Средняя удельная активность строительных материалов, применяемых в различных странах

Из искусственных источников радиации наибольшее значение имеет облучение в процессе медицинских процедур (рентгенодиагностика, рентгено- и радиотерапия). Средняя индивидуальная доза за счет этого источника составляет около 1,4 мЗв в год. Облучение населения за счет глобальных радиоактивных выпадений, после прекращения ядерных испытаний в атмосфере в 1963 г. стали уменьшаться, и годовые дозы составили 7% дозы от естественных источников в 1966 г., 2% в 1969 г., 1 % в начале 80-х годов. Следует отметить, что телезритель у цветного телевизора получает среднюю годовую дозу около 0,25 мЗв, что составляет 25% естественного фона.

Эксплуатация АЭС при нормальных режимах приводит к средней эффективной эквивалентной дозе персонала промышленных реакторов равной 7,5 — 10 мЗв/год, а для населения, проживающего вблизи АЭС к средней дозе 0,002—0,01 мЗв/год.

Эти цифры отражают ситуацию при нормальной эксплуатации АЭС. Однако всегда существует опасность аварий, последствия которых могут привести к значительно большим поражениям населения. Возможные величины этих поражений иллюстрируют последствия аварии на Чернобыльской АЭС.

ПУТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОРГАНИЗМ

Воздействие ионизирующего излучения на организм человека можно условно подразделить на внешнее, контактное, внутреннее и хроническое. Хотя в практике работы на АЭС встречаются случаи и комплексного воздействия.

Внешнее облучение подразделяют на облучение всего тела, местное, дробное и острое. Величина поражающего действия внешнего облучения определяются не только дозой и коэффициентом качества, но и глубиной проникновения радиации в ткани организма. Так космические и гамма лучи пронизывают человека насквозь. Бета-излучение радиоактивных изотопов проникает на глубину до 4 — 5 см. Альфа-частицы излучающих изотопов не преодолевают уже роговой слой кожи человека толщиной 0,1 — 0,3мм.

Внешнее облучение всего тела, с учетом его вклада в индивидуальные и коллективные дозы является основным на АЭС. Его источники: это γ-излучение ядерного реактора, технологических контуров, оборудования с радиоактивными средами и любые поверхности, загрязненные радиоактивными веществами. Существенно меньший вклад во внешнее облучение персонала АЭС вносят нейтронное и β-излучение.

Местное (локальное) облучение — облучение части организма.

Дробное облучение — облучение, совершаемое многократно с интервалами между отдельными воздействиями.

Острое облучение — однократное кратковременное облучение, когда организм получает значительную дозу. Оно может произойти в результате радиационной аварии или грубых нарушений правил радиационной безопасности.

Хроническое облучение — постоянное действие ионизирующего излучения в течение длительного времени.

Контактное облучение — это разновидность внешнего облучения, когда радиоактивное вещество или источник ионизирующего излучения соприкасается с кожным покровом организма. Например, это может произойти, если человек возьмет незащищенными руками радиоактивное вещество или источник ионизирующего излучения. Кожа рук при этом подвергнется интенсивному облучению. Глубина и величина поражения будут в этом случае зависеть от дозы, вида и энергии ионизирующих излучений. Характер и прочность фиксации радиоактивных веществ поверхностью кожного покрова в мелких бороздках, порах, протоках потовых и сальных желез зависит от физических особенностей и химического состава радиоактивного вещества и состояния кожного покрова. Чем сильнее растворяемость загрязняющего вещества, тем больше вероятность тесного контакта его с кожным покровом.

При непосредственном воздействии на кожу ионизирующего излучения на ней могут появиться отдельные или сгруппированные пузырьки, наблюдается сглаженность рисунка кожи, обильное потоотделение на пальцах при сухости ладоней. В случае хронического поражения кожи ионизирующим излучением позже могут появиться доброкачественные новообразования, старческое увядание кожи. Длительное воздействие ионизирующих излучений является часто причиной хронических дерматитов. При своевременной дезактивации загрязненных участков кожи лучевые поражения, как правило, не имеют места.

