Детерминированные и стохастические эффекты радиации

Детерминированные и
стохастические эффекты радиации
и основы радиационной
эпидемиологии
1
Открытие естественной
радиоактивности урана (1896)
Антуан Анри Беккерель
Мария Кюри
2
Радиоактивность – самопроизвольное
(спонтанное) превращение атомных ядер,
сопровождающееся испусканием
ионизирующего излучения. Измеряется в
беккерелях (Бк/кг, Бк/л, Бк/м3). Ранее
измерялась в кюри 1 Ки = 37•109Бк.
4 типа радиоактивности:
- Альфа-распад;
- Бета-распад;
- Спонтанное деление атомных ядер;
- Протонно-нейтронная радиоактивность.
3
4
Радионуклид (атом, ядро которого обладает
свойством радиоактивности).
Характеристика радиоактивных элементов
Радиоактивные нуклиды
Период полураспада
Накопление в органах
йод-131
8 суток
щитовидная железа
цезий-137
~30 лет
мышцы, печень
плутоний-239
~2 года
лёгкие, печень
стронций-90
~28 лет
костная ткань и костный
мозг
иттрий-90
~30 лет
5
Ионизирующее излучение (радиация). Излучение,
способное образовывать пары ионов в биологических
тканях (альфа частицы, бета частицы, гамма излучение,
рентгеновское излучение, нейтроны).
Источники ионизирующего излучения
Естественные (природные)
источники. Окружающая среда
и организм человека.
Техногенные - созданные
или измененные человеком.
Человеческий организм содержит 0,1 мкКи калия-40 натурального
происхождения.
6
Виды облучения:
- хроническое – длительное облучение малой мощностью дозы;
- пролонгированное – растянутое во времени облучение малыми
дозами;
- равномерное;
- неравномерное.
7
Характер облучения
Внешнее (от источника,
находящегося вне тела человека)
Внутреннее (от
радиоактивных изотопов,
попавших внутрь организма)
Острое (его длительность не
превышает нескольких часов)
Пролонгированное
(растянутое во времени)
Хроническое
(с малой мощностью дозы)
Общее (тотальное - полностью
поражающее организм)
Локальное (затрагивает
отдельные участки тела, органы
или ткани)
Однократное
Фракционированное
(многократное)
равномерное или неравномерное
8
Радиоактивное загрязнение. Наличие или
распространение радиоактивных веществ свыше их
природного содержания в окружающей среде и/или в теле
человека.
Радиационная защита. Защита людей от воздействия
ионизирующих излучений и средства ее обеспечения.
Защитная мера. Вмешательство, направленное на
устранение или снижение доз облучения лиц из населения
в аварийных ситуациях или ситуациях хронического
облучения.
Контрмера. Действие, направленное на смягчение
радиологических последствий аварии.
9
Основные дозиметрические единицы
Для количественного отражения действия радиации
пользуются понятием доза. Доза облучения — это наиболее
важная характеристика для оценки воздействия радиации на
здоровье.
Энергия излучения, поглощенная телом (поглощенная доза),
измеряется в греях (Гр).
Разные виды излучения действуют на живые организмы с разной
эффективностью. Для учета этого фактора появилось
понятие эквивалентной дозы; единицей измерения ее является
зиверт (Зв).
Последствия облучения разных органов и тканей могут быть
различными даже при одинаковой поглощенной дозе, поэтому
есть понятие эффективной дозы; она также измеряется в
зивертах.
Существуют и внесистемные единицы – например, рентген (Р).
В очень грубом приближении чаще всего можно принять, что
1 Гр=1 Зв= 100 Р
10
Основные пределы доз
Нормируемые
величины*
Пределы доз
Население
Эффективная доза
1 мЗв (0.1 бэр) в год в среднем за любые
последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв
(0.5 бэр) в год.
Эквивалентная доза за год:
в хрусталике глаза***
в коже****
в кистях и стопах
15 мЗв (1.5 бэр)
50 мЗв (5 бэр)
50 мЗв (5 бэр)
*** Относится к дозе на глубине 300 мг/см2.
**** Относится к среднему по площади в 1 см2 значению в базальном слое кожи толщиной 5
мг/см2 под покровным слоем толщиной 5 мг/см2 . На ладонях толщина покровного слоя — 40
мг/см2. Указанным пределом допускается облучение всей кожи человека при условии, что в
пределах усредненного облучения любого 1 см2 площади кожи этот предел не будет превышен.
Предел дозы при облучении кожи лица обеспечивает непревышение предела дозы на хрусталик от
бета-частиц.
11
Радиочувствительность {РЧ}

РЧ = вероятность эффекта повреждения
клетки, ткани или органа на единицу дозы.

