| Strålningsbränna | |
|---|---|
| Brännskada med joniserande strålning: stora röda fläckar på huden på rygg och armar som ett resultat av upprepade, långa röntgenprocedurer. | |
| ICD-10 | L 58 |
| ICD-9 | 692,82 |
| Maska | D011855 |
| Synonymer | Radiodermatit |
| Mediafiler på Wikimedia Commons | |
En strålningsbränna är skador på huden eller andra biologiska vävnader och organ till följd av exponering för strålning. De typer av strålning som är mest oroande är termisk strålning , radiofrekvensenergi, ultraviolett ljus och joniserande strålning .
Den vanligaste typen av brännskador är solbränna orsakad av ultraviolett strålning . Stark exponering för röntgenstrålar under diagnostisk medicinsk bildbehandling eller strålbehandling kan också leda till strålningsbrännskador. Eftersom joniserande strålning interagerar med kroppens celler och skadar dem, reagerar kroppen på denna skada, vilket vanligtvis resulterar i erytem , vilket är rodnad runt det skadade området. Strålningsbrännskador diskuteras ofta i samma sammanhang som strålningsinducerad cancer, på grund av den joniserande strålningens förmåga att interagera med och skada DNA , vilket ibland gör att en cell blir cancerös. Felaktig användning av magnetroner kan resultera i ytliga och inre brännskador. Beroende på energin hos fotonen kan gammastrålning orsaka djupa gammabrännskador, med inre brännskador från 60Co ( Cobalt-60 ) som är vanliga . Beta-brännskador är vanligtvis ytliga eftersom beta-partiklar inte kan tränga djupt in i kroppen; dessa brännskador kan likna solbränna. Alfa-partiklar vid inandning kan orsaka inre alfa-brännskador, och extern skada (om någon) är begränsad till mindre erytem .
Strålningsbrännskador kan också uppstå vid användning av kraftfulla radiosändare av valfri frekvens, när kroppen absorberar radiofrekvent energi och omvandlar den till värme [1] . US Federal Communications Commission (FCC) anser att 50 watt är den lägsta effekten över vilken radiostationer måste utvärdera strålsäkerheten. Frekvenser vid vilka människokroppen kan komma in i resonans anses vara särskilt farliga: 35 MHz, 70 MHz, 80-100 MHz, 400 MHz och 1 GHz. Exponering för mikrovågor med för hög intensitet kan orsaka brännskador i mikrovågor.
Strålningsdermatit (även känd som radiodermatit ) är en hudsjukdom som förknippas med långvarig exponering för joniserande strålning [2] . Strålningsdermatit förekommer i viss utsträckning hos de flesta patienter som får strålbehandling, med eller utan kemoterapi [3] .
Det finns tre specifika typer av radiodermatit: akut radiodermatit, kronisk radiodermatit och eosinofila, polymorfa och pruritiska lesioner i samband med strålbehandling [2] . Strålbehandling kan också orsaka strålcancer [2] .
Vid interventionell fluoroskopi, på grund av de höga doser av hudbestrålning som kan tas emot under interventionen, har vissa procedurer resulterat i tidiga (mindre än två månader efter bestrålning) och/eller sena (två månader eller mer efter bestrålning) hudreaktioner , inklusive nekros i vissa fall [4] .
Strålningsdermatit i form av intensivt erytem och hudblåsor kan observeras i strålningsportar [2] .
Upp till 95 % av patienterna som får strålbehandling för cancer upplever en hudreaktion. Vissa reaktioner uppträder omedelbart, andra senare (till exempel flera månader efter behandling) [5] .
Akut radiodermatit uppstår när huden utsätts för en " erytemal dos " av joniserande strålning, varefter synligt erytem uppträder inom 24 timmar [2] . Strålningsdermatit uppträder vanligtvis inom några veckor efter påbörjad strålbehandling [3] . Akut radiodermatit, som manifesterar sig som röda prickar, kan ibland också åtföljas av avskalning eller svallning [6] . Erytem kan uppstå vid en stråldos på 2 Gy eller mer [7] .
