Кислородный эффект ионизирующего излучения. Кислородный коэффициент. Использование в медицине.

Кислородный эффект в радиобиологии, защитное действие пониженного содержания кислорода (гипоксии) при облучении живых организмов ионизирующей радиацией. Кислородный эффект проявляется у всех биологических объектов (микроорганизмы, растения, животные) и на всех уровнях их организации (субклеточном, клеточном, тканевом, органном и организменном), значительно ослабляя все радиобиологические реакции (биохимические нарушения, мутации, угнетение роста и развития) и повышая выживаемость облученных организмов. Механизм защитного действия гипоксии объясняется тем, что при облучении в присутствии кислорода образуются перекисные радикалы, усиливающие действие излучений на жизненно важные макромолекулы и структуры клеток и (или) ослабляющие эффективность внутриклеточных защитных веществ.

Величина кислородного эффекта зависит главным образом от вида радиации и условий облучения. Наибольший эффекта наблюдается при действии рентгеновских лучей и гамма-лучей; с ростом плотности ионизации кислородного эффекта уменьшается, а при действии наиболее плотно ионизирующих излучений (например, альфа-лучей) практически отсутствует. В нормально обводненных активно жизнедеятельных биологических объектах ослабление лучевого поражения имеет место только при применении гипоксии во время облучения, в сухих объектах (покоящиеся семена растений, споры бактерий) — и при гипоксии после облучения, во время перехода облученных объектов к активной жизнедеятельности (например, при проращивании семян). К. э. находит применение в лучевой терапии: повышая содержание кислорода в опухоли и создавая гипоксические условия в окружающих тканях, можно усиливать лучевое поражение опухолевых клеток, одновременно уменьшая повреждение здоровых тканей

Факторы ионизирующего излучения, определяющие биологические эффекты в организме. Безопасные уровни воздействия ИИ. Аварии на радиационно-опасных объектах, аварии на АЭС. Характеристика медико-тактического очага поражения.

1. Тип радиации. Все виды ионизирующей радиации могут оказать влияние на здоровье. Главное различие заключается в количестве энергии, определяющей проникающую способность альфа и бета частиц, гамма и рентгеновского излучения.

2. Размер полученной дозы. Чем выше доза полученной радиации, тем выше вероятность возникновения медико-биологических последствий.

3.Продолжительность воздействия радиации. Если доза получена в течение дней или недели, эффекты часто не такие серьезные, если подобная доза была получена в течение минут.

4.Часть тела, подвергнутая действию. Конечности, такие как руки или ноги получают большее количество радиации с менее выраженными повреждением, чем кровь, формирующая органы, размещенные в пояснице.

5. Возраст человека. С возрастом человека замедляется деление клеток, и тело менее чувствительно к эффектам ионизирующей радиации. Как только деление клетки замедлилось, эффекты радиации несколько менее разрушительны чем тогда, когда клетки быстро делились.

6. Биологические различия. Одни люди более чувствительны к эффектам радиации чем другие.

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. Каждый в отдельности и в сочетании друг с другом эти факторы определяют преимущественный тип лучевых реакций (местные или общие),специфику и время проявления(непосредственно после облучения, вскоре после облучения или в отдаленные сроки) и их значимость для организма.

Безопасным считается уровень радиации до величины, приблизительно 0.5 микрозиверт в ч а с (до 50 микрорентген в час).

до 0.2 микрозиверт в ч а с (соответствует значениям до 20 микрорентген в час) - это наиболее безопасный уровень внешнего облучения тела человека, когда "радиационный фон в норме".

Средняя "годовая доза ионизирующих излучений", и внешних и внутренних источников (вдыхаемый воздух, вода, еда), на человека, приблизительно, составляет:

 - солнечная радиация и космические лучи – от 0.300 миллизивертов в год (на высоте 2000м – втрое больше, чем на уровне моря)

- почва и горные породы – 0.250 - 0.600 мЗв/г (на гранитах светит больше - около 1 миллизиверт в год)

 - жилище, строения – от 0.300...

- еда – от 0.020...

 - вода – от 0.010 до 0.100 милли зиверт (при ежедневном потреблении воды в объёме 2 литра).

- в воздухе (радон 222Rn, торон 220Rn и короткоживущие продукты их распада) – 0.2 - 2 мЗв/год

В сумме, обычная средняя годовая эффективная эквивалентная доза от естественных ВНЕШНИХ источников радиации, действующей на одного человека, составляет 2 - 3 миллизиверта в год (третья часть, из которых, обусловлена радоном). В зависимости от высоты территории над уровнем моря и геологических условий - фактические значения могут варьировать в широком диапазоне.

Внутренний фон:

- накопленные в костях организма отложения радионуклидов – 0.100 - 0.500 мЗв/г о д.

- внутреннее облучения за счет калия-40 в организме – 0,100 - 0,200 мЗв.

