Клинические эффекты острых доз облучения

В следующем диапазоне доз от 1 до 5 тысяч бэр наиболее критичным органом будет тонкий кишечник. Таким образом, эффекты в этом диапазоне называются "гастроэнтеростинальный синдром". Причиной поражения является внедрение бактерий в кровоток. Баланс электролита нарушается из-за истечения плазмы крови в ЖКТ через разрушенные реснички.

Рот и пищевод не радиочувствительны, как и все мышцы и соединительные ткани тела. Нужны значительные дозы, чтобы на них появились язвы. Желудок более чувствителен. При дозах в несколько сот бэр основные и пристеночные клетки понижают или прекращают полностью свою секреторную деятельность по выделению HCl и пепсина, которые помогают в пищеварении. В последующий период эти клетки опять возобновляют свою деятельность до нормального уровня. Толстый кишечник по чувствительности к облучению схож с желудком. Дозы свыше 1000 бэр приводят к образованию в нем язв.

Последний дозовый диапазон, свыше 5000 бэр назван "синдром ЦНС" из-за эффектов в нервной системе. Центральная нервная система (ЦНС) состоит, в основном, из мышечной и соединительной тканей. Замещение ее клеток в течение всей жизни не происходит. Поэтому она устойчива к облучению. ЦНС выдерживает дозы до 5000 бэр прежде, чем будет замечен эффект воздействия. Эта система обычно вырабатывает и передает электрические сигналы, необходимые для сокращения сердечной мышцы при работе сердца и сокращения мышц диафрагмы при дыхании. При высоких дозах эти сигналы поступают с перебоями или прекращаются на время. Это приводит к смерти облученного индивидуума через несколько часов.

Таким образом, если построить кривую зависимости сроков гибели облучаемых организмов от дозы облучения, на ней будут отчетливо наблюдаться три характерных участка, соответствующих диапазонам "костномозговой", "кишечной" и "нервной" форм гибели.

При этом важно понимать, что не принимался во внимание физиологический стресс. Этот фактор может сильно изменить некоторые представленные числовые данные.

В процессе развития острой лучевой болезни просматривается определенная периодичность. Различают три периода в ее течении: период формирования, период восстановления и период исходов, т.е. отдаленных последствий. Период формирования, в свою очередь, можно четко разделить на три фазы:

• Первая фаза − исчезает аппетит, появляются тошнота, рвота, слабость, потливость, сонливость, учащение пульса, изменение кровяного давления и состава крови. Пострадавший испытывает состояние опьянения. Это результат раздражения ЦНС. Такое состояние продолжается от нескольких часов до 2 — 3 дней.

• Вторая фаза − фаза кажущегося благополучия, которое в зависимости от поглощенной дозы может продолжаться от 14 до 32 дней. Признаки болезни исчезают, самочувствие нормализуется: периферическая кровь еще справляется с основными функциями. При этом самоускоряясь идут цепные свободно-радикальные реакции. Объективно регистрируются резкое снижение лейкоцитов в крови и другие физиологические нарушения.

• Третья фаза (фазе выраженных клинических проявлений) характеризуется резким ухудшением состояния больных, возобновляются проявления начальной фазы болезни, а также появляются обширные кровоизлияния под кожей, кровотечения из носа, десен. Развиваются язвенные поражения слизистых оболочек. Третья фаза лучевой болезни длится 1-3 недели у больных подвергшихся лечению и при благоприятном течении переходит в фазу раннего восстановления. Ее продолжительность 2-2,5месяца, хотя отдельные проявления еще имеют место.

Если воздействию радиации подвергается лишь часть организма, то величина смертельной дозы существенно возрастает. Если, например, вне зоны облучения оказывается хотя бы небольшая часть костного мозга, то непораженная его часть снабжает жизнеспособными клетками пострадавший организм и обеспечивает его выживание, даже при облучении смертельными дозами радиации в условиях общего облучения.

Репродуктивная система весьма уязвима к действию радиации. Производство сперматозоидов (молодых клеток спермы) у мужчин понижается или прекращается при низких дозах. Однократное облучение семенников в дозах 0,1−0,2 Гр приводит к временной стерильности с последующим полным восстановлением, дозы от 2 Гр и выше приводят к почти полной стерильности, восстановление функции наступает только через несколько лет. Семенники значительно лучше выдерживают разовое облучение, чем дробное (пролонгированное). Однократное облучение в дозе более 3 Гр приводит к необратимой стерильности яичников. Аналогичные дозы, растянутые во времени не влияют на детородную функцию женщины.

Вся информация, представленная выше, дана для случаев облучения в течение короткого временного интервала. Во многих случаях (например, работе в радиационно-опасных условиях) доза накапливается индивидуумом постоянно на протяжении многих лет. В этих условиях получают возможность работать биологические восстановительные механизмы.

Хроническая лучевая болезнь может развиться при систематически повторяющемся облучении ниже тех доз, которые вызывают острую форму. Наиболее характерными признаками хронической лучевой болезни являются изменения в крови, ряд симптомов со стороны нервной системы, локальные поражения кожи, поражения хрусталика, пневмосклероз (при ингаляции ²³⁹Pu), снижение иммунореактивности организма. Как и при остром облучении возможны отдалённые последствия – лейкозы, злокачественные новообразования, раннее старение – одно из коварных свойств ионизирующего излучения.

