Информация

Каковы биологические процессы поглощения радиоактивных частиц?

Каковы биологические процессы поглощения радиоактивных частиц?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Как человек, имеющий базовые знания / образование в области физики и того, как работает радиация, есть кое-что, что меня сбивает с толку и на что я хотел бы пролить свет (я уже писал об этом ранее, но обсуждение переключилось на риск радиации на Севере). Америка из-за аварии на Фукусиме, а не из-за биологических процессов поглощения радиоактивных частиц).

Я понимаю, что с фоновым излучением и даже относительно высокими уровнями окружающего излучения риск несуществует до минимума. Однако, похоже, в последнее время люди и официальные лица говорят, что еда рядом с Фукусимой и даже в ней совершенно безопасна.

В случае с окружающим излучением сидение рядом с чем-то с показателем 3000 мкЗв / ч полностью отличается от приема пищи, которая также излучает 3000 мкЗв / ч излучения. В первом случае, как только вы уйдете, экспозиция прекратится. В последнем случае внутри вашего тела постоянно излучается радиация.

Более того, количество излучения не поглощается телом одинаково, но обычно оно очень сконцентрировано в определенной области тела, поскольку частицы где-то оседают и иногда биоаккумулируются. Насколько я понимаю, воздействие на окружающие клетки поэтому более интенсивное и продолжительное.

В какой степени потребление радиоактивных частиц в пищевых продуктах считается безопасным (или вообще существует), например, в пищевых продуктах недалеко от Фукусимы, с учетом того, что концентрированный и непрерывный источник излучения отличается от внешнего?


В вашем вопросе есть довольно вопиющее предположение, которое заключается в том, что количество радиации, испускаемой источниками пищи, эквивалентно количеству радиации, полученной, когда вы сидите на вершине завода в Фукусиме. Даже если рыба была такой же радиоактивной, как и масса бетона на объекте, доза, которую вы получаете на участке, обусловлена ​​всеми другими вещами, окружающими вас.

Ответ прост: источники пищи рядом с заводом были признаны (упомянутыми вами должностными лицами) источниками дозы радиации, которая меньше уровня, признанного вредным (опять же, упомянутыми вами должностными лицами). Конечно, возможно, что либо оценка дозы облучения от пищи занижена, либо уровень, который считается вредным, слишком высок; это обсуждение слишком широкое, чтобы здесь можно было дать ответ.


Каковы биологические процессы поглощения радиоактивных частиц? - Биология

Первым шагом к получению питания является прием пищи через рот и расщепление через зубы и слюну.

Цели обучения

Опишите процесс приема пищи и его роль в пищеварительной системе.

Ключевые выводы

Ключевые моменты

  • Пища проглатывается через рот и распадается при жевании (жевании).
  • Пищу необходимо пережевывать, чтобы она могла быть проглочена и расщеплена пищеварительными ферментами.
  • Во время пережевывания слюна химически обрабатывает пищу, чтобы облегчить ее глотание.
  • Также могут быть проглочены лекарства и вредные или несъедобные вещества.
  • Патогены, такие как вирусы, бактерии и паразиты, могут передаваться через рот, вызывая такие заболевания, как гепатит А, полиомиелит и холера.

Ключевые термины

  • проглатывание: употребление чего-либо перорально, будь то еда, питье, лекарство или другое вещество, первый шаг пищеварения
  • болюс: круглая масса чего-либо, особенно пережеванной пищи во рту или пищеварительном тракте.
  • жевание: процесс жевания

Проглатывание

Получение питания и энергии из пищи - это многоступенчатый процесс. Для животных первым шагом является прием пищи. Большие молекулы, содержащиеся в неповрежденной пище, не могут проходить через клеточные мембраны. Пища должна быть разбита на более мелкие частицы, чтобы животные могли использовать питательные вещества и органические молекулы. Первым шагом в этом процессе является прием пищи через рот. Попав в рот, зубы, слюна и язык играют важную роль в жевании (приготовлении пищи в виде комка). Пережевывание или жевание - чрезвычайно важная часть процесса пищеварения, особенно для фруктов и овощей, поскольку они имеют неперевариваемую целлюлозную оболочку, которая должна быть физически разрушена. Кроме того, пищеварительные ферменты действуют только на поверхности частиц пищи, поэтому чем меньше размер частицы, тем эффективнее процесс пищеварения. Пока пища механически расщепляется, ферменты слюны также начинают химически обрабатывать пищу. Совместное действие этих процессов превращает пищу из крупных частиц в мягкую массу, которую можно проглотить и которая может перемещаться по пищеводу.

Жевание: Первым шагом к получению питания является прием внутрь. Проглоченная пища должна быть разбита на мелкие кусочки путем пережевывания или жевания.

Помимо пищевых продуктов, могут быть проглочены и другие вещества, включая лекарства (где прием внутрь называется пероральным) и вещества, считающиеся несъедобными, например панцири насекомых. Проглатывание также является распространенным путем попадания в организм патогенных организмов и ядов.

Некоторые патогены, передаваемые через рот, включают вирусы, бактерии и паразиты. Чаще всего это происходит фекально-оральным путем. Часто используется промежуточный этап, например, питьевая вода, загрязненная фекалиями, или пища, приготовленная рабочими, которые не умеют мыть руки должным образом. Это чаще встречается в регионах, где преобладают неочищенные сточные воды. Заболевания, передающиеся фекально-оральным путем, включают гепатит А, полиомиелит и холеру.


Бактерии, поедающие радиацию, могут сделать ядерные отходы более безопасными

ПОЗВОЛЬТЕ им есть отходы. Бактерии могут процветать на ядерных отходах, сброшенных глубоко под землю, и иммобилизовать их, чтобы сделать их более безопасными.

Исследования показали, что некоторые микробы могут использовать радионуклиды, такие как уран и нептуний, вместо кислорода. При этом они превращают их из растворимых в нерастворимые формы, делая их менее мобильными.

Это должно придать нам больше уверенности в планах утилизации отходов, - говорит Джонатан Ллойд, геомикробиолог из Манчестерского университета, Великобритания, который представил результаты исследования на ежегодном собрании Общества микробиологов в Эдинбурге на прошлой неделе.

Рекламное объявление

В Великобритании накоплено около 4,5 миллионов кубометров ядерных отходов, которых достаточно, чтобы четыре раза заполнить лондонский стадион Уэмбли. Большая часть его в настоящее время хранится в прудах и силосах на уровне поверхности в Селлафилде в Камбрии. Правительство планирует захоронить наиболее активные отходы глубоко под землей, в хранилищах, залитых цементом, но еще не определилось с местом размещения. Эти планы учитывают физические и химические свойства, чтобы предотвратить утечку радиоактивного материала в течение сотен тысяч лет - но не биологические.

Считалось, что присутствие цемента приведет к созданию слишком щелочных условий для роста микробов - он имеет pH около 11, как у отбеливателя. Чтобы узнать, так ли это, команда Ллойда изучила площадку для обжига извести в Пик-Дистрикт в Великобритании, чтобы увидеть, можно ли найти микробы, растущие в условиях, аналогичных тем, которые можно было бы ожидать на полигоне ядерных захоронений. «Мы пошли посмотреть, есть ли там биология и есть ли», - говорит Ллойд. & # 8220 Мы обнаружили, что они могут расти при значениях pH, которые вы, вероятно, обнаружите вокруг этих вяжущих форм отходов. & # 8221

«Уровни радиации, обнаруженные на свалках ядерных отходов, не убивают эти бактерии, они их стимулируют»

Уровни радиации, которые обычно обнаруживаются на свалках ядерных отходов, не представляют проблемы и для бактерий.

«Это их не убивает», - говорит Ллойд. & # 8220 Если что, это действительно стимулирует микробы. & # 8221

Исследование показало, что то, как бактерии перерабатывают отходы, снижает вероятность попадания опасных материалов в окружающую среду. Некоторые ядерные отходы содержат целлюлозу, которая может распадаться с образованием изосахариновой кислоты (ISA) в щелочных условиях. ISA может образовывать растворимый комплекс с ураном, помогая ему вытекать из хранилища отходов. Но бактерии, похоже, используют ISA в качестве источника углерода и разлагают его, сохраняя радионуклиды в твердой форме, а это означает, что они остаются на месте.

Микробы также могут помочь предотвратить утечку радиоактивных газов. Водород, образующийся в результате реакций в хранилищах, может создать давление и заставить их взорваться или взорваться. Но микробы могут использовать водород и снижать его уровень. Они также могут расти в трещинах в породе, образовывать биопленки и закупоривать поры.

& # 8220 На данный момент у них есть модели защитных покрытий, основанные на химии и физической изоляции. Если вы начнете включать биологию, это означает, что эти модели на самом деле чрезмерно консервативны, и это хорошо, - говорит Ллойд.

Эта статья появилась в печати под заголовком & # 8220Микробы помогают заблокировать ядерные отходы & # 8221


Проглатывание

Как уже объяснялось, питательные вещества, получаемые большинством зеленых растений, представляют собой небольшие неорганические молекулы, которые могут относительно легко перемещаться через клеточные мембраны. Гетеротрофные организмы, такие как бактерии и грибы, которым требуются органические питательные вещества, но не имеют приспособлений для приема объемной пищи, также полагаются на прямое поглощение небольших молекул питательных веществ. Однако молекулы углеводов, белков или липидов слишком велики и сложны, чтобы легко перемещаться через клеточные мембраны. Бактерии и грибы обходят это, выделяя пищеварительные ферменты в пищевой материал, эти ферменты катализируют расщепление больших молекул на более мелкие единицы, которые затем поглощаются клетками. Другими словами, бактерии и грибы осуществляют внеклеточное пищеварение - пищеварение вне клеток - перед тем, как проглотить пищу. Это часто называют осмотрофическим питанием.

Как и бактерии, простейшие - одноклеточные организмы, но их способ питания совершенно иной. Они поглощают относительно крупные частицы пищи и осуществляют внутриклеточное пищеварение (переваривание внутри клеток) с помощью метода питания, называемого фаготрофным питанием. Многие простейшие также в меньшей степени осмотрофны. У некоторых организмов, таких как амебы, есть псевдоподии («ложные ножки»), которые обтекают пищевую частицу до тех пор, пока она полностью не заключена в ограниченную мембраной камеру, называемую пищевой вакуолью. Этот процесс называется фагоцитозом. Другие простейшие, такие как парамеции, отщипывают пищевые вакуоли на конце выступающей ротовой бороздки, в которую втягиваются частицы пищи за счет ударов многочисленных маленьких волосовидных выступов, называемых ресничками. В других случаях фаготрофного питания крошечные частицы пищи прилипают к мембранной поверхности клетки, которая затем складывается внутрь и отслаивается в виде вакуоли. Этот процесс называется пиноцитозом. Частицы пищи, содержащиеся в вакуолях, образованных в результате фагоцитоза или пиноцитоза, не попадают в клетку в полном смысле этого слова, пока они не перевариваются в молекулы, способные пересечь мембрану вакуоли и включиться в клеточное вещество. Это достигается содержащими ферменты органеллами, называемыми лизосомами, которые сливаются с вакуолями и превращают пищу в более простые соединения (видеть фигура ).

У большинства многоклеточных животных есть своего рода пищеварительная полость - камера, открывающаяся наружу через рот, в которой происходит пищеварение. У высших животных, включая позвоночных, пищеварительный тракт или пищеварительные каналы, по которым проходит пища, более сложны. Во всех этих системах крупные частицы пищи разбиваются на единицы более удобного размера внутри полости, прежде чем попасть в клетки и повторно собрать (или ассимилировать) в виде клеточного вещества.


Каковы биологические процессы поглощения радиоактивных частиц? - Биология

а. В этой главе будут рассмотрены основные биофизические и биологические эффекты ионизирующего излучения, чтобы сформировать основу для понимания клинических аспектов радиационного поражения, обсуждаемых в разделе IV главы 6. ​​Это расширенное обсуждение радиации не подразумевает, что ядерное излучение будет наиболее важным. Причина человеческих жертв после ядерного взрыва. Взрывные и термические поражения во многих случаях намного превосходят количество радиационных поражений. Однако радиационные эффекты значительно более сложны и разнообразны, чем взрывные или тепловые воздействия, и являются предметом значительных недоразумений. В результате необходимо более подробное обсуждение. Поскольку данные о человеческом опыте ограничены, большая часть информации в этой главе основана на экспериментальной информации, полученной при исследованиях на животных.

