При воздействии излучения на молекулы воды происходят различные реакции, названные радиолизом.
Воздействие излучения на молекулы органических соединений приводит к образованию ионов, радикалов, перекисей. Их взаимодействие с остальными молекулами приводит к нарушениям мембран, клеток, а, следовательно, и функций всего организма.
Общие закономерности действия ионизирующего излучения:
– Большие нарушения при малой поглощенной дозе.
– Действие на последующие поколения через наследственный аппарат клетки.
– Характерен скрытый, латентный период.
– У разных клеток разная чувствительность.
– В первую очередь поражаются делящиеся клетки, что особенно опасно для детского организма.
– Для взрослых радиация также опасна для делящихся клеток.
а) Радиофармпрепараты (РФП).
РФП широко применяются в медицине. Критерии применимости:
– Оптимальным нуклидом для РФП является тот, который позволяет получить максимум информации при минимальной радиационной нагрузке на больного. Выбирается такой РФП, который быстро вводится в исследуемый орган и быстро выводится.
– РФП должен обладать малым периодом полураспада (табл. 12).
– РФП должен быть источником излучения, которое удобно для наружной регистрации.
– Пригодность РФП определяется биологической характеристикой функций организма или органа. Избирательное поглощение, например, йода в щитовидной железе.
– РФП не должны содержать токсических примесей или радиоактивных веществ с большими периодами полураспада.
Таблица 12
Некоторые радиоактивные вещества, использующиеся
в качестве РФП
| Изотоп | Период полураспада (T) | Вид излучения | Механизм действия |
| Йод-131 I131 | 8,1 дня |  -излучение
 -излучение
| Участвует в обменных процессах в организме, в т.ч. в щитовидной железе |
| Йод-125 I125 | 60 дней |  -излучение
| Для метки гормонов, определяемых в сыворотке крови больного in vitro |
| Йод-132 I132 | 2,26 часа |  -излучение
| Короткий период полураспада и отсутствие  -излу-чения уменьшает радиационную нагрузку на щитовидную железу примерно в 200 раз по сравнению с I131, что позволяет применять его у детей
|
| Технеций-99 Tc99 | 6 часов |  -излучение
| Используются стандартные наборы реагентов, связывающиеся с этим изотопом и поставляющие его в определенный орган (печень, желчный пузырь, кишечник) |
| Фосфор-32 P32 | 14,2 дня | -излучение
| Используется для диагностики злокачественных новообразований глаз, кожи, слизистых оболочек, молочной железы, головного мозга |
б) Радиодиагностика.
Метод меченых атомов.
В организм вводят нуклиды и определяют их:
– расположение;
– скорость накопления;
– активность в органах и тканях.
Например, по показателям поглощения I132 щитовидной железой оценивается ее функциональное состояние.
– Для обнаружения распределения радионуклидов используют гамма-топограф – прибор, который фиксирует распределение радиоактивного препарата. Регистрация фиксируется штрихом на бумаге.
– Более точным является метод авторадиографии. Здесь также вводятся радионуклиды. Затем на исследуемый объект наносится слой фотоэмульсии, который фиксирует радионуклиды. Снимок называется радиоавтографом.
– Радиоизотопная ангиография – метод исследования кровеносных и лимфатических сосудов после введения в них контрастного вещества в виде РФП.
В диагностических методах радионуклиды вводятся в малом количестве и с малым периодом полураспада. Ни они, ни продукты распада не оказывают вредного действия.
в) Радиотерапевтические методы.
Терапевтический эффект основан на разрушающем воздействии излучения на клетки опухолей.
– Гамма-терапия – использование 
-излучения высокой энергии (источник 
-лучей Co60) для разрушения глубоко расположенных опухолей. Облучение проводят в разные сеансы по разным направлениям (рис. 55).
– Альфа-терапия – лечебное использование 
-частиц.
-частицы поглощаются даже небольшим слоем воздуха. Поэтому препарат используют или при контакте, или при введении внутрь с помощью иглы.
– Радоновая терапия (ванны) – для кожи; питье – для органов пищеварения; ингаляции – для органов дыхания.
Рис. 55. Co60 – лечение злокачественных опухолей.
Доза по отношению к нормальной здоровой ткани
минимизирована тем, что источник излучения поворачивается
вокруг пациента по кругу, сконцентрированному на опухоли,
так что общая точка пересечения для лучей Co60
находится прямо в опухоли
– Использование нейтронов. В ткань вводят элементы, ядра которых под действием нейтронов испускают 
-частицы. Облучая орган потоком нейтронов вызывают образование
-частиц непосредственно внутри органа.
Кроме изложенного, в медицине в терапевтичексих целях используют ускорители заряженных частиц.
Дозиметрия
Это раздел ядерной физики, в котором изучают величины, характеризующие ионизирующее излучение, методы и приборы для их измерения.