Внутреннее облучение происходит за счет радионуклидов, проникших внутрь организма через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) и кожные покровы.

Биологический эффект при внутреннем облучении организма значительно выше. В этом случае увеличивается время облучения (облучение происходит постоянно), уменьшается геометрическое ослабление потока энергии (источник расположен вплотную), невозможно применение зашиты и происходит концентрация радионуклидов в отдельных органах избирательно.

Таблица 4.5. Всасывание и выведение радиоактивных изотопов организмом

Наиболее опасен ингаляционный путь поступления радиоактивных веществ — из-за большого объема легочной вентиляции и более высокого коэффициента захвата и усвоения изотопов из воздуха (табл.4.5).

При проникновении радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания в виде пыли, газов, паров часть из них осаждается на слизистой оболочке верхних дыхательных путей, откуда затем может попасть в желудок. Но наибольшую опасность представляют те,которые осаждаются в альвеолах легких (частицы размером менее 5 мкм), и особенно часть тонкодисперсных частиц (размер менее 1 мкм, до 70% задерживается в легких), которые могут проникать в общий кровоток, а затем избирательно отлагаются в различных тканях. Попадание радионуклидов в легкие в количествах значительно превышающих допустимые может сопровождаться различными изменениями в легочной ткани (например, пневмосклероз), а при длительном воздействии может возникнуть рак легких.

Инертные радиоактивные газы (аргон, ксенон, криптон и др.) попадая через легкие в кровь, через некоторое время полностью удаляются из организма. Присутствие их в воздухе определяет радиационную опасность только внешнего облучения.

Можно назвать такие источники аэрозольного загрязнения воздуха на АЭС: испарение радиоактивных веществ и конденсация их на неактивных частицах, загрязнение неактивной пыли при протечках теплоносителя, активация нерадиоактивных частиц потоками нейтронов, загрязнение воздуха при его движении под действием вентиляторов через помещения, где имеются загрязнения поверхности полов, стен, оборудования.

Мелкодисперсные радиоактивные вещества загрязняют не только воздух, а также спецодежду, кожные покровы и с них могут попадать в желудочно-кишечный тракт. При всасывании из ЖКТ, также как и из легких, долю веществ поступающую в кровь характеризует коэффициент всасывания (табл.4.5). Далее они, в соответствии с их химическими свойствами, накапливаются в отдельных органах, подвергая их облучению. Например: радий, фосфор, стронций, барий накапливаются в костях; церий, прометий, америций, кюрий, лантан — в печени, плутоний — в легких, костях; йод — в щитовидной железе; уран — в легких, почках, костях; тритий, углерод, натрий, кобальт, цезий распределяются в организме равномерно.

Наиболее опасными при попадании внутрь организма оказываются α-излучающие радионуклиды. Пробег α-частиц мал и их энергия полностью поглощается вблизи места нахождения радионуклида. Степень опасности радионуклида также характеризуется скоростью его выведения из организма. Как правило, не задерживаются в организме те радионуклиды, которые одинаковы с элементами употребляемыми человеком с пищей (натрий, хлор, калий и др.). Они выводятся вместе с такими же веществами. Некоторые же элементы, попав в организм, трудно из него удаляются (уран, торий, плутоний).

Время, в течение которого количество данного химического элемента в организме уменьшается вдвое вследствие физиологического обмена, называется периодом биологического полувыведения T_б. Для радионуклида время нахождения в организме зависит также и от периода полураспада. Поэтому для радионуклидов введено понятие эффективного периода полувыведения.

Эффективным периодом полувыведения Т_эфф называется время, в течение которого количество радионуклида (его активность) в организме уменьшается вдвое:

Т_эфф = Т_1/2Т_б/(T_1/2 + T_б) , (4.1)

где Т_1/2 — период полураспада радионуклида.

