Поражающее действие ионизирующих излучений

Поражающее действие ионизирующих излучений

При поглощении энергии излучения в тканях происхо­дят биологические изменения вследствие разрушения и гибели части живых клеток. Эти изменения в здоровых тканях являются всегда вредными и при достаточно боль­ших дозах могут привести к нарушению нормальных функций отдельных органов и заболеванию всего орга­низма так называемой лучевой болезнью.

Механизм воздействия ионизирующих излучений на ткани полностью еще не выяснен. Однако основные про­цессы установлены и представляются в следующем виде.

При облучении живой клетки происходит ионизация и разрушение части молекул, входящих в ее состав, что приводит к ряду изменений в деятельности клетки, харак­тер которых зависит от дозы излучения.

Облучение дозами в несколько тысяч рентгенов вызы­вает почти мгновенную гибель клетки вследствие разру­шения относительно большого числа молекул. При мень­ших дозах облученные клетки остаются жизнеспособ­ными, но в процессе деления или погибают или делятся, однако дочерние клетки не могут выполнять жизненных функций и погибают. Этим в основном и объясняется на­личие скрытого периода лучевой болезни, продолжитель­ность которого увеличивается с уменьшением дозы излу­чения. По этой же причине наиболее чувствительными к воздействию ионизирующих излучений являются ткани, состоящие из делящихся клеток, например костный мозг.

При исследовании действия излучений на организм в целом следует различать два случая — внешнее облуче­ние, когда источники излучения находятся вне организма, и внутреннее облучение, имеющее место при попадании радиоактивных веществ внутрь организма.

Рассмотрим подробнее первый случай.

Наиболее опасным является внешнее облучение всего организма гамма-лучами, имеющими большую проникаю­щую способность и поэтому поражающими все органы и ткани. В настоящее время на основе тщательного изуче­ния имевших место случаев облучения людей, особенно после атомных бомбардировок американцами японских городов Хиросима и Нагасаки, а также проведения опы­тов по облучению различными дозами животных в ино­странной печати приняты следующие зависимости между дозой гамма-излучения при облучении всего организма и реакцией человека.

При облучении дозами до 50 рентгенов однократно, то есть длительностью до нескольких часов, организм чело­века не ощущает каких-либо вредных последствий. Такую дозу называют однократно допустимой.

При однократном облучении дозами в пределах 100—150 рентгенов у незначительной части людей могут появиться признаки лучевой болезни — слабость, легкая тошнота и даже рвота, головокружение. Число лейкоцитов в крови падает, что является верным признаком облуче­ния дозой выше 100 рентгенов. Через 1—2 недели все эти признаки пропадают и человек становится вполне здоро­вым. Однако после выздоровления таких людей нежела­тельно подвергать повторнохму облучению в течение одно­го — двух месяцев даже однократно допустимыми дозами.

При однократном облучении дозами 150—200 рентге­нов большинство людей будет выведено из строя в первый же день на срок до 3 недель с признаками лучевой бо­лезни — тошнота, рвота, слабость. У части людей могут наблюдаться тяжелые заболевания. В период до полутора месяцев возможны отдельные (до 5% от общего числа облученных) смертные случаи.

При дозах 200—400 рентгенов будут наблюдаться те же признаки лучевой болезни, но в более тяжелой форме. Почти все облученные будут выведены из строя в первые сутки и на срок не менее 3 месяцев. В течение этого пе­риода возможны смертельные исходы у 30% облученных.

При дозах 400—600 рентгенов все облученные будут выведены, из строя с признаками лучевой болезни тяжелой степени на срок не менее 3 месяцев. Возможно 50% смер­тельных исходов.

После облучения дозами выше 700 рентгенов в течение полутора месяцев погибают практически все облученные.

Данные о зависимости тяжести поражения от вели­чины дозы при однократном облучении всего организма сведены в табл. 5.

