ретикуло-эндотелиальный - характерен для лантаноидов и актиноидов (Рu-239, Аm-241, Zn-65, Fe-55)
д) почечный - характерен для висмута, урана, кадмия, мышьяка (U-238, Pb-210, Be-7)
Данные типы распределения в организме касаются только той доли радионуклидов, которые поступают в кровь; при ингаляционном поступлении радионуклидов, их содержание и концентрация, как правило, максимальны в легких.
20. Сравнительная характеристика перорального и ингаляционного путей поступления растворимых и нерастворимых радионуклидов в организм человека.
1. Ингаляционный путь поступления радионуклидов наиболее опасен для организма из-за большого объема легочной вентиляции.
2. Ингаляционным путем в альвеолярные отделы легких могут поступать радионуклиды различной растворимости, пероральным путем в организм поступают преимущественно хорошо растворимые радионуклиды.
3. Определяющий фактор для ингаляционного пути поступления радионуклидов в альвеолярные отделы легких – диаметр вдыхаемых частиц (чем он меньше, тем больше их проникает в альвеолярные отделы легких). Для перорального пути поступления радионуклидов диаметр поглощенных частиц принципиального значения не имеет.
4. При ингаляционном пути поступления радионуклидов в альвеолярные отделы легких их судьба различна в зависимости от растворимости:
а) растворимые радионуклиды хорошо и быстро всасываются в кровоток
б) труднорастворимые радионуклиды, образующие гидрооксиды и коллоиды, отлагаются в верх них дыхательных путях, на слизистой трахеи, бронхов, откуда с по мощью мерцательного эпителия переводятся в глотку, а затем и в желудок.
в) часть труднорастворимых радионуклидов, образующих гидрооксиды и коллоиды, фагоцитируются и неравномерно распределяются в легочной ткани; затем они медленно поступают через лимфатические сосуды в л.у. легкого, трахеи и средостения, затем еще медленнее – в кровеносные сосуды.
При пероральном пути поступления радионуклидов в ЖКТ:
а) растворимые радионуклиды хорошо и быстро всасываются в кровоток; чем лучше всасывание радионуклидов, тем в большей степени они поступают и в легкие и тем легче выводятся из организма.
б) труднорастворимые радионуклиды, образующие коллоиды и гидрооксиды, покидают кишечник в течение 1-4 дней, не успевая создать значительные дозы облучения.
в) часть труднорастворимых радионуклидов, которая попала в организм, по типу коллоидальной адсорбции очень прочно удерживается в тканях и период биологического полувыведения из организма для таких радионуклидов составляет десятки лет.
5. Общая величина труднорастворимых радиоактивных веществ, поступающих в организм через легкие, гораздо выше, чем через кишечник, т.к. время контакта в легких существенно больше.
21. Закон Республики Беларусь «О правовом режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на ЧАЭС». Зоны радиоактивного загрязнения в Республике Беларусь.
После аварии на ЧАЭС правительство РБ разработало Программы по ликвидации в Беларуси последствий катастрофы на ЧАЭС на 1990-1995 гг. и на 1996-2000 гг. Основная задача данных программ - создание безопасных для здоровья человека условий жизнедеятельности в районах, подвергшихся радиоактивному загрязнению.
Верховным Советом РБ приняты законы:
1."О социальной защите граждан, пострадавших от катастрофы на ЧАЭС" (1991г.)
2. "О правовом режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на ЧАЭС" (1991 г.) - основные положения закона:
1) он устанавливает правовой режим территорий РБ, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на ЧАЭС;
2) его мероприятия направлены на снижение радиационного воздействия на население и экологические системы;
3) он предусматривает проведение защитных и природовосстановительных мероприятий;
4) он предусматривает рациональное использование хозяйственного потенциала этих территорий.
Основные принципы проживания населения на загрязнённой радионуклидами территории:
а) любая доза радиации не является безопасной для живого организма, что требует принятия мер по её снижению
б) необходимо учитывать возможность суммации повреждающего действия на организм излучения и действия ксенобиотиков
в) индивидуальный подход к условиям проживания в каждом населённом пункте из-за сложившейся различной радиоэкологической обстановки и психо-эмоционального состояния людей.
Зоны радиоактивного загрязнения в РБ:
1. Зона эвакуации (отчуждения, 30-км зона)
2. Зона первоочередного отселения - плотность загрязнения радионуклидами цезия-137 более 40 Ки/км2.
3. Зона последующего отселения – плотность загрязнения территории 15-40 Ки/км2.
4. Зона с правом на отселение – плотность загрязнения территории 5-15 Ки/км2.
5. Зона периодического радиационного контроля – плотность загрязнения 1-5 Ки/км2.
Первоначальным критерием для отселения людей была плотность загрязнения территории радионуклидами, начиная с активности 15 Ки/км2 и выше. Существует определенная корреляция между плотностью загрязнения территории радионуклидами и сформированной дозой на организм человека, однако она не всегда поддерживается вследствие особенностей почв. Население отдельных районов Гомельской и Могилевской областей получает значительные дозовые нагрузки на организм за счет внутреннего облучения, проживая на территориях, незначительно загрязненных радионуклидами, поэтому сейчас ведущий критерий для отселения людей - дополнительные дозовые нагрузки на организм, которые формируются сверх доз, зависимых от естественного радиационного фона.
Основной показатель оценки территории, где условия проживания и трудовая деятельность населения не требует каких-либо ограничений, - дополнительная эффективная эквивалентная доза облучения не более 1 мЗв/год (сверх дозы от естественного фона). Дополнительная доза облучения от 1 до 5 мЗв/год требует проведения комплекса адекватных защитных мероприятий. Дополнительная доза облучения 5 мЗв/год и выше требует отселения.
22. Принципы формирования доз облучения населения после аварии на ЧАЭС. Принципы проживания на загрязненных радионуклидами территориях.
Радиотоксичность – свойство радиоактивных изотопов вызывать большие или меньшие патологические изменения при попадании их в организм, обусловленное рядом факторов:
1) видом радиоактивного превращения
2) средней энергией одного акта распада
3) схемой радиоактивного распада
4) путями поступления радионуклида в организм
5) типом распределения радионуклида в организме
6) временем пребывания радионуклида в организме - определяется длительностью облучения тканей, в котором локализован изотоп; зависит от периода полураспада изотопа (Т1/2 ) и от скорости его выведения из организма
Период полувыведения (Тб) - время, в течение которого из организма выводится половина введенного радионуклида; характеризует скорость выведения радионуклида из организма.
Эффективный период (Тэфф) – время, в течение которого активность изотопа в организме уменьшается вдвое.
7) продолжительностью времени поступления в тело человека.
Чернобыльская катастрофа оказала воздействие на все сферы жизнедеятельности населения РБ:
- из сельскохозяйственного оборота выведено более 260 тыс. га самых плодородных пахотных земель, ликвидировано 54 колхоза и совхоза
- прекратили хозяйственную деятельность около 300 объектов народнохозяйственного комплекса, свыше 600 школ и детских садов, около 100 больниц, свыше 500 объектов торговли, общественного питания и бытового обслуживания
- резко сократились посевные площади из-за различных уровней загрязнения территории, снизился сбор сельскохозяйственных культур
- значительно уменьшены размеры пользования лесными ресурсами: более четверти лесного фонда республики загрязнено радионуклидами
- ущерб оценивается в 32 бюджета республики (1985 г.)
В июле 1990 г. Верховный Совет республики объявил Беларусь зоной национального радиационного экологического бедствия: последствия глобальной ядерной аварии, приведшей к неблагоприятным изменениям экологической обстановки и условий обитания человека, создают возможность острых или хронических поражений людей, животных, растений, а также приносят материальный ущерб, превышающий годовой национальный доход республики.
Принципы формирования доз облучения населения после аварии на ЧАЭС.
В апреле-мае 1986 года мощности экспозиционных доз в южных районах Беларуси достигали десятков миллирентген в час, то есть превышали в тысячи раз естественный фон Беларуси до аварии. Анализ дозовых нагрузок, проведенный Минздравом, штабом ГО, правительственной комиссией по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС, явился основанием для эвакуации части населения из загрязненных радионуклидами территорий.
С мая 1986 года правительственной комиссией устанавливались Временные нормативы по дозовым нагрузкам для населения: 1986-1987 гг. – 100 мЗв/год, 1988 год – 30 мЗв/год, 1989-1990 гг. – 25 мЗв/год, 1991 год – 5 мЗв/год, 1993 год – 3 мЗв/год, 1995 год – 2 мЗв/год, 1998 – 1 мЗв/год. При этом предполагалось, что 50% дозы формирует внешнее облучение, 50% - внутреннее.
Особенность формирования доз облучения населения, проживающего на загрязненных территориях:
1) пролонгированное внешнее и внутреннее облучение за счет долгоживущих радионуклидов (Сs, Sr, Рu) в дополнение к дозам, сформировавшимся на раннем этапе аварии за счет короткоживущих радионуклидов (особенно радиоизотопов йода)
2) определенная часть населения вынуждена жить на загрязненных радионуклидами территориях, используя в пищу продукты местного производства, которые формируют основную дозовую нагрузку на организм (более 80%). При этом сельские жители получают гораздо большие дозовые нагрузки, чем городские
3) при одинаковом питании со взрослыми дети получают в 3-5 раз большие дозовые нагрузки в силу меньшего веса и более активных обменных процессов в детском организме.
Принципы проживания на загрязненных радионуклидами территориях:
1) следует исключить какую-либо возможность возникновения у населения лучевой болезни.
2) необходимо снизить риск возникновения у человека отдаленных эффектов действия радиации настолько, насколько это практически достижимо.
3) необходимо использовать способы снижения поступления и ускорения выведения радионуклидов из организма, а также мероприятия, направленные на повышение устойчивости организма к радиационному воздействию (см. вопрос 50).
Один из первых шагов по ликвидации последствий аварии - установление загрязнения продуктов питания, питьевой воды, значений мощности экспозиционной дозы в местах проживания и трудовой деятельности населения на территории пострадавших районов и всей республики в целом.
23. Характеристика основных дозообразующих радионуклидов: углерод-14, цезий-137, стронций-90, тритий, плутоний-239, америций-241, «горячие частицы».
Группа основных дозообразующих радионуклидов, выброшенных при аварии на ЧАЭС, и их характеристика:
а) углерод-14 (С-14):
- бета-излучатель, Т1/2 - 5730 лет, период биологического полувыведения около 200 дней, эффективный период 0,53 года
- попадает в окружающую среду в результате испытаний ядерного оружия, как космогенный радионуклид, с выбросами АЭС
- его соединения растворимы, в организм поступает через ЖКТ по пищевым цепочкам
- характерен равномерный тип распределения
- вызывает трансмутационный эффект: встраиваясь в азотистые основания нуклеиновых кислот, при распаде превращается в стабильный азот-14, что вызывает изменение структуры азотистых оснований, в результате чего меняется смысл генетического кода; эти изменения не поддаются репарации, их доля составляет 10% от всех мутаций
б) цезий-137 (Cs-137):
- бета- и гамма-излучатель, Т1/2 - 30 лет, период биологического полувыведения для взрослых - 100 дней, у детей до 15 лет - 50 дней, до 5 лет - 20 дней, эффективный период для взрослых – 0,26 года, для детей до 15 лет – 0,13 года, для детей до 5 лет – 0,05 года.
- очень летучий, поэтому загрязнил обширные территории в РБ и в мире в целом
- хорошо сорбируется и удерживается чернозёмами, в песчаных почвах очень подвижен, т.е. коэффициент перехода его в растения высокий; в водной среде процессы миграции и накопления цезия идут интенсивнее, поэтому в рыбе накапливается в значительных количествах
- соединения хорошо растворимы, в организм поступает через ЖКТ (чаще с молоком, мясом, овощами); по химическим свойствам похож на калий
- характерен равномерный тип распределения
в) стронций-90 (Sr-90):
- бета-излучатель, Т1/2 - 29 лет, период биологического полувыведения - около 20 лет, эффективный период – 11,8 лет.
- менее летуч, чем цезий-137, загрязнил меньшую территорию
- плохо фиксируется почвами; имея хорошую растворимость, легко вымывается из почвы и попадает в водоёмы, где активно накапливается гидробионтами.
- по химическим свойствам близок к кальцию, поэтому накапливается в зонах роста костей (особая опасность для детей); процент всасывания зависит от ряда факторов:
а) возраста - у детей процент всасывания выше
б) физиологического состояния организма - выше в период беременности, лактации
в) приема витамина D - ускоряет всасывание стронция
г) количества поступающего в организм Ca - недостаток ускоряет всасывание стронция
д) пола - у мужчин всасывание происходит активнее
- в организм поступает через ЖКТ, чаще с цельным молоком, костными бульонами, злаковыми, рыбой
- особенности действия на организм:
1. вызывает нарушения в процессе развития плода и новорожденного (общие аномалии - асфиксия, дистрофия, отеки и частные аномалии - подкожная гематома, пороки сердца и костей)
2. в хронических эффективных дозах оказывает влияние на состояние функции печени и почек, нейроэндокринную систему, иммунную реактивность, сперматогенез и овогенез
3. в отдаленные сроки после поражения вызывает опухоли костей и лейкозы
4. при комбинированном действии с иодом-131 влияет на репродуктивную функцию, кроветворную систему, продолжительность жизни
5. при комбинированном действии с плутонием-239 увеличивает частоту остеосарком, лейкозов, сокращает продолжительность жизни.
Конечный продукт распада - радиоактивный иттрий-90, тоже бета-излучатель, но с коротким периодом полураспада - 64 часа и высокой энергией излучения, избирательно накапливается в гонадах, создавая значительную дозу облучения.
г) тритий (Н-3):
- мягкий бета-излучатель, Т1/2 - более 12 лет, период биологического полувыведения - 10 суток для свободного трития, 450 суток - для связанного (летом уменьшается из-за усиленного водного обмена), эффективный период для свободного трития – 0,03 года, для связанного – 1,12 года.
- образуется в верхних слоях атмосферы как космогенный радионуклид и при термоядерных реакциях
- соединения растворимы, в организм поступает через ЖКТ, частично через легкие
- характерен равномерный тип распределения
д) плутоний-239 (Рu-239):
- трансурановый элемент, смешанный a- и g- излучатель, Т1/2 - 24000 лет, период биологического полувыведения - 197 лет, эффективный период – 195,4 года.
- попадает в атмосферу при аварийных выбросах предприятий, перерабатывающих ядерное горючее, при эксплуатации АЭС, при испытании ядерного оружия
- не имеет стабильных аналогов
- после аварии на ЧАЭС осел в основном в 30-км зоне и Гомельской области
- соединения плохорастворимы, поступает в организм в основном ингаляционно, создавая значительную нагрузку на лёгкие за счёт альфа-излучения
- характерен скелетный тип распределения, частично – ретикуло-эндотелиальный (лимфоузлы, печень); у детей 1-ого года жизни всасываемость плутония в 10 раз выше, чем у взрослых
- тропен к органическому матриксу кости, с течением времени плутоний перемещается в неорганическую часть кости и «замуровывается»; некоторое количество его захватывается макрофагами и переходит в костный мозг
- особенности действия на организм:
1. при остром лучевом поражении: резкое сокращение продолжительности жизни, падение массы тела, развитие геморрагического синдрома, угнетение костномозгового кроветворения, некробиотические изменения внутренних органов
2. при подостром лучевом поражении: сочетание атрофических, дегенеративных и репаративных процессов; существенное сокращение продолжительности жизни, изменения со стороны сосудистой системы, умеренное угнетение костно-мозгового кроветворения, атрофические и дегенеративные изменения внутренних органов, пнемосклероз
3. при действии доз от 0,04 до 20 Гр - опухоли легких
- по данным экспериментов, характер действия молока для плутония-239 напоминает действие эффективного комплексообразователя
е) америций-241 (Аm-241):
- трансурановый элемент, альфа-излучатель, Т1/2 - 433 года, период биологического полувыведения 194 года, эффективный период – 133,97 года.
- дочерний продукт распада плутония-241; в настоящее время и в ближайшие десятилетия будет представлять серьезную угрозу для здоровья населения (наряду с цезием-137 и стронцием-90)
- стабильные изотопы не известны, дочерний продукт распада плутония-241
- поступает в организм ингаляционно, химические соединения америция быстро перемещаются из легких в кровь (от нескольких дней до нескольких недель), затем накапливается в скелетной ткани, частично в печени, почках, селезёнке.
- обладает большой растворимость и большой миграционной способностью
- особенности действия на организм:
1. при остром лучевом поражении: ранняя аплазия костно-мозгового кроветворения, геморрагический синдром, некробиотические изменения в паренхиматозных органах, резкое сокращение продолжительности жизни
2. при подостром лучевом поражении: гипоплазия костно-мозгового кроветворения, некротические и склеротические изменения органов депонирования, существенное уменьшение продолжительности жизни, пневмосклероз, цирроз печени
3. опухоли легких и остеосаркомы
ж) "горячие частицы" - аэрозоль диспергированного ядерного топлива.
- после аварии разнеслись атмосферным воздухом на значительные расстояния, основная масса их сосредоточилась в зоне отчуждения и Гомельской области
- основное количество активных частиц (до 70%) находится в верхнем (1 см) слое почвы; до нескольких сотен активных частиц содержится в 10 м3 воздуха в районе Мозыря, Гомеля, Бреста
- в организм в первые месяцы после аварии попадали прямым аэрозольным путём, в настоящее время характерно ингаляционное поступление при вторичном загрязнении воздуха пылью с объектов окружающей среды; возможен и алиментарный путь поступления
- представляют опасность для всего живого ввиду высокой концентрации в них радионуклидов с разными видами излучений.
з) цирконий-95 (Zr-95);
и) рутений-106 (Ru-106);
к) церий-144 (Сe-144);
л) йод-131 (I-131)
24. Радиометрия. Прямая и косвенная радиометрия. Pадиометрия объектов окружающей среды, пищевых продуктов и воды. Временные (ВДУ), контрольные (РКУ) и республиканские допустимые уровни (РДУ) содержания радионуклидов в пищевых продуктах и воде, в том числе РДУ-99. Оценка результатов радиометрии.
Радиометрия - совокупность методов измерения активности (числа распадов в единицу времени) нуклидов в радиоактивных источниках. Методы радиометрии используются в дозиметрии для определения доз излучения.
а) прямая радиометрия - определение содержания (активности) радионуклидов в теле человека для дальнейшего подсчета дозы внутреннего облучения. Пример прибора для прямой радиометрии: СРП-68-01 (сцинтилляционный геологоразведочный прибор).
б) косвенная радиометрия - определение содержания радионуклидов в объектах окружающей среды с целью определения возможной дозы внутреннего облучения. Примеры приборов для косвенной радиометрии: КРВП-3АБ, РУБ-01П6, гамма-радиометр РУГ-92.
Если дозиметры используют для контроля доз внешнего облучения, то радиометры используют для контроля доз внутреннего облучения человека.
Общие принципы осуществления радиометрии пищевых продуктов и воды:
1) подготовка проб к измерениям (предварительная обработка доставленной продукции, отбор проб, приготовление навески, размещение пробы в кювете)
2) радиометрия (предпочтительно использовать сцинтилляционные и полупроводниковые средства измерения с блоками детектирования в свинцовой защите)
3) оформление результатов исследования в виде протокола установленной формы
После аварии на ЧАЭС исходя из значений Временных нормативов по дозовым нагрузкам для населения и с учетом рационов питания устанавливались временные допустимые уровни (ВДУ-86, ВДУ-88) и республиканские контрольные и допустимые уровни (РКУ-90, РДУ-92, РДУ-96, РДУ-99) содержания радионуклидов (цезия-137, стронция-90) в продуктах питания и воде.
РДУ регламентируют содержание радионуклидов цезия и стронция в пищевых продуктах, включая импортные, их действие распространяется на всю территорию РБ.
Нормируемые величины содержания цезия-137 в некоторых продуктах питания (Бк/кг) в различные периоды после аварии на ЧАЭС:
|
Продукт |
ВДУ-88 |
РДУ-92 |
РДУ-99 |
|
Вода питьевая |
18,5 |
18,5 |
10,0 |
|
Молоко |
370 |
111 |
100 |
|
Говядина, баранина, колбасные изделия |
2960 |
600 |
500 |
|
Свинина, птица, рыба, яйца |
1850 |
600 |
180 |
|
Картофель |
740 |
370 |
80 |
|
Овощи |
740 |
185 |
100 |
|
Фрукты |
740 |
185 |
40 |
|
Хлеб, хлебобулочные изделия, макароны |
370 |
185 |
40 |
|
Грибы сухие |
11100 |
3700 |
2500 |
Результаты радиометрии пищевых продуктов оцениваются по результатам измерений с использованием действующих республиканских допустимых уровней содержания радионуклидов (в настоящее время по РДУ-99): в норме они не должны превышать соответствующие показатели вышеприведенной таблицы.
Превышение регламентируемых уровней содержания радионуклидов в продуктах питания дает основание для уполномоченных на то органов запретить реализацию населению данных продуктов через торговую сеть и сеть общественного питания. Пищевые продукты, качество которых не соответствует установленным нормативам, изымаются из обращения. Обоснование возможных способов использования, утилизации или уничтожения пищевых продуктов, признанных непригодными для пищевых целей, проводится их владельцами по согласованию с органами Государственного санитарного надзора РБ согласно установленному порядку.