Из (4.1) следует, что если период полураспада мал, а период биологического полувыведения велик, то Т_эфф будет определяться Т_1/2 и наоборот. В качестве примера в табл. 4.5 приведены значения эффективного периода полувыведения некоторых
радионуклидов.

Некоторые радионуклиды с течением времени достигают равновесного состояния в организме. 20 радионуклидов не достигают равновесия в организме за период жизни человека (50 — 70 лет) (в табл.4.5. обозначены — *). Радионуклиды с большим периодом полураспада производят постоянное облучение организма, даже после прекращения работы с ними. Особенно опасны те из них, которые концентрируются вблизи костного мозга, в костях (стронций, плутоний).

Сочетание физических и химических свойств данного радионуклида определяют степень его радиотоксичности и, соответственно, величины дозовых пределов.

ЗАВИСИМОСТЬ ДОЗА-ЭФФЕКТ

К настоящему времени радиобиологией накоплена большая информация о закономерностях воздействия радиоактивных излучений на живые системы и клетку в частности. Однако одного этого далеко недостаточно для количественной оценки связи между дозой и качеством излучения, временем воздействия и реакцией клетки и т. д., короче между дозой и эффектом. Для такой количественной оценки необходимы еще всесторонние знания конкретных внутриклеточных структур (их устройства, формы, размеров) и последовательное развитие теоретических представлений радиобиологии.

Первая потребность в теории возникла тогда, когда стали очевидными два поразительных наблюдения, исчерпывающего объяснения которым нет, пожалуй, до сих пор.

Первое наблюдение установило, что при воздействии ионизирующего излучения на клетку поглощение ничтожного количества энергии может давать значительный биологический эффект. Например, смертельная доза ионизирующего излучения для млекопитающих равна 10 Гр. Поглощенная энергия соответствующая этой дозе повышает температуру человеческого тела не более, чем на 0,0001⁰C. Этот "радиобиологический парадокс" с самого начала показывал, что все дело в особенностях передачи энергии излучения каким- то высокочувствительным структурам, "мишеням".

Второе наблюдение установило, что геометрические кривые характеризующие зависимость доза-эффект, при действии радиации и химических агентов (например, ядов) резко различаются. В случае использования ядов, во-первых, наблюдается пороговый эффект, а с увеличением дозы ядов достигается 100%-ная гибель. При воздействии ионизирующей радиации, рост дозы тоже приводит к усилению гибели клеток. Но здесь самые малые ее дозы уже вызывают гибель отдельных клеток (беспороговый эффект); а с другой стороны, даже при очень больших дозах не исключается возможность выживания отдельных клеток.

Была выдвинута теория "попадания", принципы которой актуальны и сегодня. Суть их заключается в следующем: поглощение энергии — это квантированный процесс, который подчиняется статистическим закономерностям, принципу Пуассона. То есть, наблюдаемый эффект (например, гибель клетки) происходит только тогда, когда произойдет попадание частиц в чувствительный объем внутри клетки (мишени). Расчетная кривая для такой модели взаимодействия оказалась очень похожей на реальные кривые доза-эффект, полученные в экспериментах. Анализ формы этих кривых позволил еще многое узнать о сущности радиационного поражения клеток, например, о количестве необходимых попаданий в мишень.

Путь к пониманию причин чрезвычайной биологической эффективности ионизирующей радиации открыла следующая теория — теория мишени. Первые ее шаги были — рассчитать объем мишени. Их результаты сразу все объясняли — малые порции энергии ионизирующей радиации только тогда могут дать сильный эффект, когда они падают на малую мишень. Следующий вопрос, на который ответила теория "мишени" — какова природа мишени? Ответ: критической структурой в клетке может служить хроматин клеточного ядра, хромосомы, еще точнее молекулы ДНК. Позже с помощью микропучков ионизирующих частиц, диаметром менее 0,1 мкм, удалось показать, что смертельная доза дня клеток на ядро в 10 — 100 раз меньше, чем при облучении других ее частей.