 - вдыхаемый радон (источник альфа-излуч.) – 0.100 - 0.500 мЗв/год

В сумме, приблизительно – три-четыре миллизиверта в год на одного человека. Это "безопасная суммарная средняя индивидуальная эффективная эквивалентная годовая доза для населения", учитывающая и внешние и внутренние источники облучения (естественные природные, техногенные, медицинские и прочие). В СССР – её величина принималась около 4мЗв/год (приблизительно 0.4 Р/г).

Смертельные дозы проникающей радиации:

3-4Гр - повреждение костного мозга, в течение месяца после облучения смертельный исход возможен у 50% облученных (без медицинского вмешательства).

4-7 Гр (4000-7000 мЗв) - развивается тяжелая форма лучевой болезни и высока смертность.

свыше 7 Гр (7000 мЗв) - крайне тяжелая форма острой лучевой болезни. В крови полностью исчезают лейкоциты. Появляются множественные подкожные кровоизлияния. Смертность 100%. Причиной смерти, чаще всего являются инфекционные заболевания и кровоизлияния.

 

10Гр (10 зиверт) - смерть в течение 2-3 недель. Величина свыше десяти Грэй дозной нагрузки от облучения - считается абсолютно смертельной для человека.

15 Гр - 1 - 5 суток до летального исхода.

Классификация радиационных аварий

Аварии, связанные с нарушением нормальной эксплуатации РОО, подразделяются на проектные и запроектные.

Проектная авария — авария, для которой проектом определены исходные события и конечные состояния, в связи с чем предусмотрены системы безопасности.

Запроектная авария — вызывается не учитываемыми для проектных аварий исходными событиями и приводит к тяжелым последствиям. При этом может произойти выход радиоактивных продуктов в количествах, приводящих к радиоактивному загрязнению прилегающей территории, возможному облучению населения выше установленных норм. В тяжелых случаях могут произойти тепловые и ядерные взрывы.

В зависимости от границ зон распространения радиоактивных веществ и радиационных последствий потенциальные аварии на АЭС делятся на шесть типов: локальная, местная, территориальная, региональная, федеральная, трансграничная.

Если при региональной аварии количество людей, получивших дозу облучения выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации, может превысить 500 человек, или количество людей, у которых могут быть нарушены условия жизнедеятельности, превысит 1 000 человек, или материальный ущерб превысит 5 млн. минимальных размеров оплаты труда, то такая авария будет федеральной.

При трансграничных авариях радиационные последствия аварии выходят за территорию Российской Федерации, либо данная авария произошла за рубежом и затрагивает территорию Российской Федерации.

За суммарный срок эксплуатации всех имеющихся в мире реакторов АЭС, равный 6 000 лет, произошли лишь 3 крупные аварии: в Англии (Уиндекейл, 1957 г.), в США (Три-Майл-Айланд, 1979 г.) и в СССР (Чернобыль, 1986 г.). Авария на Чернобыльской АЭС была наиболее тяжелой. Эти аварии сопровождались человеческими жертвами, радиоактивным загрязнением больших площадей и огромным материальным ущербом. В результате аварии в Уиндекейле погибло 13 человек и оказалась загрязнена радиоактивными веществами территория площадью 500 км2. Прямой ущерб аварии в Три-Майл-Айланде составил сумму свыше 1 млрд. долл. При аварии на Чернобыльской АЭС погибло 30 человек, свыше 500 было госпитализировано и 115 тыс. человек эвакуировано.

Международным агентством по атомной энергетике (МАГАТЭ) разработана международная шкала событий на АЭС, включающая 7 уровней. По ней авария в США относится к 5 уровню (с риском для окружающей среды), в Великобритании — к 6 уровню (тяжелая), Чернобыльская авария — к 7 уровню (глобальная).

Общая характеристика последствий радиационных аварий

Долгосрочные последствия аварий и катастроф на объектах с ядерной технологией, которые носят экологический характер оцениваются, главным образом, по величине радиационного ущерба, наносимого здоровью людей. Кроме того, важной количественной мерой этих последствий является степень ухудшения условий обитания и жизнедеятельности людей. Безусловно, уровень смертности и ухудшения здоровья людей имеет прямую связь с условиями обитания и жизнедеятельности, поэтому рассматриваются в комплексе с ними.

Последствия радиационных аварий обусловлены их поражающими факторами, к которым на объекте аварии относятся ионизирующее излучение как непосредственно при выбросе, так и при радиоактивном загрязнении территории объекта; ударная волна (при наличии взрыва при аварии); тепловое воздействие и воздействие продуктов сгорания (при наличии пожаров при аварии). Вне объекта аварии поражающим фактором является ионизирующее излучение вследствие радиоактивного загрязнения окружающей среды.

Медицинские последствия радиационных аварий

Любая крупная радиационная авария сопровождается двумя принципиально различающимися между собой видами возможных медицинских последствий:

радиологическими последствиями, которые являются результатом непосредственного воздействия ионизирующего излучения;

различными расстройствами здоровья (общими, или соматическими расстройствами), вызванными социальными, психологическими или стрессорными факторами, т. е. другими повреждающими факторами аварии нерадиационной природы.