Radiobiologické účinky - funkční a morfologické změny vznikající v těle v důsledku expozice záření . Biologické účinky ionizujícího záření jsou různé a závisí na druhu a intenzitě expozice. Biologické účinky různých záření studuje radiobiologie .
Podle kritéria formovacích mechanismů se radiační účinky dělí na cílové a necílové [1] .
Cílové radiobiologické efekty se skládají ze dvou skupin – deterministické a stochastické. Podle nové terminologie ICRP [2] se místo termínu „deterministické efekty“ používá název „tkáňové reakce“ .
Kromě škodlivého účinku, který se sám o sobě využívá při léčbě různých onemocnění, především zhoubných nádorů , existuje stimulační účinek přirozeného pozadí a malých dávek . Ty nejenže nemají negativní dopad na lidské zdraví, ale přispívají i k jeho posílení. Ionizující záření je nedílnou součástí životního prostředí člověka. Živé organismy Země jsou přizpůsobeny působení záření a pro normální život potřebují stálou expozici v malých dávkách.
Biologické účinky ionizujícího záření:
I. Vliv přirozeného záření pozadí.
II. Účinek nízkých dávek ( radiační hormeze )
III. Účinek velkých dávek
Účinek velkých dávek je doprovázen radiogenním poškozením různých orgánů a tkání. Poškození některých orgánů je závažnější, jiné méně výrazné. Ozařování těla není doprovázeno žádnými vjemy. Radiosenzitivita (radiosenzitivita) tkání je určena Bergonier-Tribondovým zákonem : je přímo úměrná proliferační aktivitě buněk a nepřímo úměrná stupni jejich diferenciace.
Kromě toho se účinky velkých dávek dělí na časné a pozdní . Mezi časné následky patří úmrtí lidí v důsledku akutní nemoci z ozáření (například 28 úmrtí ze 134, kteří onemocněli při havárii jaderné elektrárny v Černobylu), destrukce tkání při lokálním ozáření a pozdní následky zahrnují rozvoj onkologických a dědičných onemocnění. nemocí. Maximální frekvence tzv. dodatečných ( nadměrných ) úmrtí na leukémii indukovanou ozářením připadá na 3-5 rok po expozici velké dávce záření a radiogenní solidní nádory - na 9-11 rok po expozici.
Pro vysvětlení vlivu ionizujícího záření na živé organismy se stále používá lineární bezprahový koncept . Tato hypotéza předpokládá, že jakákoli libovolně malá dávka je zdraví nebezpečná. Vlivy přirozeného pozadí a nízkých dávek však nezapadají do rámce ustanovení lineární bezprahové koncepce.
Přirozené pozadí záření má významný vliv na živé organismy. Experimenty prováděné s laboratorními zvířaty, rostlinami a mikroorganismy, které byly dlouhodobě v podmínkách několikanásobně nižšího radiačního pozadí, prokázaly úzký vztah mezi životně důležitými procesy a ionizujícím zářením, které je ovlivňuje. Zároveň se zpomalil růst zvířat, zhubla, stala se méně aktivní a méně chytrá. Objevily se známky anémie a výrazné imunodeficience , které byly doprovázeny rozvojem infekčních procesů a zhoubných nádorů . Morfologicky byly v jejich tkáních nalezeny atrofické změny podobné zrychlenému stárnutí . Očekávaná délka života se snížila.
Komplex podobných příznaků se nazývá syndrom radiační nedostatečnosti . Je založena na inhibici procesů buněčné proliferace. Radiační pozadí je tedy stimulátorem buněčného dělení, a tím i procesů růstu, obnovy a obnovy tkání, jedním z mechanismů udržení strukturální homeostázy.
Stochastické účinky jsou škodlivé biologické účinky záření, které nemají dávkový práh výskytu, jejichž pravděpodobnost výskytu je úměrná dávce a u nichž závažnost projevu nezávisí na dávce. S rostoucí dávkou se nezvyšuje závažnost těchto účinků, ale pravděpodobnost (riziko) jejich výskytu.
V souladu s obecně přijímanou konzervativní radiobiologickou hypotézou každá libovolně malá úroveň expozice způsobuje určité riziko stochastických účinků. Dělí se na somato-stochastické ( leukémie a nádory různé lokalizace), genetické (dominantní a recesivní genové mutace a chromozomální aberace) a teratogenní vlivy (mentální retardace, jiné vývojové deformity, může hrozit rakovina a genetické vlivy plodu). vystavení).