В рамках теории мишени удается сделать выводы, соответствующие наблюдениям в экспериментах: при самых малых дозах повреждение ДНК в отдельных клетках может все же возникнуть, тогда как при очень больших дозах единичные клетки могут остаться невредимыми. С ростом дозы облучения растет доля клеток, подвергнувшихся облучению, а не степень эффекта у них. Только та часть радиации, которая расходуется в объеме мишени — ДНК, и приводит к значимым результатам.

В процессе развития радиобиологии были проведены исследования, которые существенно усложнили картину радиационного поражения клетки. Оказывается, что возникшие в клетке под влиянием радиации первичные повреждения, могут затем, со временем, усиливаться и углубляться. А структурами, на которых разыгрываются действия этих механизмов усиления лучевого поражения, являются клеточные мембраны. В результате этих исследований сделан следующий шаг в понимании механизма лучевого поражения клетки. Сделан вывод о существовании наряду с основной мишенью — ДНК также второй по значимости мишени — мембраны. Многое из достижений в радиобиологии лучевого поражения изучено качественно. Распространить количественное описание на этот круг явлений не просто. На этом пути достигнуты определенные успехи, но эта работа еще далека от завершения.

Отметим, что постулаты количественной радиобиологии пока применимы лишь к отдельным клеткам. А исчерпывающее количественное описание лучевого поражения человека — дело отдаленного будущего.

И, тем не менее, попытки модельного описания эмпирических закономерностей делаются. Так, в отчете 1980 года Комитета биологических эффектов ионизирующих излучений Национальной академии наук США есть такие строки: "Большая часть доступных данных не позволяет предположить какую-либо модель доза-эффект... Для большинства видов рака радиационного происхождения соотношение доза-эффект лучше всего описывается линейно- квадратичной функцией с неотрицательной степенью. Тем не менее, имеются аргументы в пользу других моделей, особенно линейной и квадратичной, не смотря на то, что они ведут к большому расхождению оценок".

Форма кривых различных моделей показана на рис.4.1. Заметим, что в случае учета эффектов стимулирования жизнедеятельности (гормезис, см. ниже) кривая вначале опускается в область "благотворных эффектов", прежде чем изменяет направление и поднимается в область пагубных, вредных эффектов. Часть этой кривой слева от минимума представляет условия дефицита (нехватки) радиации.

Рис.4.1.

Кривые характеризующие различные теории радиационного воздействия.

ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЯХ

Ионизирующая радиация обладает чрезвычайно высокой биологической эффективностью вообще. Однако, устойчивость различных организмов к ее воздействию очень сильно различается. Мера чувствительности к действию ионизирующего излучения называется радиочувствительностью. Она сильно различается уже в пределах одного вида. Радиочувствительность индивида также зависит от возраста и пола (наиболее устойчив зрелый возраст). В пределах же одного организма различные клетки и ткани еще более сильно различаются по радиочувствительности.

При рассмотрении достижений количественной радиобиологии, уже отмечалось, что для судьбы клетки решающее значение имеет поражение, прежде всего, ДHK клеточного ядра (основная мишень), а также системы мембран. На уровне организма также существуют свои критические, к действию радиации, структуры (органы, системы). Чтобы разобраться в этих особенностях радиочувствительности необходимо начать с радиобиологии поражения клеток.

Как было показано выше, энергия излучений передается атомам и молекулам окружающей среды. Какова же дальнейшая судьба этих возбужденных и ионизированных молекул. Чтобы понять это, необходимо рассмотреть следующий "акт", называемый химическим этапом лучевого поражения клетки.

