236

Розділ 4. Радіобіологія людини

4.1. Радіаційне ушкодження людини

Радіаційні ефекти опромінення людини діляться на дві основні категорії (табл. 4.1):

1. Соматичні - виникають в органах та тканинах опроміненого організму. Відрізняють ранні соматичні ефекти, для яких характерна дозова залежність, а також пізні – до яких відносять зростання риска розвитку пухлин, скорочення тривалості життя та різних видів порушень функцій органів.

2. Генетичні (передаються в наступних поколіннях) - пов'язані з ушкодженням генетичного апарату або клітинних структур статевих органів (яєчників та сіменників). Вони виявляються в наступних поколіннях: це діти, онуки та більш віддалені нащадки опроміненої людини.

Проміжне положення між соматичними та генетичними пошкодженнями займають ембріотоксичні ефекти - вади розвитку – наслідки опромінення плоду. Він чутливий до опромінення особливо в період органогенезу (на 4 – 12 тижнях вагітності у людини). Особливо чутливий мозок плоду.

Таблиця 4.1. Радіаційні ефекти опромінення людини

Соматичні ефекти	Генетичні ефекти
Променева хвороба	Генні мутації
Локальні променеві ураження	Хромосомні аберації
Лейкози
Пухлини різних органів

Поняття критичного органа. Поглинена доза може розподілятися в біологічних об'єктах рівномірно і нерівномірно. Відомо, що кожний орган і кожна тканина мають різне значення в життєзабезпеченні всього організму. Критичний орган — це орган або тканина, частина тіла або все тіло, опромінення яких завдає найбільшої шкоди організму. Аналогічно критичні (життєво важливі) елементи можуть бути виділені й у кожній окремій клітині, а не тільки в цілому організмі (див. розділ 3).

Існують три способи виділення критичних органів:

1. За найбільшою радіочутливістю у певній системі організму.

2. За найбільшою поглиненою дозою випромінювання.

3. За вибірковим накопиченням підвищених концентрацій певного радіонукліда і, таким чином, отриманням найвищих ефективних еквівалентних доз випромінювання (для іншого радіонукліда критичним може бути зовсім інший орган).

Кожний із цих способів придатний для різних ситуацій. Перший спосіб зручний у разі загального рівномірного зовнішнього опромінення, другий — при нерівномірному опроміненні, третій — при поглинанні радіонуклідів у різних тканинах і органах. Відомо, що такий радіонуклід, як ¹³¹І, вибірково накопичується в щитоподібній залозі тварин і людини, і тому дозу оцінюють із розрахунку на цей орган. ⁹⁰Sr зрештою зосереджується в поверхневих шарах кісток, і дозу потрібно перераховувати на цю тканину тощо.

За умов перебування людини в сфері зовнішнього опромінення, організм піддається впливу випромінювання і зміни в організмі обумовлені безпосереднім впливом радіації. У випадку припинення дії радіації в організмі розвиваються зміни – наслідки дії випромінювання. У табл.4.2 представлені дані стосовно віддалених наслідків впливу іонізуючих випромінювань.

Таблиця 4.2. Ризик та ймовірне число смертей від пухлин та спадкових дефектів в результаті опромінення

Критичний орган	Захворювання	Ризик, 10-2 Зв-1	Число випадків, 104люд.-Зв
Все тіло, червоний кістковий мозок	Лейкемія	0,2	20
Щитоподібна залоза	Рак щитоподібної залози	0,05	5
Молочна залоза	Рак молочної залози	0,25	25
Скелет	Пухлини кісткової тканини	0,05	5
Легені	Пухлини легень	0,2	20
Всі інші органи та тканини	Пухлини інших органів	0,5	50
Всі органи та тканини	Всі злоякісні пухлини	1,25	125
Статеві залози	Спадкові дефекти	0,4	40
Всього		1,65	165

За умов надходження радіоактивних речовин до організму, вони можуть накопичуватись різними тканинами й органами, стаючи джерелом внутрішнього випромінювання. Особливу небезпеку при цьому представляють довго живучі ізотопи, які протягом майже всього життя потерпілого можуть бути джерелами іонізуючого випромінювання.

