Биологическое действие ионизирующего излучения.

Ионизирующие излучения. Корпускулярное. Нейтронное. Бета-излучение.

Ионизирующие излучения — потоки фотонов, а также заряженных или нейтральных частиц, взаимодействие которых с веществом среды приводит к его ионизации. Ионизация играет важную роль в развитии радиационно-индуцированных эффектов, особенно в живой ткани. Средний расход энергии на образование одной пары ионов сравнительно мало зависит от вида И. и., что позволяет судить по степени ионизации вещества о переданной ему энергии И. и. Для регистрации и анализа И. и. инструментальными методами также используют ионизацию.

По виду частиц, входящих в состав И. и., различают альфа-излучение, бета-излучение, гамма-излучение, рентгеновское излучение, нейтронное излучение, протонное излучение и др. Рентгеновское и гамма-излучение относят к фотонным, или электромагнитным, И. и., а все остальные виды И. и. — к корпускулярным. Фотоны — это «порции» (кванты) электромагнитных излучений. Их энергия выражается в электрон-вольтах. Она в десятки тысяч раз превосходит энергию кванта видимого света.

Альфа-излучение представляет собой поток альфа-частиц, или ядер атомов гелия, несущих положительный заряд, равный двум элементарным единицам заряда. Альфа-частицы относятся к сильно ионизирующим частицам, быстро теряющим свою энергию при взаимодействии с веществом. По этой причине альфа-излучение является слабопроникающим и в медицинской практике используется либо для облучения поверхности тела, либо альфа-излучающий радионуклид вводится непосредственно в патологический очаг при внутритканевой лучевой терапии.

Бета-излучение — поток отрицательно заряженных электронов или положительно заряженных позитронов, испускаемых при бета-распаде. Бета-частицы относятся к слабоионизирующим частицам; однако по сравнению с альфа-частицами при одинаковой энергии они имеют большую проникающую способность.

Нейтронное излучение — поток электрически нейтральных частиц (нейтронов), которые возникают в некоторых ядерных реакциях при взаимодействии высокоэнергетических элементарных частиц с веществом, а также при делении тяжелых ядер. Нейтроны передают часть своей энергии ядрам атомов вещества среды и инициируют ядерные реакции. В результате в облученном нейтронным потоком веществе возникают заряженные частицы различного вида, ионизирующие вещество среды, могут также образовываться радионуклиды. Свойства нейтронного излучения и характер его взаимодействия с живой тканью определяются энергией нейтронов.

Протонное излучение генерируется в специальных ускорителях. Оно представляет собой поток протонов — частиц, несущих единичный положительный заряд и обладающих массой, близкой к массе нейтронов. Протоны относятся к сильно ионизирующим частицам; будучи ускоренными до высоких энергий, они способны сравнительно глубоко проникать в вещество среды. Это позволяет эффективно использовать протонное излучение в дистанционной лучевой терапии.

Электронное излучение генерируется специальными ускорителями электронов (например, бетатронами, линейными ускорителями), если пучок ускоренных электронов выводится наружу. Эти же ускорители могут быть источником тормозного излучения — разновидности фотонного излучения, возникающего при торможении ускоренных электронов в веществе специальной мишени ускорителя. Рентгеновское излучение, используемое в медицинской радиологии, представляет собой также тормозное излучение электронов, ускоренных в рентгеновской трубке.

Биологическое действие ионизирующего излучения.

Различают два вида эффекта воздействия на организм ионизирующих излучений: соматический и генетический. При соматическом эффекте последствия проявляются непосредственно у облучаемого, при генетическом - у его потомства. Соматические эффекты могут быть ранними или отдалёнными. Ранние возникают в период от нескольких минут до 30-60 суток после облучения. К ним относят покраснение и шелушение кожи, помутнение хрусталика глаза, поражение кроветворной системы, лучевая болезнь, летальный исход. Отдалённые соматические эффекты проявляются через несколько месяцев или лет после облучения в виде стойких изменений кожи, злокачественных новообразований, снижения иммунитета, сокращения продолжительности жизни.

При изучении действия излучения на организм были выявлены следующие особенности:
Высокая эффективность поглощённой энергии, даже малые её количества могут вызвать глубокие биологические изменения в организме.
Наличие скрытого (инкубационного) периода проявления действия ионизирующих излучений.
Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться.
Генетический эффект - воздействие на потомство.
Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению.
Не каждый организм (человек) в целом одинаково реагирует на облучение.
Облучение зависит от частоты воздействия. При одной и той же дозе облучения вредные последствия будут тем меньше, чем более дробно оно получено во времени.