б. За облучением животного может следовать широкий спектр биологических изменений, начиная от быстрой смерти в результате высоких доз проникающей радиации всего тела до практически нормальной жизни в течение переменного периода времени до развития эффектов отсроченного излучения в части облученное население после облучения низкими дозами. Природа и серьезность этих изменений будут зависеть от множества биологических и физических факторов. Существуют значительные различия в реакции на облучение, связанные с различиями в видах, возрасте и других биологических факторах, а также с физическими факторами дозы, мощности дозы или природы излучения. Однако биологические реакции на радиацию не уникальны. Они попадают в диапазон стандартных реакций тканей, наблюдаемых после других типов повреждений, и возникают в результате аналогичных биохимических и / или клеточно-кинетических нарушений. В результате широкий спектр возможных эффектов может быть организован в предсказуемую схему, детали которой составляют основной материал этой главы.

РАЗДЕЛ II - ОСНОВНОЕ БИОФИЗИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

502. Ядерная радиация.

Большое разнообразие ионизирующих излучений может взаимодействовать с биологическими системами, но существует только четыре типа излучения, связанных с атмосферными и подземными ядерными взрывами, имеющими биологическое значение. В порядке важности это гамма, нейтрон, бета и альфа. Их физическая природа подробно обсуждается в главе 2. Однако здесь кратко излагаются некоторые аспекты их механизмов взаимодействия с живой тканью.

503. Гамма-излучение.

а. Гамма-излучение, испускаемое во время ядерного взрыва или позже при выпадении осадков, обладает высокой энергией и настолько проникает, что значительная его часть проходит через человеческое тело без взаимодействия. Около 75 & # 037 фотонов будут взаимодействовать с атомами ткани-мишени и терять энергию для них. Это выделение энергии может происходить где угодно на пути данного фотона и, следовательно, в любом месте тела. Если поток гамма-фотонов велик и обнажено все тело, произойдет довольно однородное выделение энергии. Это резко контрастирует с сильно локализованными моделями депонирования энергии альфа- и бета-излучений.

б. Из-за его проникающей способности эффекты гамма-излучения могут быть независимыми от местоположения источника (т. Е. Внутреннего или внешнего по отношению к телу). Высокоэнергетические гамма-излучатели, размещенные внутри тела, могут приводить к полному облучению тела так же эффективно, как и внешние источники, если выделяемые количества достаточно велики и несмотря на то, что излучатели не могут быть распределены равномерно по всему телу.

504. Нейтронное излучение.

(1) Поскольку нейтроны являются незаряженными частицами и могут реагировать только с ядрами атомов мишени, вероятность взаимодействия нейтронов в диапазоне энергий, характерных для детонационного спектра деления, во время их прохождения через тело человека примерно сравнима с вероятностью взаимодействия нейтронов с низким уровнем энергии. энергия гамма-фотонов. Следовательно, нейтронное излучение может привести к облучению всего тела. Распределение энергии не будет равномерным, и сторона тела, обращенная к детонации, будет поглощать больше энергии, чем противоположная сторона. Однако это различие, хотя и представляет большой теоретический интерес, не имеет практического значения. Главный эффект этого неравномерного распределения энергии будет заключаться в большом изменении типичных доз облучения, вызывающих лучевую болезнь, а не в значительном изменении общих клинических эффектов.

(2) Как отмечалось выше, нейтроны, поскольку они являются незаряженными нейтральными частицами, не взаимодействуют с орбитальными электронами атомов, как другие формы излучения. Вместо этого они напрямую взаимодействуют с атомными ядрами. Из-за своей массы и энергии нейтроны могут вызывать серьезные нарушения в структуре атома, обычно вызывая отдачу ядра-мишени от его орбитальных электронов. Это гораздо чаще встречается с очень легкими атомами, особенно с водородом, поскольку масса фотона, составляющего ядро ​​обычного водорода, является основным атомом-мишенью в живой ткани. Когда ядра этих последних ускоряются, они способны вызывать плотную ионизацию на своем пути.

(3) В биологическом материале преобладают упругие столкновения этого типа между нейтронами и ядрами легких атомов. Из-за своего малого радиуса действия ускоренные ядра, образованные в результате этих столкновений, будут расходовать свою энергию на коротких дорожках с высокой плотностью возбуждения и ионизации. В ткани от 70 & # 037 до 85 & # 037 всей энергии быстрых нейтронов передается ядрам водорода отдачи. Остальная энергия нейтронов рассеивается в ядрах отдачи других упомянутых выше атомов.

(4) После того, как нейтроны потеряли большую часть своей энергии в результате этих столкновений, они достигнут равновесного энергетического состояния, в котором их называют тепловыми нейтронами. Такие относительно медленно движущиеся нейтроны имеют высокую вероятность быть захваченными ядрами самых разных элементов, таких как натрий. Полученные материалы радиоактивны и обычно быстро разлагаются. Полученное в результате облучение ткани не является существенным фактором радиационного поражения, поскольку общая энергия, выделяемая при распаде этих радиоактивных материалов, чрезвычайно мала по сравнению с полной энергией, поглощаемой нейтронами в результате упругих столкновений. Однако эти количества можно измерить и использовать для оценки доз нейтронов при ограниченном числе пострадавших.

б. Относительная биологическая эффективность нейтронов.

(1) Относительная биологическая эффективность представляет собой эффективность данного излучения по сравнению с эталонным излучением (рентгеновское излучение 250 киловольт (Kvp)) в обеспечении того же уровня ответа. Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) определяется как отношение поглощенной дозы эталонного излучения к поглощенной дозе тестового излучения для получения такого же уровня биологического эффекта при прочих равных условиях. (См. Таблицу 5-1.) Когда два излучения производят биологический эффект, который не имеет одинаковой степени и / или природы, ОБЭ не может быть определен.

(2) Заметные изменения в поведении, рвоте, сердечно-сосудистых заболеваниях, неврологических симптомах и других симптомах наблюдались у обезьян, облученных в дозах от 0,5 до 6,5 грей (Гр) потоком нейтронов деления с соотношением доза нейтронов / доза гамма-излучения, варьирующимся от 1 до 12, а мощность дозы близка к дозе, доставляемой «обычным» ядерным оружием.

(3) Было обнаружено, что ОБЭ нейтронов (нейтронов спектра деления) для этих возмущений составляет примерно от 0,5 до 1,2 в диапазоне от 0,5 до 6,5 Гр.Эти значения ОБЭ должны быть подтверждены с помощью источника гамма-излучения с мощностью дозы, сравнимой с дозой, подаваемой используемыми реакторами, и сравнимой с дозой, которая может быть получена с нейтронами от термоядерного оружия. Приведенные выше результаты делают особый упор на важность промежуточных доз и их биологические эффекты, поскольку причины нетрудоспособности больше не могут рассматриваться как незначительные. С эксплуатационной точки зрения ОБЭ нейтронов изменяется в зависимости от энергии нейтронов, от дозы нейтронов (величина отношения нейтронная доза / гамма-доза), мощности дозы и, прежде всего, от градиента дозы, особенно для определения гематологического LD50, но, несомненно, также для рвоты и ранняя преходящая нетрудоспособность (ETI). RBE для ETI был установлен равным 1, поскольку не было собрано достаточных доказательств, чтобы указать иное. Отношение дозы к радиационным эффектам у людей и других крупных млекопитающих еще больше усложняется тем фактом, что излучения смешанного спектра меняются при взаимодействии с тканями тела. Это изменение качества поля смешанного спектра является значительным, поскольку биологические повреждения, вызванные излучением с высокой и низкой ЛПЭ, не эквивалентны. Обычно считается, что излучения с высокой ЛПЭ, такие как альфа-частицы или быстрые нейтроны, обладают большей относительной биологической эффективностью, чем излучения с низкой ЛПЭ, такие как рентгеновские лучи и гамма-фотоны. Единственное исключение из этого обобщения, которое кажется важным для предсказания воздействия ионизирующего излучения на боевой персонал, состоит в том, что гамма-фотоны оказались более эффективными в создании раннего переходного вывода из строя, чем нейтроны высокой энергии или нейтроны спектра деления.

505. Бета-излучение.

а. Электроны с высокой скоростью в форме бета-излучения теряют большую часть своей энергии, проникая всего в несколько миллиметров ткани. Если бета-излучающий материал находится на поверхности кожи, результирующее бета-излучение вызывает повреждение базального слоя кожи. Поражение похоже на поверхностный термический ожог. Однако, если бета-материал включен внутрь, бета-излучение может нанести гораздо более значительный ущерб. Повреждение будет в сферах ткани вокруг каждого фрагмента или источника радиоактивного материала. Общий ущерб зависит от количества источников и их распределения в организме. Распределение определяется химической природой материала.

б. В таблице 5-II перечислены критические диапазоны радиационного воздействия на ткани для бета-излучателей различных энергий. Эти диапазоны значительно больше, чем у альфа-частиц (Таблица 5-III). Помимо различия в дальности действия по сравнению с альфа-излучением, существует также значительная разница в характере распределения энергии. Плотность выделяемой энергии для бета-облучения намного меньше, чем для альфа-излучения, и в результате клетки-мишени могут быть повреждены, а не полностью уничтожены. Поврежденные клетки могут иметь большее значение для всего организма, чем убитые клетки, особенно если они становятся злокачественными или иным образом перестают функционировать. Убитые клетки быстро заменяются в большинстве тканей с любой степенью резервной емкости и не вызывают значительных общих клинических эффектов, если только вовлеченные клетки не являются критическими или доля убитых клеток в данном органе велика.

а. Энергия этих относительно тяжелых положительно заряженных частиц полностью поглощается в пределах первых 20 микрометров обнаженной массы ткани. Если источник излучения внешний, все альфа-излучение поглощается поверхностными слоями мертвых клеток в роговом слое. Если вставить что-нибудь, даже папиросную бумагу, альфа-частицы абсорбируются и не достигают кожи. Благодаря этому альфа-излучение не является внешней опасностью. Если альфа-излучающий материал осаждается внутри, вся энергия излучения будет поглощаться в очень небольшом объеме ткани, непосредственно окружающей каждую частицу. Альфа-излучение обладает такой ограниченной проникающей способностью, что максимальный диапазон для альфа-частиц с наивысшей энергией в ткани составляет менее 100 микрометров. Таким образом, хотя чрезвычайно высокие дозы облучения могут накапливаться в нескольких клетках, непосредственно окружающих источник альфа-излучения, области за пределами этого небольшого облучаемого сферического объема не затрагиваются. Таблица 5-III иллюстрирует это для источника альфа-излучателя средней энергии 37 кБк (1,0 мкКи).

б. За пределами радиуса около 20 микрометров выделение энергии очень мало. Из-за высоких доз радиации в пределах этого критического радиуса клетки, непосредственно прилегающие к источнику, погибают. Затем они будут удалены фагоцитозом или заменены фиброзом. Это приводит к относительно небольшому ущербу для интактного организма, если только эти клетки сами не являются критически важными. Большинство тканей с разумным резервом могут довольно легко переносить потерю нескольких клеток, особенно если в тканях обычно высокая скорость обновления. Следовательно, хотя внутреннее альфа-излучение может быть смертельным для отдельных клеток, общая острая опасность невелика. Внутреннее осаждение альфа-частиц имеет большое значение в долгосрочной перспективе с точки зрения причинения радиационного поражения, которое имеет большее значение, чем от бета-частиц. Однако травмы от внутреннего осаждения альфа-частиц не имеют военного значения.

c. Однако многие альфа-излучающие материалы также излучают гамма-излучение, и это гамма-излучение может вызвать значительное повреждение тканей, даже несмотря на то, что общая альфа-энергия превышает общую гамма-энергию, и отношение гамма-излучения к альфа очень мало. Это следует из того факта, что проникающая способность гамма-излучения во много раз больше, чем у альфа-излучения, так что общий объем ткани, подверженной повреждающему излучению, во много раз больше.

507. Радиохимическое действие.

а. Когда излучение взаимодействует с атомами мишени, выделяется энергия, что приводит к ионизации или электронному возбуждению, как описано в главе 2. Эта ионизация или возбуждение должны включать определенные критические молекулы или структуры в ячейке, чтобы повреждение, вызванное излучением, могло следовать последовательным схемам. оно делает. Было высказано предположение, что эта локализация поглощенной энергии в критических молекулах может быть либо прямым, либо косвенным действием, т. Е. Энергия, выделяемая излучением, может напрямую включать определенные чувствительные химические связи, или она может быть сначала отложена в другом месте и передана чувствительные связи посредством соответствующей системы передачи энергии. Первый механизм подразумевает, что излучение довольно точно попадает в определенные атомы мишени, тогда как второй подразумевает, что существует метод предпочтительного направления случайно распределенной энергии к чувствительным участкам.

б. Точный радиохимический механизм, задействованный в системах млекопитающих, подвергающихся воздействию проникающей радиации на все тело, полностью не изучен. Однако наиболее разумная гипотеза в настоящее время состоит в том, что вода, как внутриклеточная, так и внеклеточная, является основным местом депонирования энергии излучения и что энергия, накопленная в воде, будет передаваться чувствительным молекулам и воздействовать на них косвенно.