25. Радиочувствительность: определение понятия, критерии оценки. Факторы, определяющие радиочувствительность на клеточном уровне.
Радиочувствительность (радиопоражаемость) - это чувствительность биологических объектов к действию ионизирующих излучений. Альтернативные понятия радиочувствительности - радиоустойчивость (радиорезистентность).
При сравнении радиочувствительности различных биосистем используют следующие критерии оценки:
а) непосредственное изменение выживаемости изучаемых объектов в результате облучения в определенных дозах или
б) количественные показатели поражения, связанные в данном диапазоне которые в данном диапазоне доз связаны с выживаемостью.
Наиболее часто в качестве меры радиочувствительности используется ЛД50 - доза облучения, вызывающая гибель 50% облучённых организмов за различное время после облучения (в зависимости от вида живых организмов: наиболее радиочувствительны - млекопитающие, ЛД50 = 2,5-4,0 Гр для человека, наименее - бактерии, их ЛД50 = 1000-3000 Гр).
Различные виды живых организмов существенно различаются по степени радиочувствительности, которая варьирует в пределах одного вида (индивидуальная радиочувствительность), в пределах тканей и клеток одного организма, поэтому для правильной оценки последствий облучения организма необходимо оценивать радиочувствительность на различных уровнях - клеточном, тканевом, органном, организменном.
Факторы, определяющие радиочувствительность на клеточном уровне:
- организация генома (в том числе кариопикнотический индекс)
- состояние системы репарации ДНК
- содержание в клетке антиоксидантов
- активность ферментов, утилизирующих продукты радиолиза воды (каталазы, разрушающей перекись водорода, или супероксиддисмутазы, инактивирующей супероксидный радикал)
- интенсивность окислительно-восстановительных процессов.
26. Факторы, определяющие радиочувствительность на тканевом уровне, правило Бергонье-Трибондо. Радиочувствительность на органном, организменном, популяционном и эволюционном уровнях.
Факторы, определяющие радиочувсвительность на тканевом уровне:
1) пролиферативная активность клеток ткани
2) степень дифференцировки клеток, составляющих данную ткань.
На тканевом уровне выполняется правило Бергонье-Трибондо: радиочувствительность ткани прямо пропорциональна пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцировки составляющих ее клеток. Из данного правила следует: наиболее радиочувствительные ткани в организме те, которые имеют резерв активно размножающихся малодифференцированных клеток (кроветворная ткань, гонады, эпителий тонкого кишечника), наименее радиочувствительные (наиболее радиорезистентные) ткани в организме - высокоспециализированные малообновляющиеся (мышечная, костная, нервная ткани). Исключение из правила Бергонье-Трибондо: лимфоциты - высокоспециализированные клетки с высокой радиочувствительностью.
На органном уровне радиочувствительность зависит не только от радиочувствительности тканей, составляющих данный орган, но и от его функций.
а) семенники - их клетки находятся на разных стадиях развития, наиболее радиочувствительные - сперматогонии, наиболее радиорезистентные – сперматозоиды. После однократного облучения в дозе 0,15 Гр количество спермы может уменьшиться, после облучения в дозе 3,5-6 Гр наступает постоянная стерильность.
Следует отметить, что облучение не оказывает видимого влияния на половую потенцию.
б) яичники - в яичниках взрослой женщины содержится популяция первичных и вторичных овоцитов, находящихся на разных стадиях развития (их образование заканчивается в ранние сроки после рождения). Данная особенность определяет высокую радиочувствительность женских половых клеток и их неспособность к регенерации. Воздействие однократного облучения в дозе 1-2 Гр на оба яичника вызывает временное бесплодие и прекращение менструаций на 1-3 года, при остром облучении в дозе 2,5-6 Гр развивается стойкое бесплодие.
в) желудочно-кишечный тракт - наиболее радиочувствителен тонкий кишечник, далее по снижению радиочувствительности следуют: полость рта, язык, слюнные железы, пищевод, желудок, прямая и ободочная кишки, поджелудочная железа, печень.
г) сердечно-сосудистая система - наиболее радиочувствителен в сосудах наружный слой сосудистой стенки (из-за высокого содержания в нем коллагена). Сердце - радиорезистентный орган, однако при локальном облучении в дозах 5-10 Гр обнаруживается изменения миокарда, при дозе 20 Гр отмечается поражение эндокарда.
д) органы дыхания - у взрослого легкие - стабильный орган с низкой пролиферативной активностью, поэтому последствия облучения проявляются не сразу; при локальном облучении может развиться радиационный пневмонит с гибелью эпителиальных клеток, воспалением дыхательных путей и легочных альвеол и фиброзом, часто лимитирующим проведение лучевой терапии. При однократном воздействии гамма-излучения LD50 для человека составляет 8-10 Гр, а при фракционировании в течение 6-8 недель – около 30 Гр.
е) мочевыделительная система - в обычных условиях почки достаточно радиорезистентны, поэтому влияние на них облучения, кроме высоких доз, проявляется поздно. Облучение в дозах более 30 Гр за 5 недель может вызвать хронический нефрит (лимитирующий фактор при проведении лучевой терапии опухолей органов брюшной полости).
ж) орган зрения - возможны два типа поражения: 1) воспалительные процессы в конъюнктиве и склере (при дозах облучения 3–8 Гр) и 2) лучевая катаракта (при дозах облучения 3–10 Гр) - наиболее опасно для ее развития нейтронное облучение.
з) нервная система - нервная ткань высоко специализированная и радиорезистентная; гибель нервных клеток наблюдается при дозах облучения свыше 100 Гр.
и) эндокринная система - эндокринные железы имеют низкую скорость обновления клеток и у взрослых относительно радиорезистентные; в растущем или пролиферативном состоянии эндокринные железы более радиочувствительны.
к) костно-мышечная система - у взрослых костная, хрящевая и мышечная ткани радиорезистентны; в пролиферативном состоянии (в детском возрасте или при заживлении переломов) радиочувствительность этих тканей повышается. Наибольшая радиочувствительность скелетной ткани характерна для эмбрионального периода, так как особенно интенсивная пролиферация остеобластов и хондробластов у человека происходит на 38-85 сутки эмбрионального развития.
На популяционном уровне радиочувствительность зависит от следующих факторов:
1) особенности генотипа - в человеческой популяции 10 - 12% людей отличаются повышенной радиочувствительностью, что связано с наследственно сниженной способностью к ликвидации разрывов ДНК либо со сниженной точностью процесса репарации; повышенная радиочувствительность сопровождает такие наследственные заболевания как атаксия-телеангиэктазия, пигментная ксеродерма
2) физиологическое (сон, бодрость, усталость, беременность) или патофизиологическое (хронические заболевания, ожоги, механические травмы) состояния организма
3) пол - мужчины обладают большей радиочувствительностью
4) возраст - наименее чувствительны люди зрелого возраста.
Радиочувствительность на эволюционном уровне: чем более высокоорганизованным является организм, тем он более радиочувствителен (наиболее радиорезистентны - бактерии, наименее радиорезистентны - собаки, овцы, обезьяны, человек).
27. Основные радиационные синдромы: характеристика, связь с дозой облучения.
Особенности поражения организма в целом определяются двумя факторами:
1) радиочувствительностью тканей, органов и систем, непосредственно подвергающихся облучению
2) поглощённой дозой излучения и её распределением во времени.
При облучении страдают все органы и ткани, но ведущим для организма является поражение одного или нескольких критических органов.
Критические органы - это жизненно важные органы и системы, которые повреждаются первыми в данном диапазоне доз, что обусловливает гибель организма в определенные сроки после облучения.
В зависимости от критического органа выделяют 3 основных радиационных синдрома:
1. Костно-мозговой - развивается при облучении в диапазоне доз 1-10 Гр, средняя продолжительность жизни - не более 40 суток, на первый план выступают нарушения гемопоэза.
В костном мозге находится два типа клеток: молодые делящиеся клетки и зрелые функциональные клетки периферической крови. В соответствии с правилом Бергонье-Трибондо первые отличаются высокой радиочувствительностью, а зрелые клетки (за исключением лимфоцитов) будут более радиорезистентны.
Уменьшение численности клеток костного мозга начинается тотчас после облучения и постепенно достигает минимума, т.к. клеточное деление резко тормозится, а поступление зрелых элементов из костного мозга на периферию продолжается.
На характер изменения морфологического состава крови влияет время жизни зрелых клеток (скорость их выбывания из кровеносного русла):
а) эритроциты - наиболее долгоживущие форменные элементы крови (среднее время жизни 120 дней), их численность падает довольно медленно, т.к. даже при полном отсутствии продукции их количество уменьшается со скоростью 1% в сутки.
б) гранулоциты - их число падает значительно быстрее, т.к. они имеют короткую продолжительность жизни. В динамике их изменения выделяют несколько фаз:
1. фаза дегенерации - характеризуется небольшим порогом и быстрым спадом, в крови обнаруживаются только повреждённые клетки
2. фаза абортивного подъёма - обусловлена размножением в костном мозге повреждённых облучением клеток со сниженной пролиферативной способностью; когда эти клетки исчерпают свой пролиферативный потенциал (сами и все их потомки погибнут), число гранулоцитов вновь снизится до минимального (или нулевого) уровня
3. фаза восстановления - обеспечивается небольшим количеством стволовых клеток, сохранившихся в костном мозге и полностью сохранивших пролиферативную способность.
в) тромбоциты - по своей кинетике занимают промежуточное положение между гранулоцитами и эритроцитами.
г) лимфоциты - наиболее радиочувствительные клетки крови, гибнут даже при небольших дозах не только в местах их образования (лимфоузлы, костный мозг), но и в периферической крови.
2. Желудочно-кишечный - развивается при облучении в диапазоне доз 10-80 Гр, средняя продолжительность жизни около 8 суток, ведущим является поражение тонкого кишечника.
Наиболее значительные изменения возникают в тонком кишечнике, где происходит клеточное опустошение ворсинок и крипт вследствие интерфазной гибели клеток сразу после облучения. В результате развивается язвенно-некротическая энтеропатия и последующая аутоинтоксикация в результате прорыва «кишечного барьера». Летальному исходу способствуют инфекционные осложнения, поражение кровеносных сосудов, нарушение баланса жидкостей и электролитов.
3. Церебральный - развивается при облучении в дозах более 80-100 Гр, продолжительность жизни менее 2 суток, развиваются необратимые изменения в ЦНС.
ЦНС состоит из высокодифференцированных непролиферирующих клеток, отличающихся высокой радиорезистентностью, поэтому при облучении выраженных клеточных потерь не будет. Гибель нервных клеток происходит при огромных дозах порядка сотен Гр. В летальном исходе важную роль играет также поражение кровеносных сосудов с быстрым развитием отека мозга.
28. Детерминированные последствия радиационного воздействия, их типы и характеристика.
Последствия, сформировавшиеся на 4-ой фазе радиационного поражения (биологической стадии), делятся по:
а) времени:
1. ближайшие (ранние) эффекты - появляются спустя часы, дни или недели после облучения
2. отдаленные (поздние) эффекты - появляются спустя годы или десятки лет после облучения
б) характеру проявления:
1. детерминированные эффекты (лат. - определять) - возникают в организме вскоре после облучения, являются ближайшими
2. стохастические (лат. - случайный, вероятностный) - возникают в организме в отдаленные сроки после облучения, являются отдаленными, носят вероятностный характер и могут обнаруживаться при длительном наблюдении больших контингентов (когорт) людей
3. генетические - последствия, связанные с повреждением половых клеток, проявляются в последующих поколениях, носят вероятностный характер.
Детерминированные последствия радиационного воздействия.
Механизм возникновения детерминированных эффектов: превышение количества погибших клеток над числом вновь образованных после облучения.
Клинические проявления детерминированных эффектов определяются специфической функцией облученной ткани:
а) если ткань жизненно важна и существенно повреждена, конечным результатом может быть смерть организма
б) если, наряду с гибелью функциональных клеток
органа или ткани, повреждаются сосуды, кровоснабжающие данную ткань, происходит вторичное повреждение ткани с замещением функциональных клеток фиброзной тканью.
в) если повреждение не слишком тяжелое, некоторые из детерминированных эффектов могут быть обратимы (например, уменьшение секреции экзо- и эндокринных желез, неврологические эффекты - изменение ЭЭГ, сосудистые реакции - ранняя эритема или подкожный отек и др.).
Типы детерминированных эффектов и их характеристика:
1) опустошение красного костного мозга - клинически значимое подавление кроветворения при остром облучении наблюдается при превышении порогового значения поглощенной дозы 0,15 Гр; при протяженном облучении в течение многих лет порог мощности дозы превышает 0,4 Гр/год. При остром равномерном облучении однородной группы людей без высококачественного медицинского обслуживания ЛД50 за 60 суток для развития костно-мозгового синдрома составляет примерно 3-5 Гр.
2) нарушение репродуктивной функции - порог для временной стерильности мужчины при однократном облучении семенников составляет около 0,15 Гр, в условиях протяженного облучения порог мощности дозы составляет 0,4 Гр/год, для постоянной стерильности соответствующие значения составляют 3,5-6 Гр и 2 Гр/год. Порог для постоянной стерильности женщины при остром облучении 2,5-6 Гр, причем с возрастом женщины чувствительность увеличивается, при протяженном облучении в течение многих лет пороговая мощность дозы превышает 0,2 Гр/год.
3) лучевая катаракта - помутнение хрусталика, вызванное облучением. Функцию хрусталика поддерживает прозрачный слой эпителиальных клеток на внутренней стороне капсулы, который медленно смещается в радиальном направлении к центру за счет деление клеток на периферии (экваторе) хрусталика. Именно эти клетки особенно чувствительны к радиации. По неизвестным еще причинам, поврежденные клетки мигрируют к тылу хрусталика. Они поглощают световые лучи, что приводит к помутнению. При остром воздействии излучений с малой ЛПЭ порог для помутнения хрусталика, достаточного для ослабления зрения, лежит в диапазоне 2-10 Гр, для излучений с большой ЛПЭ (в частности, нейтронов) порог поглощенной дозы в 2-3 раза ниже. При протяженном многолетнем облучении порог мощности дозы выше 0,15 Гр/год. Первые клинические проявления развиваются спустя 4-13 лет. Длительность латентного периода увеличивается с возрастом облученного.
4) неопухолевые формы поражения кожи:
- лучевой дерматит;
- изменения пигментации;
- уплотнение и атрофия эпидермиса, атрофия или фиброз дермы;
- хроническое изъязвление;
- дисфункция потовых и сальных желез;
- повышенная чувствительность кожи к травме;
- поседение и выпадение волос - потеря волос незначительная при дозе 1 Гр; свыше 1 Гр она возрастает, а при дозах более 5 Гр не выражена, т.к. эти дозы являются уже летальными.
5) сокращение продолжительности жизни - в качестве порога для этого эффекта у млекопитающих называет дозу 0,04 Гр. По расчетам при облучении человека в больших дозах сокращение продолжительности жизни составит 1-15 сут на каждую 0,01 Гр при однократном облучении. Сокращение продолжительности жизни у облученных в малых дозах групп людей связано с избыточной смертностью от вызванных облучением опухолей, лейкозов; т.е. это сокращение продолжительности жизни вследствие развития стохастических эффектов. В то же время считают, что облучение в дозах до 0,01 Гр в неделю не вызывает поддающегося обнаружению неспецифического сокращения продолжительности жизни.
Дозовая зависимость детерминированных эффектов
|
Доза, Гр |
Орган, ткань |
Эффект |
|
0,1 |
Плод |
Тератогенез |
|
0,15 |
Семенники |
Временная стерильность |
|
0,5 |
Костный мозг |
Нарушение гематопоэза |
|
> 1 |
Волосы |
Выпадение |
|
0,5-2,0 |
Хрусталик |
Нарушение прозрачности |
|
3 |
Кожа |
Эритема |
|
2,5-6,0 |
Яичники |
Стерильность |
|
3,5-6,0 |
Семенники |
Постоянная стерильность |
|
5,0 |
Хрусталик |
Катаракта |
|
10,0 |
Легкие |
Пневмония, смерть |
|
10,0 |
Щитовидная железа |
Гипотиреоидизм |
29. Стохастические последствия облучения, их характеристика.
Основа патогенеза стохастических эффектов - появление в организме выжившей, но поврежденной в результате облучения соматической клетки. При этом важнейшую роль играет принцип вероятностных событий. Вероятность событий выражается в том, что у одинаковых индивидуумов с одинаковыми молекулярными повреждениями на уровне ДНК процессы репарации могут, в силу определенных генетических особенностей, протекать с разной интенсивностью. При этом у одного из индивидуумов репарация будет полной и последствия не будут иметь место. У другого репарация пройдет не до конца, что приведет к возможности появления клетки с поврежденным генетическим аппаратом, способным индуцировать болезнь. В свою очередь существует вероятность уничтожения измененной клетки с помощью компонентов иммунной системы, которая будет предотвращать возникновение заболевания.
Следовательно, последующие эффекты будут зависеть от множества причин, которые могут происходить или могут не возникнуть. В этом и проявляется принцип неопределенности, т.е. вероятности того или иного события.
В зависимости от вида клеток, в которых происходят наследственные изменения, различают:
а) сомато-стохастические (соматические) эффекты - их регистрируют у лиц подвергшихся облучению, к ним относят злокачественные новообразования, которые могут возникать практически во всех органах.
Ионизирующая радиация индуцирует:
- лейкозы (латентный период 5-7 лет)
- рак щитовидной железы (латентный период 10-20 лет)
- рак легких (латентный период 15-20 лет), желудка
- эндокринно-зависимые опухоли (рак молочной железы, яичников)
- злокачественные опухоли костей и кожи (чаще развиваются при местном облучении)
Вследствие аварии на ЧАЭС латентный период ряда опухолей изменился.
Первые в группе раковых заболеваний, поражающие население в результате облучения, - лейкозы, они вызывают гибель людей в среднем через 6 лет с момента облучения. Согласно оценкам НКДАР ООН, от дозы облучения в 1 Гр в среднем 2 человека из 1.000 умрут от лейкозов (т.е. если кто-то получит дозу в 1 Гр при облучении всего тела, то существует один шанс из 500, что этот человек умрет в дальнейшем от лейкоза).
Самые распространенные виды рака, вызванные действием радиации, - рак щитовидной и молочной железы. По оценкам НКДАР, примерно у 10 человек из 1.000 облученных отмечается рак щитовидной железы, а у 10 женщин из 1.000 - рак молочной железы (в перерасчете на каждый Гр индивидуальной поглощенной дозы).Однако обе разновидности рака, в принципе, излечимы, и поэтому смертность от рака щитовидной железы поэтому особенно низка: лишь 5 женщин из 1.000, по-видимому, умрут от рака молочной железы на каждый Гр облучения и лишь 1 человек из 1.000 облученных, возможно, умрет от рака щитовидной железы.
Рак легких - один из тяжелых видов онкологической патологии. Он также принадлежит к распространенным разновидностям раковых заболеваний среди облученных групп населения. Согласно оценкам, из группы людей в 1.000 человек, возраст которых в момент облучения превышает 35 лет, вероятно, 5 человек умрут от рака легких в расчете на каждый Гр средней индивидуальной дозы облучения.
Рак других органов и тканей встречается среди облученных групп населения реже. Согласно оценкам НКДАР, вероятность умереть от рака желудка, печени или толстой кишки составляет примерно всего лишь 1/1000 на каждый Гр средней индивидуальной дозы облучения, а риск возникновения рака костных тканей, пищевода, тонкой кишки, мочевого пузыря, поджелудочной железы, прямой кишки и лимфатических тканей еще меньше и составляет пример но от 0,2 до 0,5 на каждую 1.000 на каждый Гр средней индивидуальной дозы облучения.
б) наследуемые (генетические) эффекты - их регистрируют у потомков лиц, подвергшихся облучению
Генетические последствия действия радиации можно разделить на 3 группы:
1. Серьезные нарушения развития у потомства облученных родителей - в их основе лежат "крупные" мутации - хромосомные, геномные, доминантные генные. Эффекты этой группы проявляются преимущественно в первом и втором поколениях после облучения.
- эмбриональная и ранняя постнатальная гибель
- врожденные пороки и задержка развития
- снижение фертильности
- изменение морфологических и биохимических признаков.
2. Физиологическая неполноценность потомства:
- снижение устойчивости к неблагоприятным воздействиям
- функциональные сдвиги
- дестабилизация генетического аппарата.
3. Увеличение риска канцерогенеза - мутагенные воздействия на родителей создают наследственную предрасположенность к бластомогенезу у потомства.
30. Сравнительная характеристика детерминированных и стохастических последствий облучения.
|
Детерминированные последствия |
Стохастические последствия |
|
Являются ближайшими |
Являются отдаленными |
|
Механизм возникновения: превышение количества погибших клеток над числом вновь образованных после облучения |
Механизм возникновения: появление в организме выжившей, но поврежденной в результате облучения соматической клетки. |
|
Достоверно предсказуемы |
Носят вероятностный характер |
|
Для начала проявления эффекта необходимо достигнуть определенный порог дозы облучения |
Для начала проявления эффекта порог дозы облучения отсутствует; эффект может проявиться при любой дозе облучения |
|
Риск может быть сведен к нулю при снижении дозы облучения ниже пороговой |
Риск есть при любых дозах облучения, его можно лишь уменьшить |
|
Индивидуальная доза определяет тяжесть проявления |
Доза определяет не тяжесть, а частоту проявлений той или иной патологии |
31. Понятие о малых дозах ионизирующего излучения. Действие малых доз ионизирующего излучения на организм. Радиационный гормезис.