Процесс восстановления после прекращения облучения идет очень медленно. Сущностью процесса восстановления, как при острой, так и при хронической лучевой болезни, является процесс размножения клеток, сохранивших жизнеспособность, и на этой основе восстановление функциональной активности органов. Скорость восстановления оценивается по величине периода полувосстановления − времени, необходимом для восстановления, например, костного мозга на 50%. Для человека это 25−45 дней. Остаточные явления могут исчезнуть значительно позднее в течение 1,5−2 лет, либо сохранятся до конца жизни.

Но даже полное восстановление организма не гарантирует его в будущем от опасности проявления отдаленных последствий действия ионизирующих излучений, а его потомство − от наследственных или врожденных нарушений.

Эти последствия могут наблюдаться в периоде нескольких лет после острого облучения. Их тяжесть в основном зависит от величины дозы, мощности дозы, возраста на момент облучения и состояния здоровья пострадавшего. Последствия обычно делят на две категории: генетические последствия, которые скажутся на потомстве облученного, и соматические последствия, которые произойдут с самим пострадавшим. Нет сомнений, что радиоактивное излучение является мутагеном, то есть причиной генетических мутаций. Всемирной организацией здравоохранения хорошо определены более 200 различных условий или болезней, которые генетически передаются от родителей потомству. Большинство из них не смертельны, а многие практически незаметны. Действительно, мутации с большими отклонениями в строении (лишние отростки или недостающие основные органы и т. д.) обычно не жизнеспособны. Довольно строгие стандарты «гарантии качества» в человеческом организме обычно приводят к спонтанному выкидышу на ранней стадии беременности.

Около 10% всех новорожденных имеют те или иные спонтанные генетические дефекты. Около половины всех случаев самопроизвольного выкидыша также связано с аномалиями в генетическом материале. Но даже если дети с наследственными дефектами рождаются живыми, то вероятность для них дожить до своего первого дня рождения в 5 раз меньше, чем для нормальных детей. В список заболеваний, к которым, как считают биологи, приводят генетические мутации можновключить: врожденные катаракты, анемия, мышечная дистрофия, болезнь Дауна, эпилепсия, низкий гамма-глобулин, дисбаланс стероидов, альбиносизм, диабет, астма.

Научный комитет по действию атомной радиации (НКДАР) при оценке риска появления наследственных дефектов у человека использует два подхода. При одном подходе пытаются определить непосредственный эффект данной дозы облучения, при другом стараются определить дозу, при которой удваивается частота появления потомков с той или иной разновидностью наследственных дефектов по сравнению с нормальными радиационными условиями.

Для людей сформулированы относительно надежные оценки. Они сводятся к следующему:

· за счет естественного радиационного фона у человека возникает не более 5% общего числа спонтанных мутаций, все остальные — за счет других факторов;

· существует зависимость радиационно-генетического эффекта от мощности дозы излучения. По мере ее снижения число мутаций, вызываемых одной и той же дозой, сильно уменьшается;

· удваивающая доза для лейкозов 0.5 Гр, для других мутаций 1 Гp;

· облучение каждого поколения населения в дозе 0,0l Зв, на протяжении бесконечно длительного времени увеличит частоту самопроизвольных мутаций на 1%. Иными словами, если воздействовать в этой дозе на многие поколения, то на каждый миллион родившихся следовало бы ожидать от 50 до 1000 мутаций дополнительно к 25 тыс. самопроизвольных.

Имеющийся в настоящее время обширный экспериментальный материал и клинические наблюдения показали, что под влиянием облучения могут возникать новообразования практически во всех органах. Однако наиболее частыми следует считать лейкоз (рак крови), злокачественные опухоли кожи, костей, молочной железы и яичников. При этом кожные и костные опухоли возникают чаще всего при местном облучении, а остальные, как правило, в результате тотального воздействия.

Рис.1. Вероятность возникновения онкологических заболеваний после однократного общего внешнего облучения в дозе 0,01 Гр.

На рис. 1 представлена относительная среднестатистическая вероятность заболевания после равномерного однократного облучения тела дозой в 0,01 Гр. График построен на основании результатов обследования людей, переживших атомную бомбардировку в Японии. Показано ориентировочное время появления лейкозов и других форм рака с момента облучения. Видно, что после двухлетнего скрытого периода развиваются лейкозы, достигая максимальной частоты через 6−7 лет, затем частота заболеваний плавно уменьшается и через 25 лет практически сводится к нулю. Другие опухоли начинают появляться через 10 лет после облучения и до 36−40 лет частота их нарастает. Однако, для построения всей кривой пока нет достаточной информации.

Риск возникновения раковых заболеваний приведен в табл.3. Все величины в табл.3. − это ожидаемые дополнительные случаи раковых заболеваний на миллион человек в год от каждой дозы излучения в 1 бэр, если принята за основу линейная беспороговая концепция (рекомендация НКДАР).

Таблица 3