По здатності концентрувати продукти поділу, що всмокталися, основні органи можна розташувати в наступний ряд: щитоподібна залоза > печінка > кістки > м'язи (табл. 4.3).

Так, у щитоподібній залозі накопичується до 30% продуктів, що всмокталися, переважно радіонуклідів йоду. На другому місці знаходиться печінка. Доза опромінення, що отримується цим органом, переважно обумовлена надходженням радіонуклідів Мо⁹⁹, Te¹³², I¹³¹, I¹³², Bа,¹⁴⁰ Lа¹⁴⁰.

Дослідження приблизно 100 тис. чоловік, які пережили атомні бомбардування м. Хіросіми й м. Нагасакі, свідчать, що рак - найбільш серйозний наслідок опромінення людини. Першими серед ракових захворювань, що вражають населення, є лейкози (рис.4.1).

Розповсюдженими видами ракових захворювань є рак молочної залози та щитоподібної залози, які вважаються виліковними. Оцінки ООН показують, що у випадку раку щитоподібної залози летальний випадки спостерігаються в однієї людини з тисячі, опромінених при індивідуальній поглиненій дозі 1 Гр.

Таблиця 4.3. Органи людини, які найбільше накопичують радіонукліди

Елемент		Найбільш чутливий орган або тканина	Маса органа або тканини, кг	Частка від повної дози *
Гідроген	H	Все тіло	70	1,0
Карбон	C	Все тіло	70	1,0
Натрій	Nа	Все тіло	70	1,0
Калій	К	М'язова тканина	30	0,92
Стронцій	Sr	Кістка	7	0,7
Йод	I	Щитоподібна залоза	0,2	0,2
Цезій	Сs	М'язова тканина	30	0,45
Барій	Ва	Кістка	7	0,96
Радій	Rа	Кістка	7	0,99
Торій	Тh	Кістка	7	0,82
Уран	U	Нірки	0,3	0,065
Плутоній	Рu	Кістка	7	0,75

* Стосовно даного органа частка від повної дози, отриманої всім тілом людини.

Рис. 4.1. Відносна середньостатистична ймовірність захворювання раком після одержання разової дози в 1 рад (0,01 Гр) при рівномірному опроміненні всього тіла.

Таблиця 4.4. Вплив різних доз опромінення на людський організм

Доза, Гр	Причина та наслідки впливу
(0.7 – 2) 10-3	Доза від природних джерел у рік
0,02	Гранично допустима доза професійного опромінення в рік
0,1	Рівень подвоєння ймовірності генних мутацій
0,25	Однократна доза виправданого ризику в надзвичайних обставинах
1.0	Доза виникнення гострої променевої хвороби
3 – 5	Без лікування 50% опромінених вмирає протягом 1−2 місяців внаслідок порушення діяльності клітин кісткового мозку
10 – 50	Смерть настає через 1− 2 тижні внаслідок поразки головним чином шлунково-кишкового тракту
100	Смерть настає через кілька годин або днів внаслідок пошкодження центральної нервової системи

Стосовно генетичних наслідках опромінення - ці дані досить неоднозначні. Іонізуюче випромінювання може пошкоджувати життєздатні клітини, які передаватимуть генетичні зміни з покоління в покоління. Однак цей аналіз ускладнений, тому що приблизно 10% всіх немовлят мають ті або інші генетичні дефекти і серед них важко виділити випадки, обумовлені дією іонізуючої радіації.

Залежність ступеню радіаційних уражень від величини дози опромінення наведена в таблиці 4.4.

Експертні оцінки показують, що хронічне опромінення при дозі 1 Гр, отримане протягом 30 років, викликає близько 2000 випадків генетичних захворювань на кожен мільйон немовлят, які народжені від батьків, що піддавались опроміненню. В останні десятиліття процеси впливу іонізуючих випромінювань на людський організм детально досліджується.