К настоящему времени известна вероятность заболевания раком при получении человеком поглощенной дозы в 1 Гр. Известно также, что радиационный риск при полном отсутствии облучения равен нулю. Однако о действии промежуточных доз достоверно не известно, поэтому можно лишь экстраполировать известные оценки риска при больших дозах на область малых доз.
Малые дозы для данного вида организма - дозы, при которых выявляется обратная реакция объекта по сравнению с реакцией, вызываемой в области поражающего действия этого же вида радиации.
Область малых доз лежит, как правило, на 2 порядка ниже LD50 для данного объекта. Так как для человека LD50 лежит в диапазоне 3-5 Гр (среднее значение 4 Гр), область малых доз будет составлять значения поглощенных доз меньше, чем 0,04 Гр.
В общем случае все возможные виды зависимостей эффект - малая доза можно условно отнести к одному из трех типов:
1) первый тип (1) графически представляет собой прямую - вероятность заболевания увеличивается прямо пропорционально дозе облучения
2) второй тип (2) представлен выпуклой кривой - с увеличением дозы вероятность заболевания быстро растет при малых дозах и медленнее при больших
3) третий тип (3) представлен во гнутой кривой - с увеличением дозы вероятность заболевания возрастает медленнее при малых дозах, чем при больших. Кривая (3) может быть продолжена до пересечения с осью ординат в области положительных эффектов (4), что позволяет предполагать возможность предупреждения малыми дозами онкологических заболеваний, т.н. радиационный гормезис.
В настоящее время общепринятым является допущение о линейной зависимости вероятности заболевания от дозы, т.е. зависимости типа (1).
32. Особенности формирования лучевых поражений у разных возрастных категорий населения. Действие радиации на эмбрион и плод.
Дети более чувствительны к облучению, чем взрослые, а при облучении плода риск заболевания раком еще больше. Пожилые к облучение по сравнению с другими возрастными группами радиорезистентны.
Действие радиации на эмбрион и плод.
Опасность внутриутробного облучения обусловлена высокой радиочувствительностью малодифференцированных тканей плода, что проявляется врожденными пороками развития, цитогенетическими и сомато-стохастическими эффектами, нарушением физического и умственного развития, снижением адаптационных возможностей организма. Эти эффекты могут выявиться:
а) сразу после рождения (неонатальная и постнатальная смерть, пороки развития, нарушение роста) или
б) в отдаленные сроки (онкологические заболевания, нарушения гомеостаза, умственная отсталость)
Из наиболее вероятных эффектов внутриутробного облучения отмечают пренатальную гибель, задержку психического и физического развития, микроцефалию, микроофтальмию, тератогенный и мутагенный эффекты.
Характер развивающихся отдаленных эффектов будет зависеть от:
1) физических характеристик ионизирующего излучения - его мощности, вида энергии, характера облучения, пролонгированности во времени
б) от возраста плода на момент облучения - особенно важна стадия внутриутробного развития, на которую пришлось облучение, т.к. дифференцировка систем и органов происходит в определенные сроки развития, что и определяет тип повреждения.
При облучении беременных женщин выделяют четыре классических эффекта у потомства:
1. эмбриональная, неонатальная и постнатальная гибель плода - наиболее высокий риск внутриутробной смерти наблюдается при облучении в преимплантационный период (радиационно-индуцированные случаи пренатальной гибели плода наблюдаются в дозах менее 0,1 Зв при облучении до имплантации). Во избежание пренатального облучения на ранних, нераспознанных стадиях беременности плановые рентгенодиагностические процедуры у женщин детородного возраста рекомендуется проводить только в первые 10 суток после начала менструации (“правило 10 дней”).
2. врожденные пороки развития - наблюдаются в основном при облучении в период основного органогенеза (9-60 день) после оплодотворения.
чаще всего встречаются следующие ВПР:
- нарушение строения головы - черепно-мозговая грыжа, нарушения строения и формы черепа, расщепление верхнего неба и губы, нарушения строения ушной раковины
- ЦНС - анэнцефалия, микроцефалия, гидроцефалия
- орган зрения - микроофтальмия, анофтальмия
- скелет - полидактилия, уменьшение роста плода.
ВПР наблюдаются в основном при облучении в период основного органогенеза (9-60 день после оплодотворения). В настоящее время считается, что облучение в период основного органогенеза даже при невысоких поглощенных дозах на плод (порядка 10 рад) является фактором риска для развития микроцефалии и других ВПР со стороны ЦНС.
3. нарушения роста и физического развития - обнаружено не только снижение веса и размеров тела, но и уменьшение массы внутренних органов (особенно селезенки и головного мозга), окружности головы.
4. нарушение функции ЦНС - радиационные эффекты могут возникать при гибели глиальных или нейронных клеток-предшественников во время митоза, в результате гибели постмитотических, но все еще незрелых нейронов, гибели "клеток-поводырей" - мигрирующих нейронов. Кроме того, при высоких дозах (1,8 - 5,5 Гр) может наступать поражение красного костного мозга и снижение эритропоэза с уменьшением транспорта кислорода к головному мозгу плода. Наиболее высокий риск развития умственной отсталости наблюдается у детей, облученных на 8-15 неделях эмбриогенеза (может наблюдаться уже при дозах 0,12-0,23 Гр).
При внутриутробном облучении возможно развитие и другой патологии:
- онкологические заболевания: риск развития рака достоверно увеличивается в группе внутриутробно облученных лиц при дозах облучения на матку матери 0,3 Гр и выше; заболеваемость в этой группе по сравнению с контролем выше в 3,9 раза; относительный риск развития рака на 1 Гр поглощенной дозы составляет 3,77
- нарушение течения беременности
- отклонение функции иммунной (нарушения лимфопоэза) и эндокринной систем (снижение йодпоглотительной и гормонсинтезирующей функции щитовидной железы)
33. Острая лучевая болезнь: классификация, клинические формы, их связь с дозой облучения, патогенетические механизмы формирования.
Лучевая болезнь - комплекс проявлений поражающего действия ионизирующих излучений на организм. Многообразие проявлений зависит от ряда факторов:
а) вида облучения – местное или общее, внешнее или внутреннее (от инкорпорированных радионуклидов)
б) времени облучения – однократное, пролонгированное, хроническое;
в) пространственного фактора – равномерное или неравномерное;
г) объема и локализации облученного участка.
ОЛБ чаще всего возникает при однократном внешнем равномерном облучении с пороговой дозой 1 Гр.
При однократном внешнем облучении в дозе до 1 Гр возможны следующие эффекты в зависимости от дозы:
1) 0,25 Гр - заметных отклонений в состоянии здоровья облученных нет
2) 0,25 - 0,5 Гр - незначительные временные отклонения в составе периферической крови
3) 0,5 - 1 Гр – симптомы вегетативной дисрегуляции и нерезко выраженное снижение количества тромбоцитов и лейкоцитов.
Классификация острой лучевой болезни:
а) в зависимости от варианта воздействия поражающего фактора:
1) ОЛБ от внешнего однократного равномерного облучения
2) ОЛБ от внешнего пролонгированного равномерного облучения
3) ОЛБ от внешнего неравномерного облучения
4) местные радиационные поражения
б) по клиническим формам в зависимости от дозы облучения:
1. Костно-мозговая - доза 1-10 Гр;
2. Кишечная - доза 10-20 Гр;
3. Токсемическая - доза 20-80 Гр;
4. Церебральная - доза более 80 Гр.
в) по периодам течения
г) по степени тяжести (для костно-мозговой формы)
Для различных клинических форм характерны определенные ведущие патогенетические механизмы формирования патологического процесса и соответствующие им клинические синдромы.
Патогенетические механизмы формирования ОЛБ.
При общем облучении первичные процессы повреждения происходят на всех уровнях - молекулярном, субклеточном, клеточном, органном, тканевом, организменном (структурно-метаболическая теория Кузина, 1986 г.). Первичное действие ионизирующего излучения бывает:
а) прямое (непосредственное) - изменения возникают в результате поглощения энергии излучения молекулами-мишенями облучаемой ткани и проявляются ионизацией, возбуждением атомов и молекул с повреждением структуры молекул (нуклеиновых кислот, белков, липидов, углеводов и т.д.)
б) непрямое (опосредованное) - обусловлено индуцированными продуктами радиолиза воды (свободными радикалами - атомарным водородом, гидроксильным, суперпероксидным, пероксидом водорода) или растворенных в ней веществ, вызывающих реакции окисления; вызывает изменения ДНК, ферментов, белков и других компонентов, вследствие чего нарушаются обменные процессы, возникают структурно-функциональные повреждения клеток, органов, систем организма.
В течении ОЛБ выделяют 3 периода:
1) период формирования - делится на 4 фазы:
а) фаза первичной острой реакции
б) фаза мнимого благополучия (латентная)
в) фаза разгара болезни
г) фаза раннего восстановления.
2) период восстановления
3) период исходов и последствий.
34. Костно-мозговая форма ОЛБ (периоды, фазы, степени тяжести); клиническая картина, принципы лечения.
Костно-мозговая форма ОЛБ возникает при поглощенной дозе облучения от 1 до 10 Гр. В зависимости от поглощённой дозы выделяют следующие степени тяжести костно-мозговой формы ОЛБ:
а) I (лёгкая) - 1-2 Гр;
б) II (средней тяжести) - 2-4 Гр;
в) III (тяжёлая) - 4-6 Гр;
г) IV (крайне тяжёлая) - 6-10 Гр.
В течении костно-мозговой формы ОЛБ выделяют 3 периода:
1) период формирования - делится на 4 фазы:
а) фаза первичной острой реакции (от нескольких часов до 3 суток) - клинические проявления связаны не только с гибелью клеток в результате облучения, но и с ранними нарушениями нейрогуморальных механизмов регуляции; симптомы могут появиться в первые минуты и часы после облучения и подразделяются на несколько групп:
- диспептические (тошнота, рвота, потеря аппетита, сухость во рту, диарея)
- общеклинические (головная боль, головокружение, слабость, нарушение сознания, изменение двигательной активности, повышение температуры тела)
- местные (преходящая гиперемия).
Наибольшее диагностическое и прогностическое значение среди указанных признаков имеет диспептический синдром (особенно время появления рвоты и ее кратность).
Показатели степени тяжести ОЛБ в фазе первичной острой реакции.
|
Показатель |
Степень тяжести ОЛБ |
|||
|
I (1-2 Гр) |
II (2-4 Гр) |
III (4-6 Гр) |
IV (6-10 Гр) |
|
|
Рвота |
Через 2 ч и более, однократная |
Через 1-2 ч, повторная |
Через 0,5-1ч, многократная |
Через 15-20 мин, неукротимая |
|
Диарея |
Нет |
Нет |
Чаще нет |
Может быть |
|
Головная боль |
Кратковременная, умеренная |
Умеренная |
Выраженная |
Сильная, сознание спутанное |
|
Температура тела |
Норма |
Субфебрильная |
Субфебрильная |
38-39 0С |
|
Состояние кожи |
Норма |
Слабая преходящая гиперемия |
Умеренная гиперемия |
Выраженная гиперемия |
|
Продолжи- тельность первичной реакции |
Несколько часов |
1 сутки |
2-3 суток |
2-3 суток |
При высокой степени тяжести облучения неблагоприятными признаками является:
- развитие коллаптоидного состояния с падением артериального давления
- кратковременная потеря сознания
- субфебрильная температура
- раннее появление диареи.
Изменения в периферической крови в фазе первичной острой реакции следующие:
- нейтрофильный лейкоцитоз со сдвигом влево (следствие перераспределительного сдвига нервно-рефлекторного характера)
- абсолютная и относительная лимфопения.
Изменения в костном мозге наиболее заметны на 2-3 сутки: уменьшение общего числа миелокариоцитов, снижение митотического индекса, исчезновение молодых форм клеток.
б) фаза мнимого благополучия, или латентная (14-30 суток, при IV степени тяжести отсутствует) - самочувствие пострадавших улучшается, ослабляются симптомы первичной реакции (прекращаются тошнота и рвота, уменьшается гиперемия кожи, нормализуются сон и аппетит); может сохраняться неспецифическая неврологическая симптоматика (потливость, лабильность пульса и АД). Если пороговая поглощенная доза близка к 2,5-3 Гр, начинает проявляться эпиляция, при этом в первую очередь выпадают волосы на голове и подбородке. На 8-15 день вновь проявляются поражения кожи: на пораженных участках появляется болезненная отечность, развивается интенсивная и стойкая краснота с багрово-синюшным оттенком; при дозах облучения около 6 Гр эти симптомы держатся в течение недели, а затем исчезают, оставляя пигментацию и шелушение, при дозах облучения 8 Гр и более на пораженных участках кожи появляются пузыри и изъявления, которые длительно не заживают.
Изменения в периферической крови в фазе мнимого благополучия следующие:
- выраженная лимфопения;
- лейкопения (на 15 день возможен абортивный гранулоцитоз с последующим падением лейкоцитов до минимума);
- тромбоцитопения.
Решающее прогностическое значение имеет уровень лимфоцитов на 3-6-е сутки и лейкоцитов на 8-9-е сутки.
Показатели степени тяжести ОЛБ в латентной фазе.
|
Показатель |
Степень тяжести ОЛБ |
|||
|
I (1-2 Гр) |
II (2-4 Гр) |
III (4-6 Гр) |
IV (6-10 Гр) |
|
|
Лимфоциты, *109/л |
1,6–0,6 |
0,5–0,3 |
0,2–0,1 |
0,1 |
|
Лейкоциты, *109/л |
4,0–3,0 |
2,9–2,0 |
1,9–0,5 |
0,5 |
|
Эпиляция, время начала |
Не выражена |
На 12-20 сутки |
На 10-20 сутки |
На 7-10 сутки |
|
Продолжительность латентной фазы, сут |
30 |
15-25 |
8-17 |
Нет или до 6 суток |
в) фаза разгара болезни (1,5-2 недели, при крайне тяжелом поражении в конце 2-й недели может наступить летальный исход) - в основе клинических проявлений - прогрессирующее угнетение кроветворения в костном мозге и сопутствующая глубокая цитопения. О начале фазы свидетельствует развитие агранулоцитоза (уменьшение количества лейкоцитов ниже 1*109/л).
Самочувствие больных ухудшается, повышается температура, появляется резкая слабость, головная боль, головокружение, нарушается сон. Возобновляются и усугубляются желудочно-кишечные расстройства: усиливается рвота, извращается или исчезает аппетит, развивается понос со слизистыми или кровянистыми выделениями, что приводит к обезвоживанию и потере массы тела. Продолжается выпадение волос, начавшееся в латентной фазе.
Ведущими в клинической картине являются 2 синдрома:
1) геморрагический – кровоизлияния в кожу, слизистые оболочки, желудочно-кишечный тракт, мозг, сердце, легкие;
2) инфекционный, вызванный как присоединением экзогенной инфекции, так и активацией собственной микрофлоры - на слизистых оболочках возникают язвенно-некротические образования, которые осложняются воспалительными процессами (язвенным гингивитом, стоматитом, эзофагитом, гастроэнтеритом, некротической ангиной).
- агранулоцитоз - количество лейкоцитов менее 1,0*109/л;
- абсолютная лимфопения;
- относительный лимфоцитоз (морфологический состав крови представлен почти одними лимфоцитами, гранулоциты единичные или отсутствуют);
- тромбоцитопения (менее 40*109/л);
- прогрессирующая анемия.
В костном мозге и лимфоузлах выявляются признаки репаративных процессов, за исключением крайне тяжелых степеней поражения.
Показатели степени тяжести ОЛБ в фазе разгара болезни:
|
Показатель |
Степени тяжести ОЛБ |
|||
|
I (1-2 Гр) |
II (2-4 Гр) |
III (4-6 Гр) |
IV (6-10 Гр) |
|
|
Тромбоциты, *109/л |
100 - 60 |
50 - 30 |
30 |
20 |
|
Лейкоциты, *109/л |
3,0–1,5 |
1,5 – 0,5 |
0,5-0,1 |
Ниже 0,5 |
|
Начало агранулоцитоза |
Нет |
20-30 сут |
8–20 сут |
6 – 8 сут. |
|
Начало тромбоцитопении |
25 – 28 сут |
17 – 24 сут |
10–16 сут |
До 10 сут |
|
СОЭ, мм/ч |
10 - 25 |
25 - 40 |
40 - 80 |
60 - 80 |
г) фаза раннего восстановления (2-2,5 мес.) - самочувствие улучшается, появляется аппетит, восстанавливается сон, температура нормализуется. Прекращается кровоточивость, исчезают или ослабевают диспептические явления. Эпиляция сохраняется. Как правило, в течение длительного времени наблюдается функциональная лабильность сердечно-сосудистой и нервной систем.
Происходит постепенное восстановление показателей периферической крови: повышается количество лейкоцитов с резким сдвигом лейкоцитарной формулы влево, увеличивается количество тромбоцитов, наблюдается ретикулоцитоз.
2) период восстановления
3) период исходов и последствий.
Принципы лечения:
а) в фазе первичной острой реакции - лечебные мероприятия начинаются с оказания срочной медицинской помощи по жизненным показаниям:
1. немедленная эвакуация пострадавших от источника ионизирующего излучения или из зоны радиоактивного загрязнения
2. частичная санитарная обработка-дезактивация в случае загрязнения кожи и видимых слизистых выше допустимого уровня (мытье с мылом под душем, промывание водой конъюнктивы, полости носа, рта, глотки, смена одежды) на «чистой» территории
3. профилактика и купирование проявлений первичной реакции - рвоты (метоклопрамид, диметпрамид, аминазин, комплексные препараты диксафен (диметпрамид + кофеин + эфедрин) в/м, диметкарб (диметпрамид + сиднокарб)
4. симптоматическая терапия (при сердечно-сосудистой недостаточности - кордиамин, кофеин-бензоат натрия, мезатон, строфантин или коргликон, при психомотороном возбуждении - седативные средства, при дегидратации - инфузионная терапия).
5. хирургическая коррекция угрожающих состояний - проводится только в первые 48 часов, остальные хирургические вмешательства возможны лишь после восстановления гемопоэза.
Дальнейшее лечение ОЛБ должно проводиться в специализированном стационаре.
б) в латентной фазе:
1. продолжение симптоматической терапии
2. витамины (А, Е, С, группа В)
3. профилактика инфекционных осложнений антибактериальными средствами
в) в фазе разгара:
1. помещение больного в конце латентной фазы в асептические условия (в изолированные боксы, снабженные бактерицидными лампами); при входе в бокс персонал надевает маски, дополнительные халаты и обувь, хранящуюся у входа в палату на коврике, смоченным 1% раствором хлорамина
2. особо тщательная гигиена кожи и полости рта больного
3. массивная антибиотикотерапия (назначение одновременно внутривенно трех антибиотиков в максимальных дозировках: один из аминогликозидов, один из цефалоспоринов, один из полусинтетических пенициллинов с антисинегнойной активностью). Если нет эффекта в течение 24-48 часов, рекомендуется назначить внутривенно антистафилококковый гамма-глобулин; если лихорадка не купируется в течение недели, дополнительно назначается амфотерицин В; при активации вируса герпеса - ацикловир; для профилактики развития кандидосепсиса параллельно назначают противогрибковые препараты.
4. антигеморрагическая терапия (переливание тромбоцитарной массы, системные и местные антигеморрагические средства)
5. витаминотерапия в комплексе с десенсибилизирующими средствами
6. активная дезинтоксикационная терапия
7. парентеральное питание, введение растворов белка и сбалансированных аминокислот.
8. заместительная терапия:
а) переливание компонентов крови - перед инфузией компоненты крови рекомендуется облучать для предотвращения реакции "трансплантант против хозяина"
б) трансплантация аллогенного костного мозга или трансплантация клеток человеческой эмбриональной печени - показано при равномерном облучении в дозе свыше 6 Гр; костный мозг должен быть подобран по АВО-группе, резус-фактору и типирован по HLA-антигенам; из трансплантата костного мозга удаляются Т-лимфоциты. Трансплантацию следует проводить в 3-5 сут после облучения, более позднее проведение требует иммуносупрессивной терапии.
г) в фазе раннего восстановления :
1. витамины
2. стимуляторы миелопоэза (китайский лимонник, элеутерококк, левзея, женьшень и др.)
3. препараты, улучшающие клеточный метаболизм (оротат калия, панангин, пантотенат кальция, метилурацил, нуклеинат натрия и др.).
35. Показатели степени тяжести ОЛБ в зависимости от фазы развития периода формирования, их прогностическое значение.
См. вопрос 32.
36. Хроническая лучевая болезнь: классификация; условия развития и особенности различных вариантов ХЛБ.
ХЛБ - клинический синдром, формирующийся медленно, постепенно, при длительном воздействии на организм ионизирующего излучения, разовые и суммарные дозы которого превышают принятые предельно допустимые для профессионального облучения.