РАЗДЕЛ III - КЛЕТОЧНЫЕ ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

508. Общие.

Наблюдаемые клеточные эффекты радиации, вызванные прямым или косвенным повреждением, в основном схожи для разных видов и доз ионизирующего излучения.

а. Смерть клетки. Один из самых простых эффектов для наблюдения - это гибель клеток, протекание которой можно описать различными терминами.

(1) Пикнозис. Ядро становится сжатым, сфероидальным и заполняется конденсированным хроматином.

(2) Кариолизис. Ядро разбухает и теряет хроматин.

(3) Протоплазматическая коагуляция. Необратимое образование желатина происходит как в цитоплазме, так и в ядре.

(4) Кариорексис. Ядро становится фрагментированным и рассыпается по клетке.

(5) Цитолиз. Клетки набухают, пока не лопнут, а затем медленно исчезают.

б. Изменения в функции клеток. Несмертельные изменения клеточной функции могут произойти в результате более низких доз облучения. К ним относятся задержки определенных фаз митотического цикла, нарушение роста клеток, изменения проницаемости и подвижности.

(1) Митотический цикл. Митоз может быть отсрочен или подавлен после облучения. Дозозависимое ингибирование митоза особенно часто встречается в активно пролиферирующих клеточных системах. Это ингибирование происходит примерно за 40 минут до профазы митотического цикла, в то время, когда хромосомы дискретны, но до разрушения ядерной мембраны. Последующее облучение после этой точки перехода излучения не задерживает митоз. Задержки митоза могут вызвать глубокие изменения в кинетических паттернах клеток, что приведет к истощению всех популяций. Это основные кинетические закономерности, приводящие к истощению всех популяций. Это основной механизм, лежащий в основе более поздних клинических изменений, наблюдаемых при гемопоэтических и желудочно-кишечных синдромах облучения всего тела.

(2) Нарушения роста клеток. Рост клеток также может быть задержан, обычно после латентного периода. Это может быть связано с прогрессирующим образованием ингибирующих продуктов метаболизма и / или изменениями в клеточном микроокружении.

(3) Изменения проницаемости. Облученные клетки могут проявлять как повышенную, так и пониженную проницаемость. Радиационные изменения внутри липидных бислоев мембраны могут изменить ионные насосы. Это может быть связано с изменениями вязкости внутриклеточных жидкостей, связанными с нарушениями соотношения связанной и несвязанной воды. Такие изменения могут привести к нарушению способности клетки поддерживать метаболическое равновесие и могут быть очень разрушительными, даже если сдвиг в равновесии будет довольно небольшим.

(4) Изменения подвижности клеток. Подвижность клетки может снизиться после облучения. Однако наличие нормальной моторики не означает отсутствие лучевого поражения. Облученные сперматозоиды, например, могут сохранять свою подвижность и быть способными к оплодотворению, неся при этом индуцированные радиацией генетические изменения, которые могут изменить последующий эмбриогенез.

509. Относительная радиочувствительность клеток.

В целом активно пролиферирующие клетки наиболее чувствительны к радиации. С другой стороны, митотическая активность всех клеток снижается по мере созревания. Таким образом, клеточная радиочувствительность имеет тенденцию меняться обратно пропорционально степени дифференцировки. Клетки можно классифицировать функционально и в порядке убывания чувствительности на четыре категории: вегетативные клетки, дифференцирующиеся клетки, полностью дифференцированные клетки и фиксированные нереплицирующиеся клетки.

а. Вегетативные клетки. Эти клетки, состоящие из дифференцированных функциональных клеток большого разнообразия тканей, обычно наиболее радиочувствительны. Примеры включают:

(1) Свободные стволовые клетки кроветворной ткани (гемоцитобласты, примитивные лимфобласты, примитивные эритробласты и примитивные миелобласты).

(2) Делящиеся клетки глубоко в криптах кишечника.

(3) Примитивные сперматогонии в эпителиях семенных канальцев.

(4) Гранулезные клетки развивающихся и зрелых фолликулов яичников.

(5) Базальные зародышевые клетки эпидермиса.

(6) Зародышевые клетки желудочных желез.

(7) Лимфоциты большого и среднего размера.

(8) Маленькие лимфоциты, которые обычно не входят в этот класс клеток, но также обладают высокой радиочувствительностью.

б. Дифференцирующие клетки. Эти клетки несколько менее чувствительны к радиации. Они относительно недолговечны и включают первое поколение, полученное в результате деления вегетативных митотических клеток. Обычно они продолжают деление ограниченное количество раз и до некоторой степени различают подразделения. По мере дифференциации радиочувствительность снижается. Лучшими примерами клеток этого типа являются делящиеся и дифференцирующиеся клетки гранулоцитарного и эритроцитарного ряда костного мозга. Этот тип также включает более дифференцированные сперматогонии и сперматоциты в семенных канальцах и овоцитах.

c. Полностью дифференцированные клетки. Эти клетки относительно радиоустойчивы. Обычно они имеют относительно долгую продолжительность жизни и не подвергаются регулярному или периодическому делению на взрослой стадии, за исключением ненормальных условий, таких как повреждение или уничтожение большого числа себе подобных. Этот класс включает гепатоциты, клетки ткани интерстициальных желез гонад, клетки гладких мышц и эндотелиальные клетки сосудов.

d. Фиксированные нереплицирующиеся клетки. Эти клетки наиболее радиоустойчивы. Обычно они не делятся, а некоторые типы, например нейроны, не делятся ни при каких обстоятельствах. Они сильно дифференцированы морфологически и имеют узкую специализацию по функциям. Клетки этой группы имеют очень разную продолжительность жизни и показывают прогрессирующее старение. В эту группу входят долгоживущие нейроны, поперечнополосатые мышечные клетки, короткоживущие полиморфноядерные гранулоциты и эритроциты, сперматиды и сперматозоиды, а также поверхностные эпителиальные клетки пищеварительного тракта.

510. Относительная радиочувствительность органов.

Относительная чувствительность органа к прямому радиационному поражению зависит от чувствительности составляющих его тканей. В таблице 5-IV перечислены различные органы в порядке убывания радиочувствительности на основании относительно прямого радиационного воздействия, гипоплазии паренхимы.

а. Ядра клеток содержат хромосомы, которые, в свою очередь, содержат гены, контролирующие соматическую и репродуктивную деятельность клеток. Эти хромосомы состоят из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), макромолекулы, содержащей генетическую информацию. Это большая, плотно скрученная двухцепочечная молекула, чувствительная к радиационным повреждениям. Радиационные эффекты варьируются от полных разрывов нуклеотидных цепей ДНК до точечных мутаций, которые, по сути, представляют собой вызванные радиацией химические изменения в нуклеотидах, которые могут не повлиять на целостность основной структуры. Также наблюдались промежуточные эффекты, такие как аномальное связывание между соседними молекулами и изменение вязкости.

б. После облучения хромосомы могут казаться «липкими» с образованием временных или постоянных межхромосомных мостиков, препятствующих нормальному разделению хромосом во время митоза и транскрипции генетической информации. Это может привести к неравному разделению материала ядерных хромосом между дочерними клетками с образованием нежизнеспособных аномальных ядер.

512. Генетические эффекты.

Лабораторные исследования на животных показывают увеличение частоты мутаций при малых дозах радиации. С увеличением дозы облучения увеличивается и индукция мутаций. Мутации на единицу дозы уменьшаются при низких мощностях дозы. Однако жизнеспособные мутации все еще крайне редки. Большинство мутаций являются летальными и, таким образом, имеют самоограничение. Следует иметь в виду, что дозы радиации увеличивают частоту естественных мутаций и что мутации, которые возникают, но не обнаруживаются визуально, являются постоянными по отношению к будущим поколениям.

513. Кинетические эффекты клеток.

а. Каждая из многочисленных систем обновления клеток, составляющих общую клеточную массу животного, обычно находится в состоянии равновесия между образованием, пролиферацией, созреванием и смертью клеток. Некоторые системы, такие как центральная нервная система взрослых у высших животных, стабилизируются в конечной точке созревания, и функциональные клетки такой системы не заменяются в случае потери или разрушения. Другие системы органов, такие как печень, которые обычно не заменяют клетки с большой скоростью, могут при необходимости регенерировать большое количество клеток. Другие системы органов, такие как кожа, репродуктивная система, желудочно-кишечный тракт и кроветворная система в костном мозге, поддерживают постоянную высокую скорость обновления клеток. Костный мозг также имеет большой резервный потенциал у взрослого человека. Большая его часть обычно не функционирует, но при необходимости может быть задействована. Отказ конкретной системы органов может приводить или не приводить к смерти животного, в зависимости от важности функций этой системы, то есть нарушение функции гонад не будет летальным, в то время как нарушение функции костного мозга может быть.

б. Независимо от вовлеченных биофизических процессов, одним из основных биологических эффектов облучения всего тела в диапазонах доз, вызывающих синдромы угнетения костного мозга и желудочно-кишечного поражения, является глубокое нарушение кинетики клеток этих систем. Как кроветворная, так и желудочно-кишечная система имеют довольно быструю скорость клеточного замещения и обычно содержат клеточные популяции на всех стадиях созревания и дифференцировки от примитивных стволовых клеток до зрелых функциональных клеток.

c. Стволовые клетки различных клеточных линий этих систем почти все относительно чувствительны к радиации, тогда как зрелые функциональные клетки относительно устойчивы. В результате после облучения поврежденные стволовые клетки вряд ли созреют. Когда зрелые клетки умирают или теряются иным образом, они не заменяются, а общая популяция клеток в системе уменьшается. Если лучевое поражение поддается лечению, восстановление способности популяции стволовых клеток к созреванию приведет к постепенному возвращению зрелой функциональной популяции. Если повреждение будет необратимо серьезным, восстановления не будет.

514. Кинетика костного мозга.

Костный мозг содержит три системы обновления клеток: эритропоэтическую (красные клетки), миелопоэтические (белые клетки) и тромбопоэтические (тромбоциты). Временные циклы, паттерны клеточного распределения и пострадиационные реакции этих трех систем сильно различаются.

а. Исследования показывают, что фурипотенциальная стволовая клетка дает начало этим трем основным клеточным линиям в костном мозге. Помимо этой стволовой клетки, каждая система обновления клеток состоит из компартмента стволовых клеток для производства эритроцитов, лейкоцитов (лимфоцитов, гранулоцитов, моноцитов и т. Д.) Или тромбоцитов, компартмента деления и дифференцирования, компартмента созревания (неделения) и отсек, содержащий зрелые функциональные клетки.

б. Исследования показывают, что каждая из этих систем обновления клеток действует под влиянием регулирующих факторов, в первую очередь на уровне стволовых клеток, через систему отрицательной обратной связи, инициированную в значительной степени уровнем зрелых циркулирующих клеток в периферической крови. Обычно существует устойчивое состояние между производством новых клеток костным мозгом и количеством функциональных клеток. Морфологические и функциональные исследования показали, что каждая клеточная линия, т.е. е., эритроциты, лейкоциты и тромбоциты обладают собственной уникальной кинетикой обновления. Зависящие от времени ответы, очевидные в каждой из этих систем обновления клеток после облучения, неразрывно связаны с нормальной цитокинетикой каждой системы клеток.

515. Эритропоэтический.

а. Функция этой системы обновления клеток - производить зрелые эритроциты для кровообращения. Время перехода от стадии стволовых клеток в костном мозге к зрелым эритроцитам составляет от 4 до 7 дней, после чего продолжительность жизни эритроцитов составляет приблизительно 120 дней. Незрелые формы, то есть эритробласт и проэритробласт, претерпевают митоз по мере прохождения через делящийся и дифференцирующийся компартмент. Из-за их характеристик быстрого размножения они заметно чувствительны к уничтожению клеток ионизирующим излучением. На стадии созревания (неделение) и функциональных компартментов, то есть нормобластов, ретикулоцитов и эритроцитов, дозы в диапазоне от среднего до летального не оказывают значительного влияния.Гибель стволовых клеток и клеток в следующем компартменте ответственна за угнетение эритропоэтического костного мозга и, если она достаточно серьезна, вместе с кровотечением ответственна за последующую радиационно-индуцированную анемию. Из-за относительно низкой скорости обновления, например, потери массы эритроцитов примерно на 1 процент в день, по сравнению с лейкоцитами и тромбоцитами, признаки анемии проявляются после угнетения других клеточных линий при условии, что не произошло значительного кровотечения. .