Ионизирующее излучение может оказывать влияние на организм как при внешнем (особенно рентгеновское и гамма-излучение), так и при внутреннем (особенно альфа-частицы) облучении. Внутреннее облучение происходит при попадании внутрь организма через лёгкие, кожу и органы пищеварения источников ионизирующего излучения. Внутреннее облучение более опасно, чем внешнее, так как попавшие внутрь ИИИ подвергают непрерывному облучению ничем не защищённые внутренние органы.

Под действием ионизирующего излучения вода, являющаяся составной частью организма человека, расщепляется и образуются ионы с разными зарядами. Полученные свободные радикалы и окислители взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая её. Нарушается обмен веществ. Происходят изменения в составе крови - снижается уровень эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и нейтрофилов. Поражение органов кроветворения разрушает иммунную систему человека и приводит к инфекционным осложнениям.

Местные поражения характеризуются лучевыми ожогами кожи и слизистых оболочек. При сильных ожогах образуются отёки, пузыри, возможно отмирание тканей (некрозы).

Смертельные поглощённые дозы для отдельных частей тела следующие:
голова - 20 Гр;
нижняя часть живота - 50 Гр;
грудная клетка -100 Гр;
конечности - 200 Гр.

При облучении дозами, в 100-1000 раз превышающую смертельную дозу, человек может погибнуть во время облучения ("смерть под лучом").

Таблица 3.4 Биологические нарушения при однократном (до 4-х суток) облучении всего тела человека

Доза облучения, (Гр)	Степень лучевой болезни	Начало проявления первичной реакции	Характер первичной реакции	Последствия облучения
До 1,0	Видимых нарушений нет. Возможны изменения в крови. Изменения в крови, трудоспособность нарушена
1 - 2	Лёгкая (1)	Через 2-3 ч	Несильная тошнота с рвотой.	Проходит в день облучения Как правило, 100% -ное выздоров- ление даже при отсутствии лечения
2 - 4	Средняя (2)	Через 1-2 ч Длится 1 сутки	Рвота, слабость, недомогание	Выздоровление у 100% пострадавших при условии лечения
4 - 6	Тяжёлая (3)	Через 20-40 мин	Многократная рвота, сильное недомогание, температура -до 38	Выздоровление у 50-80% пострадавших при условии спец. лечения
Более 6	Крайне тяжёлая (4)	Через 20-30 мин	Эритема кожи и слизистых, жидкий стул, температура -выше 38	Выздоровление у 30-50% пострадавших при условии спец. лечения
6-10	Переходная форма (исход непредсказуем)
Более 10	Встречается крайне редко (100%-ный смертельный исход)

Радиофобия

Радиофобия — комплекс нервно-соматических психических и физиологических расстройств, иногда трудно поддающиеся лечению, выражающиеся в необоснованной боязни различных источников облучения. Термин используется как в обычной жизни (особенно после аварии на Чернобыльской АЭС), так и специалистами (противниками использования ядерной энергии).

Существует и противоположное понятие радиоэйфория — полное отрицание всякого риска от радиации.

Возникновение радиофобии рассматривается, как психогенный эффект, не имеющий прямой связи со степенью реального воздействия ионизирующей радиации или неионизирующих электромагнитных полей. Радиофобию не следует путать с признаками реального поражения излучением, в частности, от источников электромагнитного излучения. Иногда дифференциальную диагностику провести непросто, так как многие признаки "радиофобии", в частности угнетение иммунитета, близки к симптомамрадиационного поражения.

Радиофобия в современном мире проявляется также боязнью базовых станций сотовой связи. Подробнее о нормах уровней ЭМП/ЭМИ см. в статье электромагнитная безопасность.

В бывшем СССР множество пациентов, пострадавших в результате Чернобыльской катастрофы были "заклеймены" термином "радиофобия", который был введён в 1987 Л. А. Ильиным и О. А. Павловским в их сообщении "Радиологические последствия Чернобыльской катастрофы в Советском Союзе и меры, предпринятые для смягчения их воздействия". По мнению ряда исследователей это сыграло отрицательную роль в реабилитации пострадавших во время катастрофы.