Выделяют два варианта ХЛБ:
1) с развёрнутым клиническим синдромом, возникновение которого обусловлено действием общего облучения;
2) с клиническим синдромом преимущественного поражения отдельных органов и систем от внутреннего или внешнего облучения (местные лучевые поражения).
Особенности различных вариантов ХЛБ:
1. ХЛБ, обусловленной общим облучением - она может развиться:
а) при равномерном внешнем облучении (лица, занятые промышленными и медицинскими гамма- и рентгеновскими исследованиями, работающие возле ускорителей, реакторов, на предприятиях ядерного топливного цикла).
б) при инкорпорации равномерно распределяющихся в организме изотопов (тритий, цезий-137, углерод-14).
Данный вариант ХЛБ развивается при достижении определённого уровня доз (суммарная доза 0,7-1 Зв, интенсивность излучения 1-5 мЗв в день), характеризуется постепенным развитием и длительным волнообразным течением.
Ткани, имеющие большой резерв активно размножающихся малодифференцированных клеток (эпителий кишечника, кроветворная ткань, сперматогенный эпителий), длительно сохраняют возможность морфологического восстановления. В высокоспециализированных системах (нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной) процессы клеточного обновления идут слабо, они отвечают на хроническое лучевое воздействие комплексом функциональных сдвигов.
2. ХЛБ, обусловленная местными лучевыми поражениями - она может развиться:
а) при инкорпорации избирательно распределяющихся в организме радионуклидов;
б) при локальном внешнем облучении (ручные манипуляции с источниками ионизирующих излучений, осложнения в процессе лучевой терапии).
Для местных лучевых поражений характерны следующие особенности:
- преимущественно местное повреждающее действие ионизирующих излучений с преобладанием прямых эффектов над общими рефлекторными реакциями;
- наличие длительного скрытого периода, когда постепенное формирование процесса в критическом органе протекает без отчётливых клинических признаков его поражения;
- большая выраженность приспособительных механизмов вследствие преимущественно локального характера лучевого поражения.
37. Хроническая лучевая болезнь, обусловленная общим облучением: периоды, степени тяжести, изменения со стороны основных систем организма, принципы лечения.
В течении ХЛБ, обусловленной общим облучением, выделяют следующие периоды:
а) доклинический - характеризуется нарушением нервной регуляции различных органов и систем, носящим адаптивный характер; ранние проявления болезни сводятся к функциональным, нестойким, обратимым, поддающимся лечению нарушениям организма (нестойкая лейкопения, признаки астенизации, вегетативно-сосудистой неустойчивости).
Лица с подобными проявлениями, развившимися в результате контакта с ионизирующими излучениями, не могут быть отнесены к больным ХЛБ, однако они нуждаются в систематическом врачебном наблюдении.
б) формирования - связан с возрастанием интенсивности лучевой нагрузки или накоплением определённой суммарной дозы облучения. В данном периоде выделяют три степени тяжести ХЛБ, являющихся фазами в развитии единого патологического процесса и при продолжающемся облучении сменяющие друг друга:
1. ХЛБ лёгкой (I) степени - период обратимых реакций организма; клиника складывается из вегетативно-сосудистых нарушений, начальных астенических проявлений и умеренных нестойких изменений клеточного состава периферической крови.
- жалобы на общую слабость, повышенную утомляемость, снижение работоспособности, головные боли, ухудшение аппетита, бессонницу
- симптомы нарушения гемодинамики (чаще в коже, конечностях, головном мозге); при
сниженном тонусе церебральных сосудов - тупые головные боли, возникающие утром и усиливающиеся во второй половине дня, при повышенном тонусе - приступообразные головные боли, чаще связанные с физическими и эмоциональными перегрузками, перепадом температуры и давления
- лабильность АД с колебаниями от пониженных до умеренно повышенных цифр
- функциональные нарушения со стороны ЖКТ: диспептические явления, дискинезии кишечника и желчевыводящих путей, функциональные нарушения секреторной функции желудка
- нестойкие изменения в периферической крови, с колебаниями показателей до нормальных цифр и нормализацией крови после проведенного лечения (умеренная лейкопения, реже тромбоцитопения при нормальном числе эритроцитов).
2. ХЛБ средней (II) степени тяжести - характеризуется углублением функциональных нарушений со стороны нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной систем, выраженным и стойким угнетением кроветворения.
- усиление головных болей и головокружения
- трофические изменения кожи и её придатков (сухость кожи, выпадение волос, ломкость ногтей).
- выраженные изменения со стороны сердечно-сосудистой системы (стойкое снижение АД, чаще за счет диастолического; приглушение тонов и расширение границ сердца)
- нарастание нарушений со стороны ЖКТ (усиление диспептических явлений, выраженное нарушение ферментативной деятельности желудка, кишечника, поджелудочной железы)
- функциональные нарушения со стороны эндокринных органов: снижение функции коры надпочечников (стойкая артериальная гипотензия, вялость, адинамия, снижение содержания
17-кетостероидов в моче), нарушение овариально-менструального цикла у женщин
- выраженные стойкие изменения в системе периферической крови (стойкая лейкопения с абсолютной нейтропенией и лимфопенией, число лейкоцитов до 3,0-2,0*109/л и ниже, токсической зернистостью и дегенеративными изменениями нейтрофилов; выраженная тромбоцитопения) и костном мозге (гипопластического состояние пунктата костного мозга).
3. ХЛБ тяжелой (III) степени - характеризуется тяжёлыми необратимыми изменениями в организме. В относительно радиорезистентных органах (стенка сосудов, мышца сердца, нервная система) развиваются микроструктурные дистрофические изменения; на первый план в картине заболевания выступают тяжёлые изменения со стороны нервной системы, геморрагический синдром, глубокое угнетение кроветворения.
- прогрессирует ухудшение общего состояния, резкая слабость и адинамия
- резко выражены трофические изменения кожи, выпадение волос, ломкость ногтей
- жалобы на одышку, сердцебиение, боль в области сердца; границы сердца расширены, тоны глухие; стойкая артериальная гипотензия
- атрофические процессы в ЖКТ (аппетит резко понижен, живот вздут; печень увеличена, ее функциональная активность снижена)
- глубокие нарушения в эндокринной системе (особенно в надпочечниках, щитовидной железе, половых железах)
- выраженные изменения в периферической крови (резкое снижение количества лейкоцитов с абсолютной нейтропенией и лимфопенией, возможен относительный лимфоцитоз при резком падении числа нейтрофилов; резкое снижение тромбоцитов; анемия) и костном мозге (резкое обеднение клеточными элементами, вплоть до панмиелофтиза)
- развитие инфекционных осложнений
- развитие геморрагического синдрома
в) восстановительный - начинается по прекращении интенсивного лучевого воздействия или при значительном снижении уровней облучения до предельно допустимых и характеризуется сглаживанием деструктивных и преобладанием репаративных процессов в наиболее радиочувствительных тканях.
г) исходов и последствий - сочетание остаточных повреждений и новой, более или менее совершенной функциональной организации, которая носит приспособительный характер.
В качестве отдалённых исходов ХЛБ следует учитывать возможность развития лейкозов, злокачественных новообразований, гипопластической анемии.
Принципы лечения:
а) прекращение облучения - после постановки диагноза пострадавшему следует прекратить контакт с тем комплексом радиационных и других общих неблагоприятных производственных факторов, которые явились причиной заболевания (отстранение от работы с источниками ионизирующих излучений минимум на 1 год с последующим рациональным трудоустройством; в восстановительном периоде при наличии признаков четкого стойкого (в течение 1-3 лет) клинического улучшения возможен возврат на прежнее место работы, если дозы облучения будут заведомо ниже принятых предельно допустимых для профессионального облучения).
б) уменьшение лучевой нагрузки для основных критических органов путём применения средств, эффективно ускоряющих выведение изотопов из организма.
Лечение ХЛБ, обусловленной общим облучением, зависит от степени тяжести заболевания:
а) ХЛБ 1 степени:
- общеукрепляющие мероприятия (щадящий режим с обязательным пребыванием на воздухе, полноценное высококалорийное питание, лечебная гимнастика и массаж, физиотерапевтические процедуры, витамины, адаптогены)
- по показаниям - симптоматические средства (при функциональных нарушения ЖКТ и сердечно-сосудистой системы)
- санаторно-курортное лечение
б) ХЛБ 2 степени - должно проводиться в стационаре в течение 2-3 месяцев:
- общеукрепляющие мероприятия (щадящий режим, высококалорийное питание, физиотерапия)
- заместительная терапия в виде переливаний недостающих компонентов крови (но не стимуляторов кроветворения, т.к. регенерация и так уже повышена)
- по показания - симптоматические средства
- после стационарного лечения больной должен находиться под систематическим врачебным наблюдением, может быть рекомендовано санаторно-курортное лечение.
в) ХЛБ 3 степени - проводят все мероприятия, применяемые при лечении ХЛБ второй степени, +:
- тщательный уход за больным, гигиеническое содержание полости рта и кожи
- антибиотики широкого спектра в больших дозировках для профилактики инфекционных осложнений
- активная антигеморрагическая терапия
- по показания - симптоматические средства
38. Местные лучевые поражения, формирующиеся при длительном воздействии на организм ионизирующих излучений: общая характеристика и особенности клинических проявлений, понятие «критический орган». Особенности действия инкорпорированных радионуклидов с избирательным типом накопления. Принципы лечения местных лучевых поражений.
Общая характеристика и особенности клинических проявлений - см. вопрос 34.
Основные патогенетические механизмы и клинику местных лучевых поражений определяет поражение одного или нескольких критических органов. Критический орган - это орган или структура, накапливающие основную часть дозы облучения и за счёт этого определяющие исход поражения.
Если местное лучевое поражение развилось при инкорпорации радионуклидов с избирательным типом накопления, то клиническая картина зависит от:
а) физико-химических свойств радионуклида
б) путей попадания в организм - радиоактивные вещества могут попасть в организм ингаляционным путём, через пищеварительный тракт, повреждённую и неповреждённую кожу
в) типа распределения в организме
г) периода полураспада
д) интенсивности и путей выведения из организма - радиоактивные вещества выделяются из организма с выдыхаемым воздухом, мочой, калом, потом.
Особенность действия радиоактивных веществ, попавших внутрь, в том, что облучение критических органов происходит непрерывно в течение определённого промежутка времени, который зависит от эффективного периода выведения изотопа из организма (Тэф). При поступлении изотопов с коротким эффективным периодом выведения основные признаки поражения критического органа выявляются за небольшой промежуток времени. Для изотопов, длительно находящихся в организме, выявление клинических симптомов возможно в течение большого промежутка времени, а иногда и всей жизни человека.
Особенности действия инкорпорированных радионуклидов с избирательным типом накопления:
а) полоний-210 - альфа-излучатель, Т1/2 - 138,4 сут, Тэф - 37 сут. Быстро всасывается в кровь и концентрируется в органах, богатых макрофагами (в лимфоузлах, печени, селезёнке, костном мозге). Для клиники характерны:
- ранняя астенизация, явления вегетативной неустойчивости, снижение сосудистого тонуса
- поражение надпочечников (вялость, адинамия, снижение АД, пониженное содержание в моче 17-кетостероидов)
- неустойчивость показателей периферической крови, а в последующем угнетение белого, а затем красного ростков кроветворения
- поражение печени (увеличение размеров, отклонение показателей функциональных печёночных проб)
- изменения со стороны почек (различной степени дистрофические изменения в клубочках и канальцах)
б) плутоний-239 - альфа-излучатель, Т1/2 – 24 000 лет, Тэф - 200 лет. Накапливается в скелете (60%) и печени (10-20%), некоторое количество плутония (1-10%) поглощается лёгочной тканью и лёгочными лимфоузлами при ингаляционном поступлении. Для клиники характерны:
- постепенная астенизация
- угнетение костномозгового кроветворения
- очаговый или диффузный пневмосклероз (при ингаляционном поступлении).
в) радий - 226 - альфа-излучатель, Т1/2 - 1602 года, Тэф - 44 года. Откладывается в основном в костях, частично в печени, лёгких, костном мозге. Для клиники характерны:
- деструкция костной ткани (радиационный остеит) с последующей повышенной ломкостью костей; в отдаленном периоде возможно развитие остеогенной саркомы
- угнетающее воздействие на систему кроветворения
г) уран - природный уран состоит из смеси трёх изотопов: урана-238 (99,3%), урана-235 (0,7%), урана-234 (0,008%). Уран-238 имеет Т1/2 – 4,4*109 лет, Тэф - 6 сут. Действует на организм в большей степени как тяжёлый металл и в меньшей степени как радиоактивный элемент (альфа-излучатель). Преимущественно накапливается в костях и почках. Для клиники характерно:
- выраженные изменения со стороны ЦНС (медленно прогрессирующие симптомы астенизации)
- изменения в периферической крови длительно не выявляются; лейкопения и тромбоцитопения развиваются лишь через несколько лет
- поражение печени по типу хронического токсического гепатита - характерно благоприятное течение, незначительные функциональные нарушения печени
- поражение почек по типу хронической токсической нефропатии
- атрофический назофарингит (при поступлении растворимых соединений урана)
Диагноз ХЛБ основывается на тщательном ознакомлении с анамнезом больного, выяснении условий его работы, количественной характеристике радиационного воздействия и всестороннем клиническом и лабораторном обследовании больного.
Принципы лечения.
При поступлении радиоактивных веществ в организм лечебные мероприятия подразделяют на две группы:
1. этиотропная терапия средствами, препятствующими отложению изотопа и ускоряющими его выведение:
а) процедуры по механическому удалению изотопа:
- методы изотопного разведения - ведущие по отношению к таким изотопам как натрий-24, цезий-137, тритий. Количество вводимой в организм жидкости в этих случаях должно быть максимально увеличено одновременно с применением средств, повышающих диурез.
- промывание желудка и кишечника;
- назначение адсорбентов;
- обильное питьё.
б) применение средств, ускоряющих выведение изотопов методом конкурентного замещения или комплексообразования:
- при поступлении в организм радия-226, стронция-89, стронция-90 – внутрь сернокислый барий или адсорбар;
- при поступлении плутония-239, америция-241 – в/в 5% раствор пентацина или в/м 5% раствор унитиола;
- при поступлении полония-210 – в/в 5-10% раствор ЭДТА;
- для замещения радиоактивного йода применяют его стабильный аналог в виде йодной настойки или йодида калия внутрь.
2. патогенетическая и симптоматическая терапия, направленная на нормализацию деятельности критических органов и систем:
- предоставление физиологического покоя критическому органу и создание условий для его оптимального функционирования (при поражении органов ЖКТ - щадящая диета; при поражении мышц - создание режима дозированной мышечной нагрузки)
- терапия, направленная на нормализацию регуляторных процессов (витамины, общеукрепляющее лечение)
NB! В связи с тем, что в органах, подвергшихся облучению, развиваются выраженные репаративные процессы, следует избегать назначения стимулирующих средств, т.к. усиливается опасность их патологической направленности.
39. Состояние здоровья населения Республики Беларусь после аварии на ЧАЭС. Постановление МЗ РБ № 57 от 31 августа 2001 г. и приказ Министерства здравоохранения Республики Беларусь № 250 от 18 октября 2001 г. «О совершенствовании диспансеризации граждан, пострадавших вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС, и приравненных к ним категорий населения»: цели и основные задачи диспансеризации, группы первичного учета, группы риска, оценка качества и эффективности диспансеризации.
Состояние здоровья населения РБ после аварии на ЧАЭС.
1. Среди населения (не ликвидаторов) острых радиационных синдромом не отмечено.
2. Из стохастических эффектов через 4 года после аварии на ЧАЭС отмечен рост злокачественной патологии щитовидной железы вначале у детей, а затем и у взрослых (вначале в Гомельской, затем - в Брестской и других областях). До катастрофы рак щитовидной железы был редким заболеванием (1 случай на 2 млн детей). К середине 90-х среднегодовая заболеваемость раком щитовидной железы у детей выросла примерно в 50 раз, у взрослых - более чем в 2 раза. По Беларуси показатель заболеваемости на 100 тысяч населения оказался самым высоким среди европейских стран, где тиреоидный рак является большой редкостью. За 1986-2001 годы в РБ зарегистрировано около 8,5 тыс. случаев данного заболевания.
3. В последние годы в структуре онкологической заболеваемости РБ заметно увеличилась частота заболевания опухолями щитовидной железы, органов дыхания (новообразованиями легких), опухолями молочной железы, мочеполовых органов, ободочной и прямой кишки и др., что по имеющимся данным позволяет связать это с воздействием радиационного фактора. За 1986-1996 гг. показатели заболеваемости злокачественными опухолями у мужчин увеличились на 24,1%, у женщин - на 22,6%.
4. После Чернобыльской катастрофы отмечается увеличение частоты рождаемости детей с врожденными пороками развития (ВПР). Показатель частоты ВПР за 1986-1994 гг. составил 4,62 (на загрязненной территории) и 2,55 (в контрольной зоне) на 1000 абортусов. Частота рождения детей с ПР строгого учета (подлежащих обязательной регистрации) увеличилась по всей республике. Однако, если показатель такого увеличения на "чистых" территориях составляет 39%, то на территориях, загрязненных цезием-137 1-15 Ки/км2 - 44%, а на территориях с содержанием цезия-137 более 15 Ки/км2 - 79%.
5. Соматическую заболеваемость следует рассматривать в группах населения, которые различаются по величине полученных доз облучения:
а) общая заболеваемость и смертность участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС (УЛПА).
1) по данным многолетних наблюдений общая заболеваемость УЛПА отличается от таковой взрос лого населения РБ не только значимо стью заболеваний, но и более высокими по казателями
2) первое ранговое место в разные годы у ликвидаторов занимают болезни системы кровообращения или болезни органов пищеварения. На третьем месте регистрируются болезни нервной системы и орга нов чувств. У взрослого населения РБ на первом месте в эти же годы были болезни органов дыха ния.
3) сравнение показателей общей заболева емости ликвидаторов и взрослого населения РБ показывает, что относи тельный риск быть больным у ликвидаторов выше, чем у взрослого населения Бела руси более, чем в два раза, почти по всем классам забо леваний. Соответственно этому происходил и рост смертности среди УЛПА, основными причинами которой являлись: болезни сис темы кровообращения, новообра зования, травмы и отравления.
4) темп прироста смертности от новообра зований у ликвидаторов превышает таковой у взрослого населения Беларуси более чем в 8 раз, от болезней системы кровообращения — более чем в 6 раз.
б) общая заболеваемость эвакуиро ванного из зоны отчуждения ЧАЭС взрослого населения.
1) в течение 1993-1999 гг. общая заболевае мость взрослого эвакуированного населения возросла практически в 2 раза (с 123100,2 до 252477,2 на 100 тыс.). В 2000 г. ее уровень снизился, но при этом более чем в 2 раза превышает соответствую щий показатель по республике в целом.
2) в структуре общей заболеваемости преобладают болезни системы кровообращения, далее по убы вающей регистрируются болезни органов пищеварения, нервной и костно-мышечной систем.
3) смертность взрослого населения среди данной группы в течение последних 8 лет име ла тенденцию к снижению, од нако ее интенсивные показатели существен но превышают республиканский уровень.
в) состояние здоровья лиц, проживающих в зонах первоочередного и последующего отселения или самостоятельно выехавшие из этих зон.
1) в структуре об щей заболеваемости взрослых данной группы населения первые ранго вые места также занимают бо лезни органов кровообращения, болезни органов пищеварения и ор ганов дыхания. У взрослого населения РБ на первом месте — болезни органов ды хания, на втором — болезни системы кро вообращения, на третьем — болезни нервной системы и органов чувств.
2) риск быть больным у данной группы населения по всем классам выше в 1,3 раза.
3) смертность взрослого населения в этой группе также имела, в целом, тенденцию к росту.
г) состояние здоровья детей и подростков.
1) с момента ава рии заболеваемость выросла в целом и по большинству классов болезней: наиболее значительный прирост заболеваемости реги стрировался до 1993 года, затем до 1996 г. наблюдалось снижение показателей, а в течение 1996-1998 гг. их повторный рост. За 1999-2000 гг. наметилась тенденция снижения уровней как первичной, так и об щей заболеваемости.
2) в динамике с 1993 по 1999 г. отмечался рост общей заболеваемости детей по классу болезней костно-мышеч ной системы и соединительной ткани; врожденных аномалий; нервной системы и органов чувств; новообразований; мо чеполовой системы; психи ческих расстройств; органов пищеварения; органов дыха ния и др.
3) несмотря на то, что уровень общей забо леваемости детей по классу болез ней эндокринной системы в целом с 1993 года снижается, отмечаются высокие уровни и прирост общей заболевае мости узловыми формами зоба. Среди болезней органов пищеварения отмечается высокий уровень общей заболе ваемости гастритами и дуоденитами.
4) в структуре общей заболеваемости детей 1-е место занимают болезни органов дыха ния, 2-е - органов пищеварения, 3-е - нервной системы и органов чувств.
Постановление МЗ РБ "О совершенствовании диспансеризации граждан, пострадавших вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС, и приравненных к ним категорий граждан".
Цель диспансеризации: сохранение и укрепление здоровья граждан, пострадавших вследствие катастрофы на ЧАЭС.