Bergonie и Tribondeau (1906): “Законы
радиочувствительности”: РЧ будет выше,
если клетка:
 является высоко митотической;
 является недифференцированной;
 имеет высокую кариокинетическую
направленность.
12
Радиочувствительность – степень реакции клеток, тканей, органов или
организмов на воздействие ионизирующего излучения
Чаще всего для характеристики радиочувствительности используют
дозовые зависимости выживаемости, а количественной характеристикой
служит величина, обратно пропорциональная ЛД50 – дозе, приводящей к
гибели 50% облучаемых объектов.
Значения ЛД50 некоторых видов:
Биологический вид
Доза, Гр
Биологический вид
Доза, Гр
Человек
2,5-4
Мышь
6-15
Обезьяна
2,5-6
Крыса
7-9
Овца
1,5-3
Птицы
8-20
Собака
2,5-3
Рыбы
8-20
Осел
2-4
Змеи
80-200
Кролик
9-10
Насекомые
10-100
Хомяк
9-10
Растения
10-1500
13
Классификация последствий
облучения
Соматические
(развивающиеся у облученного
человека)
Генетические
(проявляющиеся в потомстве)
Детерминированные
(повреждения органов и тканей)
возникают с неизбежностью после
превышения некоторого порогового
уровня дозы
Стохастические
развитие происходит с определенной
вероятностью; теоретически
являются беспороговыми, могут
возникнуть при любых значениях
дозы
14
Детерминированные эффекты

Детерминированные
эффекты (Пороговые/
нестохастические)
Наличие дозового порога (ниже
определенного уровня дозы
эффекты не наблюдаются)
Тяжесть эффекта возрастает с
увеличением дозы
Задействовано большое
количество клеток
Повреждение от промышленного
источника
15
Стохастические эффекты (беспороговые)
Нет дозового порога
Вероятность возникновения эффекта
возрастает с дозой
Как правило, все начинается с одной
клетки
Примеры: злокачественные опухоли
(раки), генетические эффекты
16
Эффекты облучения
морфологические и/или функциональные
Факторы
какой орган
величина дозы
Эффекты
немедленные (обычно обратимы): < 6 месяцев
например: воспаление, кровотечение.
Отсроченные (обычно необратимые): > 6 месяцев
например: атрофия, склероз, фиброз.
Классификация доз
< 1 Гр: малая доза
1-10 Гр: средняя доза
> 10 Гр: высокая доза
Регенерация означает замещение оригинальной
тканью, в то время как репарация означает
замещение соединительной тканью.
Повреждение кожи от
длительного
флюороскопического
облучения
17
Кожные эффекты

Исходя из законов радиочувствительности
(РЧ), наиболее РЧ клетки – это клетки из
базального слоя эпидермиса.

Эффекты:



Из “Atlas de Histologia...”. J. Boya
Клетки базального слоя, высоко
митотические,некоторые из них
(с меланином) отвечают за
пигментацию.


Эритема: от 1 до 24 часов после облучения
дозой 3- 5 Гр
Алопеция (*): 5 Гр – эффект обратим;
20 Гр - необратим.
Пигментация: Обратима, появляется
через 8 дней после облучения.
Сухая или влажная десквамация:
гипоплазия эпидермиса (доза  20 Гр).
Отсроченные эффекты: телеангиэктазия
(**), фиброз.
18
Эффекты для глаза



Из “Atlas de Histologia...”. J. Boya
Хрусталик глаза является высоко
РЧ, более того, он окружен высоко
РЧ кубовидными клетками.
Хрусталик глаза высоко РЧ.
Коагуляция белков происходит
при дозе облучения более 2 Гр.
Наблюдается 2 основных
эффекта:
Эффект
Острое
облучение
(Зв)
Хроническое
облучение
(Зв/год)
Диагностируемое
помутнение
0,5-2,0
>0,1
Нарушение
зрения (катаракта)
5,0
>0,15
19
Облучение всего тела: взрослые
Этапы:
1. Продромальный
(начало болезни)
1-10 Гр
10 - 50 Гр
2. Латентный
3. Проявление
Летальная доза
50 / 30
> 50 Гр
КОСТНЫЙ
МОЗГ
• Клинические проявления
частичного облучения тела
человека
• Механизм:
нейровегетативное
расстройство
• Подобно чувству тошноты
• Довольно часто в случае
фракционированной
радиотерапии
ЖКТ
ЦНС
Доза
20
Биологические эффект
ы
Детерминированные: лучевая болезнь,
катаракта, повреждения кожи, бесплодие,
выпадение волос, др.
Стохастические: рак, генетические
эффекты
Отдаленные последствия для здоровья
человека:
- рак щитовидной железы,
- лейкозы,
- солидные раки,
- смертность в результате сердечнососудистых заболеваний,
- катаракта,
- аутоиммунный тиреоидит.
21
Выводы
Эффекты, вызванные ИИ, могут быть
детерминированными и стохастическими, по времени
проявления - немедленными и отложенными,
соматическими или генетическими;
Некоторые ткани обладают высокой
радиочувствительностью
Каждая ткань характеризуется собственным
фактором риска
Для целей радиационной защиты введено понятие
эффективная доза облучения, которая включает
взвешивающие коэффициенты отдельных органов и
тканей в зависимости от их радиочувствительности.22
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
23