б. Эритропоэтическая система имеет выраженную склонность к регенерации после облучения, после чего возможно выживание. После сублетального воздействия эритропоэз костного мозга обычно восстанавливается немного раньше, чем гранулопоэз и тромбопоэз, и иногда превышает базовый уровень до того, как будут достигнуты уровни, близкие к нормальным. Ретикулоцитоз, иногда проявляющийся в мазках периферической крови во время ранней интенсивной регенеративной фазы, происходящей после максимальной депрессии, часто точно следует временной модели восстановления эритропоэза костного мозга. Хотя анемия может проявляться на более поздних стадиях синдрома костного мозга, ее не следует рассматривать как осложнение, ограничивающее выживаемость.

516. Миелопоэтический.

а. Функция системы обновления миелопоэтических клеток костного мозга заключается в основном в производстве зрелых гранулоцитов, то есть нейтрофилов, эозинофилов и базофилов для циркулирующей крови. Из них нейтрофилы, благодаря их роли в борьбе с инфекцией, являются наиболее важным типом клеток в этой клеточной линии. Стволовые клетки и те стадии развития, которые находятся в делящемся и дифференцирующемся компартменте, являются наиболее радиочувствительными. К ним относятся стадии миелобластов, програнулоцитов и миелоцитов. Как и в случае с эритропоэтической системой, клеточные стадии в компартменте созревания (неделящемся) и зрелом функциональном компартменте, то есть гранулоцитах, не подвергаются значительному влиянию доз облучения в пределах среднего летального диапазона. Обычно требуется от трех до семи дней для того, чтобы зрелый циркулирующий нейтрофильный гранулоцит сформировался на стадии предшественника стволовых клеток в костном мозге.

б. Зрелые функциональные гранулоциты доступны по запросу из пулов вен, селезенки и костного мозга. После первоначального увеличения количества циркулирующих гранулоцитов (неизвестной этиологии) эти пулы обычно истощаются до того, как гранулоцитопения станет очевидной вскоре после радиационного повреждения костного мозга. Из-за быстрого обновления системы обновления клеток гранулоцитов из-за короткой продолжительности жизни ее клеток (примерно 8 дней) свидетельства радиационного повреждения миелопоэза костного мозга появляются в периферической крови в течение 2–4 дней после облучения всего тела. Краткий латентный период между временем облучения и началом истощения циркулирующих гранулоцитов связан со временем прохождения нечувствительных к радиации клеток внутри неделящегося созревающего компартмента костного мозга, то есть метамиелоцитов и полосообразных форм, во время их развития в зрелые циркулирующие гранулоциты. Истощение созревания этих стадий в отсутствие питания более ранних радиочувствительных стадий, поврежденных радиацией, объясняет гранулоцитопению.

c. Восстановление миелопоэза немного отстает от эритропоэза и сопровождается быстрым увеличением числа дифференцирующихся и делящихся форм в костном мозге. Иногда проявляется быстрое выздоровление, о чем свидетельствует увеличение количества полосовых клеток в периферической крови.

517. Тромбопоэтические.

а. Система обновления тромбопоэтических клеток отвечает за производство тромбоцитов (тромбоцитов) для периферической циркулирующей крови. Тромбоциты вместе с гранулоцитами составляют два наиболее важных типа клеток в кровообращении, уровни которых во время критической фазы после получения средних летальных доз будут заметно влиять на выживаемость или невыживание облученного персонала. Тромбоциты производятся мегакариоцитами костного мозга. И тромбоциты, и зрелые мегакариоциты относительно радиорезистентны, однако стволовые клетки и незрелые стадии очень радиочувствительны. Во время своего развития через костный мозг клетки-предшественники мегакариоцитов подвергаются ядерному делению без деления клеток. Время прохождения через компартмент пролиферации мегакариоцитов у человека составляет от 4 до 10 дней. Продолжительность жизни тромбоцитов составляет от 8 до 9 дней.

б. Хотя производство тромбоцитов мегакариоцитами может быть уменьшено высокой дозой ионизирующего излучения, основное воздействие на стволовые клетки и незрелые стадии мегакариоцитов в костном мозге. Как и в случае с эритропоэтической и миелопоэтической системами, время начала угнетения циркулирующих тромбоцитов зависит от нормальной кинетики оборота клеток в созревающем и функциональном компартментах. Ранняя депрессия тромбоцитов, достигающая уровня тромбоцитопении через 3–4 недели после введения доз в среднем летальном диапазоне, возникает в результате уничтожения стволовых клеток и незрелых мегакариоцитов на стадиях созревания и истощения созревания созревающих и функциональных мегакариоцитов.

c. Регенерация тромбоцитопоэза после сублетального облучения обычно отстает как от эритропоэза, так и от миелопоэза. Сверхнормальное количество тромбоцитов, превышающее уровень до облучения, произошло во время фазы интенсивной регенерации у людей, пострадавших от ядерной аварии. Механизм быстрого быстрого восстановления количества тромбоцитов после острого сублетального облучения можно объяснить реакцией пула выживших и регенерирующих стволовых клеток на стимул обратной связи человека от острого тромбоцитопенического состояния. Ускоренная дифференцировка и созревание незрелых мегакариоцитов, а также заметное увеличение размера мегакариоцитов способствуют интенсивному производству тромбоцитов и, в конечном итоге, восстановлению стационарных уровней. Дефекты свертывания крови с сопутствующим кровотечением представляют собой важные клинические последствия во время тромбоцитопенической фазы костномозгового и желудочно-кишечного синдромов.

518. Желудочно-кишечная кинетика.

Ввиду уязвимости тонкого кишечника к радиационному поражению и важной роли, которую он играет в желудочно-кишечном синдроме, важна кинетика обновления клеток ворсинок этого сегмента.

а. Система обновления находится в крипте и ворсинке, где происходит образование, миграция и потеря эпителиальных клеток. Четыре компартмента обновления клеток: стволовые клетки и компартмент пролиферирующих клеток, компартмент созревания, функциональный компартмент и зона экструзии. Стволовые клетки и пролиферирующие клетки перемещаются из крипт в отсек только для созревания на шейке крипт и в основании ворсинок. Функционально зрелые эпителиальные клетки затем мигрируют вверх по стенке ворсинок и выдавливаются на кончике ворсинок. Общее время прохождения от стволовых клеток до экструзии на ворсинках у человека составляет от 7 до 8 дней. Сообщалось о более коротких временах обновления систем эпителиальных клеток у экспериментальных животных.

б. Из-за высокой скорости обновления, происходящей в компартменте стволовых клеток и пролиферирующих клеток крипты, в этой области происходит заметное повреждение дозами облучения всего тела, превышающими средне летальный диапазон. Разрушение, а также митотическое ингибирование происходит в высокорадиочувствительных компартментах крипт и пролиферирующих клеток в течение нескольких часов после приема высоких доз. Созревающие и функциональные эпителиальные клетки продолжают мигрировать вверх по стенке ворсинок и вытесняются, хотя этот процесс замедляется. Уменьшение ворсинок и морфологические изменения в клетках слизистой оболочки, то есть от столбчатых до кубовидных и плоских, происходят по мере того, как производство новых клеток в криптах уменьшается. Продолжающаяся экструзия эпителиальных клеток в отсутствие продукции клеток может привести к обнажению слизистой оболочки кишечника. Сопутствующее повреждение микрососудов слизистой и подслизистой оболочки в сочетании с денудацией эпителиальных клеток приводит к кровотечению и заметной потере жидкости и электролитов, способствующей шоку. Эти события обычно происходят в течение 1-2 недель после облучения. Второй механизм повреждения недавно был обнаружен в более низком диапазоне желудочно-кишечного синдрома или до того, как при более высоких дозах радиации произойдет большая денудация. Этот ответ представляет собой функциональное увеличение секреции жидкости и электролитов эпителиальными клетками без видимого повреждения клеток. Этот второй механизм может иметь важное значение для заместительной инфузионной терапии. Другие вторичные осложнения, которые в значительной степени способствуют развитию желудочно-кишечного синдрома, будут описаны в другом месте.

РАЗДЕЛ IV - СИСТЕМНЫЕ ЭФФЕКТЫ ОБЛУЧЕНИЯ ВСЕГО ТЕЛА

519. Общие.

Облучение всего тела является наиболее важным видом радиационного облучения, поскольку оно является наиболее разрушительным и наиболее подробно обсуждается в этом разделе. Однако может происходить частичное облучение тела и конкретного органа, особенно в результате внутреннего осаждения и удержания радиоактивных продуктов деления, обнаруженных в осадках. Основные биофизические принципы внутреннего облучения также обсуждаются в следующем разделе этой главы. После больших доз внешнего облучения всего тела наблюдается тяжелая лучевая болезнь. После частичного облучения тела может развиться лучевая болезнь различной степени выраженности. В этом разделе подчеркиваются механизмы, лежащие в основе различных синдромов тяжелой лучевой болезни.

520. Средняя летальная доза (LD 50).

(1) При сравнении эффектов различных типов или обстоятельств очень полезным параметром является доза, которая является летальной для 50% данной популяции. Термин обычно определяется для определенного времени, ограничиваясь, как правило, исследованиями острой летальности. Обычно используются периоды времени от 30 дней или меньше для большинства мелких лабораторных животных и до 60 дней для крупных животных и людей. В некоторых случаях, когда изучается конкретный тип смерти, используемый период времени будет короче. Указанный период времени обозначен вторым числом в нижнем индексе LD 50/30 и LD 50/5 указывают на 50 & # 037 смертность в течение 30 дней и 5 дней, соответственно. LD 50 - это медиана. Самый простой способ ее аппроксимации - нанести экспериментальные данные на соответствующий график и затем оценить их путем осмотра. Следует понимать, что LD 50/60 предполагает, что люди не получали других травм или лечения.

(2) Рисунок 5-I представляет собой графическое изображение типичной реакции смертности на радиацию. Кривая, проведенная через точки данных, является сигмовидной, что указывает на то, что реакция смертности на увеличение дозы приближается к нормальному распределению. Сигмовидную кривую сложно построить, особенно когда количество точек данных ограничено, и в большинстве исследований смертности используется предпочтительный метод, который позволяет наносить экспериментальные данные по прямой линии. На рис. 5-II показаны те же экспериментальные данные, нанесенные на специально построенный график, называемый пробит-графиком. Это искажение является преднамеренным и основано на функции нормального распределения, так что данные нормального распределения могут быть нанесены на такой график, который, кажется, соответствует данным. Затем LD50 можно оценить путем осмотра. Этот метод прост и широко используется. Однако его следует использовать только в том случае, если было продемонстрировано, что изучаемое явление доза-реакция действительно следует или, по крайней мере, разумно приближается к нормальному распределению. Существуют разногласия по поводу того, что такое LD 50/60 для людей. Полное обсуждение этого вопроса выходит за рамки данного обзора.

(3) С медицинской точки зрения другие представляющие интерес цифры - это доза, которая практически никого не убьет (LD5), и доза, которая убьет практически всех (LD95). Приблизительные значения этих доз находятся в пределах 200–300 сГр (в свободном состоянии) и 600–700 сГр (в свободном воздухе), соответственно.

б. Ранняя потеря трудоспособности, вызванная радиацией.

(1) В центре внимания исследований на животных было выведение из строя приматов-недочеловеков, поскольку реакция вывода из строя имеет военное значение, а реакция приматов больше всего похожа на реакцию человека после острого облучения всего тела. При высоких дозах облучения (более 1000 сГр) ранняя транзиторная потеря трудоспособности (ETI) происходит в среднем в течение 5–10 минут после острого облучения всего тела. При снижении дозы среднее время возникновения ЭТИ увеличивается до 12–15 минут. Типичная продолжительность ETI составляет порядка 15 минут. Снижение работоспособности обезьяны было оценено на множестве поведенческих повторений после облучения всего тела и частичного облучения для различных качеств излучения и мощностей доз. Эти исследования позволили сделать несколько обобщений.

(а) Ранняя временная недееспособность качественно очень похожа для многих поведенческих задач.

(b) Частотная функция излучения недееспособности в популяции возрастает с увеличением дозы.

(c) Недееспособность может быть вызвана облучением только туловища или головы.

(d) Нейтроны менее эффективны при раннем переходном выведении из строя, чем гамма-фотоны. Относительная биологическая эффективность нейтронов гамма-излучения оценивается между 0,23 и 0,62.

(e) Частота выведения из строя, вызванная данной дозой облучения, пропорциональна требованиям или стрессу выполняемой задачи. Эти выводы и данные, которые они представляют, являются основой для текущих критериев боевых потерь. Настоящие критерии основаны на уровнях дозы, выводящей из строя, как для физически сложных задач, так и для нетребовательных задач. Они не включают в себя неэффективность боевых действий из-за частичного снижения производительности, которое может быть результатом более медленной реакции на задачу, стресса или продромальных эффектов острой лучевой болезни.