Задачи диспансеризации:
а) активное выявление заболеваний в ранних стадиях, уточнение диагноза, организация лечения
б) выявление лиц с факторами риска, способствующими возникновению и развитию заболеваний
в) динамическое наблюдение за состоянием здоровья пострадавшего населения
г) проведение профилактических и реабилитационно-оздоровительных мероприятий среди наблюдаемого
контингента населения.
Диспансерные осмотры и наблюдения за лицами, пострадавшими от катастрофы на ЧАЭС, а также оказание им медицинской помощи и проведение лечебно-профилактических мероприятий осуществляются лечебно-профилактическими учреждениями по месту жительства или работы. Объемы и кратность профилактических осмотров населения, предусмотренные настоящим положением - минимальные и обязательные для выполнения на всей территории республики.
Показатели качества и эффективности проведения диспансеризации:
1) полнота и своевременность проведения диагностических, лечебно-реабилитационных и оздоровительных мероприятий
2) периодичность динамического наблюдения.
Группы первичного учета:
1. Первая группа первичного учета: лица, принимавшие участие в работах по ликвидации аварии и ее последствий.
а. подгруппа 1 - лица, принимавшие участие в работах по ликвидации последствий катастрофы на ЧАЭС в пределах зоны эвакуации в 1986-1987 годах.
Частота медицинского наблюдения - 1 раз в год. Объем обследования:
- осмотр терапевтом, эндокринологом, офтальмологом, отоларингологом, невропатологом, гинекологом (для женщин), онкологом, другими специалисты по показаниям
- клинический анализ крови с формулой и подсчетом тромбоцитов
- ЭКГ;
- другие исследования по показаниям.
б. подгруппа 2 - лица, принимавшие участие в работах по ликвидации последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС в 1988-1989 гг. в пределах зоны эвакуации, а также лица, принимавшие участие в 1986-1987 гг. в работах по строительству, дезактивации, по жизнеобеспечению в зонах первоочередного и последующего отселения.
Частота медицинского наблюдения - 1 раз в год. Объем обследования: как подгруппа 1.1.
2. Вторая группа первичного учета: лица, эвакуированные или самостоятельно покинувшие зоны эвакуации в 1986 году.
Частота медицинского наблюдения подростков и взрослых - 1 раз в год. Объем обследования:
- осмотр подростковым терапевтом (педиатром), эндокринологом, офтальмологом, отоларингологом, невропатологом, гинекологом, онкологом, другими специалистами по показаниям
- общий анализ крови с формулой и подсчетом тромбоцитов
- ЭКГ
- УЗИ щитовидной железы
- другие исследования по показаниям
3. Третья группа первичного учета: лица, проживающие в зонах первоочередного и последующего отселения, а также отселенные или самостоятельно выехавшие из этих зон после катастрофы.
Частота медицинского наблюдения - 1 раз в год. Объем обследования:
- осмотр педиатром или подростковым терапевтом или терапевтом (в зависимости от возраста);
- осмотр эндокринолога (для проживающих на загрязненных территориях)
- общий анализ крови с формулой
- радиометрический контроль (для проживающих на загрязненных территориях)
- осмотр другими специалистами по показаниям.
4. Четвертая группа первичного учета: дети, родившиеся от лиц, отнесенных к 1-3 группам первичного учета, за исключением детей, отнесенных к 3-ей группе первичного учета.
Частота медицинского наблюдения - 1 раз в год. Объем обследования:
- осмотр педиатром (терапевтом), эндокринологом, другими специалистами по показаниям;
- общий анализ крови с формулой
5. Пятая группа первичного учета: лица, проживающие в зонах с правом на отселение и периодическим радиационным контролем, а также выехавшие из этих зон, но имеющие установленную причинную связь
заболевания, приведшего к инвалидности, и лица, отнесенные к группе риска В.
Частота медицинского наблюдения детей и подростков - 1 раз в год. Объем обследования:
- осмотр педиатром (подростковым терапевтом), другими специалистами по показаниям
- общий анализ крови с формулой
- радиометрический контроль
Частота наблюдения взрослых - не реже 1 раза в 2 года. Объем обследования:
- осмотр терапевтом, другими специалистами по показаниям
- общий анализ крови с формулой
6. Шестая группа первичного учета: лица, участвовавшие в ликвидации или пострадавшие от аварии и ее последствий на других атомных объектах гражданского или военного назначения, что подтверждается соответствующими документами.
Частота наблюдения - 1 раз в год. Объем медицинского обследования:
- осмотр терапевтом, другими специалистами по показаниям
- общий анализ крови с формулой
7. Седьмая группа первичного учета: дети и подростки при обнаружении у них заболеваний кроветворных органов (острые лейкозы), щитовидной железы (аденома, рак) и злокачественных опухолей, а также инвалиды вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС из числа граждан, не имевших прежде статуса "пострадавший от катастрофы на Чернобыльской АЭС", независимо от места их проживания.
Частота обследования - 1 раз в год. Объем обследования:
- педиатр (терапевт), врачи по профилю основного заболевания (в т.ч. онколог, эндокринолог, гематолог), другие специалисты по показаниям
- общий анализ крови с формулой
- другие исследования по профилю основного заболевания.
Группы риска.
1. Группа риска А (из числа лиц 1 подгруппы 1-й группы первичного учета) - лица, принимавшие в 1986 году участие в ликвидации последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС в пределах
зоны эвакуации.
Частота осмотров - 1 раз в год. Обязательный объем осмотров: в объеме, установленном для лиц 1 подгруппы 1-й группы
2. Группа риска Б ( из числа лиц 2-3-й групп первичного учета) - лица, получившие за первый год после катастрофы дозовые нагрузки за счет внешнего и внутреннего облучения по спискам, сформированным
государственными учреждениями "РНПЦ радиационной медицины и экологии человека" и Республиканским диспансером радиационной медицины.
Частота осмотров - 2 раза в год (1 раз - по месту жительства, 2-ой - в специализированных медицинских учреждениях). Обязательный объем осмотров:
- терапевт (педиатр), эндокринолог, невропатолог, офтальмолог, гинеколог, онколог
- общий клинических анализ крови
- УЗИ щитовидной железы
- радиометрический контроль не реже 1 раза в год (для проживающих на загрязненной территории)
3. Группа риска В по эндокринной патологии (из лиц 2-5-й групп первичного учета) - лица, подвергшиеся воздействию радиоактивного йода вследствие катастрофы на ЧАЭС, в возрасте от 0 (внутриутробно) до 18 лет на момент аварии (1968-1986 годов рождения), которые не отнесены к группе риска Б.
Частота осмотров - 1 раз в год. Обязательный объем осмотров:
- в объеме, установленном для соответствующей группы первичного учета + эндокринолог
- УЗИ щитовидной железы
4. Группа риска Г - лица, у которых вследствие внутреннего облучения результаты измерения на СИЧ в течение года превышают допустимые уровни и не имеют тенденции к снижению.
Частота осмотров - 2 раза в год (1-й раз - по месту жительства, 2-ой раз - в РНПЦ "Радиационной медицины и экологии человека"). Обязательный объем осмотров:
- терапевт (педиатр), невропатолог, офтальмолог, отоларинголог, эндокринолог
- общий клинический анализ крови с тромбоцитами
- ЭКГ
- ФГДС
- другие исследования, включая медико-генетические консультации, по показаниям.
40. Международные и национальные органы регулирования и управления в области обеспечения радиационной безопасности. Общая характеристика основных документов, регламентирующих работу с источниками ионизирующих излучений (Закон Pеспублики Беларусь «О радиационной безопасности населения», HPБ-2000 и ОСП-2002).
Правовое регулирование использования радиоактивных материалов и управление в области обеспечения радиационной безопасности осуществляется рядом международных организаций:
а) межправительственных:
1. МАГАТЭ (IAEA) - Международное агентство по атомной энергии - международная организация для осуществления сотрудничества в использовании ядерной энергии в мирных целях. В ее состав входят 122 государства (в том числе и РБ). Агентство оказывает содействие в развитии ядерной энергетики государств-членов путем передачи соответствующих данных, специальных знаний и технологий (применение ядерной энергии, вопросы безопасности, обращение с отходами). В 1994 г. создана международная конвенция о ядерной безопасности, которая регулирует безопасность расположенных на суше гражданских атомных станций.
2. ЕВРАТОМ
3. ВОЗ: медицинская инспекция мероприятий по обеспечению радиационной безопасности
4. МОТ - международная организация труда, инспекция мероприятий по обеспечению радиационной безопасности по работе с источниками ионизирующих излучений
б) неправительственных
1. МКРЗ - Международная комиссия по радиологической защите – независимый, неправительственный орган. Ее цель - установление основных принципов радиационной защиты и публикация соответствующих рекомендаций, которые образуют основу для регламентации облучения персонала и населения на национальном уровне с учетом научно-технического потенциала, социально-экономических и природных условий в этих странах. Этим занимаются национальные комиссии по радиологической защите (НКРЗ). Как правило нормативно-правовая документация, издаваемая НКРЗ, по основным положениям не выходит за рамки рекомендаций МКРЗ и не противоречит им.
2. ФИРЭ
3. НКДАР ООН - Научный комитет по действию атомной радиации, образованный Генеральной Ассамблеей ООН. Предназначен для сбора, изучения и распространения информации по наблюдавшимся уровням ионизирующего облучения и радиоактивности окружающей среды, а также по последствиям такого облучения для человека и окружающей среды.
Общая характеристика основных документов, регламентирующих работу с источниками ионизирующих излучений:
1. Нормы радиационной безопасности - 2000 (НРБ-2000) - см. вопрос 41.
2. Основные санитарные правила - 2002 (ОСП-2002) работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений - основной документ, регламентирующий требования по обеспечению радиационной безопасности различных категорий облучаемых лиц, а также по охране окружающей среды от загрязнения радиоактивными веществами. Выполнение требований ОСП обеспечивает непревышение установленных основных дозовых пределов. В санитарных правилах регламентируют основные требования к радиационной безопасности:
- требования к размещению, оборудованию, оснащению и организации работ на объектах, использующих источники ионизирующих излучений
- правила обращения с радиоактивными веществами и отходами
- правила работы с закрытыми и открытыми источниками ионизирующего излучения
- требования к дезактивации помещений и оборудования
- мероприятия по предупреждению и ликвидации радиационных аварий
- правила использования средств индивидуальной защиты и личной гигиены
- порядок проведения радиационного контроля.
ОСП-2002 состоит из пяти разделов:
1-ый раздел: общие положения
2-ой раздел: радиационная безопасность персонала и населения при эксплуатации техногенных источников ионизирующего излучения
3-й раздел: радиационная безопасность персонала и населения при воздействии природных источников ионизирующего излучения
4-й раздел: радиационная безопасность при радиационных авариях
5-й раздел: медицинское обеспечение радиационной безопасности.
3. Закон РБ "О радиационной безопасности населения" - определяет основы правого регулирования в области обеспечения радиационной безопасности населения, направлен на создание условий, обеспечивающих охрану жизни и здоровья людей от вредного воздействия ионизирующего излучения. В нем 30 статей и 9 глав.
Глава 4 - общие требования по обеспечению радиационной безопасности
Статья 11 - основные показатели, по которым осуществляется оценка состояния радиационной безопасности: характеристика загрязнения окружающей среды; вероятность радиационных аварий и их предполагаемых масштабов; анализ доз облучения, полученных отдельными группами населения от всех источников ионизирующего излучения; число лиц, подвергшихся облучению, сверх установленных пределов доз облучения; степень готовности эффективной ликвидации радиационных аварий и их последствий
Статья 15 - регулирует обеспечение радиационной безопасности при медицинском облучении: нормативы; использование средств защиты пациентов; информация о дозах облучения и возможных последствиях; право пациента отказаться от медицинских рентгенологических процедур
Статья 16 - контроль и учет индивидуальных доз облучения, полученных при испытании источников ионизирующих излучения, медицинских и естественных облучений
Глава 5 - обеспечение радиационной безопасности при авариях
Глава 6 - права и обязанности граждан и общественных объединений в области обеспечения радиационной безопасности
Глава 7 - ответственность за нарушение радиационной безопасности.
41. Нормы радиационной безопасности (НРБ-2000): область применения; основные принципы обеспечения радиационной безопасности; категории облучаемых лиц, соответствующие им классы нормативов; ограничение облучения персонала и всего населения.
Для предотвращения появления детерминированных эффектов облучения и сведения к минимуму вероятности появления соматико-стохастических последствий необходимо ограничивать дозы внешнего и внутреннего облучения персонала, отдельных лиц из населения и всего населения при использовании источников ионизирующего излучения.
Радиационная безопасность - комплекс мероприятий (административных, технических, санитарно-гигиенических и других), ограничивающих облучение различных категорий населения в пределах допустимых порогов и обеспечивающих снижение радиоактивного загрязнения окружающей среды до наиболее низких уровней, достигаемых приемлемыми для общества средствами (с учетом социальных и экономических факторов).
В настоящее время все страны, использующие атомную энергию, имеют национальные нормы и правила радиационной безопасности, основанные на рекомендациях МКРЗ. Основной документ, регламентирующий облучение различных категорий населения в РБ - "Нормы радиационной безопасности" (НРБ-2000).
Область применения НРБ: они распространяются на источники ионизирующего излучения
1) в условиях нормальной эксплуатации техногенных источников излучений
2) в результате радиационных аварий
3) природного характера
4) при медицинском облучении
НРБ не распространяются на космогенные источники ионизирующих излучений, на внутреннее облучение человека, создаваемое природным калием, и на источники, создающие при любых условиях обращения с ними:
а) индивидуальную годовую эффективную дозу менее 10 мЗв, эквивалентную годовую дозу в коже не более 50 мЗв и не более 15 мЗв в хрусталике
б) коллективную эффективную дозу не более 1 человека-Зв в год
НРБ-2000 базируются на трех основных принципах радиационной безопасности:
1) принцип оптимизации - снижение дозы излучения до возможно низкого уровня: поддержание на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого источника излучения
2) принцип нормирования - непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения человека от всех источников излучения
3) принцип обоснования - исключение всякого необоснованного облучения: запрещение всех видов деятельности по использованию источников излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным облучением
Нормирование радиационного воздействия осуществляется дифференцированно для разных категорий облучаемых лиц. Категория облучаемых лиц – это условно выделяемая группа населения, отличающаяся по степени контакта с ионизирующим излучением.
НРБ-2000 установлены 2 категории облучаемых лиц:
1) персонал (профессиональные работники) - лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений (врач-рентгенолог, лаборант радиоизотопной лаборатории и т.п.)
2) все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.
Уровень облучения лиц этих категории определяется по критической группе - небольшой по численности группе лиц из населения (не менее 10 человек), однородной по одному или нескольким признакам (условиям проживания, возрасту, полу, социальным или профессиональным условиям), которая подвергается наибольшему радиационному воздействию по данному пути облучения от данного источника излучения.
Для категорий облучаемых лиц установлены три класса нормативов:
1) основные пределы доз (ПД)
Предел дозы (ПД) - величина годовой эффективной или эквивалентной дозы техногенного облучения, которая не должна превышаться в условиях нормальной работы; соблюдение предела годовой дозы предотвращает возникновение детерминированных эффектов, а вероятность стохастических эффектов сохраняется при этом на приемлемом уровне.
Основные пределы доз
|
Нормируемые величины (допускается одновременное облучение до указанных пределов по всем нормируемым величинам)49494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949 |
Пределы доз |
|
|
Персонал |
Население |
|
|
Эффективная доза |
20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год |
1 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год |
|
Эквивалентная доза за год в хрусталике глаза Эквивалентная доза за год в коже Эквивалентная доза за год в кистях и стопах |
150 мЗв 500 мЗв 500 мЗв |
15 мЗв 50 мЗв 50 мЗв |
Основные пределы доз не включают в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. Эффективная доза для персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) - 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) - 70 мЗв.
2) допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного радионуклида, пути поступления или одного вида внешнего облучения), являющиеся производными от основных пределов доз:
а) предел годового поступления (ПГП) - допустимый уровень поступления данного радионуклида в организм в течение года, который при монофакторном воздействии приводит к облучению условного человека ожидаемой дозой, равной соответствующему пределу годовой дозы.
б) допустимые среднегодовые объемные активности (ДОА)
в) среднегодовые удельные активности (ДУА) и другие.
В стандартных условиях монофакторного поступления радионуклидов их годовое поступление через органы дыхания и среднегодовая объемная активность во вдыхаемом воздухе не должны превышать числовых значений ПГП и ДОА, приведенных НРБ-2000, где пределы доз взяты равными 20 мЗв в год для персонала и 1 мЗв в год для населения. В условиях нестандартного поступления радионуклидов величины ПГП и ДОА устанавливаются методическими указаниями республиканского органа санитарно-эпидемиологической службы МЗ РБ.
3) контрольные уровни (дозы, уровни, активности, плотности потоков и др.) - их значения должны учитывать достигнутый в организации уровень радиационной безопасности и обеспечивать условия, при которых радиационное воздействие будет ниже допустимого.
Контрольный уровень - значение контролируемой величины дозы, мощности дозы, радиоактивного загрязнения и т.д., устанавливаемое для оперативного радиационного контроля, с целью закрепления достигнутого уровня радиационной безопасности, обеспечения дальнейшего снижения облучения персонала и населения, радиоактивного загрязнения окружающей среды. Контрольные уровни устанавливаются администрацией учреждения и учитывают достигнутый в учреждении уровень радиационной безопасности и обеспечивают условия, при которых радиационное воздействие будет ниже допустимого. Контрольные уровни, принятые в учреждении всегда ниже допустимых уровней.
В отношении всех источников облучения населения следует принимать меры как по снижению дозы облучения у отдельных лиц, так и по уменьшению числа лиц, подвергающихся облучению (в соответствии с принципом оптимизации). Ограничение облучения населения осуществляется регламентацией или контролем следующих параметров:
а) радиоактивного загрязнения объектов окружающей среды (воды, воздуха, пищевых продуктов и т.п.);
б) радиационной безопасности технологических процессов, которые могут привести к загрязнению радионуклидами объектов окружающей среды
в) доз облучения, полученных при проведении медицинских диагностических и лечебных процедур
г) техногенно-повышенного фона, обусловленного строительными материалами, химическими удобрениями, сжиганием органического топлива и т.п.;
Регламентация и контроль за облучением населения - компетенция МЗ РБ, они осуществляются на основе информации ведомств и служб Государственного санитарного надзора.
В НРБ-2000 для населения предусмотрено ограничение природного облучения, обусловленного суммарным воздействием дочерних продуктов радона и торона. При проектировании новых зданий жилищного и общественного назначения должно быть предусмотрено, чтобы среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность дочерних продуктов радона и торона в воздухе помещений не превышала 100 Бк/м3, а мощность эффективной дозы гамма-излучения не превышала мощность дозы на открытой местности более чем на 0,2 мкЗв/ч. В эксплуатируемых зданиях среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность дочерних продуктов радона и торона в воздухе жилых помещений не должна превышать 200 Бк/м3. При более высоких значениях объемной активности, а также если мощность эффективной дозы гамма-излучения в помещениях превышает мощность дозы на открытой местности более чем на 0,2 мкЗв/ч, должны проводиться защитные мероприятия, направленные на снижение поступления радона в воздух помещений и улучшение вентиляции помещений.
42. Закрытые и открытые источники ионизирующего излучения. Организация работ с источниками ионизирующего излучения. Методы защиты от внешнего и внутреннего облучения.
Источники ионизирующего излучения:
а) закрытые источники - радионуклидные источники излучения, устройство которых исключает поступление содержащихся в них радионуклидов в окружающую среду в условиях применения и износа, на которые он рассчитан, а также устройства, генерирующие ионизирующее излучение (рентгеновские аппараты и т.д.). При работе с закрытыми источниками ионизирующего излучения человек подвергается только внешнему облучению.
б) открытые источники - радионуклидные источники излучения, при использовании которых возможно поступление содержащихся в них радиоактивных веществ в окружающую среду. При работе с открытыми источниками ионизирующего излучения возможно загрязнение окружающей среды и попадание радионуклидов внутрь организма, поэтому человек подвергается не только внешнему, но и внутреннему облучению.
Организация работы с источниками ионизирующего излучения.
Все работы с открытыми радиоактивными веществами подразделяются на три класса, которые устанавливаются в зависимости от:
- степени радиационной опасности нуклида как потенциального источника внутреннего облучения: четыре группы (А, Б, В, Г) в зависимости от минимально значимой активности и радиотоксичности
- фактической активности источника на рабочем месте
Класс работ определяет требования к размещению, набору и оборудованию помещений, в которых проводятся работы с открытыми источниками. Наиболее жесткие требования по радиационной безопасности предъявляются для помещений с первым классом работ. Все объекты, использующие источники ионизирующего излучения, находятся на учете в органах Государственного санитарного надзора и МВД.
Радиационный дозиметрический контроль (контроль за соблюдением допустимых уровней облучения и индивидуальный дозиметрический контроль) проводится службой радиационной безопасности или специально выделенным лицом. Если годовая эффективная эквивалентная доза на персонал предприятия не превышает 1/3 ПДД, то индивидуальный дозиметрический контроль можно не проводить.