Таблица 5

Возможное действие на людей доз гамма-излучения, получаемых однократно

(по данным иностранной печати *)

Доза

рентген

Тяжесть заболевания Число смертельных исходов Число заболевших за 24 часа после облучения
через 24 часа после об­лучения через 6 недель после об­лучения
ДО 50 Заметных отклонений от нормы нет. Незначи­тельные изменения со­става крови, которые быстро проходят Нет Нет Ничтожно

малое

50—100 Возможны изменения состава крови, но без серьезных поражений Нет Нет Отдельные

случаи

100—200 Лучевая болезнь лег­кой степени. После вы­здоровления работоспо­собность, как правило, сохраняется Нет Отдель­

ные

редкие

случаи

Более

половины

200—400 Лучевая болезнь сред­ней тяжести. Как пра­вило, потеря трудоспо­собности Почти

нет

Отдель­

ные

случаи

Предполо­

жительно

все

400—600 Тяжелая лучевая бо­лезнь Отдель­

ные

случаи

50% и более То же

 

 

Число смертельных исходов Число заболевших за 24 часа после облучения
Доза Тяжесть заболевания через 24 часа после об­лучения через 6 недель после об­лучения

1000 и

более

Тяжелая лучевая бо­лезнь

ЮОо/о смертно­сти, много слу­чаев смерти через 24 часа после об­лучения Предполо­

жительно

все

 

Необходимо отметить, что поражение организма резко снижается, если облучение происходило длительное время. Например, доза в 100 рентгенов, полученная в те­чение 10 дней равными порциями, практически не вызы­вает каких-либо последствий. Однако надо помнить, что облучение организма любыми, даже малыми, дозами не проходит для него бесследно. Поэтому приведенная выше допустимая однократная доза 50 рентгенов может быть принята только в отдельных случаях. Для людей, длитель­ное время подвергающихся облучению по условиям работы (рентгенологи, работники атомной промышленности), до­пустимые дозы должны быть резко снижены. В настоя­щее время допустимой дозой для этих категорий людей считается не более 0,3 рентгена в неделю. Это составляет около 15 рентгенов в год или 300 рентгенов за 20 лет.

Интересно отметить, что за счет космического излуче­ния, достигающего поверхности земли, и радиоактивного излучения от земли человек за 70 лет получает около 8 рентгенов, что считается полностью безвредным. Одной из задач, решаемых при запуске искусственных спутников Земли, является измерение интенсивности космического излучения за пределами атмосферы и исследование его влияния на живые организмы. При обнаружении большой интенсивности ионизирующих излучений в космическом пространстве придется принимать специальные меры для защиты от него будущих космонавтов.

Отдельные части тела (ноги, руки, голова, верхняя часть туловища) допускают облучение значительно боль­шими дозами по сравнению с указанными выше без ка­ких-либо серьезных поражений и заболевания всего организма. Однако однократные дозы 300—400 рентгенов, полученные кистями рук, могут вызвать появление так называемой эритемы — лучевого ожога.

Внешнее облучение бета-излучением менее опасно вследствие значительно меньшей его проникающей способ­ности по сравнению с гамма-излучением. Альфа-излучение при внешнем воздействии не представляет опасности.

Совершенно иная картина наблюдается при внутреннем облучении, то есть при попадании радиоактивных веществ внутрь организма. В этом случае наиболее опасно альфа- излучение. Дело в том, что удельная ионизация альфа- частицами тканей примерно в 10 000 раз превышает удельную ионизацию гамма-лучами. Это вызывает гибель большего числа живых клеток при поглощении в тканях энергии альфа-излучения по сравнению с поражением клеток при поглощении такой же энергии гамма-излу­чения.

Вторым фактором, который надо учитывать при внут­реннем облучении, является усвоение организмом отдель­ных радиоактивных изотопов и отложение их в органах. Так, например, радий хорошо усваивается организмом и отлагается в костях на длительное время, и его альфа- частицы непрерывно бомбардируют костный мозг и дру­гие ткани.

В продуктах взрыва атомных бомб имеется в значи­тельных количествах стронций 90, излучающий бета-ча­стицы с периодом полураспада 28 лет. Попадая в орга­низм с пищей или через дыхательные пути, стронций 90 на длительное время отлагается в костях, разрушая окру­жающие ткани. При попадании больших количеств радио­активных веществ внутрь организма внутреннее облуче­ние может привести к возникновению лучевой болезни с совершенно такими же ее проявлениями, как и при внеш­нем облучении.