Kronisk radiodermatit uppstår vid kronisk exponering för "suberytemala" doser av joniserande strålning under en lång period, vilket orsakar olika grader av skada på huden och underliggande delar efter en variabel latent period på flera månader till flera decennier [2] . I det avlägsna förflutna förekom denna typ av strålningsreaktioner oftast hos radiologer och radiologer som ständigt utsattes för joniserande strålning, särskilt före användningen av röntgenfilter [2] . Kronisk radiodermatit, skivepitelcancer och basalcellscancer kan utvecklas månader till år efter strålningsexponering [6] [8] . Kronisk radiodermatit uppträder som atrofiska indurerade plack, ofta vitaktiga eller gulaktiga, med telangiektasier, ibland med hyperkeratos [6] .
Strålbehandlingsassocierad eosinofil, polymorf och klåda är en hudsjukdom som oftast förekommer hos kvinnor som får koboltstrålbehandling för inre cancer [2] .
Strålningsinducerad erythema multiforme kan förekomma med profylaktisk fenytoin hos neurokirurgiska patienter som får helhjärnsterapi och systemiska steroider [2] .
Strålningsakne är en hudsjukdom som kännetecknas av komedoliknande papler som härrör från tidigare exponering för terapeutisk joniserande strålning, hudskador som börjar dyka upp när den akuta fasen av strålningsdermatit börjar lösas [9] .
Ett svar på strålning inträffar månader eller år efter strålbehandling, en reaktion som inträffar efter en nyligen administrerad kemoterapeutisk läkemedel och som inträffar med en tidigare exponering, kännetecknas av tecken på strålningsdermatit [2] [10] . Återigen, strålningsåterkallningsdermatit är en inflammatorisk hudreaktion som uppstår på ett tidigare bestrålat område av kroppen efter läkemedelsadministrering [11] . Det verkar inte finnas någon minimidos eller etablerat dossamband för strålbehandling [11] .
"Alfa-brännskador" orsakas av alfapartiklar som vid inandning kan orsaka omfattande vävnadsskador [12] . På grund av förekomsten av keratin i hudens epidermala skikt begränsas externa alfabrännskador till endast en lätt rodnad av hudens yttre skikt [13] .
"Beta-brännskador" är grunda, ytliga brännskador, vanligtvis på huden och, mindre vanligt, i lungorna eller mag-tarmkanalen, orsakade av beta-partiklar, vanligtvis från heta partiklar eller lösta radionuklider, i direkt kontakt med eller i närheten av kroppen . Utåt kan de se ut som en solbränna. Till skillnad från gammastrålning stoppas betastrålning mycket mer effektivt av material och avsätter därför all sin energi endast i ett grunt lager av vävnad, vilket orsakar mer intensiv men mer lokal skada. På cellnivå liknar förändringar i huden radiodermatit.
Stråldosen påverkas av den relativt låga penetrationen av betastrålning genom material. Det keratiniserade keratinskiktet i epidermis har tillräcklig stoppkraft för att absorbera betastrålning med energier under 70 keV. Ytterligare skydd tillhandahålls av kläder, särskilt skor. Stråldosen reduceras ytterligare på grund av det begränsade kvarhållandet av radioaktiva partiklar på huden; en 1 mm partikel kommer vanligtvis ut efter 2 timmar, och en 50 mikrometer partikel vidhäftar vanligtvis inte i mer än 7 timmar. Betastrålning dämpas också kraftigt av luft; dess räckvidd överstiger vanligtvis inte 1,8 meter, och intensiteten minskar snabbt med avståndet [14] .
Ögats lins verkar vara det mest känsliga organet för betastrålning [15] , även vid doser långt under det maximalt tillåtna. För att dämpa stark betastrålning rekommenderas att använda skyddsglasögon [16] .
Betabrännskador kan också uppstå med växter. Ett exempel på sådana skador är Röda skogen , ett offer för Tjernobylolyckan .