При радиационно-химических изменениях молекул различают прямое и косвенное действие радиации. Под прямым действием понимают такие изменения, которые возникают в результате поглощения энергии излучения самими исследуемыми молекулами ("мишенями"). Под косвенным действием понимают изменения молекул в растворе, вызванные продуктами радиационного разложения (радиолиза) воды или растворенных веществ. По некоторым оценкам, полный вклад косвенного действия достигает 90% и является определяющим. При косвенном действии наиболее существенен процесс радиолиза воды, составляющей основную массу (до 70%) вещества в клетках. Химические реакции, которые происходят в результате облучения чистой воды, имеют место и тогда, когда эта вода входит в состав клеток. Имеется две категории таких реакций. В настоящее время они носят названия: "первичные реакции" и "вторичные реакции".

Временной интервал, в течение которого проходят первичные реакции, чрезвычайно мал — около 10^-10 секунд. В течение этого времени после прохождения излучения происходят серии восьми различных реакций. В результате образуются две новые разновидности химических веществ в относительно больших количествах. Их называют свободными радикалами. Свободные радикалы очень активны химически. Это происходит из-за того, что в них существуют непарные электроны. При образовании обычных химических соединений электроны стремятся спариваться таким образом, чтобы у одного электрона спин ориентировался вверх, а у другого вниз. Свободные радикалы пытаются объединяться химически с другими веществами, чтобы их одиночные, неспаренные электроны могли образовать ковалентную связь с другим неспаренным электроном и создать под оболочку. Отметим, что свободные радикалы электрически нейтральны. В них одинаковое количество протонов в ядрах и электронов. Это не ионы.

Первый свободный радикал, формируемый в облученной воде, свободный радикал водорода. Он просто содержит электрон и протон, т.е. атом водорода. Заметим, что это совсем не то, что находится в баке с газообразным водородом. Водород — двухатомный газ, состоящий из молекул H₂, образующихся из пар свободных радикалов, каждый из которых может затем свой электрон спарить с электроном другого.

Второй свободный радикал, образующийся в ощутимых количествах в облученной воде, — это гидроксильный радикал, ОН. Обычно пишут химический символ свободного радикала с точкой над буквами. Эта точка указывает на присутствие непарного электрона.

Вторичные реакции происходят в течение следующих 10^-5 секунд после прохождения излучения через воду. За это время они либо рекомбинируют друг с другом, либо реагируют с растворным субстратом. С высокой вероятностью проходят три вторичные реакции. Они просто являются тремя возможными комбинациями двух свободных радикалов.
образовавшихся в первичных реакциях (водород + водород, водород+гидроксил, гидроксил + гидроксил):

(газ), (4.2)

(вода), (4.3)

(перекись водорода). (4.4)

Вторая реакция ведет к образованию безопасного, как и в первом случае, продукта, воды. Проблема для живых биологических систем возникает при течении третьей реакции и заключается в образовании пероксида водорода, ядовитого для клеток. К тому же один из атомов водорода может легко теряться пероксидом водорода, образуя пероксидный радикал, который затем взаимодействует с другими биоорганическими молекулами с образованием относительно устойчивых органических пероксидов. Кроме того, биологическое действие усиливается за счет, так называемого, кислородного эффекта, когда к образованию новых молекул в облучаемой системе приводит высоко реактивный продукт, образующийся в результате взаимодействия свободного радикала с кислородом. Таким образом, в клетке организма крупные органические молекулы повреждаются прямым действием радиации либо продуктами радиолиза воды. Возникающие при этом органические радикалы также обладают неспаренными электронами, а, следовательно, крайне реакционноспособны. Располагая большим количеством энергии, они легко могут привести к разрыву химических связей в жизненно важных молекулах. В результате, вызванные свободными радикалами химические реакции вовлекают в этот процесс многие сотни и тысячи молекул, не затронутых излучением. И, в конечном итоге, все это приводит к изменению биохимических процессов в организме.

Степень и характер лучевого поражения организма в больших дозах обусловлены: радиочувствительностью тканей, органов и систем, подвергающихся облучению и поглощенной дозой радиации (в том числе и ее распределением во времени).

