Воздействие ионизирующего излучения на человека

Ионизирующие излучения, проникающие в ткани организма человека, взаимодействуют с ними, оказывая следующие виды воздействий:

- ионизацию молекул (за счет высоких энергий, высвобождающихся при взаимодействиях элементарных частиц);

- физико-химические изменения, в результате которых образуются новые молекулы, включая и такие чрезвычайно радиационноспособные, как «свободные радикалы»;

- химические изменения, которые могут вызвать модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки;

-  биологические эффекты, выражающиеся в гибели клеток, изменениях в них: генетических или приводящих к онкологическим заболеваниям. Интенсивность изменений в биологических тканях под воздействием ИИ (степень воздействия) определяют следующие факторы:

 • мощность источника излучения;

 • вид излучения;

 • время воздействия;

 • индивидуальные особенности организма.

Кроме того, различные ткани организма имеют разную радиочувствительность, т. е. взаимодействуют с излучением с разной интенсивностью. Радиочувствительность органов и тканей учитывают коэффициентами радиационного риска Кр (таблица 3) [1].

 

Таблица 3 – Коэффициенты радиационного риска Кр

Органы человека	Кр
Красный костный мозг	0,12
Костная ткань	0,03
Щитовидная железа	0,03
Молочная железа	0,15
Легкие	0,12
Яичники или семенники	0,25
Другие ткани	0,30
Организм в целом	1,00

 

В организме человека ионизирующие воздействия вызывают цепочку обратимых и необратимых изменений. Пусковым механизмом воздействия являются процесс ионизации и возбуждения атомов и молекул в тканях.

Важную роль в формировании биологических эффектов играют свободные радикалы Н + и ОН–, которые образуются в результате радиолиза воды (в организме человека содержится до 70 % воды). Обладая высокой активностью, они вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и других элементов биологической ткани, что приводит к нарушению биохимических процессов в организме. В процесс вовлекаются сотни и тысячи молекул, не затронутых излучением. В результате нарушаются обменные процессы, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму. Это приводит к нарушению жизнедеятельности отдельных функций органов и систем организма. Под влиянием ионизирующих излучений в организме происходит нарушение функции кроветворных органов, увеличение проницаемости и хрупкости сосудов, расстройство желудочно-кишечного тракта, снижение сопротивляемости организма, его истощение, перерождение нормальных клеток в злокачественные и др. Эффекты развиваются в течение разных промежутков времени: от долей секунд до многих часов, дней, лет.

Радиационные эффекты принято делить на две группы:

- соматические (проявляются в форме острой и хронической лучевой болезни, локальных лучевых повреждений, например ожогов, а также в виде отдельных реакций организма, таких как лейкоз, злокачественные опухоли, раннее старение организма);

- генетические (могут проявиться в последующих поколениях).

Острые поражения развиваются при однократном равномерном γ-облучении всего тела и поглощенной дозе свыше 0,25 Гр. При дозе 0,25– 0,5 Гр могут наблюдаться временные изменения в крови, которые быстро нормализуются. В интервале 0,5–1,5 Гр возникает чувство усталости, менее чем у 10 % облученных может наблюдаться рвота, умеренные изменения в крови. При дозе 1,5–2,0 Гр наблюдается легкая форма острой лучевой болезни, которая проявляется продолжительным снижением числа лимфоцитов в крови (лимфопенией), возможна рвота в первые сутки после облучения. Смертельные исходы не регистрируются.

Процесс поглощения веществом энергии под действием ионизирующего излучения называется облучением. Реакцию человека на облучение называют лучевой болезнью.

Лучевая болезнь средней тяжести возникает при дозе 2,5–4,0 Гр. Почти у всех в первые сутки наблюдается тошнота, рвота, резко снижается содержание лейкоцитов в крови, появляются подкожные кровоизлияния, в 20 % случаев возможен смертельный исход, смерть наступает через 2–6 недель после облучения. При дозе 4,0–6,0 Гр развивается тяжелая форма лучевой болезни, приводящая в 60 % случаев к смерти в течение первого месяца. При дозах, превышающих 6,0–9,0 Гр, почти в 100 % случаев крайне тяжелая форма лучевой болезни заканчивается смертью из-за кровоизлияния или инфекционных заболеваний. При 100 Гр смерть наступает через несколько часов или дней вследствие повреждения центральной нервной системы.

Приведенные данные относятся к случаям, когда отсутствует лечение. В настоящее время имеется ряд противолучевых средств, которые при комплексном лечении позволяют исключить летальный исход при дозах около 10 Гр.

 

Таблица 4 - Дифференциация острой лучевой болезни по степени тяжести в зависимости от проявлений первичной реакции

Степень тяжести и доза, рад	Ведущий признак - рвота (время и кратность)	Косвенные признаки
Легкая (100-200)	Нет или позже 3 ч и однократно	Легкая слабость, Кратковременная головная боль, сознание ясное. Нормальная температура. Легкая инъекция склер
Средняя (200-400)	Через 30 мин - 3 ч 2 раза и более	Умеренная слабость, Головная боль, сознание ясное. Субфебрильная температура. Отчетливая гиперемия кожи и инъекция склер
Тяжелая (400-600)	То же	Временами сильная головная боль, сознание ясное. Выраженная гиперемия кожи и инъекция склер
Крайне тяжелая (более 600)	Через 10-30 мин многократно	Упорная сильная головная боль, сознание может быть спутанным. Температура может быть 38-39°С Резкая гиперемия кожи и инъекция склер

 

После окончания первичной реакции наблюдается постепенное падение уровня лейкоцитов, тромбоцитов и ретикулоцитов в крови. Лимфоциты остаются близкими к уровню их первоначального падения.

