Radiobiologiska effekter - funktionella och morfologiska förändringar som utvecklas i kroppen till följd av exponering för strålning . De biologiska effekterna av joniserande strålning är olika och beror på exponeringens typ och intensitet. De biologiska effekterna av olika strålningar studeras med radiobiologi .
Enligt kriteriet om bildningsmekanismer delas strålningseffekter in i mål och icke-mål [ 1] .
Målradiobiologiska effekter består av två grupper - deterministiska och stokastiska. Enligt den nya terminologin för ICRP [2] används istället för termen "deterministiska effekter" namnet "vävnadsreaktioner" .
Utöver den skadliga effekten, som i sig används vid behandling av olika sjukdomar, främst maligna tumörer , finns en stimulerande effekt av den naturliga bakgrunden och små doser . De senare har inte bara en negativ inverkan på människors hälsa, utan bidrar också till att stärka den. Joniserande strålning är en integrerad del av den mänskliga miljön. Jordens levande organismer är anpassade till strålningens verkan och för normalt liv behöver de konstant exponering i små doser.
Biologiska effekter av joniserande strålning:
I. Effekten av naturlig bakgrundsstrålning.
II. Effekt av låga doser ( strålningshormesis )
III. Effekten av stora doser
Effekten av stora doser åtföljs av radiogena skador på olika organ och vävnader. Skador på vissa organ är allvarligare, andra är mindre uttalade. Bestrålning av kroppen åtföljs inte av några förnimmelser. Strålningskänsligheten (radiosensitiviteten) hos vävnader bestäms av Bergonier-Tribondo-lagen : den är direkt proportionell mot cellernas proliferativa aktivitet och omvänt proportionell mot graden av deras differentiering.
Dessutom delas effekterna av stora doser in i tidig och sen . Tidiga effekter inkluderar dödsfall av människor på grund av akut strålsjuka (till exempel 28 dödsfall av 134 som insjuknade i olyckan vid kärnkraftverket i Tjernobyl), vävnadsförstöring under lokal bestrålning och sena effekter inkluderar utvecklingen av onkologiska och ärftliga effekter. sjukdomar. Den maximala frekvensen av så kallade ytterligare ( överskott ) dödsfall från strålningsinducerad leukemi faller på det 3-5:e året efter exponering för en stor dos av strålning och radiogena solida tumörer - det 9-11:e året efter exponering.
För att förklara effekten av joniserande strålning på levande organismer används fortfarande ett linjärt icke-tröskelbegrepp . Denna hypotes antar att varje godtyckligt liten dos är hälsofarlig. Effekterna av den naturliga bakgrunden och låga doser passar dock inte in inom ramen för bestämmelserna i det linjära icke-tröskelkonceptet.
Den naturliga bakgrunden av strålning har en betydande inverkan på levande organismer. Experiment utförda med försöksdjur, växter och mikroorganismer som under lång tid har varit under förhållanden med flera gånger lägre strålningsbakgrund har visat på ett nära samband mellan vitala processer och den joniserande strålning som påverkar dem. Samtidigt avtog djurens tillväxt, de gick ner i vikt, blev mindre aktiva och mindre smarta. Det fanns tecken på anemi och uttalad immunbrist , som åtföljdes av utvecklingen av infektionsprocesser och maligna tumörer . Morfologiskt hittades atrofiska förändringar som liknar accelererat åldrande i deras vävnader . Den förväntade livslängden har minskat.
Komplexet av liknande tecken kallas strålningsbristsyndrom . Den är baserad på hämning av cellproliferationsprocesser. Strålningsbakgrunden är därför en stimulator för celldelning, och följaktligen, processerna för tillväxt, förnyelse och återställande av vävnader, en av mekanismerna för att upprätthålla strukturell homeostas.
Stokastiska effekter är skadliga biologiska effekter av strålning som inte har en doströskel för förekomst, vars sannolikhet är proportionell mot dosen och för vilka manifestationens svårighetsgrad inte beror på dosen. Med ökande dos är det inte svårighetsgraden av dessa effekter som ökar, utan sannolikheten (risken) för att de inträffar.
I enlighet med den allmänt accepterade konservativa radiobiologiska hypotesen orsakar varje godtyckligt låg exponeringsnivå en viss risk för stokastiska effekter. De är indelade i somatisk-stokastiska ( leukemier och tumörer av olika lokalisering), genetiska (dominanta och recessiva genmutationer och kromosomavvikelser) och teratogena effekter (mental retardation, andra utvecklingsdeformiteter; det kan finnas risk för cancer och genetiska effekter av foster. exponering).