Еще в 1906 г., т.е. в самом начале изучения биологического действия ионизирующих излучений, французские исследователи И.Бергонье и Л. Трибондо отметили эмпирическую закономерность относительной чувствительности клеток. Так называемый закон Бергонье и Трибондо гласит, что клетки имеют тенденцию быть радиочувствительными, если у них есть три свойства:

•клетки имеют высокую скорость деления;

•клетки имеют возможность делиться долго в будущем;

•клетки не являются специализированными.

Для комментария к последнему критерию в качестве примера можно привести одну из незрелых клеток крови. Речь идет о лейкоцитах. Многие из этих клеточных линий рождаются неспециализированными. В зависимости от сигнала, получаемого клетками значительно позже их формирования, они могут созреть как лимфоцит или как один из типов гранулоцита.

Лейкоциты — белые кровяные клетки. Их основная функция — борьба с чужим и зашита организма. Для этого они используют форму "химико-биологической борьбы", в которой они производят химические антитела и убивают посягателей. Лейкоциты, в свою очередь, подразделяются на три вида. Наиболее многочисленная — гранулоциты, они предназначены для уничтожения микробов. Несколько меньшая армия лимфоцитов осуществляет функцию иммунитета, охраняющего на протяжении всей жизни нашу индивидуальность от всего чужого. Они очень чувствительны к радиации, некоторые биологи считают, что лимфоциты наиболее чувствительные клетки в человеческом организме. Доза излучения в несколько сотен бэр может привести к существенному уменьшению циркулирующих лимфоцитов в течение часа.

Обобщением закона Бергонье и Трибондо является то, что молодые и быстро растущие ткани наиболее радиочувствительны.

Этот закон можно проинтерпретировать и следующим образом: вступление в митоз (период деления) является критическим моментом в жизни облученной клетки. Те из них, кто не успел восстановиться к моменту деления или погибают, или сохраняют полученные дефекты в ряде поколений. Поэтому-то ткани и органы с интенсивно делящимися клетками наиболее чувствительны к радиации. Это, в первую очередь, органы систем кроветворения (костный мозг, селезенка) и пищеварительной системы (слизистая оболочка тонкой кишки), половые железы.

Причиной гибели организма обычно является поражение какого-либо одного органа, критического в данной ситуации. В диапазоне доз 3 — 9 Гр критической является кровеносная система. Гибель облученного организма наблюдается на 7 —15 сутки после лучевого воздействия. Поражение кроветворения проявляется и при не смертельных лучевых поражениях. При этом снижается количество тромбоцитов, что является одной из причин кровоточивости.

Тромбоциты — вид зрелых клеток крови. Они играют важную роль в организме при формировании кровяных сгустков. К тому же, они являются основным компонентом во всеобъемлющей системе, которая уберегает кровь от протекания между "соединениями" кровеносных сосудов (трубчатые сосуды формируются слипанием округлых клеток друг с другом бок о бок, наподобие кирпичной стены). Нормальное количество тромбоцитов около 200000 на мм³ крови. Если их количество падает до 20000, то кровяные сосуды становятся похожими на сито и кровь внезапно вытекает сквозь стенки.

При лучевом поражении снижается также количество лейкоцитов. И в сочетании все это способствует развитию инфекционных осложнений.

При увеличении дозы радиации до 10 —100 Гр, организмы погибают на 3 — 5 сутки, то есть тогда, когда "костномозговой синдром" еще не успел развиться. Это происходит из- за того, что выходит из строя другой критический орган — кишечник. Он поражается и при меньших дозах, в диапазоне, когда гибель происходит из-за угнетения кроветворения, но при этом "синдром кишечника" не определяет исхода лучевой болезни, хотя и усугубляет ее тяжесть.