Радиационному контролю подлежат:
- радиационные характеристики источников излучения, выбросов в атмосферу, жидких и твердых радиоактивных отходов
- радиационные факторы, создаваемые технологическим процессом на рабочих местах и в окружающей среде
- радиационные факторы на загрязненных территориях и в зданиях с повышенным уровнем природного облучения
- уровни облучения персонала и населения от всех источников излучения, на которые распространяется действие настоящих Норм.
Основными контролируемыми параметрами являются:
- годовая эффективная и эквивалентная дозы
- поступление радионуклидов в организм и их содержание в организме для оценки годового поступления
- объемная или удельная активность радионуклидов в воздухе, воде, продуктах питания, строительных материалах и других
- радиоактивное загрязнение кожных покровов, одежды, обуви, рабочих поверхностей
- доза и мощность дозы внешнего излучения
- плотность потока частиц и фотонов.
При возникновении опасности повышенного по сравнению с естественным фоном облучения отдельных контингентов населения в результате радиационной аварии МЗ устанавливает временные дозовые пределы и допустимые уровни облучения населения для данного региона и участвует в выработке необходимых организационных мероприятий по обеспечению радиационной безопасности на данных территориях.
Основные методы защиты от внешнего облучения:
а) защита количеством - снижение мощности или активности источника ионизирующего излучения
б) защита временен - снижение времени работы с источниками ионизирующего излучения: чем меньше время воздействия ионизирующего излучения на организм, тем меньше доза облучения.
в) защита расстоянием - увеличение расстояния до объекта ионизирующего излучения при работе с ним: излучение от точечного источника уменьшается пропорционально увеличению квадрата расстояния до него
г) защита экранированием:
1) против рентгеновского и гамма-излучения - свинец и уран, может быть использовано просвинцованное стекло, железо, бетон и другие материалы с эквивалентным увеличением толщины экрана
2) против нейтронного излучения:
а. быстрое нейтронное - материалы, содержащие много ионов водорода (вода, парафин, бетон и т.д.)
б. тепловые нейтроны - материалы, содержащие кадмий, бор
+ Дополнительная защита от гамма излучений - свинец.
3) против бета-потока: материалы с малым атомным номером (органическое стекло, пластмасса, аллюминий)
Основные методы защиты от внутреннего облучения (подробнее - вопрос 50):
а) предотвращение поступления радионуклидов в организм
б) снижение всасывания радионуклидов, поступающих в ЖКТ
в) увеличение выведения радионуклидов из организма
43. Пути обеспечения радиационной безопасности персонала и населения. Радиационный контроль при работе с источниками ионизирующих излучений, используемыми в медицине. Индивидуальная дозиметрия.
Пути обеспечения радиационной безопасности персонала и населения.
В соответствии с принципом оптимизации необходимо:
а) снижение дозы облучения отдельных лиц
б) снижение числа лиц, подвергающихся облучению.
Ограничение облучения населения:
1. ограничение техногенного облучения в нормальных условиях эксплуатирования источников ионизирующего излучения
- радиационный контроль при работе с техногенными источниками излучения должен осуществляться за всеми основными радиационными показателями, определяющими уровни облучения персонала и населения
- в каждой организации система радиационного контроля должна предусматривать конкретный перечень видов контроля, типов радиометрической и дозиметрической аппаратуры, точек измерения и периодичности контроля
- вклад природных источников излучения в облучение персонала в производственных условиях должен контролироваться и учитываться при оценке доз в тех случаях, когда он превышает 1 мЗв/год
- индивидуальный контроль доз облучения является обязательным для персонала и в зависимости от характера работ включает:
1) радиометрический контроль загрязненности кожных покровов и средств индивидуальной защиты
2) контроль характера, динамики и уровней поступления радиоактивных веществ в организм с использованием методов прямой и/или косвенной радиометрии
3) контроль доз внешнего бета-излучения, гамма-излучения и рентгеновского излучения, а также нейтронов с использованием индивидуальных дозиметров или расчетным путем
По результатам радиационного контроля должны быть рассчитаны значения эффективных доз у персонала, а при необходимости определены значения эквивалентных доз облучения отдельных органов.
- контроль за радиационной обстановкой в зависимости от характера проводимых работ включает:
1) измерение мощности дозы рентгеновского, гамма- и нейтронного излучений, плотности потоков частиц ионизирующего излучения на рабочих местах, в смежных помещениях, на территории организации, в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения
2) измерение уровней загрязнения радиоактивными веществами рабочих поверхностей, оборудования, транспортных средств, средств индивидуальной защиты, кожных покровов и одежды персонала
3) определение объемной активности газов и аэрозолей в воздухе рабочих помещений
4) измерение или оценку выбросов и сбросов радиоактивных веществ
5) определение уровней радиоактивного загрязнения объектов окружающей среды в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения
- индивидуальная доза облучения должна регистрироваться в журнале с последующим внесением в индивидуальную карточку.
- в организациях, проводящих работы с техногенными источниками излучения, администрацией должны устанавливаться контрольные уровни
- результаты радиационного контроля сопоставляются со значениями пределов доз и контрольными уровнями. Превышения контрольных уровней должны анализироваться администрацией организации. О случаях превышения пределов доз для персонала, установленных в приложении 1 к НРБ-2000, или квот облучения населения администрация организации обязана информировать органы и учреждения, осуществляющие государственный санитарный надзор.
2. ограничение природного облучения, обусловленного суммарным воздействием природных источников ионизирующего излучения
Требования по обеспечению радиационной безопасности населения
распространяются на регулируемые природные источники облучения:
- изотопы радона и продукты их распада в воздухе помещений
- гамма-излучение природных радионуклидов в строительных материалах
- природные радионуклиды в питьевой воде, удобрениях и полезных ископаемых
Относительную степень радиационной безопасности населения характеризуют следующие значения эффективных доз от природных источников излучения:
менее 2 мЗв/год - облучение не превышает средних значений доз для населения страны от природных источников излучения
от 2 до 5 мЗв/год - повышенное облучение
более 5 мЗв/год - высокое облучение (характерно только для определенных профессий и работников 30-и км зоны)
Мероприятия по снижению высоких уровней облучения должно осуществляться в первоочередном порядке.
Снижение природного облучения населения направлено на снижение облучения от отдельных источников ионизирующего излучения.
Для населения не устанавливается допустимое значение эффективной дозы, обусловленное суммарным воздействием природных источников ионизирующего излучения.
Ограничение природного облучения, обусловленного суммарным воздействием дочерних продуктов радона и торона:
- при выборе участков территорий под строительство жилых домов и зданий социально-бытового назначения предпочтительны участки с уровнем мощности дозы гамма-излучения, не превышающим 0,3 мкГр/ч и плотностью потока радона с поверхности грунта не более 80 мБк/м2*с. При отводе для строительства здания участка с плотностью потока радона более 80 мБк/м2*с в проекте здания должна быть предусмотрена система защиты от радона (монолитная бетонная подушка, улучшенная изоляция перекрытия подвального помещения и другие). Необходимость радонозащитных мероприятий при плотности потока радона с поверхности грунта менее 80 мБк/м2*с должна определяться на стадии проектирования.
- при проектировании новых зданий жилищного и общественного назначения среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА) изотопов радона в воздухе помещений не должна превышать 100 Бк/м3, а мощность дозы гамма-излучения в помещении - мощность дозы на открытой местности более, чем на 0,2 мкЗв/ч
- в эксплуатируемых зданиях средняя ЭРОА изотопов радона в воздухе не должна превышать 200 Бк/м3. При ее превышении проводятся мероприятия, направленные на снижение поступления радона в воздух и улучшение вентиляции помещения.
Требования к защите от природного облучения в производственных условиях:
- в организациях, осуществляющих хозяйственную деятельность на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению, не допускается облучение работников более 5 мЗв/год за счет радиоактивного загрязнения.
- также нормируются воздействия космических излучений на экипажи самолетов
3. ограничение облучения медицинскими источниками ионизирующего излучения - см. вопрос 47.
4. ограничение облучения в результате аварий на ядерных объектах
Индивидуальная дозиметрия – измерение дозы на поверхности тела конкретного человека.
Цель индивидуальной дозиметрии: получение информации о дозах облучения персонала за определенный промежуток времени.
Ответственность за организацию и проведение индивидуальной дозиметрии персонала несет администрация учреждения, она осуществляется службой радиационной безопасности или специально выделенным лицом с соответствующей подготовкой.
В зависимости от характера работ индивидуальный дозиметрический контроль включает:
а) индивидуальный контроль доз внешнего бета-излучения, нейтронов, рентгеновского и гамма-излучений, а также смешанного излучения
б) индивидуальный контроль доз внутреннего облучения.
Основной документ, регламентирующий уровни облучения персонала, - НРБ – 2000.
Требование к индивидуальным дозиметрам:
а) универсальность применения (возможность регистрировать различные виды ионизирующих излучений с одинаковой чувствительностью и независимо от энергии, причем в широком диапазоне)
б) независимость показаний от мощности дозы и угла падения излучения
в) способность накапливать информацию во времени и сохранять ее в течение длительного периода
г) независимость показаний от параметров окружающей среды (температуры, влажности, давления, освещения и др.)
д) автономность детектора излучения
е) малые размеры
ж) механическая прочность
з) удобство эксплуатации
и) небольшая стоимость.
Индивидуальная дозиметрия с помощью термолюминесцентных дозиметров.
В основе метода – способность твердых кристаллов (люминофоров) запасать и длительное время сохранять поглощенную энергию ионизирующего излучения. При нагревании детектора данная поглощенная энергия вызывает свечение – термолюминесценцию, интенсивность которой эквивалентна поглощенной дозе излучения.
Термолюминесцентные дозиметры применяются для регистрации рентгеновского и гамма-излучений, заряженных частиц, тепловых нейтронов. Обычно бывают 2-х диаметров (5 и 10 мм) в форме таблетки, помещаются для ношения и транспортировки в специальные кассеты.
Дозиметры (ИКС-А, ТЛД) выдаются персоналу на длительный срок (минимум 1 квартал), затем они собираются, после чего с помощью измерительного пульта снимаются их показания.
Индивидуальный фотоконтроль.
В основе метода - образование скрытого изображения в фотоэмульсии при прохождении через нее заряженных частиц.
Предназначен для определения доз, получаемых за счет бета-, рентгеновского и гамма-излучений, тепловых и быстрых нейтронов.
Экспонированные фотопленки проявляют. Степень их почернения зависит от поглощенной дозы заряженных частиц. При измерении почернения фотопленки и сравнении ее почернения с контрольными образцами можно определить поглощенную дозу у человека.
Заряженные пленкой кассеты выдают персоналу для ношения в течение 1 мес. Фотообработку рабочих и контрольных пленок проводят одномоментно в одних и тех же растворах.
Для индивидуального фотоконтроля используют различные пленки для регистрации доз в диапазоне от 0,01 до 50 рад (чаще всего ИФКЦ, ИФК-2,3, ИФК-2,3М.
Средства для контроля внутреннего облучения в ЛПУ подразделяются на 2 класса:
1) первый - простые (носимые, портативные, транспортабельные, мобильные, стационарные) индикаторные средства измерения радиоактивности человека (портативные приборы РУБ-01П6, СРП-68-01) - предназначены для проведения оперативных массовых обследований с целью выявления лиц, нуждающихся в экстренной медицинской помощи или иных срочных мерах защиты. Приборы этого класса обеспечивают измерение энергии гамма- (бета-) излучения в широком диапазоне с порогом дискриминации 20-50 кэВ.
2) второй - гамма-спектрометрические установки (стационарные, транспортабельные, мобильные) - с защитой в форме кресла, обеспечивающие измерение активности в организме человека для смеси радионуклидов известного состава в диапазоне энергий 100-3000 кэВ; предназначены для контроля облучения персонала, оценки содержания радионуклидов в организме лиц, подвергшихся радиоактивному загрязнению, а также для выявления лиц с содержанием радионуклидов выше допустимого уровня.
В ЛПУ на базе поликлинических подразделений организуются кабинеты СИЧ (спектрометров излучения человека), состоящие из 2 помещений (подготовительного и непосредственно с СИЧ).
Обследованию на СИЧ подлежат следующие группы жителей Беларуси:
1) граждане, включенные в Белорусский государственный регистр лиц, подвергшихся воздействию радиации в результате аварии на ЧАЭС, которые проживают на территориях радиоактивного загрязнения по цезию-137 более 15 Ки/км2.
2) дети и подростки, проживающие на территориях радиоактивного загрязнения свыше 10 Ки/км2.
3) критические группы населения, проживающего в населенных пунктах, где годовая эффективная доза облучения составляет 1 мЗв и более
4) лица с повышенным содержанием радиоцезия в организме
5) лица или определенные группы жителей, проживающие в 10-километровых зонах действующих АЭС
6) граждане, проживающие на территориях радиоактивного загрязнения и пожелавшие знать содержание радионуклидов в своем организме
7) субъекты специальных клинико-эпидемиологических исследований по согласованию с МЗ
Показания к проведению обследования на содержание радиоцезия в организме жителей Беларуси:
1) наличие повышенного содержания радионуклидов в организме человека во время предыдущего обследования
2) принадлежность к критической группе жителей населенного пункта, в котором средняя годовая эффективная доза облучения превышает 1 мЗв, либо населенного пункта, расположенного в 10-километровой зоне действующей АЭС
3) постоянное проживание в населенном пункте на территории радиоактивного загрязнения, где радиационно-гигиеническими исследованиями установлены неединичные факты превышения допустимого содержания радионуклидов цезия в продуктах питания
4) проживание в населенном пункте вблизи лесного массива, расположенного на территории радиоактивного загрязнения, где радиационно-гигиеническими исследованиями установлены неединичные факты превышения допустимого содержания радионуклидов цезия в лесных продуктах питания (грибы, ягоды, дичь).
После проведения измерения оператор оценивает содержание радиоцезия в организме человека, сравнивая значения активности обследуемого со значением активности в таблицах возрастных значений среднего равновесного содержания цезия-137 в организме для данной возрастной группы, к которой относится пациент. В случае выявления повышенного содержания радиоцезия в присутствии обследуемого составляется извещение о случае выявления повышенного содержания радиоактивных веществ в организме, которое в течение 24 ч передается в ЦГЭ, где проводят расследование причин данного состояния.
44. Радиационные аварии. Международная шкала ядерных событий. Обеспечение радиационной безопасности населения при радиационных авариях.
В настоящее время на планете работает более 400 атомных электростанций (АЭС), строится еще более 100. Кроме того, действует большое число отдельных ядерных реакторов. При выработке атомной энергии в них накапливается огромное количество радиоактивных веществ, образующихся при физическом распаде ядер атомов топлива. К 1987 году в мире зарегистрированы 284 серьезные атомные аварии на АЭС, которые сопровождались выбросом в окружающую среду радиоактивных материалов. Ряд аварий происходят в мире и на радиохимическом производстве.
В 1990 году группой экспертов МАГАТЭ и ЕВРАТОМ была предложена Международная шкала ядерных событий. События, классифицируемые в шкале, относятся только к радиационной безопасности. Промышленные аварии или другие события, не связанные с ядерными или радиационными операциями, не классифицируются и определяются как "выходящие за рамки шкалы".
Шкала разделена на 2 большие части:
а) нижние три уровня (1-3) - относятся к происшествиям (инцидентам)
б) верхние уровни (4-7) - относятся к авариям.
Очень незначительные события, не влияющие на радиационную безопасность, классифицируются как события ниже уровня шкалы, или нулевого уровня.
Все ядерные установки проектируются таким образом, что существует ряд слоев безопасности, предотвращающих возникновение значительного воздействия на площадке и за ее пределами. Безопасность обеспечивается за счет применения системы барьеров (топливная матрица, оболочки ТВЭЛов, контур теплоносителя, герметичные помещения, фильтры), системы технических и организационных мер. Совокупность этих слоев безопасности составляет "глубокоэшелонированную защиту".
Международная шкала ядерных событий.
|
Уровень |
Название |
Критерии |
Примеры |
|
Ниже 0 |
Отклонение |
Не влияет на безопасность |
|
|
Инциденты |
|||
|
1 |
Аномалия |
Аномалия, выходящая за рамки предписанного режима эксплуатации. Она может быть обусловлена отказом оборудования, ошибкой человека или неправильным выполнением процедур |
|
|
2 |
Инцидент |
Инциденты, сопровождающиеся значительным отказом устройств обеспечения безопасности, но при сохранении достаточной глубокоэшелонированной защиты, обеспечивающей компенсацию дополнительных отказов. Событие, приводящее к дозе облучения персонала, превышающей установленный годовой дозовый предел или событие, которое приводит к наличию на установке значительных количеств радиоактивности в зонах, не предназначенных для этого по проекту и которое требует применения корректирующих мер. |
|
|
3 |
Серьезный инцидент |
- Внешний выброс радиоактивности, превышающий установленные пределы и ведущий к дозе облучения за пределами площадки порядка десятых долей мЗв. При таком выбросе защитные мероприятия за пределами площадки могут не понадобиться. События на площадке, приводящие к дозам облучения персонала, достаточным для возникновения острых воздействий на здоровье или событие, приводящее к серьезному распространению загрязнения. Например, нескольких тысяч тераБк активности, содержащихся в выбросе во вторую защитную оболочку, когда материал может быть возвращен в соответствующую зону хранения. - Инциденты, при которых дальнейший отказ систем безопасности может привести к аварийным условиям или ситуация, в которой системы безопасности будут не в состоянии предотвратить аварию в случае возникновения определенных инициирующих событий. |
АЭС Вандельос Испания, 1989 г. |
|
Аварии |
|||
|
4 |
Авария в пределах АЭС, не сопровождаемая значительным риском за пределами площадки |
- Внешний выброс радиоактивности, приводящий к дозе облучения за пределами площадки порядка нескольких мЗв. При таком выбросе необходимость в защитных действиях за пределами площадки обычно маловероятна, за исключением, возможно, местного контроля продуктов питания. - Значительное повреждение ядерной установки. Такая авария может включать в себя повреждение ядерной установки, в результате которого возникают серьезные проблемы с восстановительными работами, как, например, частичное расплавление активной зоны энергетического реактора и сравнимые события на нереакторных установках. - Облучение одного или нескольких работников, которое приводит к переоблучению с высокой вероятностью ранней смерти. |
Завод по пере работке топлива, Уиндскейл Соединенное Королевство, 1973 г. АЭС Сен-Лоран, Франция, 1980 г. Критическая сборка в Буэнос-Айресе, 1983 г. |
|
5 |
Авария, сопровождаемая риском за пределами площадки |
- Внешний выброс радиоактивного материала в количествах, радиологически эквивалентных сотням или тысячам TepaBq I-131. Такой выброс может привести к частичному осуществлению контрмер, предусматриваемых планами противоаварийных мероприятий с целью снижения вероятности воздействия на здоровье. - Серьезное повреждение ядерной установки. Оно может представлять собой серьезное повреждение значительной части активной зоны энергетического реактора, крупную аварию, связанную с критичностью или крупный пожар или взрыв с выбросом больших количеств радиоактивности в пределах установки. |
Реактор в Уиндскейл, Соединенное Королевство, 1957 г. АЭС Три-Майл-Айленд, США, 1979 г. |
|
6 |
Серьезная авария |
- Внешний выброс радиоактивных материалов в количествах, радиологически эквивалентных тысячам/десяткам тысяч терабеккерелей I-131. После такого выброса вероятно полное осуществление контрмер, предусматриваемых местными планами противоаварийных мероприятий с целью ограничения серьезных воздействий на здоровье. |
Завод по переработке топлива в Кыштыме, Россия, 1957 г. |
|
7 |
Крупная авария |
Внешний выброс значительной части радиоактивного материала на крупной установке (например: из активной зоны энергетического реактора). Обычно он состоит из смеси коротко- и долгоживущих радиоактивных продуктов деления (количествах, радиологически эквивалентных десяткам тысяч TepaBq I-131). Такой выброс приводит к возможности острых воздействий на здоровье людей; задержанным воздействиям на здоровье в больших районах, возможно, охватывающих территории нескольких стран; к долговременным экологическим последствиям. |
Чернобыльская АЭС, 1986 г. |
События рассматриваются с точки зрения трех критериев безопасности:
1) события, связанные с ухудшением глубокоэшелонированной защиты - включают происшествия 1 - 3 уровней.
2) воздействие на площадке - диапазон уровней от 2 (значительное загрязнение поверхностей и/или облучение персонала) до 5 (серьезная авария на станции – серьезное повреждение активной зоны ядерного реактора).
3) воздействие за пределами площадки - происходит воздействие на окружающую среду и здоровье населения, диапазон уровней от 3 до 7.