Noggrann tvättning av exponerade kroppsytor för att avlägsna radioaktiva partiklar kan ge betydande dosminskningar. Att byta eller åtminstone rengöra kläder ger också ett visst mått av skydd.
Vid intensiv exponering för betastrålning kan betabrännskador uppstå efter 24-48 timmar med klåda och/eller sveda, som varar i en till två dagar, ibland åtföljd av hyperemi. Efter 1-3 veckor uppträder brännskador; erytem, ökad hudpigmentering (mörka fläckar och upphöjda områden), sedan epilering och hudskador. Erytem uppstår efter 5–15 Gy, torr desquamation efter 17 Gy och epidermitis bullosa efter 72 Gy [14] . Kronisk strålningskeratos kan utvecklas efter högre stråldoser. Primärt erytem som varar mer än 72 timmar är ett tecken på trauma som är tillräckligt allvarliga för att orsaka kronisk strålningsdermatit. Ödem i de dermala papillerna, om det inträffar inom 48 timmar efter bestrålning, åtföljs av transepidermal nekros. Efter höga doser av strålning dör cellerna i det malpighiska lagret inom 24 timmar; vid lägre stråldoser kan det ta 10-14 dagar för döda celler att dyka upp [17] . Inandning av beta-radioaktiva isotoper kan orsaka beta-brännskador i lungorna och nasofarynxregionen, förtäring kan leda till brännskador i mag-tarmkanalen; det senare utgör en risk, särskilt för betande djur.
Förlorat hår börjar växa ut igen efter nio veckor och är helt återställt efter ungefär sex månader [18] .
De akuta dosberoende effekterna av betastrålning på huden är följande [19] :
| 0-6 Gr | ingen akut effekt |
| 6-20 gr | måttligt tidigt erytem |
| 20-40 gr | tidigt erytem efter 24 timmar, hudförstöring efter 2 veckor |
| 40-100 gr | allvarligt erytem mindre än 24 timmar |
| 100-150 gr | allvarligt erytem på mindre än 4 timmar, hudnedbrytning på 1-2 veckor |
| 150-1000 gr | blåsbildning omedelbart eller inom 1 dag |
Enligt en annan källa [20] :
| 2-6 gr | övergående erytem 2-24 timmar |
| 3-5 Gy | torr avskalning efter 3-6 veckor |
| 3-4 gr | tillfällig hårborttagning i 3 veckor |
| 10-15 Gr | erytem 18-20 dagar |
| 15-20 gr | våt avskalning |
| 25 gr | långsamt läkande sår |
| 30-50 gr | blåsor, nekros efter 3 veckor |
| 100 gr | blåsor, nekros efter 1-3 veckor |
Som visas varierar doströskelvärdena för manifestation av symtom beroende på källan och till och med individuellt. I praktiken är det vanligtvis svårt att bestämma den exakta dosen.
Liknande effekter gäller för djur, med hår som fungerar som en ytterligare faktor för både ökad partikelretention och partiell hudskydd. Oklippta tjockhåriga får är väl skyddade; medan hårborttagningströskeln för klippta får är 23-47 Gy (2500-5000 rep), och tröskeln för en normal ullnos är 47-93 Gy (5000-10000 rep), för tjockhåriga (ulllängd 33 mm) får är det 93-140 Gy (10000-15000 rep). För att få hudskador jämförbara med smittsam pustulös dermatit är den uppskattade dosen 465-1395 Gy [21] .
Effekterna beror både på strålningens intensitet och energi. Lågenergi betastrålning (svavel-35, 170 keV) orsakar grunda sår med liten skada på dermis, medan kobolt-60 (310 keV), cesium-137 (550 keV), fosfor-32 (1,71 MeV), strontium- 90 (650 keV) och dess dotterprodukt yttrium-90 (2,3 MeV) skadar de djupare skikten av dermis och kan leda till kronisk strålningsdermatit. Mycket höga energier av elektronstrålar från partikelacceleratorer, som når tiotals megaelektronvolt, kan vara djupt penetrerande. Omvänt kan megavoltstrålar deponera sin energi djupare med mindre skada på dermis; moderna elektronstråleacceleratorer för strålbehandling drar fördel av detta. Vid ännu högre energier, över 16 MeV, uppträder inte längre effekten, vilket begränsar användbarheten av höga energier för strålbehandling. Konventionellt definieras ytan som de övre 0,5 mm av huden [22] . Betastrålning med hög energi bör avskärmas med plast snarare än bly, eftersom element med hög askhalt genererar djupt penetrerande gammastrålning.