При еще больших дозах радиации (200 —1000 Гр), непосредственной причиной гибели облученного организма является массовое разрушение клеток центральной нервной системы. И если построить кривую зависимости сроков гибели облучаемых организмов от дозы облучения, на ней будут отчетливо наблюдаться три характерных участка, соответствующих диапазонам "костномозговой", "кишечной" и "нервной" форм гибели.

Рассмотрим, что происходит в критических органах под влиянием радиации. В нормальных условиях в костном мозге идет постоянное размножение (самообновление) клеток, выходящих затем в периферическую кровь. Исчезновение каждого клеточного элемента в периферической крови компенсируется эквивалентной продукцией новых клеток в костном мозге. Аналогичная картина происходит и в слизистой оболочке кишечника. Тонкий кишечник имеет маленькие пальцеобразные выступы, называемые ворсинками. Каждая ворсинка окружена впадинами, называемыми криптами. На дне крипты находится клетка, которая производит внутренние (эпителиальные) клетки. Эти клетки медленно перемещаются вверх к выходу из крипты. Когда они добираются до поверхности, они уже полностью созревают и поднимаются дальше по ворсинке. Они защищают мелкие, хрупкие капилляры, расположенные внутри ворсинки и пропускают к ним питательные вещества. Из-за трения проходящей пищи и перистальтических сокращений мышц стенки покровные клетки ресничек уносятся. На место этих клеток приходят новые из крипт.

Под действием радиации в обеих самообновляющихся системах развиваются сходные процессы. В костном мозге появляется временное прекращение клеточных делений, которое пропорционально дозе облучения. При этом происходит резкое опустошение костного мозга, т.к. процесс выхода зрелых клеток в кровь продолжается с прежней скоростью. Доля погибших клеток возрастает с ростом дозы, а восстановление клеточной массы костного мозга идет медленнее и оно менее полноценно. В периферической крови сначала уменьшаются и исчезают самые короткоживущие формы — лейкоциты и тромбоциты, а количество долгоживущих эритроцитов снижается лишь к третьей неделе после облучения.

Эритроциты из-за цвета часто называют красными кровяными клетками. 95% массы эритроцитов составляет гемоглобин. Его функция — обеспечение дыхания тканей путем своевременной и полноценной доставки кислорода, добываемого им в легких из вдыхаемого воздуха. В результате облучения наблюдается дисбаланс между производством и длительностью жизни клеток крови. Степень и длительность этого дисбаланса и определяет судьбу облученного организма. В кишечнике последовательность событий сходная.

Согласно закону Бергонье и Трибонда наиболее радиочувствительная точка процесса это клетка крипта, которая занята быстрым и непрерывным производством клеток, еще полностью неспециализированных. Доза в несколько сотен бэр на кишечник может заставить клетки крипт временно прекратить деление. Зрелые покровные клетки при этом не пострадают. Через несколько часов эти клетки будут унесены, но взамен них новые клетки не придут. Это оголит реснички и откроет тонкую капиллярную сеть. Капилляры разорвутся, что позволит плазме крови вытекать в ЖКТ. Произойдет процесс проникновения внутрикишечных бактерий прямо в кровоток через оголенные капилляры. Инфекция быстро распространяется по телу в то время, когда его иммунная система так сильно потрясена потерей лейкоцитов.

При дозах ниже 1000 бэр клетки крипт восстанавливаются примерно за неделю. Это позволяет перестроить реснички и закрыть капиллярную сеть. Особь выздоравливает. При дозах свыше 1000 бэр клетки крипт не выживают. В связи с невозможностью удалить тонкий кишечник хирургическим путем острое облучение тела дозой в 1000 бэр считается предельной для выживания. Как отмечалось выше, процесс клеточного опустошения в кишечнике происходит быстрее, чем в костном мозге.

Рот и пищевод не радиочувствительны, как и все мышцы и соединительные ткани тела. Нужны значительные дозы, чтобы на них появились язвы.