(2) При мощности 5-10 кт (или меньше) исходное ядерное излучение является основным источником потерь на поле боя. Военнослужащие, получившие дозу острой потери трудоспособности (30 Гр), практически сразу теряют свою работоспособность и в течение нескольких часов становятся неэффективными. Однако они не умрут в течение 5-6 дней после облучения, если не получат других повреждений, которые сделают их более восприимчивыми к дозе радиации. Солдаты, получившие в сумме менее 150 сГр, останутся боеспособными. Между этими двумя крайностями военный персонал, получивший дозы более 150 сГр, будет деградирован, некоторые в конечном итоге умрут. Доза 530-830 сГр считается смертельной, но не приводит к немедленному выведению из строя. Персонал, подвергшийся воздействию такого количества радиации, будет снижать свою работоспособность в течение 2-3 часов, в зависимости от того, насколько физически требовательны задачи, которые он должен выполнять, и останется в этом ухудшенном состоянии как минимум 2 дня. Однако в этот момент они испытают период восстановления и будут эффективны при выполнении нетребовательных задач в течение примерно 6 дней, после чего они снова вернутся в состояние снижения производительности и останутся таковыми в течение примерно 4 недель. В это время они начнут проявлять симптомы радиации, достаточно серьезные, чтобы сделать их полностью неэффективными. Смерть наступает примерно через 6 недель после заражения. Эксперименты, проведенные на животных моделях, показали, что воздействие высоких доз ионизирующего излучения (порядка 25 Гр) приводит к немедленному резкому снижению мозгового кровотока (CBF), за которым следует частичное восстановление через 20-30 минут, и последующее более медленное вторичное снижение CBF, сопровождаемое параллельными изменениями системного артериального давления. Эти данные указывают на то, что радиация отрицательно влияет на способность мозга регулировать кровоснабжение. Значение этого показания распространяется на сферу поведенческих исследований ранней временной нетрудоспособности и снижения работоспособности (ETI-PD). Активность определенных ферментов головного мозга, участвующих в метаболизме нейромедиаторов, также значительно изменяется во время ETI.

(3) Экспериментальные результаты исследований на животных показывают, что в целом частичное экранирование тела снижает поведенческие эффекты радиации. Защита головы более эффективна для сохранения поведенческих характеристик после воздействия, чем защита туловища. Защита головы не только снижает частоту потери трудоспособности, но и снижает частоту судорог, которые обычно сопровождают раннюю утрату трудоспособности. По всем экспериментальным причинам, изученным на сегодняшний день, защита головы наиболее эффективна при дозах, превышающих 25 Гр.

521. Кинетика и стерильность репродуктивных клеток.

а. Несмотря на высокую степень радиочувствительности на некоторых стадиях развития зародышевых клеток, семенники и яичники лишь временно поражаются однократными сублетальными дозами облучения всего тела и, как правило, продолжают восстанавливать нормальную функцию. У подопытных животных-самцов низкие дозы облучения всего тела вызывают резкое снижение количества сперматозоидов. Степень снижения зависит от дозы, но временная азооспермия может появиться при сублетальных дозах облучения. В результате бесплодие может длиться от нескольких месяцев до нескольких лет, но восстановление естественной фертильности все же происходит. Выздоровление зависит от регенерации тех элементов популяции стволовых клеток, которые находились в относительно устойчивой части цикла зародышевых клеток. Другие данные предполагают, что при некоторых условиях новые сперматогонии могут образовываться в результате трансформации из более устойчивых к радиации фиксированных стволовых клеток.

б. Когда хромосомные аберрации возникают в соматических клетках, повреждение ограничивается конкретной тканью или клеточной системой. Однако, когда в половых клетках возникают аберрации, последствия могут быть отражены в последующих поколениях. Чаще всего стволовые клетки линии половых клеток не развиваются в зрелые сперматозоиды или яйцеклетки, и никакие аномалии не передаются. Если аномалии недостаточно серьезны, чтобы предотвратить оплодотворение, развивающиеся эмбрионы в большинстве случаев не будут жизнеспособными. Только когда хромосомные повреждения очень незначительны и нет фактической потери генетического материала, потомство будет жизнеспособным, а отклонения от нормы могут быть переданы последующим поколениям. Эти точечные мутации становятся важными при низких дозах радиации. В любой популяции клеток естественным образом возникают спонтанные точечные мутации. Радиация увеличивает скорость этих мутаций и, таким образом, увеличивает ненормальное генетическое бремя будущих поколений.

522. Восстановление.

(1) Различные процессы восстановления могут в разной степени снизить радиационное повреждение. Например, когда хромосома сломана, сломанные концы имеют тенденцию воссоединяться, таким образом восстанавливая хромосому, но иногда сломанные концы запечатываются перед воссоединением, что приводит к необратимому повреждению хромосомы. Если две (или более) хромосомы сломаны в одной и той же клетке, может произойти повторное соединение несоответствующих сломанных концов, что может привести к постоянным хромосомным изменениям другого типа. Ремонт сломанных концов хромосом, как и все другие процессы восстановления после радиационного повреждения, неспецифичен в отношении радиационного повреждения. Ремонт - это биологический процесс, специфичный для определенного вида повреждений, который проявляется независимо от того, какой агент вызывает это повреждение. Эти и другие конкретные примеры, относящиеся к ДНК и ее репарации или к повышенной проницаемости клеточных мембран и т. Д., Важны на практике только для очень больших воздействий.

(2) Три конкретных процесса восстановления имеют непосредственное отношение к медицинским аспектам оборонительных операций. Первый - это внутриклеточное восстановление внутри отдельных клеток, подвергшихся сублетальному облучению.Второй - это конкретное восстановление определенной ткани, в которой убитые или поврежденные клетки заменяются делением выживших и минимально поврежденных или неповрежденных клеток в этой ткани, процесс, часто называемый репопуляцией. Между ними эти два процесса могут позволить полный возврат функции к нормальному состоянию. Когда местная доза достаточно велика, восстановление может быть возможным, но неполным. Ремонт конкретной ткани может проводиться без полной замены всех клеток ткани. Заживление может включать атрофию и / или фиброз тканей, а на облученной ткани могут быть необратимые рубцы. Третий, комбинация первых двух типов восстановления, может быть очень приблизительно определен количественно для летальности для людей с использованием формулы эксплуатационной эквивалентной дозы в тех случаях, когда период облучения растягивается на несколько часов или дольше, как это может произойти в условиях выпадения осадков. .

б. Внутриклеточное восстановление. Отдельные облученные клетки обладают способностью к самовосстановлению до тех пор, пока величина внутриклеточного повреждения не превышает порогового значения. Основная причина, по которой сублетально облученные клетки выживают, а затем восстанавливаются, заключается в том, что определенное минимальное количество энергии излучения должно быть депонировано внутри клетки, чтобы убить ее. Даже когда масса клеток равномерно подвергается воздействию излучения с низкой ЛПЭ, количество энергии излучения, депонированной в отдельных ячейках, не является одинаковым для каждой ячейки, а широко варьируется от ячейки к ячейке. По мере увеличения дозы увеличивается доля клеток, в которых выделяется лишь смертельное или более чем смертельное количество энергии. Но все другие облученные клетки, в которых либо не выделяется энергия излучения, либо выделяется сублетальное количество, восстанавливаются до нормального состояния, если для этого дается достаточно времени. Хотя это спорно, обычно считается, что этот механизм восстановления более эффективен в клетках, не подвергающихся активному делению клеток, например, в покоящихся стволовых клетках, чем в клетках, подвергающихся активному делению клеток, например, в базальных клетках кишечных крипт и обычных бластных клетках. клетки костного мозга. В покоящихся клетках полное восстановление после сублетального радиационного повреждения занимает всего несколько часов. Это можно продемонстрировать, разделив дозу на 2 части, разделенные несколькими часами, когда наблюдаемое повреждение будет меньше, чем при введении всей дозы сразу. Это так называемое восстановление Элкинда продолжается во время длительного воздействия радиации, например, при выпадении осадков. Не требует безрадиационного перерыва.

(1) Репопуляция, вызванная пролиферацией стволовых клеток, является особенно важным механизмом восстановления как в костном мозге, так и в желудочно-кишечном тракте, когда радиационное воздействие было достаточно большим, чтобы уменьшить количество клеток. Стволовые клетки нормально делятся в обеих этих тканях, потому что оборот стволовых клеток необходим для компенсации нормального непрерывного удаления дифференцированных клеток. Деление стволовых клеток может быть ускорено большими дозами радиации. Большие дозы радиации причиняют достаточно вреда, чтобы стимулировать это репопуляцию, как и любое другое серьезное повреждение. Эффект малых доз не распознается достаточно быстро, чтобы произошло ускоренное распространение.

(2) В костном мозге крупные клетки-микрофаги продуцируют факторы, которые либо стимулируют, либо отключают стволовые клетки, являющиеся предшественниками эритропоэтического, гранулопоэтического или тромбопоэтического ряда клеток крови. Клетки, производящие "фактор", влияют друг на друга и подавляют выработку одного фактора, в то время как продуцируется противоположный. Ответы стволовых клеток продолжаются до тех пор, пока фактор не изменится. Некоторые стволовые клетки обладают способностью совершать цикл быстрее, чем другие, но с меньшей эффективностью, в конечном итоге производя меньше зрелых клеток, чем клетки с более медленным циклом. Если продолжительность воздействия достаточно велика, а продолжающееся воздействие достаточно велико, то процесс репопуляции может стать менее эффективным. Однако может пройти несколько месяцев, прежде чем процесс репопуляции станет значительно нарушен, и поэтому он вряд ли будет актуален в краткосрочном сценарии ядерной войны.

d. Проблемы с применением формулы эквивалентной дозы. Давно осознали, что желательно количественно оценить восстановление после повреждения ионизирующим излучением, особенно при получении более или менее непрерывно в течение периода времени, как можно было бы ожидать при работе в условиях выпадения радиоактивных осадков. По эксплуатационным причинам количественная оценка должна быть относительно простой в использовании и не должна требовать вычислений с параметрами, которые невозможно установить в сценарии ядерной войны. Следовательно, было предложено несколько формул эквивалентной дозы, которые оценивают смертельную дозу от накопленного воздействия. Таким образом, эти формулы могут использоваться в качестве руководства для прогнозирования уровней внешнего облучения, которые могут быть допущены в результате выпадения радиоактивных осадков. Однако на поле боя они имеют очень ограниченное применение и могут привести к серьезному завышению боеспособности, поскольку они не учитывают эффекты нейтронного облучения и предсказывают только летальность, а не лучевую болезнь, что может серьезно снизить эффективность боевого состава. . Текущие формулы эквивалентной дозы применимы к очень небольшой части населения поля боя, потому что они действительны только для доз внешнего гамма-излучения, полученных при низких мощностях доз. Следовательно, их нельзя использовать для прогнозирования реакции любого человека, подвергшегося воздействию нейтронов. Это ограничение делает формулы непригодными для любого военного персонала, облученного во время ядерного взрыва, поскольку известно, что доза нейтронов более смертельна, чем сопоставимая доза одного гамма-излучения. Настоящие формулы потенциально могут быть применимы только к силам, вводимым в поле радиоактивных осадков после прекращения ядерных взрывов. Их практическое использование на поле боя еще больше ограничивается доктриной НАТО и противника по ядерным целям, которая предусматривает взрывы на высотах, исключающих образование радиоактивных осадков, а также трудностью прогнозирования прибытия полей радиоактивных осадков. Учитывая небольшой диапазон применения на поле ядерной битвы и возможные ошибки, которые они могут вызвать, нынешние формулы эквивалентной дозы не подходят для принятия оперативных решений на поле боя.

РАЗДЕЛ V - ЗАДЕРЖИВАЕМЫЕ ЭФФЕКТЫ

523. Общие.

Поздние или отсроченные эффекты радиации возникают в широком диапазоне доз и мощностей доз. Отсроченные эффекты могут проявляться от месяцев до лет после облучения и включать широкий спектр эффектов, затрагивающих почти все ткани или органы. Некоторые из возможных отсроченных последствий лучевого поражения включают сокращение жизни, канцерогенез, образование катаракты, хронический радиодермит, снижение фертильности и генетические мутации.

524. Канцерогенез.

а. Облучение практически любой части тела увеличивает вероятность рака. Сформированный тип зависит от таких факторов, как площадь облучения, доза облучения, возраст и вид. Облучение может либо увеличить абсолютную заболеваемость раком, либо ускорить время или начало появления рака, либо и то, и другое. Между воздействием и клиническим проявлением рака существует скрытый период. В случае различных видов рака, вызванных радиацией, наблюдаемых у человечества, латентный период может составлять несколько лет. Задержка, а также доза, необходимая для индукции рака, варьируется в зависимости от очага рака и изучаемого вида. Латентные периоды индукции рака кожи у людей колеблются от 12 до 56 лет после терапевтического воздействия х-облучением с расчетными дозами в несколько тысяч рентген. Пятнадцать лет считаются латентным периодом для опухолей костей от радия. Этот латентный период, связанный с опухолями костей, очень зависит от дозы и типа излучения, испускаемого радионуклидом.