Количественно действие ионизирующего излучения (независимо от природы) оценивается по энергии, переданной веществу.
Поглощенная доза (доза излучения) – величина равная отношению энергии ∆ E, переданной элементу облучаемого вещества, к массе этого элемента ∆ m.
; [ 
].
В СИ единицей поглощенной дозы является грэй [Гр= 
].
1 Гр соответствует дозе излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия излучения 1 Дж.
Есть внесистемная единица поглощенной дозы ‑ рад.
1 рад = 10‑2 Гр.
Экспериментально оценить поглощенную дозу трудно. Оценку производят по ионизирующему действию излучения в воздухе, окружающем объект – это экспозиционная доза.
Экспозиционной дозой (X) является кулон на килограмм. 1 Кл/кг соответствует экспозиционной дозе излучения, при которой в результате ионизации в 1 кг сухого воздуха (при нормальных условиях) образуются ионы, несущие заряд равный 1 Кл каждого знака.
Единица, которой пользуются на практике ‑ рентген [Р] (внесистемная единица).
1 P=2,58 
10‑4 Кл/кг;
При экспозиционной дозе 1 P в 1 см3 сухого воздуха при нормальных условиях образуется 2 
109 пар ионов.
Связь между D и X:
D = f · X,
f ‑ некоторый коэффициент, зависящий от облучаемого вещества и энергии фотонов. Для воды и мягких тканей f = 1, для костной ‑ 4,5. То есть для мягких тканей 1 рад = 1 P – это удобно.
Эквивалентная доза (Н) используется для оценки действия ионизирующего излучения на биологические объекты. Размерность та же, что и у поглощенной дозы, но название другое.
Это зиверт [Зв]. 1 Зв = 1 Дж/кг.
Внесистемная единица бэр. 1 бэр = 10‑2 Зв (Бэр – биологический эквивалент рентгена).
Между эквивалентной и поглощенной дозой также есть связь:
H = K · D,
K – коэффициент качества. K – показывает во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше, чем фотонного (рентгеновского и -излучения), при одинаковой дозе излучения в тканях (устанавливается опытно).
Эффективная эквивалентная доза (Hэф) – связана с тем, что биологический эффект воздействия одного и того же вида излучения на разные органы различен. Вводится коэффициент риска (b). Тогда:
Hэф = b · H.
(Например, красный костный мозг b = 0,12; костная ткань ‑ 0,03; щитовидная железа ‑ 0,03; молочная железа ‑ 0,15; яичники или семенники 0,25).
Мощность дозы – доза, полученная объектом за единицу времени.
Нормы радиационной безопасности определяются предельно допустимой эквивалентной дозой за год (ПДД):
ПДД для взрослого населения 0,5 бэр/год = 5 мЗв/год;
ПДД для детей, беременных 0,17 бэр/год = 1,7 мЗв/год;
ПДД для профессионалов 5 бэр/год = 50 мЗв/год.
Предельно допустимые мощности экспозиционной дозы:
Норма 0,02 мР/час = 20 мкР/час;
Профессиональная норма 0,57 мР/час = 570 мкР/час.
Летальные дозы для всего организма:
ЛД 50 = 400 Р; (смертность 50 %); ЛД 90 = 800 Р; (смертность 90 %) (табл. 13).
Таблица 13
Биологический эффект при различных
эквивалентных дозах облучения
| Эквивалентная доза, бэр | Биологический эффект |
| 0–0,1 | Угнетение жизнедеятельности (замедленное деление, ухудшение развития) |
| 0,1–0,2 | Оптимум жизнедеятельности |
| 0,2–5 | Стимуляция жизнедеятельности (стимулирование и развитие, повышение сопротивления неблагоприятным условиям среды) |
| 5–10 | Регистрация мутаций |
| 10–25 | Для взрослого человека видимых нарушений нет, для эмбриона могут быть поражения мозга |
| 25–50 | Временная мужская стерилизация. Возможны изменения в крови |
| 50–100 | Обязательно есть изменения в крови, нарушение иммунитета |
| 100–200 | Иммунодефицитное состояние |
| 200–400 | Потеря трудоспособности, инвалидизация |
| 400–500 | Тяжелое поражение костного мозга, 50% смертность |
| 600–1000 | Тяжелое поражение слизистой кишок, 100% смертность 3–12 дн. |
| 1000–10000 | Коматозное состояние, смерть через 1–2 часа |
| H > 10000 | Смерть под лучом |
Дозиметрические приборы: радиометр, рентгенометр. Первый измеряет активность или концентрацию радиоизотопов. Второй измеряет экспозиционную дозу рентгеновского и
-излучения.
| ЛЕКЦИЯ 16 |
Физические поля человека