Klassificeringen av biologiska och medicinska effekter av strålning har undantag [3] .
Implementeringen av RB - effekter pågår i flera steg .
Deterministiska effekter är oundvikliga, kliniskt detekterbara skadliga biologiska effekter som härrör från bestrålning, främst vid höga doser , i förhållande till vilka en tröskel antas finnas , under vilken det inte finns någon effekt, och över - effektens svårighetsgrad beror på dosen.
De uppstår när antalet celler som har dött till följd av bestrålning, har förlorat förmågan att reproducera sig eller fungera normalt, når ett kritiskt värde, vid vilket de drabbade organens funktioner är märkbart försämrade.
Deterministiska effekter delas in i omedelbara konsekvenser (akut, subakut och kronisk strålningssjuka ; lokal strålningsskada: brännskador på huden , strålningsstarr och sterilisering ) och långsiktiga konsekvenser ( radiosklerotiska processer, radiokarcinogenes, radiokataraktogenes och andra).
Kronisk bestrålning har en svagare effekt på en levande organism jämfört med en enda bestrålning vid samma dos, vilket är förknippat med ständigt pågående skadereparationsprocesser i kroppen.
Tröskeln för förekomsten av deterministiska effekter för människor anses vara enstaka doser på cirka 0,25 Sv. Tröskelvärdet är inte strikt. Det beror på de individuella egenskaperna hos den bestrålade organismen och olika åtföljande faktorer.
Kombinerade strålningsskadorKombinerad är den kombinerade effekten av extern γ-strålning och radionuklider som kommer in i huden eller inuti kroppen. Huvudvägarna för penetration av radioaktiva isotoper i kroppen är andnings- och matsmältningsorganen, såväl som sår- och brännytor.
Vid akut strålsjuka orsakad av samtidiga lesioner är inflammatoriska förändringar i integumentära vävnader som exponeras för radionuklider mer uttalade, den latenta perioden är kortare och återhämtningsperioden är betydligt längre och mer uttalad hematopoiesuppression utvecklas. Dessutom visar inkorporerade radionuklider tropism för vissa organ: njurar (uran), sköldkörtel (jod), ben (strontium, yttrium, zirkonium), lever (cerium, lantan). Osteotropa element leder till strålningsnekros av benet , utveckling av maligna tumörer , särskilt osteosarkom och leukemi. I inre organ med deponerade radionuklider ökar gradvis fibroplastiska förändringar och atrofi av parenkymet, följt av utvecklingen av funktionsfel hos det drabbade organet.
Kombinerade strålningsskadorKombinerade är lesioner orsakade av strålning och trauma (mekanisk påverkan, brännskador, skottskada). Samtidigt förvärrar traumatiska skador och strålningsskador varandra ( "mutual aggravation syndrome" ).
Under sjukdomsförloppet särskiljs fyra perioder:
Akut strålsjuka orsakad av neutronbestrålning yttrar sig i allmänhet på samma sätt som vid exponering för γ-strålar, särskilt eftersom sekundär γ-strålning spelar en stor roll i patogenesen av neutronskador. Emellertid kännetecknas neutronbestrålning av betydande olikformighet. På bilden av sjukdomen är lesioner i magen och tarmarna mer uttalade, samtidigt är de inte alltid ett ogynnsamt tecken på prognosen. I svåra fall observeras hemorragisk infiltration av tarmväggen, mesenterisk vävnad och mesenteriska lymfkörtlar, exsicosis utvecklas.
Svårighetsgraden av den primära reaktionen motsvarar vanligtvis inte svårighetsgraden av lesionen: allvarliga primära lesioner, inklusive förändringar i hud och slemhinnor, observeras i relativt gynnsamma fall. Den latenta perioden är vanligtvis kortare än vid typisk akut strålsjuka. Agranulocytos och tecken på sjukdomens höjd utvecklas tidigare, inklusive infektiösa komplikationer. I okomplicerade fall sker återställandet av benmärgen snabbt på grund av den ojämna bestrålningen av kroppen med neutroner, därför utvecklas i vissa ben en uttalad skada på benmärgen, i andra är den minimal. Infektiösa komplikationer är en av huvudorsakerna till dödsfall under neutronbestrålning, men till skillnad från typisk akut strålsjuka utvecklas de främst mot bakgrund av allvarliga lokala lesioner i hud och slemhinnor.
| Strålsäkerhet | |
|---|---|
| Biologisk effekt av strålning | |
| Stråldos | |
| Enheter | systemisk grå Sievert utanför systemet Glad Baer röntgen |
| Internationella organisationer | |