б. Ожидаемый лейкемогенный эффект был обнаружен среди выживших в Хиросиме и Нагасаки. Пик заболеваемости наблюдался через 6 лет после заражения и был менее выражен для хронического гранулоцитарного лейкоза, чем для острого лейкоза. Заболеваемость была обратно пропорциональна расстоянию от гипоцентра. У британцев, получающих лучевую терапию по поводу спондилита, наблюдалась зависимость доза-ответ от лейкемии, причем пик заболеваемости приходился на 5 лет после первого облучения. Исследования показали, что ионизирующее излучение может вызывать у людей более одного вида лейкемии, но не хронический лимфолейкоз.

c. Факторы, предрасполагающие к развитию опухоли, включают наследственность, возраст, гормоны и предшествующее воздействие физических травм, химических агентов и ионизирующего излучения. Фактические процессы, вызывающие рак, неизвестны. Были постулированы соматические мутации, вирусные инфекции и предраковые нарушения в организации тканей и кровоснабжения.

525. Формирование катаракты.

Поздним эффектом облучения глаз является образование катаракты. Это может начаться от 6 месяцев до нескольких лет после заражения. Хотя все типы ионизирующего излучения могут вызывать образование катаракты, нейтронное облучение особенно эффективно при ее образовании даже при относительно низких дозах. Формирование катаракты начинается на заднем полюсе хрусталика и продолжается до тех пор, пока не будет затронут весь хрусталик. Рост непрозрачности может прекратиться в любой момент. Скорость роста и степень помутнения зависят от дозы, а также от типа излучения. Порог выявляемого образования катаракты составляет 2 Зв (зиверт) (200 REM (эквивалент рентгена, человек)) для острых доз облучения и 15 Зв (1500 REM) для длительных доз.

526. Хронический радиодермит.

Отсроченные необратимые изменения кожи обычно не развиваются в результате сублетального облучения всего тела, а вместо этого возникают более высокие дозы, ограниченные кожей. Эти изменения являются частым осложнением лучевой терапии, но они должны быть редкими в ядерной битве, если только не будет сильного загрязнения обнаженной кожи веществом, излучающим бета-излучение, в результате выпадения осадков, и в этом случае может наблюдаться бета-индуцированное изъязвление кожи. Это состояние должно быть легко предотвращено с помощью разумной гигиены, и оно будет особенно редким в климате, где солдаты были полностью одеты (руки, ноги и шея были покрыты). В таблице 5-V перечислены степени лучевого дерматита для различных доз облучения.

527. Введение.

а. Когда радиоактивные материалы включаются в тело и удерживаются, значительное радиационное поражение может быть получено конкретными тканями, в которых сконцентрированы материалы, или, в некоторых случаях, всем телом. Основными факторами, определяющими тип и степень повреждения, являются типы и количество выпавших изотопов, а также природа и энергия испускаемого излучения.

б. Каждый изотоп следует довольно определенному биологическому пути в организме. Этот путь может быть довольно сложным с несколькими отделениями и определяется химической природой изотопа. Данный изотоп может концентрироваться или удерживаться в конкретном органе или ткани в течение времени, пока он находится в организме. Он может выводиться из организма, и скорость выведения различных изотопов значительно различается. Более чем один изотоп может быть включен в организм одновременно, и действие смеси изотопов, обнаруженных при выпадении осадков, будет аддитивным.

c. В этом разделе обсуждаются некоторые основные принципы и факторы, влияющие на изотопы в организме, включая их распределение, действие и устранение. Связанные с этим клинические проблемы обсуждаются в главе 6.

528. Включение радиоактивного материала.

Основные пути попадания изотопов: вдыхание, проглатывание и абсорбция через кожу. После проглатывания или вдыхания данный материал может всасываться в кровоток, в зависимости от его изменчивости. Нерастворимые вещества не всасываются, за исключением очень малых количеств, и могут довольно быстро выводиться непосредственно из дыхательных и желудочно-кишечных трактов. Однако при определенных обстоятельствах нерастворимые материалы могут оставаться в исходном месте отложения или рядом с ним, например, в легких или в ранах, или могут перемещаться в регионарные лимфатические узлы, где они снова будут представлять опасность для внутреннего облучения. В альвеолярных мешочках осаждаются только очень мелкие частицы радиоактивных материалов, диаметром 10 микрон или меньше.

(1) Нерастворимый материал, который вдыхается в форме аэрозоля, откладывается вдоль трахеобронхиального дерева. Большая его часть будет удалена под действием ресничек слизистой оболочки большей части дыхательной системы, но определенная часть, в зависимости от размера, формы и плотности частиц, проникнет в альвеолярные воздушные мешочки и останется. Только очень мелкие частицы проникают так далеко, поэтому процент вдыхаемых нерастворимых частиц, которые задерживаются в легких, невелик, обычно менее 25%. Однако оставленный таким образом материал может представлять значительную опасность для легких, поскольку может оставаться в нем долгое время. Часть этого материала будет собираться лимфатической системой, дренирующей различные легочные области. Затем он будет собираться и оставаться в лимфатических узлах легких и по-прежнему будет представлять долгосрочную опасность для легочной ткани. Небольшая часть материала может достичь кровотока и в конечном итоге попасть в ретикулоэндотелиальную систему в различных областях тела, а некоторые изотопы, такие как плутоний и стронций, также в кости.

(2) При вдыхании растворимого материала он всасывается очень быстро и полностью и часто не остается в легких достаточно долго, чтобы вызвать значительный ущерб. Попав в обращение, он будет распределяться в теле таким же образом, как и при любом другом способе поступления.

(1) Проглоченный нерастворимый материал останется в желудочно-кишечном тракте и станет частью фекального материала в толстой кишке, который затем будет выводиться. Это включает проглоченный материал, выводимый из верхних дыхательных путей и трахеобронхиальной системы за счет действия ресничек. Нерастворимый материал не задерживается в кишечнике, как в легких или в мягких тканях, и радиационная опасность ограничена по времени тем, что требуется для транспортировки и выведения, как правило, в течение нескольких часов. В результате радиационная опасность незначительна, если материал не содержит высокоактивного гамма-излучателя. Обычно бета- и альфа-излучение от нерастворимого радиоактивного материала в просвете кишечника не вызывает значительного ущерба. Немногочисленные поврежденные клетки слизистой оболочки отслаиваются и быстро заменяются. С другой стороны, гамма-излучатель будет представлять опасность для всего тела, пока он находится в кишечнике. Высокоактивные осадки, содержащие продукты деления, испускающие бета- и гамма-излучения, могут вызвать некоторое повреждение желудочно-кишечного тракта при случайном попадании в организм с зараженными продуктами питания или водой. Однако в большинстве таких случаев облучение всего тела, полученное от внешнего гамма-излучения в этой области, будет являться контролирующей опасностью.

(2) При проглатывании растворимого материала абсорбция достаточно эффективна. Это наиболее важный путь попадания растворимых изотопов в радиоактивные осадки, особенно при употреблении загрязненной радиоактивными осадками воды или пищи. Ряд продуктов деления может попасть в растительность и попасть в сложные пищевые цепи. В некоторых случаях определенные радиоактивные материалы могут концентрироваться в этих цепочках, увеличивая возможную опасность для человека.

c. Чрескожное всасывание.

(1) Нерастворимый материал, загрязняющий неповрежденную кожу, может представлять внешнюю опасность, только если он является гамма- или бета-излучателем. Он не будет абсорбирован в кровоток и, следовательно, не станет внутренней опасностью. Вероятно, загрязнение кожи большими количествами гамма-излучающих материалов может привести к значительному облучению всего тела. Это могло произойти, если персонал подвергся сильному радиоактивному загрязнению. Однако этого можно легко предотвратить, быстро сняв загрязненную одежду и вымыв открытые участки кожи. Если рана загрязнена, нерастворимый материал будет оставаться локализованным в ткани на участке раны, если он не будет удален с помощью санации раны. Некоторые будут присутствовать в струпе. Этот тип загрязнения не должен вызывать серьезных проблем, если только он не является особенно радиоактивным. Небольшая, но поддающаяся измерению фракция материала удаляется с места раны посредством лимфодренажа. Большая часть этого материала будет задерживаться в регионарных лимфатических узлах, которые дренируют область раны, аналогично процессу, описанному для легких.

(2) Растворимый материал будет легко абсорбироваться через участки ран и распределяться в органах и тканях тела в соответствии с обычным метаболизмом стабильного изотопа рассматриваемого элемента. Некоторые растворимые материалы, особенно тритий, быстро и полностью всасываются через неповрежденную кожу.

529. Устранение изотопов.

а. Радиоактивный материал должен быть удален из тела, чтобы устранить его опасность. Детоксикация, которая эффективна против материалов, представляющих химическую опасность, не будет эффективной, поскольку радиоактивность не изменяется химическими изменениями. Методы удаления включают выведение через почки большинства растворимых веществ, выведение с калом материалов, которые задерживаются в кишечнике или которые могут выделяться с желчью, и выдыхание летучих веществ и газов. Хелатирующие агенты, например, DTPA кальция или цинка (диэтилентриаминпентауксусная кислота), если их вводить вскоре после воздействия, эффективны для усиления элиминации некоторых радиоизотопов. Эти материалы не очень эффективны для радиоизотопов, которые были внедрены и закреплены в органах и тканях, например, в костях. В условиях ядерной войны применение хелатотерапии маловероятно. (См. 717e.)

б. Скорость, с которой материал удаляется, обычно выражается как биологический период полураспада. Это время, необходимое для выведения или удаления половины заданного количества материала. В течение каждого последующего периода полураспада из организма удаляется дополнительная половина. Следовательно, он аналогичен физическому периоду полураспада. Не все материалы проходят простой процесс экспоненциального удаления, но этот метод выражения достаточно точен, чтобы быть применимым к большинству растворимых изотопов. Исключением, которое следует отметить, является задержка нерастворимых тяжелых металлов, таких как плутоний, в легких и в костях. Темпы убытков в этих условиях не являются экспоненциальными и очень низкими.

c. Биологический полупериод может быть различным. Ярким примером этого является вода в организме, оборот которой может составлять от 4 до 18 дней в зависимости от состояния гидратации, объема потребления и функции почек. Если тритированная вода попадает в организм, биологический период полураспада является фактором, определяющим опасность, поскольку он намного короче, чем физический период полураспада, составляющий около 12 лет. Снижение биологического периода полувыведения до минимума за счет гипергидратации и приема диуретиков имеет очевидную ценность и является рекомендуемой терапией в случаях воздействия трития.Другие изотопы не могут быть удалены из организма так быстро, и в настоящее время не существует адекватного лечения для увеличения скорости удаления смеси изотопов, которые могли бы попасть в организм в результате приема пищи и воды, загрязненных радиоактивными осадками.

d. Общая опасность материалов, которые удаляются экспоненциально, будет зависеть от их физического и биологического периодов полураспада, рассматриваемых вместе. То, что короче, станет основным фактором. Эффективный период полураспада обычно определяется и выражается следующей формулой:

е. В некоторых случаях поглощение организмом радиоизотопов может быть заблокировано. Например, йодид или йодат калия, если они вводятся до или вскоре после приема радиоактивного йода, уменьшают поглощение радиоактивного йода щитовидной железой. Точно так же перорально принимаемая берлинская лазурь снижает всасывание цезия из кишечника, а альгинат снижает всасывание стронция. Не существует политики, которая позволила бы силам НАТО запасать и выпускать хелаторы.


Единицы измерения радиации

В таблице 4 приведены единицы измерения излучения.

Цель измерения Ед. изм Измеренное количество Описание
активность источника беккерель (Бк) радиоактивные распады или выбросы количество образца, которое подвергается 1 распаду в секунду
кюри (Ci) количество образца, которое подвергается 3,7 × 10 10 распадов в секунду
поглощенная доза серый (Гр) поглощенная энергия на кг ткани 1 Гр = 1 Дж / кг ткани
поглощенная доза излучения (рад) 1 рад = 0,01 Дж / кг ткани
биологически эффективная доза зиверт (Зв) повреждение тканей Sv = ОБЭ × Гр
эквивалент рентгена для человека (бэр) Rem = ОБЭ × рад
Таблица 4. Единицы измерения излучения

Пример 1

Количество излучения

Кобальт-60 (т1/2 = 5,26 y) используется в терапии рака, поскольку испускаемые им γ-лучи могут фокусироваться на небольших участках, где находится рак. Для лечения рака доступен образец Со-60 весом 5,00 г.

(а) Какова его активность в Бк?

(б) Какова его активность в Ci?