Желудок более чувствителен. При дозах в несколько сот бэр основные и пристеночные клетки понижают или прекращают полностью свою секреторную деятельность по выделению HCl и пепсина, которые помогают в пищеварении. В последующий период эти клетки опять возобновляют свою деятельность до нормального уровня.

Толстый кишечник по чувствительности к облучению схож с желудком. Дозы свыше 1000 бэр приводят к образованию в нем язв.

Центральная нервная система (ЦНС) состоит, в основном, из мышечной и соединительной тканей. Замещение ее клеток в течение всей жизни не происходит. Поэтому она устойчива к облучению. ЦНС выдерживает дозы до 5000 бэр прежде, чем будет замечен эффект воздействия. Эта система обычно вырабатывает и передает электрические сигналы, необходимые для сокращения сердечной мышцы при работе сердца и сокращения мышц диафрагмы при дыхании. При высоких дозах эти сигналы поступают с перебоями или прекращаются на время. Это приводит к смерти облученного индивидуума через несколько часов.

Репродуктивная система более радиоустойчива. Тем не менее, в соответствии с законом Бергонье и Трибонда производство сперматозоидов (молодых клеток спермы) у мужчин понижается или прекращается при низких дозах. Доза 250 бэр на гонады (половые органы) приводит к временной стерильности на период до года. Для полной стерильности необходима Доза от 500 до 600 бэр.

Доза 170 бэр на женские гонады приводит к стерильности на период 1— 3 года. Полная стерильность наступает при дозе 300-600 бэр, в зависимости от возраста.

Таким образом, если говорить о радиочувствительности организма в целом, то она определяется чувствительностью к радиации клеток костного мозга и от их способности к восстановлению.

ОСТРЫЕ ЭФФЕКТЫ И ОТДАЛЕННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ МЕДИЦИНСКИЕ АСПЕКТЫ ОБЛУЧЕНИЯ

Действие ионизирующего излучения на организм условно можно разделить на соматические и генетические. Соматические эффекты проявляются у самого облученного, а генетические — у его потомства. То есть соматическое действие ионизирующего излучения это непосредственное действие на организм. Его результат — это лучевая болезнь и локальные повреждения отдельных органов и тканей, а также отдаленные последствия (сокращение продолжительности жизни, возникновение опухолей и т.д.). Генетические эффекты — это результаты облучения генома зародышевых клеток и проявляются они в потомстве облученных особей в виде врожденных уродств и нарушений, передающихся по наследству. Вероятность возникновения вредных эффектов всегда растет с увеличением дозы облучения. Но если и степень тяжести вредных эффектов облучения возрастает с увеличением дозы и выявляются они, начиная с какого-то порога, то такие эффекты называются нестохастическими (пороговыми). К ним, например, относятся нарушение воспроизводительной функции, косметические повреждения кожи, помутнение хрусталика глаза (лучевая катаракта), дистрофические повреждения разных тканей и т.д.

Если же вероятность возникновения последствий облучения человека существует при сколь угодно малых дозах облучения, то эффекты их вызывающие называются стохастическими (беспороговыми). Основные стохастические эффекты — это канцерогенные (лейкемия и другие формы злокачественных новообразований) и генетические эффекты.

Цель радиационной зашиты — предотвращение нестохастических эффектов и ограничение вероятности возникновения стохастических эффектов до уровней, считающихся приемлемыми.

Разнообразные формы проявления поражающего действия радиации на организм называют лучевой болезнью. В результате относительно равномерного действия т.н. "острых эффектов" развивается острая лучевая болезнь.

Термин "острые эффекты" применяется здесь в отношении эффектов, которые проявляются в течение времени от нескольких часов до нескольких месяцев после получения дозы. Эффекты облучения всего тела показаны в таблице 4.6.

Термин "доклинический" означает, что эффект настолько слаб, что его нельзя определить обычным медицинским обследованием. Это не значит, что эффект отсутствует. Такие эффекты, как возросший риск некоторых форм раковых