Лейкоцитарная кривая и в основном сходные с ней кривые тромбоцитов и ретикулоцитов характеризуют закономерные, а не случайные изменения уровня этих клеток в крови (анализ крови делают ежедневно). Вслед за первоначальным подъемом уровня лейкоцитов развивается постепенное их снижение, связанное с расходованием костномозгового гранулоцитарного резерва, состоящего преимущественно из зрелых, устойчивых к воздействию радиации клеток - палочкоядерных и сегментоядерных нейтрофилов. Время достижения минимальных уровней и сами эти уровни в первоначальном снижении лейкоцитов имеют дозовую зависимость. Таким образом, при неустановленной дозы облучения в первые дни болезни ее можно с достаточной для лечения точностью определить по прошествии 1- 1,5 недели.

При дозах облучения выше 500-600 рад на костный мозг первоначальное снижение сольется с периодом агранулоцитоза, глубокой тромбоцитопении. При меньших дозах вслед за первичным падением будет отмечен некоторый подъем лейкоцитов, тромбоцитов и ретикулоцитов. В отдельных случаях лейкоциты могут достигать нормального уровня. Затем вновь наступит лейко- и тромбоцитопения. Итак, агранулоцитоз и тромбоцитопения при облучении костного мозга в дозах более 200 рад возникнут тем раньше, чем больше доза, но не раньше конца перовой недели, в течение которой расходуется костномозговой гранулоцитарный резерв и «доживают» тромбоциты.

 

Таблица 5 - Дифференциация острой лучевой болезни по степени тяжести в зависимости от биологических показателей в латентный период

Степень тяжести	Число лимфоцитов через 48-72 ч	Число лейкоцитов на 7, 8, 9-е сутки (наименьшая цифра)	Число тромбоцитов на 20-е сутки	Начало периода агранулоцитоза	Срок обязательной госпитализации или назначения постельного режима
Легкая	Более 20% (1000) *	3000	80 000	Агранулоцитоза нет	Амбулаторное наблюдение
Средняя Тяжелая	6-20% (500-1000), 2-5% (100-400)	2000-3000, 1000-2000	80 000 или менее	20-33-и сутки, 8-20-е сутки	С 20-х суток, С 8-х суток
Крайне тяжелая	0,5-1,5% (100)	1000	-	До 8-х суток	» 1-х»

 

Хроническая лучевая болезнь может развиться при непрерывном или повторяющемся облучении в дозах, существенно ниже тех, которые вызывают острую форму. Наиболее характерными признаками хронической формы являются изменения в крови, нарушения со стороны нервной системы, локальные поражения кожи, повреждения хрусталика глаза, снижение иммунитета организма. Степень воздействия радиации зависит от того, является облучение внешним или внутренним (при попадании радиоактивного изотопа внутрь организма). Внутреннее облучение возможно при вдыхании, заглатывании изотопов и проникновении их в организм человека через кожу. Некоторые вещества поглощаются и накапливаются в конкретных органах, что приводит к высоким локальным дозам радиации. Например, изотопы кальция, радия, стронция накапливаются в костях, изотопы йода вызывают повреждение щитовидной железы, изотопы редкоземельных металлов – преимущественно опухоли печени. Равномерно распределяются изотопы цезия, рубидия, вызывая угнетение кроветворения, повреждения семенников, опухоли мягких тканей. При внутреннем облучении наиболее опасны альфа-излучающие изотопы полония и плутония.

Для оценки реального воздействия излучений на человека используют показатель эквивалентной дозы, в котором вид излучения учитывается коэффициентом качества Кк (таблица 6) [1].

 

Таблица 6 – Коэффициент качества

Вид излучения	Коэффициент качества Кк
Рентгеновское и γ-излучение	1
Электроны и позитроны, β-излучение	1
Протоны с энергией до 10 МэВ	10
Нейтроны с энергией до 20 кэВ	3
Нейтроны с энергией более 10 МэВ	10
α-излучение с энергией до 10 МэВ	20
Тяжелые ядра	20

 

Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты Кк и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу, отражающую суммарный эффект облучения для организма. Она также измеряется в зивертах или бэрах.

Естественный фон – мощность дозы ионизирующих излучений для данной местности, создаваемая космическим излучением и естественными радиоактивными веществами, содержащимися в почве, строительных материалах и живых объектах. На земной поверхности мощность дозы, создаваемая интенсивным фоном, изменяется в пределах от 3 до 25 мкР/ч, а в отдельных местах и более. При расчетах естественный фон принимается равным 10 мкР/ч.

Предельно допустимая доза (ПДД) внешнего g-излучения должна быть не более 100 мбэр в неделю и не более 5 бэр в год.

Для лиц, работающих в смежных помещениях, ПДД уменьшается в 10 раз, по сравнению с профессиональным облучением.

 Население, проживающее вблизи предприятия, не должно получать дозу внешнего облучения более 1 бэр в год или 0,05 мбэр в неделю.