Решение
Деятельность определяется:

И чтобы преобразовать это в количество распадов в секунду:

(а) Поскольку 1 Бк = [латекс] гидроразрыва <1 текст> < текст> [/ latex], активность в Беккереле (Бк) составляет:

(b) Так как 1 Ci = [латекс] frac <3,7 times 10 ^ <11> text> < текст> [/ latex], активность в кюри (Ки) составляет:

Проверьте свое обучение
Тритий - радиоактивный изотоп водорода (т1/2 = 12,32 y), который имеет несколько применений, включая освещение с автономным питанием, в котором электроны, испускаемые при радиоактивном распаде трития, вызывают свечение фосфора. Его ядро ​​содержит один протон и два нейтрона, а атомная масса трития составляет 3,016 а.е.м. Какова активность образца, содержащего 1,00 мг трития (а) в Бк и (б) в Ки?

Отвечать:

(а) 3.56 × 10 11 Бк (б) 0.962 Ки


Радиационная защита и защита

IV.A Биологические эффекты

Хотя радиобиология является предметом многих исследований, особенно после Второй мировой войны, наука о радиобиологии все еще находится в зачаточном состоянии, и известно очень мало относящихся к ней фундаментальных принципов. Когда биологический материал облучается, определенное количество энергии излучения локально поглощается составляющими атомами и молекулами материала. Биологические эффекты излучения - это конечный результат длинной цепи событий, начальным этапом которой является локальное поглощение энергии.

Когда заряженная частица проходит через какой-либо материал, она оставляет след из возбужденных и ионизированных атомов и молекул. Выделение энергии вдоль дорожки описывается скоростью линейной передачи энергии, называемой ЛПЭ, которая обычно измеряется в кэВ / мкм дорожки. ЛПЭ ионизирующей частицы сложным образом зависит от энергии, массы и заряда частицы. В общем, значения LET уменьшаются с энергией и увеличиваются с массой и зарядом. Биологические эффекты, в свою очередь, сильно зависят от ЛПЭ частицы, природы биологической системы и типа наблюдаемого повреждения.

Нейтральные частицы, например нейтроны и фотоны, являются косвенно ионизирующими, то есть энергия передается заряженным частицам, которые, в свою очередь, передают энергию своей характеристической ЛПЭ. Величина, используемая для описания передачи энергии заряженным частицам, называется «керма» и обычно выражается в единицах Дж / кг, грей (1 Дж / кг) или МэВ / г. Более подробная информация представлена ​​в разделе ниже.

При рассмотрении биологических эффектов ионизирующего излучения от внешних источников необходимо различать «острое» воздействие и «хроническое» или продолжительное воздействие. При остром облучении доза облучения достигается за относительно короткое время. Если мощность дозы не слишком велика и облучение происходит в течение длительного периода, организм может частично избавиться от многих возможных последствий. Повреждение, вызванное определенной дозой, также будет зависеть от степени воздействия и части тела, подвергшейся воздействию.

Для количественного описания радиационных эффектов необходимо определить соответствующие единицы. Первой определенной величиной, принятой в 1928 году, был рентген, единица экспозиции. Слово «облучение», используемое здесь в строгом смысле, определенном Международной комиссией по радиологическим единицам и измерениям (ICRU), используется для описания степени ионизации сухого воздуха при облучении рентгеновскими или гамма-лучами. Рентген определяется следующим образом:

где C - электростатический заряд в кулонах, развиваемый в воздухе.

Поглощение физической энергии измеряется в Дж / кг, а специальной единицей поглощенной дозы в системе СИ является серый цвет (Гр), где

Старая единица поглощенной дозы, рад, связана с серым следующим образом:

Поглощенная доза гамма-излучения в воздухе имеет примерно такое же значение в рад, что и экспозиция в рентгенах.

Керму легче вычислить, поскольку нет необходимости учитывать перенос заряженных частиц после первоначальной передачи энергии от излучения. Обычно она почти равна поглощенной дозе в данной точке, и большинство расчетов защиты оценивают керму, а не поглощенную дозу.

Как упоминалось выше, разные излучения имеют разные значения ЛПЭ и, следовательно, имеют разные биологические эффекты при одинаковой поглощенной дозе. Для сравнения лучевого поражения от нескольких разных излучений или смешанного поля излучения иногда используется термин относительная биологическая эффективность (ОБЭ). ОБЭ определяется как доза стандартного излучения для получения заданного биологического эффекта, деленная на дозу тестового излучения для получения такого же эффекта. В большинстве сравнений за стандартное излучение принимается рентгеновское излучение 200 кВп (потенциал на рентгеновской трубке) с экранирующим слоем половинной толщины около 1,5 мм Cu. ОБЭ зависит от исследуемого излучения и типа наблюдаемого биологического эффекта. Например, если рассматривается инициирование катаракты нейтронами, ОБЭ составляет около 10. Для массивной дозы нейтронов, которая может привести к смерти, ОБЭ может быть всего 2.

Поглощенная доза может быть взвешена с помощью ряда безразмерных факторов таким образом, чтобы измененная таким образом поглощенная доза коррелировала с величиной или вероятностью биологического эффекта лучше, чем одна поглощенная доза. Модифицированная доза называется эквивалентом дозы, ЧАС, когда различные модифицирующие факторы рекомендованы Международной комиссией по радиологической защите (ICRP). Эквивалент дозы определяется уравнением

куда D поглощенная доза, q фактор качества, и N продукт любых дополнительных факторов. В настоящий момент N = 1. Единицей эквивалентной дозы в системе СИ является зиверт. Он связан с более старой единицей бэр следующим образом: 1 бэр = 10 -2 Зв или 1 мЗв = 100 мбэр.

Фактор качества q предназначен для учета влияния качества излучения (ЛПЭ) или биологического эффекта. В качестве упрощения q обычно принимается равным 1,0 для β-лучей, рентгеновских лучей и γ-лучей, часто 10 для быстрых нейтронов и 10–20 для α-лучей.

Если спектр утечки доступен из расчета переноса излучения, эквивалент дозы может быть вычислен путем интегрирования произведения плотности потока и стандартной функции отклика по энергии. Такие так называемые функции «поток-доза» опубликованы Американским национальным институтом стандартов и ICRP. Эти функции основаны на расчетах энерговыделения в идеализированных изображениях человека (фантомы, состоящие из ткани). Они разработаны так, чтобы быть консервативными, принимая значения, соответствующие максимальной дозе, которая возникает у поверхности облучаемого тела.

Последние опубликованные пределы эквивалентной дозы, представленные в Публикации 26 МКРЗ (1977 г.), составляют 50 мЗв в год для радиационных работников и 5 мЗв в год для населения. Этот предел является дополнением к дозе от естественных источников и от медицинских процедур.


Взаимодействие электромагнитного излучения

Рентгеновское и гамма-излучение - это электромагнитное излучение высокой энергии с нулевой массой и нулевым электрическим зарядом. Основной единицей или «пакетом» электромагнитного излучения является фотон. Как обсуждалось в предыдущей главе, фотоны с высокой энергией имеют более высокие частоты и более короткие длины волн, и они проникают в ткань глубже, чем фотоны с низкой энергией.

Ионизирующие фотоны имеют три основных механизма взаимодействия - (1) фотоэлектрический эффект, (2) комптоновское рассеяние и (3) образование пар, каждый из которых преобладает в разных диапазонах энергий. Фотоэлектрическое взаимодействие и комптоновское рассеяние являются доминирующими для более низких энергий, используемых в диагностической визуализации. Полная вероятность взаимодействия фотона со средой уменьшается с увеличением энергии фотона.

Фотоэлектрический эффект

Фотоэлектрический эффект является доминирующим процессом при низких энергиях фотонов (от десятков электрон-вольт до 100 кэВ). При фотоэлектрическом взаимодействии падающий фотон полностью поглощается атомом, и энергия фотона передается орбитальному электрону. Чтобы фотоэлектрическое взаимодействие произошло, орбитальный электрон должен иметь энергию связи (BE), которая меньше энергии фотона. Рисунок 4.1 иллюстрирует фотоэлектрический эффект. Атом ионизируется, когда этот электрон, который получает от фотона достаточно энергии, чтобы преодолеть его BE, выбрасывается из атома. Выброшенный электрон называется фотоэлектроном. Таким образом, фотоэлектрон & # 8217s KE отличается от энергии фотона своим BE:

(4.1)

Рисунок 4.1 Фотоэлектрический эффект. Конечным результатом фотоэлектрического эффекта является полное поглощение падающего рентгеновского излучения и выброс фотоэлектрона.

При энергиях, встречающихся в диагностической визуализации, фотоэлектрон проходит в ткани менее нескольких миллиметров. Если электрон внутренней оболочки выбрасывается, то электрон внешней оболочки заполняет вакансию внутренней оболочки. Внутренняя оболочка имеет более сильный БЭ, и избыточная энергия обычно выделяется в виде характерного рентгеновского излучения. Характерные рентгеновские лучи тканевых элементов (например, углерода, азота и кислорода) имеют очень низкую энергию и не выходят из организма пациента из-за своей низкой энергии.

Комптоновское рассеяние

Комптоновское взаимодействие обычно включает взаимодействие между падающим фотоном и электроном внешней оболочки, что приводит к рассеянному фотону и рассеянному электрону. Падающий фотон теряет часть своей энергии при столкновении и меняет направление (что вызывает размытие диагностических рентгеновских изображений). Внешние оболочки атома слабо связаны, поэтому удаление электрона из атома не требует много энергии. Энергия падающего фотона распределяется между рассеянным фотоном и рассеянным электроном. На рис. 4.2 показаны основы комптоновского взаимодействия. Комптоновское рассеяние является доминирующим процессом при промежуточных энергиях фотонов (от 100 кэВ до 10 МэВ).

Рис. 4.2. Комптоновское рассеяние. Энергия падающего фотона распределяется между рассеянным фотоном и комптоновским электроном (отдачей).

В отличие от фотоэффекта, комптоновское рассеяние приводит к электрону отдачи и рассеянному фотону, которые способны производить дополнительную ионизацию. Напомним, что конечный результат фотоэлектрического взаимодействия - полное поглощение фотона и испускание энергичного электрона. Основным вкладом комптоновского взаимодействия в медицинскую визуализацию является увеличение дозы облучения пациента и потеря контрастности изображения.

Парное производство

Образование пар происходит, когда падающий фотон взаимодействует с ближайшим ядром, создавая электрон-позитронную пару. Позитрон - это античастица электрона. Позитрон имеет ту же массу, что и электрон, но имеет противоположный заряд. Из уравнения Эйнштейна для эквивалентности массы и энергии (E = mc 2) масса электрона или позитрона эквивалентна энергии 0,511 МэВ. Следовательно, для образования пар падающий фотон должен иметь энергию не менее 1,022 МэВ, потому что масса пары электрон-позитрон формируется из энергии падающего фотона. Любая энергия выше порога распределяется как KE между электронно-позитронной парой. Рисунок 4.3 иллюстрирует реакцию образования пар.

Рисунок 4.3 Производство пар. Падающий фотон с энергией более 1,022 МэВ может генерировать пару позитрон / электрон. Позитрон и электрон имеют массы покоя 0,511 МэВ и разделяют избыточную кинетическую энергию.

Фотоэлектрический эффект и комптоновское рассеяние являются наиболее важными способами взаимодействия фотонов в диагностическом диапазоне энергий. Как показано на рис. 4.4, ниже примерно 100 кэВ фотоэлектрический эффект является наиболее частым способом взаимодействия фотонов с тканью. Комптоновское рассеяние является доминирующим способом взаимодействия в диапазоне от 100 кэВ до 10 МэВ. Выше примерно 10 МэВ образование пар становится наиболее распространенным способом взаимодействия фотонов в ткани. Важно помнить, что во всех трех процессах энергия передается от фотона к электронам.

Рис. 4.4. Вероятность взаимодействия в зависимости от энергии фотона для (1) фотоэлектрического эффекта, (2) комптоновского рассеяния и (3) рождения пар.