Elektronernas energier under beta-sönderfall är inte diskreta, utan bildar ett kontinuerligt spektrum med en cutoff vid maximal energi. Resten av energin från varje sönderfall bärs med av antineutrino, som inte interagerar nämnvärt och därför inte bidrar till stråldosen. De flesta beta-strålningsenergierna ligger på ungefär en tredjedel av den maximala energin [16] . Betastrålning har mycket lägre energi än vad som kan uppnås i partikelacceleratorer – inte mer än några megaelektronvolt.
Energi-djup-dosprofilen är en kurva som börjar vid ytdos, stiger till maximal dos vid ett visst djup dm ( vanligtvis normaliserat som 100 % dos), sedan långsamt sjunkande genom djup på 90 % dos (d 90 ) och 80 % dos (d 80 ), sedan linjärt och relativt kraftigt fallande genom djupet av 50 % av dosen (d 50 ). Att extrapolera denna linjära del av kurvan till noll definierar det maximala området för elektroner, Rp . I praktiken finns det en lång svans av en svagare men djupare dos som kallas "Bremstraung tail". Inträngningsdjupet beror också på balkens form, en smalare balk tenderar att ha mindre penetration. I vatten har breda elektronstrålar, som förekommer vid likformig ytkontamination av huden, d 80 ca E/3 cm och Rp ca E/2 cm, där E är energin hos beta-partiklar i MeV [23] .
Inträngningsdjupet för betastrålning med lägre energi i vatten (och mjuka vävnader) är cirka 2 mm/MeV. För betastrålning med en energi på 2,3 MeV är det maximala inträngningsdjupet i vatten 11 mm, för 1,1 MeV - 4,6 mm. Djupet där den maximala energin avsätts är mycket mindre [24] .
Energin och penetrationsdjupet för flera isotoper är som följer [25] :
| isotop | halva livet | specifik aktivitet
(TBq/g) |
medel
(keV) |
Max.
(keV) |
i luften
(mm) |
i tyg
(mm) |
kommentar |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| tritium | 12,3 år gammal | 357 | 5.7 | 18.6 | 6 | 0,006 | betastrålning passerar inte genom det döda lagret av huden; emellertid kan tritium och dess föreningar diffundera genom huden |
| kol-14 | 5730 år | 0,165 | 49 | 156 | 240 | 0,28 | cirka 1 % av betastrålningen passerar genom det döda lagret av huden |
| svavel-35 | 87,44 dagar | 1580 | 48,8 | 167,47 | 260 | 0,32 | |
| fosfor-33 | 25,3 dagar | 5780 | 76,4 | 248,5 | 500 | 0,6 | |
| fosfor-32 | 14.29 dagar | 10600 | 695 | 1710 | 6100 | 7.6 | Bremstraung risk med felaktig avskärmning |
För en bred stråle är förhållandet djup-energi för dosområden som följer, för energi i megaelektronvolt och djup i millimeter. Ytdosens och penetrationsdjupets beroende av strålenergin är tydligt synligt [23] .
| MeV | yta
dos % |
Max.
djup |
90 % | 80 % | femtio % | tio % | Rp _ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 74 % | 9 | 12 | fjorton | 17 | 22 | 23 |
| 7 | 76 % | 16 | tjugo | 22 | 27 | 33 | 34 |
| tio | 82 % | 24 | 31 | 34 | 39 | 48 | 49 |
| 13 | 88 % | 32 | 40 | 43 | 51 | 61 | 64 |
| 16 | 93 % | 34 | 51 | 56 | 65 | 80 | 80 |
| 19 | 94 % | 26-36 | 59 | 67 | 78 | 95 | 95 |
| 22 | 96 % | 26-36 | 65 | 76 | 93 | 113 | 114 |
| 25 | 96 % | 26-36 | 65 | 80 | 101 | 124 | 124 |
Strålningsbrännskador orsakas av exponering för höga nivåer av strålning. Att få en stor dos strålning i hela kroppen är vanligtvis dödlig, medan små doser eller lokal exponering kan botas.