В случае аварии на ядерном реакторе (другой ядерно-физической установке) на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению, проводится комплекс мероприятий по защите населения и персонала. В зависимости от складывающейся обстановки могут быть приняты следующие меры по защите людей и окружающей среды от ионизирующих излучений:
1) ограничение пребывания на открытой местности (временное укрытие в домах и убежищах)
2) проведение экстренных мер защиты:
- защита органов дыхания специальными (респиратор, противогаз) и подручными средствами (носовые платки, полотенца, бумажные салфетки)
- герметизация жилых и служебных помещений на время рассеивания радиоактивных веществ в воздухе и формирования радиоактивного загрязнения территории
3) йодная профилактика
4) эвакуация и переселение
5) дезактивация территорий, зданий и сооружений
6) захоронение образовавшихся в результате дезактивационных мероприятий радиоактивных отходов, а также отходов промышленного и сельскохозяйственного производства с повышенным содержанием радионуклидов
7) ограничение свободного доступа населения на территории с высокими уровнями радиоактивного загрязнения и прекращение хозяйственной деятельности
8) перепрофилирование в лесном и сельском хозяйстве и обеспечение радиационно-безопасных условий труда
9) исключение или ограничение потребления загрязненных пищевых продуктов
10) меры по снижению содержания радиоактивных веществ в сельхозпродукции общественного сектора и продуктах ее переработки
11) меры по снижению загрязненности сельхозпродукции из личных подсобных хозяйств
12) благоустройство населенных пунктов
13) информирование населения о радиационной обстановке
14) социальные и другие дополнительные меры
45. Перечень защитных и реабилитационных мероприятий, проводимых в разные сроки после радиационной аварии. «Концепция защиты населения при радиационных авариях на АЭС».
В РБ в настоящее время нет АЭС и других объектов ядерно-энергетического цикла. Однако в приграничных районах сопредельных государств (Россия, Украина, Литва) функционируют четыре АЭС (Смоленская, Чернобыльская, Ровенская, Игналинская). Опыт Чернобыльской катастрофы показал, что аварии на них могут привести к масштабному загрязнению территории РБ и дополнительному облучению населения, что требует разработки превентивных мер защиты. В связи с этим в республике принята Концепция защиты населения РБ при авариях на ядерных физических установках (1993 г.). Ее цель - обоснование защитных мероприятий, предотвращающих возникновение детерминированных эффектов (острая лучевая болезнь, лучевой гипотиреоз, лучевая катаракта и др.), а также ограничивающих риск стохастических эффектов (онкологические заболевания) и гигиенических последствий.
При радиационной аварии на АЭС рассматриваются следующие основные факторы радиационного воздействия:
- внешнее гамма-излучение от радиоактивного облака
- внутреннее облучение при поступление радиоактивных веществ через органы дыхания
- контактное облучение вследствие радиоактивного загрязнения кожных покровов и одежды
- внешнее гамма-излучение от радиоактивных веществ, осевших на поверхность земли и местные объекты
- внутреннее облучение в результате потребления загрязненных пищевых продуктов и воды.
Концепция предусматривает защитные мероприятия на период первых 10 дней после аварии. Основным критерием для принятия решения о мерах защиты является мощность экспозиционной дозы на местности и индивидуальная доза облучения, прогнозируемая от начала аварии до 10 суток после нее.
1. При мощности экспозиционной дозы, превышающей ее фоновое значение для данной местности на 20 мкР/час, проводятся следующие мероприятия:
а) запрещение потребления молока местного производства и листовых овощей
б) ограничение пребывания людей на открытой местности
в) герметизация жилых и служебных помещений (плотное закрытие дверей, окон, дымоходов, вентиляционных отверстий, отключение вентиляции при отсутствии фильтров)
г) проведение йодной профилактики
2. При мощности экспозиционной дозы, равной 2,5 мР/час, проводятся следующие мероприятия:
а) запрещение потребления молока местного производства и листовых овощей
б) ограничение пребывания людей на открытой местности
в) герметизация жилых и служебных помещений (плотное закрытие дверей, окон, дымоходов, вентиляционных отверстий, отключение вентиляции при отсутствии фильтров)
г) проведение йодной профилактики.
д) прекращение работы детских дошкольных учреждений, школ и учебных заведений, прекращаются все виды деятельности, кроме необходимых для жизнеобеспечения населения; при необходимости пребывания вне помещения - защита органов дыхания и кожных покровов.
3. Если мощность экспозиционной дозы достигает 5 мР/час, помимо использования всех защитных мероприятий, принимается решение об эвакуации детей и беременных женщин. Доза их общего облучения до эвакуации не должна превышать 10 мЗв.
4. Если мощность экспозиционной дозы составляет 25 мР/час, принимается решение об эвакуации остального (взрослого) населения. Доза их общего облучения до эвакуации не должна превышать 50 мЗв.
Эвакуация детей и беременных женщин осуществляется при ожидаемой дозе на щитовидную железу, равной 200 мЗв; эвакуация остального населения - при ожидаемой дозе на щитовидную железу - 500 мЗв. Решение об эвакуации в зависимости от дозы облучения щитовидной железы принимается на основании дозиметрических замеров, выполненных в первые сутки после аварии с учетом эффективности проводимой йодной профилактики. Эвакуация населения проводится за пределы 100-км зоны АЭС.
На территории Беларуси устанавливаются 2 зоны первоочередных защитных мероприятий:
1) зона возможной эвакуации в радиусе 30 км от Игналинской и Чернобыльской АЭС - в случае аварии на этих АЭС в зонах возможной эвакуации вводится режим чрезвычайного положения.
2) зона профилактических мероприятий в радиусе 100 км от этих АЭС.
Перечень остальных защитных и реабилитационных мероприятий после аварии - см. вопрос 44.
46. Радиоактивный йод: физико-химическая характеристика, источники его поступления в окружающую среду, пути поступления и распределение в организме человека, биологическое действие. Проведение блокады щитовидной железы препаратами стабильного йода в случае аварии на АЭС.
Радиоактивный йод (йод-131, I-131):
- бета- и гамма-излучатель, Т1/2 около 8 дней, период биологического полувыведения - 138 суток. эффективный период – 0,019 года.
- в окружающую среду радиоактивный йод поступает в результате ядерных испытаний, при удалении радиоактивных отходов атомной промышленности и судов с ядерными установками, в случае аварий на АЭС
- обладает большой миграционной способностью - легко проникает в овощи, ягоды, молоко, водоросли, рыбу
- в организм попадает всеми известными способами (через ЖКТ, легкие, неповрежденную кожу); токсичность при ингаляционном поступлении примерно в 2 раза выше, что связано с большей площадью контактного b-облучения
- накапливается в щитовидной железе, накопление зависит от возраста и количества стабильного йода
- особенности действия на организм:
1. при поступлении в малых количествах: нарушение функции щитовидной железы, незначительные изменения в крови, некоторых показателей обмена и иммунитета
2. при дозах в несколько грей: повышение функциональной активности щитовидной железы в ближайший период, которое в дальнейшем может сменяться гипофункцией
3. повреждение щитовидной железы связано с: а) непосредственным действием радионуклида на тиреоидный эпителий б) повреждением сосудов в) радиоиммунными нарушениями
4. при дозах в десятки сантигрей - бластомогенные эффекты
5. в организме беременной легко проходит плацентарный барьер к плоду, с увеличением срока беременности уровни перехода повышаются. В щитовидной железе накапливается до 50-60% йода, содержащегося в теле плода, таким образом в железе плода формируются дозы, в десятки раз большие, чем в железе беременной женщины
6. основной путь выведения йода из организма - почки; также йод выводится с калом и с женским молоком в период лактации.
Радиационная защита щитовидной железы
Йодная блокада щитовидной железы проводится препаратами стабильного йода: йодидом калия (KI), антиструмином, водным раствором КI или спиртовой настойкой йода (5% йодная настойка).
Йодная блокада у различных категорий населения (проводят до устранения прямой угрозы поступления в организм радиоактивных изотопов йода, но не более 10, а для иодной настойки - 7 дней):
1) взрослые - однократный прием для взрослого человека - 125 мг йодида калия, защитный эффект однократного приема йодида калия длится 24 ч. Взрослому допускается прием йодида калия по 125 мг в течение 10 суток (суммарная доза 1250 мг). При отсутствии KI можно провести его замену приемом 5% раствора йодной настойки, антиструмином (125 мг KI) или нанесением сетки спиртовой настойки йода на внутреннюю поверхность предплечья (закрашенная поверхность должна быть диаметром около 3-5 см).
2) дети моложе 3 лет принимают 60-65 мг йодида калия 1 раз в сутки в течении 2 суток (суммарная доза 120-130 мг).
3) дети старше 3 лет принимают 60-65 мг йодида калия 1 раз в сутки в течении 10 суток (суммарная доза 600-650 мг).
4) беременные и кормящие новорожденных женщины принимают по 125 мг 1 раз в сутки в течении 2 суток (суммарная доза 250 мг)
5) новорожденным, находящимся на грудном вскармливании, йодид калия не назначается: они получают необходимое количество йода с молоком матери, которая принимает препарат в дозе 125 мг 1 раз в сутки (но не более 2 раз за 2 суток).
При проведении йодной профилактики особое внимание следует уделять беременным женщинам. Беспрепятственно проникая через плаценту, йод в большом количестве поглощается фетальной щитовидной железой, подавляет ее функцию и дальнейшее развитие. Фармакологические дозы неорганического йода существенно тормозят окисление йода в тиреоцитах плода, ингибируют его органификацию и блокируют освобождение гормонов из железы. Поэтому, при необходимости продления йодной профилактики для беременных, наряду с введением блокирующей дозы йода необходим дополнительный прием перхлората калия. Это соединение снижает захват любых изотопов йода (в том числе стабильного), что обеспечивает в последующем ускоренное его выведение. В этом случае беременным можно проводить йодную профилактику до 7 суток приемом 125 мг KI в комбинации с дополнительным приемом перхлората калия в дозе 750 мг один раз в день.
NB! Прием алкоголя во время йодной профилактики категорически запрещен.
При использовании 5% йодной настойки (водно-спиртового раствора йода) дозы приема следующие:
а) детям от 2 лет и старше и взрослым - по 3-5 капель на стакан молока или воды после еды 3 раза в день в течении 7 суток
б) детям до 2 лет - по 1-2 капли на 100 мл молока или питательной смеси 3 раза в день в течение 7 суток.
Побочные действия препаратов стабильного йода:
1. Интратиреоидные - эффекты, проявляющиеся в самой щитовидной железе (аутоиммунный тиреоидит, токсическая аденома щитовидной железы, рецидив диффузного токсического зоба)
2. Экстратиреоидные - эффекты, развивающиеся со стороны других органов (у детей чаще со стороны ЖКТ: рвота, абдоменалгия, диарея, у взрослых - сыпь на коже, затруднения дыхания и др.).
Побочное действие препаратов йода обнаруживается чаще при превышении рекомендуемой дозы или гиперчувствительности к йоду, поэтому радиозащитную блокаду щитовидной железы препаратами стабильного йода в целом следует признать безопасной.
Для обеспечения высокой эффективности йодной профилактики необходимо обеспечить прием препарата стабильного йода в возможно более короткие сроки после поступления в организм его радиоактивных изотопов. Практически стопроцентная блокада щитовидной железы наблюдается при профилактическом приеме препаратов стабильного йода за 6 часов до поступления радиоизотопов йода. Прием йодида калия через 1 час после попадания в организм радиоактивного йода (с вдыхаемым воздухом или пищевыми продуктами) уменьшает дозу облучения щитовидной железы на 90 %, через 2 часа - на 85 %, через 3 часа - на 60 %, через 6 часов - на 50 %, через 8 часов – на 0 %.
Населению, проживающему или работающему в 30-км зонах Игналинской и Чернобыльской АЭС, препарат йодида калия в однократной дозе раздается бесплатно поквартально для приема в случае аварии. Остальное необходимое количество препарата хранится на ФАПах, в участковых и центральных районных больницах, расположенных на территории 30-км зон. Иодид калия для населения, проживающего в зонах от 30 до 100 км от действующих АЭС, хранится на ФАПах, участковых и центральных районных больницах, расположенных на территориях в зоне от 30 до 100 км. Таблетированные препараты йодида калия имеются и в стандартной укладке из резервов гражданской обороны АИ-2 (аптечка индивидуальная): в гнезде № 6 размещен пластмассовый пенал, содержащий “Радиозащитное средство № 2” - таблетки KI в дозе 125 мг.
Информация о превышении радиоактивного фона на территориях в пределах 100-км зоны от функционирующих АЭС на 20 мкР/час по сравнению с предыдущим измерением передается службами Главгидромета районным штабам Гражданской обороны, отсюда она поступает главным врачам районных территориальных медицинских объединений (РТМО) и является критерием для начала йодной профилактики. Решение о начале йодной профилактики на территориях в пределах 100-км зоны от АЭС принимают главные врачи РТМО на основании информации, поступившей из районных штабов Гражданской обороны. Информация, поступившая от других ведомств и служб, не является основанием для принятия решений о необходимости проведения йодной профилактики.
47. Регламентация обеспечения радиационной безопасности пациентов и населения при медицинском облучении в нормативных документах Республики Беларусь (Закон Pеспублики Беларусь «О радиационной безопасности населения», HPБ-2000 и ОСП-2002).
а) закон РБ "О радиационной безопасности населения" - статья 15 - регулирует обеспечение радиационной безопасности при медицинском облучении:
- нормативы
- использование средств защиты пациентов
- информация о дозах облучения и возможных последствиях
- право пациента отказаться от медицинских рентгенологических процедур.
б) НРБ-2000 - глава 10 - "Ограничение медицинского облучения":
ст. 45. Принципы контроля и ограничения радиационных воздействий в медицине основаны на получении необходимой и полезной диагностической информации или терапевтического эффекта при минимально возможных уровнях облучения. При этом не устанавливаются пределы доз, но используются принципы обоснования назначения радиологических медицинских процедур и оптимизации мер защиты пациентов.
ст. 46. При проведении профилактических медицинских рентгенологических исследований и научных исследований практически здоровых лиц годовая эффективная доза облучения этих лиц не должна превышать 1 мЗв. Установленный норматив годового профилактического облучения может быть превышен только на основании решения МЗ РБ и лишь в условиях неблагоприятной эпидемиологической обстановки, требующей проведения дополнительных исследований или применения методов с большим дозообразованием.
ст. 48. Лица, не являющиеся работниками рентгенорадиологического отделения, оказывающие помощь в поддержке пациентов (тяжелобольных, детей) при выполнении рентгенодиагностических процедур, не должны подвергаться облучению в дозе, превышающей 5 мЗв в год.
ст. 50. При использовании источников излучения в медицинских целях контроль доз облучения пациентов является обязательным.
в) ОСП - 2002 - глава 23 - "Радиационная безопасность пациентов и населения при медицинском облучении".
- Радиационная безопасность пациентов и населения должна быть обеспечена при всех видам медицинского облучения, при этом польза должна быть максимальной, а риск вреда минимален.
- Медицинское облучение пациентов с целью получения диагностической информации или терапевтического эффекта проводится только по назначению врача и с согласия пациента. Окончательное решение о проведении соответствующей процедуры принимает врач-рентгенолог или врач-радиолог.
- Медицинское диагностическое облучение осуществляется по медицинским показаниям в тех случаях, когда отсутствуют или нельзя применить или недостаточно информативны другие альтернативные методы диагностики.
- Регламенты проведения всех видов рентгенорадиологических диагностических исследований должны гарантировать отсутствие детерминированных лучевых эффектов.
- При проведении лучевой терапии должны быть предприняты все возможные меры для предотвращения лучевых осложнений у пациента.
- Медицинский и технологический персонал, выполняющий или обеспечивающий выполнение рентгенорадиологических исследований или радиотерапевтических процедур, должен иметь специальную подготовку по этим вопросам и периодически проходить переподготовку.
- Дозы облучения пациента от проведения каждого рентгенорадиологического исследования и процедуры лучевой терапии должны вноситься в персональный лист учета медицинского облучения, являющийся обязательным приложением к его амбулаторной карте
- По требованию пациента ему предоставляется информация об ожидаемой или полученной дозе облучения и о возможных последствиях от проведения рентгенорадиологических процедур
- При введении пациенту радиофармацевтического препарата с терапевтической целью врач должен рекомендовать ему временное воздержание от воспроизводства потомства
г) Постановление Совета Министров РБ № 929 от 17.06.1999 "О единой государственной системе контроля и учета индивидуальных доз облучения"
д) Инструкция МЗ РБ от 11.09.2001 "Контроль доз облучения пациентов при рентгенодиагностических исследованиях"
е) Санитарные правила и нормативы
48. Принципы снижения дозовых нагрузок на пациентов при проведении рентгенологических исследований.
Принципы снижения дозовых нагрузок на пациентов при проведении рентгенологических исследований:
1) при назначении рентгенологических исследований:
а) диагностический процесс должен предусматривать постоянный обмен мнениями между клиницистом и рентгенологом для выбора наиболее оптимальной и эффективной тактики его проведения
б) на рентгенологические исследования направляет только врач и только по строгим клиническим показаниям
в) в направлении на рентгенологическое исследование врач обязан обосновать показания к нему и указать конкретную цель исследования (предварительный диагноз), а также представить данные
предварительного (эндоскопического) исследования и консультаций, не подменяя ее расплывчатыми формулировками типа "обследование". Иначе направление должно расцениваться рентгенологом как необоснованное; проводить исследования по таким направлениям запрещается.
г) в случаях неустановленного диагноза повторное рентгенологическое исследование проводится в сроки, рекомендованные врачом-рентгенологом; при неотложных состояниях рентгенологическое исследование осуществляется независимо от сроков предыдущего исследования.
д) окончательное решение о проведении рентгенологического исследования принимает врач-рентгенолог, определяющий необходимый объем и методику исследования. В случае отказа от исследования он обязан проинформировать об этом лечащего врача, записав мотивированный отказ в медицинской карте стационарного, амбулаторного больного или истории развития ребенка
е) результаты исследования и лучевая нагрузка на пациента регистрируются в форме учета дозовых нагрузок и в индивидуальном радиационном паспорте (подробнее - см. вопрос 49).
ж) основным методом исследования органов грудной клетки, брюшной полости, забрюшинного пространства, костно-суставной системы является полипозиционная рентгенография; рентгеноскопия возможна только по строгим клиническим показаниям.
з) при благоприятной эпидемиологической ситуации начальный возраст флюорографического обследования устанавливается с 17 лет, а периодичность - 1 раз в год.
2) при проведении рентгенологических исследований противопоказано:
а) проведение массовых профилактических рентгеноскопических и флюорографических исследований детям
б) рентгеноскопия различных органов с профилактической целью
в) проведение рентгенологических исследований беременным женщинам и кормящим матерям без строгих клинических показаний
3) технические рекомендации по снижению лучевых нагрузок на пациентов:
а) к эксплуатации допускается только исправная рентгеновская аппаратура, снабженная всеми техническими средствами защиты пациента (дополнительными фильтрами, коллимирующими устройствами, ограничителями расстояния фокус - поверхность тела и др.)
б) применение передвижной и переносной рентгеновской аппаратуры (в палатах, операционных и т.д.) должно осуществляться с соблюдением всех правил радиационной безопасности.
в) при проведении рентгенологических исследований пребывание в процедурной более одного пациента запрещается.
г) при рентгенологических исследованиях должно проводиться максимально возможное экранирование всего тела, за исключением исследуемой области, особенно у лиц детородного возраста и детей, обращая внимание на экранирование области таза и щитовидной железы.
49. Инструкция: «Контроль доз облучения пациентов при рентгенодиагностических исследованиях» от 11 сентября 2001 г. Категории пациентов, выделяемые при проведении рентгенодиагностических исследований.
В соответствии с законом РБ «О радиационной безопасности населения» одним из основных элементов организации безопасности населения республики является создание системы контроля и учета степени облучения населения при проведении медицинских рентгенологических исследований.
Данный вид радиационного воздействия определяет более 40-50 % дополнительно к фоновому облучению населения. В соответствии с постановлением Совета Министров РБ «О единой государственной системе контроля и первичного учета индивидуальных доз облучения» организация контроля и первичного учета индивидуальных доз облучения при проведении рентгенологических исследований осуществляется администрацией лечебного учреждения.
Цель инструкции "Контроль доз облучения пациентов при рентгенодиагностических исследованиях": определение примерных эффективных доз при основных видах рентгенодиагностических исследований и формулирование дозовых пределов для пациентов, подвергающихся рентгенодиагностическим обследованиям.
Во избежание необоснованного переоблучения пациентов рекомендуются допустимые контрольные уровни для трех категорий обследуемых, нуждающихся в рентгенологической помощи разной степени. В зависимости от цели и показаний к проведению рентгенодиагностических исследований выделяют три категории пациентов; отнесение обследуемых лиц к той или иной категории определяет индивидуальную предельную дозу, устанавливаемую по значению эффективной дозы.
а) категория АД – пациенты, которым рентгенодиагностические исследования назначаются в связи с наличием или подозрением онкологического заболевания, а так же в ургентной практике (травмы, кровотечения и др.); дозовый контрольный уровень рекомендован таким образом, чтобы облучение не могло вызвать непосредственных лучевых поражений.
Рекомендуемый дозовый контрольный уровень - 150 мЗв/год.
б) категория БД - пациенты, которым рентгенодиагностические исследования проводятся по клиническим показаниям с целью установления (уточнения) диагноза или выбора тактики лечения при заболеваниях неонкологического характера; дозовый контрольный уровень рекомендован в 10 раз ниже, чем для категории АД, для предотвращения риска появления стохастических (соматических и генетических) последствий облучения.
Рекомендуемый дозовый контрольный уровень - 15 мЗв/год.
в) категория ВД - пациенты, которым рентгенодиагностические исследования проводятся с профилактической целью, а также периодические исследования после радикального лечения по поводу злокачественных опухолей; группы риска (работающие во вредных условиях, связанных с воздействием ионизирующих излучений; с предопухолевыми заболеваниями - фиброаденоматоз, лейкоплакия и др.); дозовый контрольный уровень рекомендован в 10 раз ниже, чем для категории БД
Рекомендуемый дозовый контрольный уровень - 1,5 мЗв/год.