Klasifikace biologických a lékařských účinků záření má výjimky [3] .
Implementace efektů RB probíhá v několika fázích .
Deterministické účinky jsou nevyhnutelné, klinicky zjistitelné škodlivé biologické účinky vznikající ozářením, zejména při vysokých dávkách , u nichž se předpokládá, že existuje práh , pod kterým není žádný účinek, a nad - závažnost účinku závisí na dávce.
Objevují se, když počet buněk, které odumřely v důsledku ozáření, ztratily schopnost reprodukce nebo normální funkce, dosáhne kritické hodnoty, při které jsou funkce postižených orgánů znatelně narušeny.
Deterministické účinky se dělí na bezprostřední následky (akutní, subakutní a chronická nemoc z ozáření ; lokální radiační poškození: radiační popáleniny kůže , radiační katarakta a sterilizace ) a dlouhodobé následky (radiosklerotické procesy, radiokarcinogeneze, radiokataraktogeneze a další).
Chronické ozařování má slabší účinek na živý organismus ve srovnání s jednorázovým ozářením stejnou dávkou, což je spojeno s neustále probíhajícími procesy opravy poškození v těle.
Za práh pro výskyt deterministických účinků pro člověka jsou považovány jednotlivé dávky přibližně 0,25 Sv. Prahová hodnota není přísná. Záleží na individuálních vlastnostech ozařovaného organismu a různých doprovodných faktorech.
Kombinovaná radiační poraněníKombinovaný je kombinovaný účinek vnějšího γ-záření a radionuklidů, které se dostávají do kůže nebo dovnitř těla. Hlavními cestami pronikání radioaktivních izotopů do těla jsou dýchací a trávicí orgány, jakož i povrchy ran a popálenin.
U akutní nemoci z ozáření způsobené souběžnými lézemi jsou zánětlivé změny v kožních tkáních vystavených radionuklidům výraznější, latentní období je kratší a doba rekonvalescence výrazně delší a dochází k výraznějšímu útlumu krvetvorby. Inkorporované radionuklidy navíc vykazují tropismus pro některé orgány: ledviny (uran), štítnou žlázu (jód), kosti (stroncium, yttrium, zirkonium), játra (cer, lanthan). Osteotropní elementy vedou k radiační nekróze kosti , rozvoji zhoubných nádorů , zejména osteosarkomů a leukémií. Ve vnitřních orgánech s uloženými radionuklidy postupně narůstají fibroplastické změny a atrofie parenchymu s následným rozvojem funkčního selhání postiženého orgánu.
Kombinovaná radiační poraněníKombinované jsou léze způsobené zářením a traumatem (mechanický náraz, popáleniny, střelná poranění). Současně se traumatická a radiační poranění vzájemně zhoršují ( „syndrom vzájemného zhoršení“ ).
V průběhu onemocnění se rozlišují čtyři období:
Akutní nemoc z ozáření způsobená neutronovým ozářením se obecně projevuje stejným způsobem jako v důsledku expozice γ-záření, zejména proto, že sekundární γ-záření hraje velkou roli v patogenezi poškození neutrony. Neutronové ozařování se však vyznačuje výraznou nerovnoměrností. V obraze onemocnění jsou léze žaludku a střev výraznější, zároveň nejsou vždy nepříznivým znakem prognózy. V těžkých případech je pozorována hemoragická infiltrace střevní stěny, mezenterické tkáně a mezenterických lymfatických uzlin, rozvíjí se exsikóza.
Závažnost primární reakce obvykle neodpovídá závažnosti léze: závažné primární léze, včetně změn na kůži a sliznicích, jsou pozorovány v relativně příznivých případech. Latentní období je obvykle kratší než u typické akutní nemoci z ozáření. Agranulocytóza a známky výšky onemocnění se rozvíjejí dříve, včetně infekčních komplikací. V nekomplikovaných případech dochází k obnově kostní dřeně rychle v důsledku nerovnoměrného ozáření těla neutrony, proto u některých kostí dochází k výraznému poškození kostní dřeně, u jiných je minimální. Infekční komplikace jsou jednou z hlavních příčin úmrtí při neutronovém ozařování, ale na rozdíl od typické akutní nemoci z ozáření se rozvíjejí především na pozadí závažných lokálních lézí kůže a sliznic.
| Radiační bezpečnost | |
|---|---|
| Biologický účinek záření | |
| Dávka záření | |
| Jednotky | systémové Šedá Sievert mimo systém Rád Baer rentgen |
| Mezinárodní organizace | |