Проблема космической радиации

Галактические космические лучи (GCR), солнечные энергетические частицы (SEP) и захваченные энергичные частицы в планетарном магнитном поле являются естественными источниками излучения в космосе. ГКЛ состоят из высокоэнергетических ядер, преимущественно протонов и гелия, но также из следовых количеств ионов C, O, Ne, Si, Ca и Fe. Энергия частиц может составлять от 100 МэВ до 10 ГэВ на нуклон [1]. Хотя ядра с высоким зарядом и энергией (HZE) находятся в следовых количествах, они по-прежнему вызывают беспокойство, потому что они могут причинить больший ущерб, чем протоны, поскольку они более сильно ионизируются. Кроме того, хотя потоки частиц обычно невелики, они носят хронический характер и могут значительно увеличиваться с солнечными явлениями [1]. Кроме того, GCR и SEP, падающие на защитный материал, атмосферу или поверхность планеты или спутника, могут производить вторичное излучение, включая энергичные нейтроны, в результате ядерной фрагментации первичного иона и атомов мишени. Это может внести дополнительный компонент в поле излучения, что делает защиту от HZE довольно сложной задачей и представляет собой один из принципиальных моментов в понимании воздействия HZE на ткани человека [2]. Более того, хотя наши тела обладают естественным механизмом восстановления, считается, что излучение с высокой скоростью линейной передачи энергии (ЛПЭ), как и космическое излучение, с большей вероятностью вызывает двухцепочечные разрывы в ДНК, которые относительно сложнее для нашего естественного восстановления. механизмы исправить [3]. В то время как неделя или месяц этого излучения при естественных мощностях дозы, вероятно, не будет иметь серьезных последствий, продолжительность пребывания в космосе в течение нескольких лет может. Традиционная парадигма радиационной защиты заключается в минимизации времени воздействия, максимальном удалении от источников излучения и использовании защиты для ослабления и поглощения излучения, прежде чем оно сможет передать свою энергию людям. Что касается минимизации времени воздействия, новые двигательные технологии могут сократить время поездки, но их еще предстоит разработать, и они не будут учитывать возможность оставаться в определенном месте в течение длительного времени. Максимальное удаление от источников космического излучения нецелесообразно. Что касается экранирования, были рассмотрены аспекты ослабления за счет массы или отклонения магнитными полями или отталкивания зарядов. Из-за явлений вторичного излучения для защиты от другого вещества может потребоваться значительное количество массы, что может оказаться непрактичным при нынешних ограничениях массы в космических системах. Из-за высокой энергии космического излучения, магнитное поле и напряженность заряда, необходимые для отклонения, могут быть в настоящее время непрактичными из-за ограничений массы и мощности в современных космических системах, а также других последствий проектирования системы. Короче говоря, защита от космической радиации кажется довольно сложной задачей. Однако достижения в биохимии могут открыть еще несколько инструментов для защиты от радиации [2].


Как воздействие радиоактивности влияет на человеческий организм? С биологической точки зрения, что такое смертельный процесс?

Короткий ответ: Ионизация. Думайте о своих клетках как о очень тщательно организованном доме из конструктора Лего, а об излучении - как о 9-миллиметровой пуле.

Длинный ответ: Три класса ионизирующего излучения - это альфа, бета и гамма-лучи. Альфа-частицы - это ядра гелия-4, выплюнутые из других ядер. Бета-лучи - это электроны, выбрасываемые нейтронами, когда они превращаются в протоны. Гамма-лучи - это фотоны высоких энергий.

Эти частицы, находясь внутри вашего тела, обладают достаточной энергией, чтобы разрушить другие атомные связи. Они могут удалять электроны из других атомов, ионизируя их и разрушая молекулы.

Молекулы, разрушенные таким образом, становятся свободными радикалами - они находятся в нестабильном состоянии и хотят найти что-то новое, с которым можно соединиться, что, в свою очередь, нарушит другие химические процессы.

Наиболее опасные реакции возникают, когда радиация напрямую повреждает ДНК. Если обе нити разорваны, и клетка неправильно их восстанавливает (т.е.они перестраиваются), то это повреждение может быть необратимым, и клетка может стать злокачественной.

В ядерной области ВМФ у нас был простой вопрос, чтобы показать различные способы проникновения излучения в организм.

У вас есть альфа-куки, бета-куки и гамма-куки.

Вы должны съесть одну, положить одну в карман рубашки и подержать одну в руке. Какой куда идет?

Вы держите альфа-печенье в руке, поскольку большие (относительно) альфа-частицы не могут проникнуть через омертвевшую кожу на вашей руке. (Это очень плохие новости, если вы получаете их изнутри, потому что это МНОГО энергии, если они могут поразить живые ткани)

Вы кладете бета-файл cookie в карман, потому что он заблокирован вашей одеждой.

И ешьте гамма-печенье, потому что не имеет значения, где оно находится, потому что гамма проходит сквозь все, кроме свинца. :)

Наиболее опасные реакции возникают, когда радиация напрямую повреждает ДНК. Если обе нити разорваны, и клетка неправильно их восстанавливает (т.е.они перестраиваются), то это повреждение может быть необратимым, и клетка может стать злокачественной.

А как насчет чрезвычайно интенсивного радиационного облучения, которое приводит к смерти в течение нескольких дней или недель? Как это вызывает смерть?

Здесь инженер-атомщик. Я знаю, что опаздываю на эту вечеринку, но решил, что добавлю что-то важное, чего большинство людей не понимает.

Все постоянно получают радиацию, которая исходит почти от всего, включая солнце, космос и вещи, которые мы едим, например, бананы. ИЗЛУЧЕНИЕ РЕДКО ОПАСНО. Два раза это острое и хроническое облучение. Хронический означает, что вы получаете «низкую дозу» (которая на самом деле чрезвычайно высока по сравнению со стандартами доз, установленными Комиссией по ядерному регулированию (NRC) и другими правительственными организациями, Министерством энергетики и т. Д.) В течение длительного времени. По сути, ваши клетки не могут восстановиться от ионизирующего излучения, потому что вы продолжаете подвергаться его воздействию снова и снова. Острое облучение означает, что вы получите огромную дозу за короткое время. Например, ядерная бомба испустила бы огромное количество радиации (энергии), которая убила бы людей рядом с бомбой из-за полученной экстремальной дозы. Здесь ваши клетки настолько повреждены ионизирующим излучением, что не могут восстановить себя.

Следует указать ИОНИЗИРУЮЩЕЕ излучение. Мы все постоянно подвержены многочисленным видам радиации. Ключевое отличие состоит в том, что большая часть излучения не имеет энергии, необходимой для ионизации атома. Свет от экрана вашего компьютера - это излучение, но оно не может повредить ваше тело, выбивая электроны из атомов и повреждая биологические ткани.

Я думаю, что действительно важно указать, что то, о чем вы говорите, - это излучение частиц. Существует множество безвредных видов излучения, которым мы подвергаемся каждый день. Путаница с радиационными частицами заставляет людей бояться микроволн и делать смешные сообщения в социальных сетях.

Я бы добавил, что это во многом зависит от того, как ваши клетки подвергаются воздействию радиации. Есть 2 фактора, которые обычно используются для описания взаимодействия радиоактивных частиц и человеческого тела. Один из них - это весовые коэффициенты излучения, которые являются показателем того, какое количество «повреждений» частица может нанести клетке. Другой фактор - это весовой коэффициент ткани - он показывает, насколько тот или иной орган вашего тела «устойчив» к радиации. Умножение этих двух факторов на дозу, поглощенную определенным органом, дает вам эффективную дозу для этого органа.

Большинство альфа- и бета-частиц не причиняют большого вреда, если они взаимодействуют только с вашей кожей (внешне), однако при попадании внутрь они могут нанести большой внутренний ущерб от воздействия. Вот почему радиационные работники используют защитное снаряжение. Однако мало что можно сделать против гамма-лучей и нейтронов (кроме расстояния от источника и опережения для гамма-лучей). Что касается риска развития опухолей, то вот красивый график, показывающий риск рака легких по отношению к кумулятивной дозе от облучения радоном. Практически любая доза (выше средней годовой дозы) приводит к повышенному риску рака большинства внутренних органов, хотя, в частности, идет очень жаркая дискуссия о рисках, связанных с низкими дозами.


Как воздействие радиоактивности влияет на человеческий организм? С биологической точки зрения, что такое смертельный процесс?

Короткий ответ: Ионизация. Думайте о своих клетках как о очень тщательно организованном доме из конструктора Лего, а об излучении - как о 9-миллиметровой пуле.

Длинный ответ: Три класса ионизирующего излучения - это альфа, бета и гамма-лучи. Альфа-частицы - это ядра гелия-4, выплюнутые из других ядер. Бета-лучи - это электроны, выбрасываемые нейтронами, когда они превращаются в протоны. Гамма-лучи - это фотоны высоких энергий.

Эти частицы, находясь внутри вашего тела, обладают достаточной энергией, чтобы разрушить другие атомные связи. Они могут удалять электроны из других атомов, ионизируя их и разрушая молекулы.

Молекулы, разрушенные таким образом, становятся свободными радикалами - они находятся в нестабильном состоянии и хотят найти что-то новое, с которым можно соединиться, что, в свою очередь, нарушит другие химические процессы.

Наиболее опасные реакции возникают, когда радиация напрямую повреждает ДНК. Если обе нити разорваны, и клетка неправильно их восстанавливает (т.е.они перестраиваются), то это повреждение может быть необратимым, и клетка может стать злокачественной.

В ядерной области ВМФ у нас был простой вопрос, чтобы показать различные способы проникновения излучения в организм.

У вас есть альфа-куки, бета-куки и гамма-куки.

Вы должны съесть одну, положить одну в карман рубашки и подержать одну в руке. Какой куда идет?

Вы держите альфа-печенье в руке, поскольку большие (относительно) альфа-частицы не могут проникнуть через омертвевшую кожу на вашей руке. (Это очень плохие новости, если вы получаете их изнутри, потому что это МНОГО энергии, если они могут поразить живые ткани)

Вы кладете бета-файл cookie в карман, потому что он заблокирован вашей одеждой.

И ешьте гамма-печенье, потому что не имеет значения, где оно находится, потому что гамма проходит сквозь все, кроме свинца. :)

Наиболее опасные реакции возникают, когда радиация напрямую повреждает ДНК. Если обе нити разорваны, и клетка неправильно их восстанавливает (т.е.они перестраиваются), то это повреждение может быть необратимым, и клетка может стать злокачественной.

А как насчет чрезвычайно интенсивного радиационного облучения, которое приводит к смерти в течение нескольких дней или недель? Как это вызывает смерть?

Здесь инженер-атомщик. Я знаю, что опаздываю на эту вечеринку, но решил, что добавлю что-то важное, чего большинство людей не понимает.

Все постоянно получают излучение, которое исходит почти от всего, включая солнце, космос и вещи, которые мы едим, например, бананы. ИЗЛУЧЕНИЕ РЕДКО ОПАСНО. Два раза это острое и хроническое облучение. Хронический означает, что вы получаете «низкую дозу» (которая на самом деле чрезвычайно высока по сравнению со стандартами доз, установленными Комиссией по ядерному регулированию (NRC) и другими правительственными организациями, Министерством энергетики и т. Д.) В течение длительного времени. По сути, ваши клетки не могут восстановиться от ионизирующего излучения, потому что вы продолжаете подвергаться его воздействию снова и снова. Острое облучение означает, что вы получите огромную дозу за короткое время. Например, ядерная бомба испустила бы огромное количество радиации (энергии), которая убила бы людей рядом с бомбой из-за полученной экстремальной дозы. Здесь ваши клетки настолько повреждены ионизирующим излучением, что не могут восстановить себя.

Следует указать ИОНИЗИРУЮЩЕЕ излучение. Все мы постоянно подвержены многочисленным видам радиации. Ключевое отличие состоит в том, что большая часть излучения не имеет энергии, необходимой для ионизации атома. Свет от экрана вашего компьютера - это излучение, но он не может повредить ваше тело, выбивая электроны из атомов и повреждая биологические ткани.

Я думаю, что действительно важно указать, что то, о чем вы говорите, - это излучение частиц. Существует множество безвредных видов излучения, которым мы подвергаемся каждый день. Путаница с радиационными частицами заставляет людей бояться микроволн и делать смешные сообщения в социальных сетях.

Я бы добавил, что это во многом зависит от того, как ваши клетки подвергаются воздействию радиации. Есть 2 фактора, которые обычно используются для описания взаимодействия радиоактивных частиц и человеческого тела. Один из них - это весовые коэффициенты излучения, которые являются показателем того, какое количество «повреждений» частица может нанести клетке. Другой фактор - это весовой коэффициент ткани - он показывает, насколько тот или иной орган вашего тела «устойчив» к радиации. Умножение этих двух факторов на дозу, поглощенную определенным органом, дает вам эффективную дозу для этого органа.

Большинство альфа- и бета-частиц не причиняют большого вреда, если они взаимодействуют только с вашей кожей (внешне), однако при попадании внутрь они могут нанести большой внутренний ущерб от воздействия. Вот почему радиационные работники используют защитное снаряжение. Однако мало что можно сделать против гамма-лучей и нейтронов (кроме расстояния от источника и опережения для гамма-лучей). Что касается риска развития опухолей, то вот красивый график, показывающий риск рака легких по отношению к кумулятивной дозе от облучения радоном. Практически любая доза (выше средней годовой дозы) приводит к повышенному риску рака большинства внутренних органов, хотя, в частности, идет очень жаркая дискуссия о рисках, связанных с низкими дозами.