Допускается многократное обследование пациентов в течение года при условии, что суммарное значение эффективной дозы не превысит рекомендуемого контрольного уровня для данной категории. Рентгенодиагностические исследования не проводятся (за исключением жизненных медицинских показаний):
а) женщинам, относящимся к категориям БД и ВД в период установленной или возможной беременности
б) детям до 15 лет, относящимся к категории ВД
Учет дозовых нагрузок на пациентов при рентгенологических исследованиях.
Регистрация дозовых нагрузок пациентов производится путем заполнения «Формы учета дозовых нагрузок» в истории болезни или карте амбулаторного больного.
Форма учета дозовых нагрузок для пациентов, прошедших рентгенодиагностические исследования
|
№ п/п |
Дата исследования |
Вид исследования |
Эффективная доза (мЗв) |
С целью суммарной оценки степени облучения пациента за каждый год, за всю жизнь необходимо наличие у него «Индивидуального радиационного паспорта», который предъявляется при каждом посещении лечебного учреждения.
Форма индивидуального радиационного паспорта.
Фамилия
Имя
Отчество
Год рождения
Пол
|
п/п |
Дата исследования |
Эффективная доза (мЗв) |
При назначении на рентгенологическое исследование необходимо данные, отмеченные в «Индивидуальном радиационном паспорте» сопоставлять с пределами дозовых нагрузок для категории, к которой относится данный пациент. При превышении пределов доз необходимость проведения дополнительного рентгенодиагностического исследования должно подтверждаться консилиумом врачей-специалистов и рентгенологов с соответствующей записью в истории болезни (амбулаторной карте).
Значения средних эффективных доз получены на основании фантомных дозиметрических измерений, проведенных при моделировании реальных условий выполнения рентгенодиагностических исследований.
После проведения рентгенологического исследования в истории болезни (карте амбулаторного больного) и в индивидуальном радиационном паспорте указывается величина эффективной дозы в соответствии с таблицей «Примерные значения эффективных доз при рентгенодиагностических исследованиях».
При повторных исследованиях или проведении нескольких видов исследований величина эффективной дозы указывается каждый раз.
50. Методы профилактики эффектов воздействия хронических низкодозовых радиационных нагрузок. Способы снижения поступления и ускорения выведения радионуклидов из организма. Мероприятия, направленные на повышение устойчивости организма к радиационному воздействию.
В РБ основные дозы формируются за счет внутреннего облучения, т.к. продукты загрязнены в той или иной степени, поэтому необходимо проводить мероприятия по снижению именно дозы внутреннего облучения.
Мероприятия бывают:
1. государственного уровня:
- вводятся республиканские допустимые уровни (РДУ) по стронцию-90 и цезию - 137 (более чистых продуктов в среднем по республике получить нельзя)
- существует система радиационно-метрического контроля, которая ориентируется на данных РДУ и "отделяет" более загрязненные продукты
В процессе радиационного контроля измеряются мощность экспозиционной дозы, плотность потока частиц, концентрация радионуклидов в воде, воздухе, почве, продуктах питания, организме человека.
Определены 3 уровня радиационного контроля: 1. государственный 2. ведомственный 3. общественный.
Радиационный контроль проводится на следующих территориях (зонах):
1. зона А - территория, загрязненная в результате чернобыльской аварии
2. зона Б - территория вероятного радиационного воздействия выбросов АЭС (30-км зоны вокруг Игналинской и Чернобыльской АЭС)
3. зона В - остальная территория республики.
Принадлежностью территории к той или иной зоне определяется кратность и объем исследований продуктов питания и воды на содержание радионуклидов.
Продукты питания и сырье для их производства, заготовленное на территории радиоактивного загрязнения, должны иметь сертификат с указанием места производства и содержания радионуклидов. Содержание радионуклидов в продукции не должно превышать Республиканские допустимые уровни (РДУ) содержания радионуклидов цезия и стронция в пищевых продуктах и питьевой воде.
В системе радиационного контроля задействованы различные министерства и службы: санитарная служба МЗ РБ осуществляет контроль рынков, Министерство лесного хозяйства осуществляет контроль даров леса, Министерство сельского хозяйства контролирует молокозаводы и т.д.
- рациональное ведение сельского хозяйства: в зависимости от уровня и характера загрязнения почв радионуклидами в республике разработаны типовые схемы севооборота и ряд других мероприятий (подбор культур, известкование кислых почв, внесение минеральных удобрений и т.д.)
- технологическая переработка сельскохозяйственного сырья: переработка цельного молока, загрязненного радионуклидами на молочные продукты (при этом снижается содержание радионуклидов в сливках, твороге - в 4-6 раз; в сыре - в 8-10 раз; в сливочном масле - в 8-10 раз; в топленом масле - 90-100 раз)
- переработка загрязненного радионуклидами мяса (производство консервов, фарша, колбас).
- использование пищевых добавок в пищевой промышленности (их введение направлено на повышение устойчивости организма к радиационному воздействию и выведение радионуклидов из организма):
а) пищевые продукты: морская капуста, фруктовые добавки
б) вытяжки из фруктов и растений: масляный раствор b-каротина, экстракт корня солодки
в) витамины: В1, В2
г) фруктовые добавки, богатые микроэлементами, витаминами и пектиновыми веществами.
Указанные пищевые добавки используются для производства хлебобулочных и кондитерских изделий (хлеб “Нарочанский”, “Двинский”, пряники, печенье, торты, пирожные, зефир), безалкогольные напитки (соки, поливитаминные напитки “Асаблiвы”, “Абисиб”, “Надзея”, “Слуцкий оригинальный”), пиво (“Былинное”), майонез (“Рябинка”).
- проведение санитарно-просветительной работы среди населения по ведению здорового образа жизни, рациональному питанию в условиях радиации и радиационной обстановке.
2. индивидуального уровня:
1) мероприятия по снижению поступления радионуклидов в организм
а) ограничение и/или исключение из рациона продуктов питания, накапливающих радионуклиды в значительных количествах
- по способности накапливать Сs-137 в порядке убывания основные овощные культуры распределяются следующим образом: сладкий перец, капуста, картофель, свекла, щавель, салат, редис, лук, чеснок, морковь, огурцы, помидоры (первые в 10-15 раз больше, чем последние).
- следует отказаться от заведомо загрязненных продуктов питания - дары леса: грибы, мох, ягоды (в лесу плохо происходят процессы самоочищения); черника, брусника, черная и красная смородина, клюква более интенсивно, а земляника, крыжовник, белая смородина, малина и рябина менее интенсивно накапливают радионуклиды
- мясо: больше цезия содержится в мясе старых животных, стронция - в костях молодых
б) правильная кулинарная обработка продуктов питания
- не варить бульоны на костях, особенно крупного рогатого скота - содержат стронций, переходу которого в бульон способствует повышение температуры
- тщательно очищать грибы от лесного мусора, хорошо промывать, вымачивать в солевом растворе; перед приготовлением блюд грибы рекомендуется прокипятить несколько раз со сливом отвара
- тщательно очищать корнеплоды от кожуры, удалять ботву у корнеплодов и венчики; удалять кочерыжки и верхние листья у капусты; овощи и корнеплоды тщательно мыть и предварительно вымачивать со сливом рассола, желательно отваривать (в вареном картофеле количество радионуклидов уменьшается в 2 раза)
- при засолке или мариновании овощей, фруктов, грибов (не употреблять рассол или маринад в пищу!) содержание радионуклидов снижается в 1,5-2 раза
- рыбу перед приготовлением рекомендуется тщательно очищать, вымывать и обязательно удалять голову, плавники и внутренности
- значительно снизить концентрацию радионуклидов в мясе можно путем следующей обработки: промыть в проточной воде, замочить в солевом растворе воды на 2-3 часа, слить, залить новой порцией воды, довести до кипения, опять слить, залить новой водой и варить до готовности.
2) мероприятия, ограничивающие всасывание радионуклидов в организм
а) принцип конкурентного замещения радионуклидов: повышение нормальных стабильных элементов (вместо стронция - кальций, вместо цезия - калий).
Кальций: творог, продукты переработки молока
Калий: изюм, курага, сухофрукты
Рубидий: виноград Молдавии, вино, особенно Каберне (сухое, полусухое)
б) принцип неспецифического связывания радионуклидов: следует принимать вещества, которые могут связывать радионуклиды
Пектины: яблоки, огурец, зефир, мармелад
Фитаты: зерновые, бобовые
Антоцианы: темноокрашенные плоды и ягоды, черноплодная рябина, слива, черная смородина, виноград
3) мероприятия, направленные на ускорение выведения радионуклидов из организма:
а) усиление перистальтики кишечника, которое обеспечивается употреблением продуктов, богатых клетчаткой: хлеб грубого помола, овощи (капуста, свекла, морковь), фрукты (чернослив), крупы (гречка, овсянка, пшено).
б) регулярный пассаж желчи и мочи обеспечивается при употреблении дополнительного количества жидкостей (чай, соки, морсы, компоты), настоев трав, обладающих мочегонным и желчегонным действием (ромашка, зверобой, бессмертник, мята, шиповник, укроп).
в) стимуляция лимфатического дренажа: различные лекарственные травы (овес обыкновенный (семена, овсяные хлопья), листья черной смородины, плоды шиповника, подорожник, цветки календулы, кукурузные рыльца)
4) мероприятия по предотвращению действия радионуклидов на биологические молекулы: а) насыщение организма антиоксидантами для удаления продуктов радиолиза воды из клеток и снижения перекисного окисления липидов (витамины А, Е, С, селен, цинк, медь - входят в состав ферментов, препятствующих ПОЛ)
- Тривиплюс, теравит
- Витамин А: морковь (каротин - провитамин)
- Витамин Е: масло растительное (оливковое - оптимальное соотношение между насыщеными и ненасыщенными жирными кислотами)
- Витамин С: сладкий перец
- Цинк: семечки, хлеб грубого помола
- Селен: чеснок
- Медь: зеленый перец
- Алкоголь: обладает свойством антиоксидант, но в определенных дозах (перехватывает свободные радикалы, снижая ПОЛ - 1 г чистого алкоголя (96% спирт) на кг массы тела в течение 14 дней для мужчин и 0,5 г для женщин)
б) исключение из рациона продуктов, содержащих прооксиданты (красной смородины)
в) насыщение организма микроэлементами (иод, цинк, медь, селен, кобальт и др.)
г) правильный режим питания:
- употребление достаточного количества полноценного белка
- не злоупотреблять пищей, богатой жирами, так как:
д) употребление пищевых добавок для повышения устойчивости организма к радиационному воздействию и выведение радионуклидов из организма:
- зерна проросшей пшеницы (Cell Guard, Cell Sentri), которые содержат значительное количество антиоксидантов и иммуномодуляторов. Курсовой прием составляет три недели ежедневно натощак за 30 минут до еды по схеме. Прием таблеток сочетается с обязательным приемом жидкости в количестве 6-8 стаканов в течении дня для взрослых и 5-6 стаканов для детей.
- спирулина (из сине-зеленых водорослей)
- абисиб (из хвои пихты сибирской) - поливитаминный комплекс, содержащий микроэлементы, фитонциды, хлорофиллин; стимулирует кроветворение, обладает радио- и гепатозащитным действием, противовоспалительным и иммуномодулирующим эффектом
- мипровит (из культуры мицелия высших грибов) - содержит все незаменимые аминокислоты, эссенциальные фосфолипиды, ненасыщенные жирные кислоты, минеральные вещества, витамины группы В, никотиновую, фоливую и пантотеновую кислоты, биотин; обладает иммуномодулирующими и антиоксидантными свойствами, антианемическим действием, нормализует биоценоз кишечника.
е) мероприятия по повышению адаптационно-компенсаторных возможностей организма:
- соблюдение режима труда и отдыха;
- прием адаптагенов;
- уменьшение психологической дезадаптации;
- массаж, гидротерапия, светолечение, электролечение, теплогрязелечение, минеральные воды
- витаминопрофилактика.
Практические навыки.
1. Решение задач с последующей оценкой полученных результатов:
Примеры типовых задач по расчету годовой эффективной дозы внешнего облучения населения за счет радионуклидов чернобыльского выброса.
А. Расчет по мощности экспозиционной дозы.
Задача:
Рассчитайте годовую эффективную дозу (ГЭД) внешнего облучения за счет чернобыльских выпадений радионуклидов для жителей села М., если средняя мощность экспозиционной дозы в данном населенном пункте равна 25 мкР/час (до аварии на ЧАЭС средний уровень фона гамма-излучения в данном селе равен 0,008 мР/час).
Решение:
ГЭД внешнего облучения за счет чернобыльских выпадений определяется следующим соотношением:
, где
Е – годовая эффективная доза внешнего облучения, мЗв/год
Коб – обобщенный коэффициент перехода от мощности экспозиционной дозы (МЭД) в воздухе на высоте 1 м к годовой эффективной дозе внешнего облучения тела человека, равен 0,053 (мЗв*час)/(год*мкР)
Кзащ – безразмерный коэффициент, характеризующий сезонные колебания уровней МЭД, различные режимы поведения человека и защитные свойства рабочих и жилых
зданий критической группы населения (лесники, механизаторы, полеводы и др.); он равен для села 0,41; для поселка городского типа 0,30; для города 0,24.
Х – средняя мощность экспозиционной дозы в настоящий момент в населенном пункте, мкР/час
Х0 – средняя мощность экспозиционной дозы (средний уровень фона гамма-излучения) в населенном пункте до аварии на ЧАЭС, мкР/час (ПРИ НЕИЗВЕСТНОМ ЗНАЧЕНИИ ФОНА ДО АВАРИИ она по умолчанию равна 10 мкР/час).
Внимание! Во всех задачах все компоненты формулы должны быть в ОДИНАКОВЫХ ЕДИНИЦАХ ИЗМЕРЕНИЯ. Поэтому в данном случае Хо в мР/час переводим в мкР/час (смотрим по другим единицам измерения, например мкР есть в константе Коб).
ГЭД = 0,053 Х 0,41 Х (25-8) = 0,37 (мЗв/год)
Б. Расчет по плотности загрязнения территории радионуклидами цезия-137.
Задача:
Рассчитайте годовую эффективную дозу (ГЭД) внешнего облучения за счет чернобыльских выпадений радионуклидов для жителей села М., если плотность загрязнения территории населенного пункта составляет 5 Ки/км3.
Решение.
В данном случае для расчета ГЭД используется следующее соотношение:
, где
Е – годовая эффективная доза внешнего облучения, мЗв/год
Коб – обобщенный коэффициент перехода от МЭД в воздухе на высоте 1 м к ГЭД внешнего облучения тела человека, равен 0,053 (мЗв*час)/(год*мкР)
Кп – средний коэффициент перехода от плотности загрязнения почв (ПЗТ) цезием-137 к МЭД.
Если ПЗТ в Ки/км2, Кп = 1,75; если ПЗТ в кБк/м2, то Кп = 0,047.
ПЗТ - плотность загрязнения территории населенного пункта Cs-137, кБк/м2 или Ки/км2
ГЭД = 0,053 Х 1,75 Х 5 = 0,46 (мЗв/год)
Примеры типовых задач по расчету и оценке годовой эффективной дозы внутреннего облучения населения при хроническом ингаляционном или пероральном поступлении радионуклидов в организм.
А. Расчет годовой эффективной дозы внутреннего облучения населения за счет перорального поступления радионуклидов.
Задача.
Рассчитайте годовую эффективную дозу (в мЗв) внутреннего облучения, формирующуюся при употреблении молока с удельной активностью по цезию-137 3,5*10-9 Ки/кг. Годовое потребление молока принять равным 120 кг.
Решение.
Расчет производится по следующей формуле:
, где
Е – ГЭД, мЗв/год
I – среднегодовое потребление продукта, кг/год
А – среднегодовая удельная (или объемная) активность данного продукта, Бк/кг (Ки/кг Х 3,7*1010 = Бк/кг)
- дозовый коэффициент внутреннего облучения, Зв/Бк (находится по приложению 3 НРБ-2000)
В данном случае = 1,3*10-8 (Зв/Бк).
А = 3,5*10-9 Х 3,7*1010 = 129,5 (Бк/кг)
Е = 120 Х 129,5 Х 1,3*10-8 = 0,2*10-3 (Зв/год) = 0,2 (мЗв/год).
Б. Расчет годовой эффективной дозы внутреннего облучения населения за счет ингаляционного поступления радионуклидов.
Задача.
Рассчитайте годовую эффективную дозу (в мЗв) внутреннего облучения организма взрослого человека, формирующуюся при условии, что средняя объемная активность воздуха по цезию-137 равна 7,3*10-13 Ки/л (путь поступления Сs-137 - ингаляционный).
Решение.
Расчет производим по следующей формуле:
Е – ГЭД, мЗв/год
V – среднегодовой объем дыхания, м3/кг (находится по приложению 9 НРБ-2000, в таблице цифра дана в тысячах м3)
А – среднегодовая объемная активность, Бк/м3 (Ки/л * 3,7*1013 = Бк/м3)
- дозовый коэффициент внутреннего облучения (находится по приложению 3 НРБ-2000), Зв/Бк
В данном случае, V = 8,1*103 (м3/год), = 4,6*10-9 Зв/Бк.
А = 7,3*10-13 Х 3,7*1010 = 27*10-3 Бк/л = 27 Бк/м3.
Е = 8,1*103 Х 27 Х 4,6*10-9 = 1 мЗв/год.
Особенности решения некоторых задач.
1. Задачи на кратность превышения предела дозы.
Пример: рассчитайте, во сколько раз превышает предел дозы доза, получаемая взрослым при ингаляционном поступлении радионуклидов, если он проживает на территории со средней объемной активностью воздуха по стронцию-90 3,0*10-13 Ки/л.
Решение:
а) рассчитываем ГЭД по формуле:
В данном случае, V = 8,1*103 (м3/год), = 5,0*10-8 Зв/Бк
А = 3,0*10-13 Х 3,7* 1010 = 11,1*10-3 Бк/л = 11,1 Бк/м3
Е = 8,1*103 Х 11,1 Х 5,0*10-8 = 4,5*10-3 Зв/год = 4,5 мЗв/год
б) делим полученную ГЭД на предел дозы (он берется из приложения 1 на 33 стр. НРБ-2000, всегда равен 1 мЗв/год).
4,5 / 1 = 4,5.
Ответ: в 4,5 раза рассчитанная доза превышает предел.
2. Задачи комбинированного типа, когда в условии может быть дана доза внешнего или внутреннего облучения, недостающую дозу нужно рассчитать, затем сложить обе дозы.
NB!
а) в задачах нужно будет также указать за счет чего преимущественно формируется ГЭД и дать конкретные рекомендации по ее снижению (вопросы 42, 50).
б) следует всегда помнить о приведении всех компонентов формулы к единым единицам измерения, например: 1 Зв = 100 сЗв = 1000 мЗв = 106 мкЗв и т.д.
2. Предложить комплекс мероприятий для снижения доз, формирующихся за счет внешнего и внутреннего облучения.
Снижение дозы внешнего облучения обеспечивается (подробнее см. вопрос 42):
1) минимально необходимым временем работы в поле излучения
2) максимально возможным расстоянием от источника до объекта облучения
3) экранированием либо источника излучения, либо объекта облучения
Снижение дозы внутреннего облучения (подробнее см. вопрос 42, 50):
1) уменьшение количества попадающих в организм радионуклидов (герметизация технологического оборудования и рабочих мест, устройство фильтров на вытяжных системах вентиляции, рациональная планировка помещений, индивидуальные средства защиты, соблюдение правил радиационной гигиены)
2) мероприятия по снижению поступления радионуклидов в организм
3) мероприятия, ограничивающие всасывание радионуклидов в организм
4) мероприятия, направленные на ускорение выведения радионуклидов из организма
Литература.
1. Радиационная медицина: Учебно-методическое пособие / А.Н.Стожаров и др. - Мн.: БГМУ, 2007 г. - 144 стр.
2. Конспект лекций.
3. НРБ-2000, ОСП-2002 и другие нормативные акты, законы, положения, санитарные правила
4. Данные сети интернет.
Нашы праекты:
www.bsmu-all.narod.ru - карысная інфармацыя для студэнтаў-медыкаў (у тым ліку і працы папярэдніх гадоў).
www.asbelmed.narod.ru - Асацыяцыя Беларускіх Медыкаў - грамадскае аб'яднанне лекараў, медычных сёстраў, студэнтаў-медыкаў і ўсіх тых, хто працуе ў сферы аховы здароў'я ці проста зацікаўлены сучаснай медыцынай. Падрабязная інфармацыя пра дзейнасьць - на сайце.
www.nlp-minsk.narod.ru - Інфармацыя пра ўмовы правядзення псіхатэрапеўтычных трэнінгаў па NLP (катэгорыя: НЛП-практык).
www.supratiu2007.narod.ru - Беларускі нацыянальны супраціў: аўтарская песьня - сайт, прысьвечаны беларускай бардаўскай песьні з мноствам mp3-запісаў (больш за 500) і спасылкамi на старонкі іншых выканаўцаў.