4.4.1 Действие больших доз радиации на организм человека. Детерминированные эффекты. Лучевая болезнь

Системы органов, играющие решающую роль в гибели организма при радиоактивном облучении, называются критическим системами.

В основе возникновения после облучения детерминированных эффектов лежит превышение количества погибших клеток над числом образованных. Эти эффекты наблюдаются при дозах 100 рад и более при облучении всего тела или локального облучения тканей.

Сочетание признаков, характерных для течения болезни называют радиационным синдромом.

При общем облучении организма в зависимости от полученной эквивалентной дозы может преобладать один из синдромов, связанных с критическими системами:

– костномозговой, или кроветворный;

– желудочно – кишечный;

– церебральный;

Облучение всего организма человека дозой от 1 до 10 Зв приводит к протеканию у него типичной формы лучевой болезни. Различают 4 степени тяжести лучевой болезни:

• I, или лёгкая (1 – 2 Зв);

• II, или средняя (2 – 4 Зв);

• III, или тяжёлая (4 – 6 Зв);

• IV, или крайне тяжёлая (6 – 10 Зв);

Доза, вызывающая гибель 50% облучённых людей в течение 30 дней после облучения, если не принять соответствующие медицинские меры, составляет 3 – 5 Зв.

В типичной форме лучевой болезни различают четыре периода:

1. первичная реакция (наблюдается общая слабость, головная боль, тошнота, уменьшение содержания лимфоцитов, увеличение содержания лейкоцитов как защитная реакция организма). Длится несколько суток в зависимости от тяжести поражения.

2. период мнимого благополучия или скрытый период, (В это время нарушения в организме нарастают, опустошается костный мозг, развиваются изменения в кишечнике, коже, выпадают волосы, но общее состояние удовлетворительное). Длится 2 – 5 недель.

3. период разгара болезни (расстройство функций кишечника, нарушение проницаемости сосудов, сопровождающееся кровотечениями, кровоизлияниями в кожные покровы и слизистые оболочки; глубокое повреждение кроветворной и иммунной систем, развитие инфекционных осложнений, которые могут привести к смерти).

4. период восстановления при благополучном исходе начинается на 2 – 5 месяце после облучения (нормализация кроветворения, уменьшение и прекращение кровотечений, улучшение общего состояния и восстановление двигательной активности).

В диапазоне доз от 6 до 10 Зв развивается лучевая болезнь с ярко выраженным костномозговым или кроветворным синдромами.

При воздействии радиации от 10 до 50 Зв развивается желудочно – кишечная форма лучевой болезни. Смерть наступает на 8 – 16 сутки.

При церебральной форме (50 – 100 Зв) смерть наступает на 1 – 3 сутки.

При дозах больше 100 Зв наступает быстрая ( в течение 1 часа) гибель человека.

4.4.2 Действие малых доз радиации. Стохастические и нестохастические эффекты

Радиационных болезней от одноразового воздействия сравнительно малых доз не существует, но облучение стимулирует возникновение различных заболеваний. Длительное воздействие малых доз радиации может привести к возникновению хронической формы лучевой болезни. Следует также учесть радиобиологические эффекты на тканевом уровне: стохастические (случайные) и нестохастические эффекты.

Стохастические эффекты – эффекты, вероятность которых при малых дозах пропорциональна дозе. Подобные эффекты признаются безпороговыми, то есть никакая, даже самая маленькая, доза не является бесследной. Стохастические эффекты возникают при повреждении нескольких или даже 1 клетки. Из отдалённых стохастических эффектов надёжнее всего устанавливается связь радиоактивного излучения с появлением раковых заболеваний, генетических повреждений, сокращением продолжительности жизни.

Эффекты, которые имеют пороговую дозу и тяжесть которых зависит от дозы называются нестохастическими эффектами.

Они возникают в результате изменений в большом числе клеток и характерны для отдельных тканей (катаракта, не злокачественные повреждения кожи, снижение костномозгового кроветворения).

Зависимость вероятности заболевания раком в результате облучения в зависимости от времени. Под действием ионизирующего излучения, как и при действии других канцерогенных агентов, между облучением и возникновением злокачественных новообразований проходит длительный латентный период (ΔТлат) период скрытого развития заболевания, отделяющий воздействие ионизирующей радиации на организм от проявления эффекта в виде диагностируемого заболевания. Латентные периоды стохастических эффектов сравнимы с продолжительностью жизни человека. Рисунок 4.2 иллюстрирует зависимость вероятности заболевания раком в результате облучения в зависимости от времени, прошедшего после однократного облучения всего тела фотонами.

Рисунок 4.2 – Динамика возникновения радиогенных раков после облучения

В области малых доз эта вероятность пропорциональна дозе облучения. Для времен много меньших или много больших длительности латентного периода вероятность возникновения заболевания близка к нулю. Раньше других в облученной популяции возможно возникновение дополнительных лейкозов, которые имеют наименьшие значения ΔТлат, равные 10 – 15 годам. Латентные периоды развития радиогенных раков других локализаций, т.н. твердых раков, мало различаются и примерно в 2 – 2,5 раза больше латентного периода развития лейкозов.

Радиационный риск – вероятность того, что у человека в результате облучения возникает какой – либо конкретный вредный эффект от ионизирующего излучения (заболевание, нарушения трудоспособности, преждевременная смерть). В качестве основного критерия принят индивидуальный радиационный риск. Для расчётов радиационного риска используют усреднённые коэффициенты пожизненного риска смерти от рака (повышенная вероятность смерти от рака облученного организма), отнесённые к дозе излучения. Степень риска зависит от вида и способа излучения, дозы и мощности дозы, радиочувствительности облучённых органов. Среди причин возникновения рака, ионизирующее излучение занимает предпоследнее место. Вероятность заболеть раком составляет почти 40%. Из них приблизительно половина больных в наше время может быть излечена.

Принимают, что стохастические эффекты, приводящие к сокращению ожидаемой продолжительности полноценной жизни, проявляются у 7,3 человека (для персонала, работающего с ионизирующим излучением – у 5) на 100 облучённых людей при коллективной дозе 1 Зв. Чтобы определить уровень пожизненного коллективного или индивидуального риска, эти коэффициенты умножают на эффективную дозу, коллективную или индивидуальную. По величине пожизненного риска, обусловленного воздействием излучения в течение 1 года, можно оценить уровень радиационной безопасности персонала и населения. Риском можно пренебречь, если он меньше 0,0000001.

Синергизм в действии радиации. Эффект радиации может многократно усиливаться при ее воздействии одновременно с другими факторами среды – химическими (пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др.) и физическими (электромагнитные, температурные воздействия) загрязнениями. Оказалось, например, что малые количества пестицидов могут усиливать действие радиации. То же самое происходит при действии радиации в присутствии небольших количеств ртути. Недостаток селена в организме усиливает тяжесть радиационного поражения. У курильщиков, подвергающихся облучению в 15 мЗв/год, риск заболеть раком легких возрастает более чем в 16 раз по сравнению с некурящими. На фоне небольшого по величине хронического облучения разовое кратковременное дополнительное облучение дает эффект, много более значимый, чем при простом суммировании этих доз. Возможно, эффект такого взаимодействия радиации с другими факторами риска основан на сенсибилизации (повышении чувствительности) организма, испытавшего воздействие малых доз облучения к химическим мутагенам и канцерогенам.