Тема 4.2. Дозы ионизирующего излучения, дозовые пределы облучения, дозиметрия

Цель занятия: Усвоить вопросы теории, связанные с дозами ионизирующей радиации; уяснить механизм биологического действия ионизирующих излучений;.освоить методы дозиметрии и гигиенической оценки доз ионизирующей радиации, полученных людьми разных категорий.

План занятия

1. Доза ионизирующей радиации: экспозиционная, поглощенная, эквивалентная, эффективная. Единицы доз. Мощность дозы.

1. Биологические эффекты ионизирующего излучения. Радиотоксичность.

3. 3.Принципы гигиенического нормирования ионизирующего облучения.

4. Принципы и методы измерения экспозиционной дозы и мощности дозы.

5. Лабораторная работа «Определение и оценка дозы ионизирующего излучения, полученной при работе».

Доза излучения - это энергия излучения, поглощенная определенной массой воздуха или другого облучаемого вещества.

Экспозиционная доза – суммарный электрический заряд ионов одного знака, возникающих в единице массы сухого воздуха вследствие его ионизации излучением. Единица экспозиционной дозы в системе СИ - кулон на килограмм сухого воздуха (Кл/кг); внесистемная единица - рентген (Р). 1Р = 2,58· 10^-4 Кл/кг; 1 Кл/кг = 3,88· 10³ Р.

Поглощенная доза - энергия излучения, поглощенная единицей массы облучаемого вещества или живых тканей, измеряемая в системе СИ в джоулях на килограмм (Дж/кг). Единица поглощенной энергии - Грей (Гр), внесистемная единица - рад: 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад. 1 рад = 100 эрг/г = 1·10^-2 Дж/кг.

Эквивалентная доза внешнего облучения - доза, поглощенная в органе или ткани организма и умноженная на взвешивающий коэффициент для данного вида излучения R. Взвешивающий коэффициент для какого-либо вида излучения W_R отражает относительную биологическую эффективности излучения (ОБЭ) = КК (коэффициенту качества лучей)³⁶.

Единица эквивалентной дозы в системе СИ - Зиверт (Зв): 1Зв = 1 Гр  W_R = 100 рад  W_R = 100 бэр. Бэр (биологический эквивалент рада) - внесистемная единица. 1 бэр = 1 рад  W_R.

Величины взвешивающих коэффициентов представлены в табл. 50.

Таблица 50. Относительная биологическая эффективность (взвешивающие коэффициенты) ионизирующих излучений

Вид излучения	WR	Вид излучения	WR
Кванты и фотоны	1	Нейтроны быстрые	20
Электроны и позитроны	1	Протоны	5
Нейтроны медленные	10	-частицы, тяжелые ядра	20

Эквивалентная доза внутреннего облучения - поглощенная доза за время, прошедшее после поступления радионуклида в организм.

Эффективная эквивалентная доза применяется для оценки риска возникновения стохастических эффектов (злокачественных новообразований, генетических нарушений).

Мощность дозы - это доза, поглощенная в массе вещества за определенный отрезок времени. Мощность экспозиционной дозы выражают в Ки/кг·с, Р/с, Р/ч; единицы мощности поглощенной дозы - Гр/с, рад/с; единицы мощности эквивалентной дозы - Зв/с, бэр/с.

Биологическое действие ионизирующих излучений

На клеточном уровне различают 3 этапа изменений.

1 этап (физический) – взаимодействие ионизирующих излучений с веществом клетки с образованием химически активных центров («активных радикалов»), обладающих высоким окислительным потенциалом. При ионизации воды образуются радикалы: Н, ОН, ОН^-, Н₂О₂, НО₂, О₂. Первичные радикалы, взаимодействуя с растворенными молекулами веществ, образуют вторичные активные радикалы. На эти процессы расходуется до 80% энергии ионизирующего излучения.

2 этап (химический) – взаимодействие радикалов белков, нуклеиновых кислот и липидов с водой, кислородом, радикалами воды и биомолекулами, что ведет к изменениям липидов, белков и углеводов в клетках. При действии ионизирующей радиации на липиды возникают цепные реакции и образуются перекиси, играющие большую роль в развитии лучевого поражения. Начальные липидные радикалы: ROOH-R^-, ROOH-ROO^-; продукты цепных реакций: R^-+ O₂  RO^-₂; ROO^-+ RH  ROOH + R^-.

Происходит деструкция белков, резкое уменьшение серосодержащих аминокислот (метионина, триптофана); один из наиболее чувствительных к радиации процессов в клетке – снижение окислительного фосфорилирования и генерирования АТФ: разрушаются дезоксирибонуклеиновые комплексы. Наблюдается распад полисахаридов, в том числе гиалуроновой кислоты и гепарина; нарушается анаэробный гликолиз.

3 этап – биохимические изменения в клетке. В результате химических преобразований нарушается структура биологических мембран, вследствие чего возрастает активность многих ферментов, которые, проникая в органеллы клетки (митохондрии, лизосомы), вызывают распад нуклеиновых кислот и белков, выход гидролитических ферментов из лизосом, а также синтез ферментов с измененной активностью.

В результате физического, химического и биохимического усиления радиационного эффекта даже ничтожно малая поглощенная энергия губительна для отдельных клеток.

Радиочувствительность клеток зависит от скорости протекающих в них обменных процессов. Одновременно в клетке могут происходить восстановительные процессы, связанные с ферментативными реакциями.

Наиболее чувствительны к ионизирующему облучению клетки гонад и красного костного мозга. Затем следуют легкие, желудок и толстая кишка. Менее чувствительны мочевой пузырь, молочная железа, печень, пищевод, щитовидная железа. Затем кожа, костные поверхности и другие органы.