Fluoroskopi kan orsaka brännskador om den upprepas eller långvarig [9] .
På liknande sätt har röntgendatortomografi och konventionell projektionsröntgen potential att orsaka strålningsbrännskador om exponeringsfaktorer och exponeringstid inte kontrolleras ordentligt av operatören.
En studie om hudskador orsakade av strålning [26] [27] genomfördes av Food and Drug Administration (FDA) baserad på resultat som erhölls 1994 [28] följt av rekommendationer för att minimera ytterligare skador orsakade av genomlysning [29] . Problemet med strålningsskada vid genomlysning undersöktes mer i detalj i översiktsartiklar 2000 [30] , 2001 [31] [32] , 2009 [33] och 2010 [34] [35] [36] .
Betabrännskador är ofta resultatet av exponering för radioaktivt nedfall från kärnkraftsexplosioner eller kärnkraftsolyckor. Strax efter explosionen har fissionsprodukter en mycket hög betaaktivitet: för varje gammafoton finns det ungefär två betastrålning.
Efter Trinity -testet orsakade nederbörden lokala brännskador på nötkreaturens ryggar i ett område medvind [37] . Nederbörden var i form av fina flagnande dammpartiklar. Nötkreatur har upplevt tillfälliga brännskador, blödningar och håravfall. Hundar drabbades också; förutom lokaliserade brännskador på ryggen hade de även brännskador på tassarna, troligen på grund av att partiklar fastnade mellan tårna, eftersom klövvilt inte hade några fotproblem. Omkring 350-600 nötkreatur led av ytliga brännskador och lokal tillfällig förlust av rygghår; armén köpte senare 75 av de mest drabbade korna, eftersom den missfärgade återväxta ullen minskade deras marknadsvärde [38] . Korna skickades till Los Alamos och Oak Ridge , där de övervakades. De har återhämtat sig, nu har de stora fläckar av vit päls; några såg ut som om de blivit skållade [39] .
Nedfallet från Castle Bravo -testet var oväntat tungt. Vitt snöliknande damm, smeknamnet "Bikini snö" av forskare och bestående av förorenad krossad bränd korall, föll på Rongelap Atoll i cirka 12 timmar och lade sig i ett lager på upp till 2 cm. Invånarna led av betabrännskador, främst på ryggen av deras huvuden och ben [37] och flyttades tre dagar senare. Efter 24-48 timmar var deras hud kliande och brännande; efter en dag eller två avtog förnimmelserna och efter 2-3 veckor uppträdde epilering och sår. Mörka fläckar och upphöjda områden uppträdde på huden, blåsor var sällsynta. Såren bildade torra sårskorpor och läkte. Djupare lesioner, smärtsamma, gråtande och ulcererade, bildades hos de mer förorenade invånarna; de flesta av dem läkte med enkel behandling. I allmänhet läkte betabrännskador med viss ärrbildning och huddepigmentering. Människor som badade och tvättade nedfallspartiklar från sin hud utvecklade inte hudskador [19] . Fiskebåten Daigo Fukuryu Maru drabbades också av nedfallet; besättningen fick doser av hudbestrålning i intervallet 1,7-6,0 Gy, medan betabrännskador visade sig i form av allvarliga hudskador, erytem, erosioner, ibland nekros och hudatrofi. Tjugotre militärer från den amerikanska radarstationen på Rongerik, bestående av 28 personer, fick hudbrännskador [40] . Offren hade diskreta hudskador 1-4 mm stora, som läkte snabbt, och efter några månader uppträdde en ås på naglarna. Sexton besättningsmedlemmar på USS Bayroko drabbades av betabrännskador och en ökning av incidensen av cancer [14] .
Under Zebra-testet av Operation Sandstone 1948 fick tre män beta-brännskador på händerna medan de tog bort provtagningsfilter från drönare som flög genom ett svampmoln; deras uppskattade dos till hudytan var mellan 28 och 149 Gy, och de vanställda händerna krävde ett hudtransplantat. En fjärde man fick lindrigare brännskador från en tidigare rättegång i Yoke [41] .
Upshot -Knothole Harry- testet på Frenchman Flat-platsen släppte en stor mängd radioaktivt nedfall. Ett betydande antal får dog efter bete i förorenade områden. Men AEC hade en policy att endast kompensera jordbrukare för djur med yttre betabrännskador, så många anspråk avslogs. Andra tester på Nevada Test Site orsakade också nedfall och relaterade betabrännskador hos får, hästar och nötkreatur [42] . Under Upshot-Knothole operationen fick får som befann sig 80 km från testplatsen beta-brännskador på rygg och näsborrar [41] .
Under underjordiska kärnvapenprovningar i Nevada utvecklade flera arbetare brännskador och hudsår, delvis hänförliga till tritiumexponering [43] .
Beta-brännskador var ett allvarligt medicinskt problem för vissa offer för Tjernobyl-katastrofen ; av 115 patienter som behandlades i Moskva hade 30% brännskador på 10-50% av kroppsytan, 11% hade brännskador på 50-100% av huden; massiv exponering orsakades ofta av kläder överspacklade med radioaktivt vatten. Vissa brandmän fick betabrännskador i lungorna och nasofarynx efter att ha andats in stora mängder radioaktiv rök. Av de 28 dödsfallen hade 16 hudskador som orsak. Betaaktiviteten var extremt hög, beta/gamma-förhållandet nådde 10-30 och energin i betastrålningen var tillräckligt hög för att skada basalskiktet i huden, vilket resulterade i infektionsportaler över ett stort område, förvärrat av benmärgsskada. och ett försvagat immunförsvar.. Vissa patienter fick huddoser på 400-500 Gy. Infektioner orsakade mer än hälften av de akuta dödsfallen. Flera personer dog av fjärde gradens betabrännskador mellan 9-28 dagar efter en dos på 6-16 Gy. Sju personer dog efter en dos på 4-6 Gy och tredje gradens betabrännskador efter 4-6 veckor. En dog senare av andra gradens betabrännskador och en dos på 1–4 Gy [43] . Hos överlevande atrofierar huden, som har arachnoideal streck och subkutan fibros [14] .
Brännskador kan uppstå vid olika tidpunkter i olika delar av kroppen. I likvidatorerna av Tjernobylolyckan uppträdde brännskador först på handleder, ansikte, nacke och fötter, sedan på bröstet och ryggen, sedan på knäna, höfterna och skinkorna [44] .
Strålbehandlingskällor kan orsaka betabrännskador när patienter bestrålas. Källor kan också gå förlorade och missbrukas, vilket hände under Goiânia-olyckan, då flera personer fick yttre beta-brännskador och allvarligare gammabrännskador, och flera personer dog. Många olyckor inträffar också under strålbehandling på grund av fel på utrustningen, operatörsfel eller felaktig dosering.
Elektronstrålekällor och partikelacceleratorer kan också vara källor till betabrännskador [45] . Brännskador kan vara ganska djupa och kräver hudtransplantation, vävnadsresektion eller till och med amputation av fingrar eller lemmar [46] .
Strålningsbrännskador bör täckas med ett rent, torrt förband så snart som möjligt för att förhindra infektion. Våtförband rekommenderas inte [47] . Närvaron av kombinerad skada (bestrålning plus trauma eller strålbränna) ökar sannolikheten för att utveckla generaliserad sepsis [48] . Detta kräver administrering av systemisk antimikrobiell terapi [49] .