1 Детерминированные и стохастические эффекты радиации и основы радиационной эпидемиологии. - презентация

1 1 Детерминированные и стохастические эффекты радиации и основы радиационной эпидемиологии

2 2 Антуан Анри Беккерель Мария Кюри Открытие естественной радиоактивности урана (1896)

3 3 Радиоактивность – самопроизвольное (спонтанное) превращение атомных ядер, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения. Измеряется в беккерелях (Бк/кг, Бк/л, Бк/м3). Ранее измерялась в кюри 1 Ки = Бк. 4 типа радиоактивности: - Альфа-распад; - Бета-распад; - Спонтанное деление атомных ядер; - Протонно-нейтронная радиоактивность.

4 4

5 5 Радионуклид (атом, ядро которого обладает свойством радиоактивности). Характеристика радиоактивных элементов Радионуклид (атом, ядро которого обладает свойством радиоактивности). Характеристика радиоактивных элементов Радиоактивные нуклидыПериод полураспадаНакопление в органах йод-1318 сутокщитовидная железа цезий-137~30 летмышцы, печень плутоний-239~2 годалёгкие, печень стронций-90~28 леткостная ткань и костный мозг иттрий-90~30 лет

6 6 Ионизирующее излучение (радиация). Излучение, способное образовывать пары ионов в биологических тканях (альфа частицы, бета частицы, гамма излучение, рентгеновское излучение, нейтроны). Ионизирующее излучение (радиация). Излучение, способное образовывать пары ионов в биологических тканях (альфа частицы, бета частицы, гамма излучение, рентгеновское излучение, нейтроны). Источники ионизирующего излучения Естественные (природные) Техногенные - созданные источники. Окружающая среда или измененные человеком. и организм человека. Человеческий организм содержит 0,1 мкКи калия-40 натурального происхождения. Ионизирующее излучение (радиация). Излучение, способное образовывать пары ионов в биологических тканях (альфа частицы, бета частицы, гамма излучение, рентгеновское излучение, нейтроны). Ионизирующее излучение (радиация). Излучение, способное образовывать пары ионов в биологических тканях (альфа частицы, бета частицы, гамма излучение, рентгеновское излучение, нейтроны). Источники ионизирующего излучения Естественные (природные) Техногенные - созданные источники. Окружающая среда или измененные человеком. и организм человека. Человеческий организм содержит 0,1 мкКи калия-40 натурального происхождения.

7 7 Виды облучения: - хроническое – длительное облучение малой мощностью дозы; - пролонгированное – растянутое во времени облучение малыми дозами; - равномерное; - неравномерное.

8 8 Характер облучения Внешнее (от источника, находящегося вне тела человека) Внешнее (от источника, находящегося вне тела человека) Внутреннее (от радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма) Внутреннее (от радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма) Внешнее (от источника, находящегося вне тела человека) Внешнее (от источника, находящегося вне тела человека) Внутреннее (от радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма) Внутреннее (от радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма) Острое (его длительность не превышает нескольких часов) Острое (его длительность не превышает нескольких часов) Пролонгированное (растянутое во времени) Пролонгированное (растянутое во времени) Хроническое (с малой мощностью дозы) Хроническое (с малой мощностью дозы) Общее (тотальное - полностью поражающее организм) Общее (тотальное - полностью поражающее организм) Локальное (затрагивает отдельные участки тела, органы или ткани) Локальное (затрагивает отдельные участки тела, органы или ткани) равномерное или неравномерное равномерное или неравномерное Однократное Однократное Фракционированное (многократное) Фракционированное (многократное)

9 9 Радиоактивное загрязнение. Наличие или распространение радиоактивных веществ свыше их природного содержания в окружающей среде и/или в теле человека. Радиационная защита. Защита людей от воздействия ионизирующих излучений и средства ее обеспечения. Защитная мера. Вмешательство, направленное на устранение или снижение доз облучения лиц из населения в аварийных ситуациях или ситуациях хронического облучения. Контрмера. Действие, направленное на смягчение радиологических последствий аварии. Радиоактивное загрязнение. Наличие или распространение радиоактивных веществ свыше их природного содержания в окружающей среде и/или в теле человека. Радиационная защита. Защита людей от воздействия ионизирующих излучений и средства ее обеспечения. Защитная мера. Вмешательство, направленное на устранение или снижение доз облучения лиц из населения в аварийных ситуациях или ситуациях хронического облучения. Контрмера. Действие, направленное на смягчение радиологических последствий аварии.

10 10 Для количественного отражения действия радиации пользуются понятием доза. Доза облучения это наиболее важная характеристика для оценки воздействия радиации на здоровье. Для количественного отражения действия радиации пользуются понятием доза. Доза облучения это наиболее важная характеристика для оценки воздействия радиации на здоровье. Энергия излучения, поглощенная телом (поглощенная доза), измеряется в греях (Гр). Энергия излучения, поглощенная телом (поглощенная доза), измеряется в греях (Гр). Разные виды излучения действуют на живые организмы с разной эффективностью. Для учета этого фактора появилось понятие эквивалентной дозы; единицей измерения ее является зиверт (Зв). Разные виды излучения действуют на живые организмы с разной эффективностью. Для учета этого фактора появилось понятие эквивалентной дозы; единицей измерения ее является зиверт (Зв). Последствия облучения разных органов и тканей могут быть различными даже при одинаковой поглощенной дозе, поэтому есть понятие эффективной дозы; она также измеряется в зивертах. Последствия облучения разных органов и тканей могут быть различными даже при одинаковой поглощенной дозе, поэтому есть понятие эффективной дозы; она также измеряется в зивертах. Существуют и внесистемные единицы – например, рентген (Р). В очень грубом приближении чаще всего можно принять, что Существуют и внесистемные единицы – например, рентген (Р). В очень грубом приближении чаще всего можно принять, что 1 Гр=1 Зв= 100 Р 1 Гр=1 Зв= 100 Р Основные дозиметрические единицы

11 11 Основные пределы доз *** Относится к дозе на глубине 300 мг/см 2. **** Относится к среднему по площади в 1 см 2 значению в базальном слое кожи толщиной 5 мг/см 2 под покровным слоем толщиной 5 мг/см 2. На ладонях толщина покровного слоя 40 мг/см 2. Указанным пределом допускается облучение всей кожи человека при условии, что в пределах усредненного облучения любого 1 см 2 площади кожи этот предел не будет превышен. Предел дозы при облучении кожи лица обеспечивает непревышение предела дозы на хрусталик от бета частиц. Нормируемые величины* Пределы доз Население Эффективная доза1 мЗв (0.1 бэр) в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв (0.5 бэр) в год. Эквивалентная доза за год: в хрусталике глаза*** в коже**** в кистях и стопах 15 мЗв (1.5 бэр) 50 мЗв (5 бэр)

12 12 Радиочувствительность {РЧ} РЧ = вероятность эффекта повреждения клетки, ткани или органа на единицу дозы. РЧ = вероятность эффекта повреждения клетки, ткани или органа на единицу дозы. Bergonie и Tribondeau (1906): Законы радиочувствительности: РЧ будет выше, если клетка: Bergonie и Tribondeau (1906): Законы радиочувствительности: РЧ будет выше, если клетка: является высоко митотической; является высоко митотической; является недифференцированной; является недифференцированной; имеет высокую кариокинетическую направленность. имеет высокую кариокинетическую направленность. РЧ = вероятность эффекта повреждения клетки, ткани или органа на единицу дозы. РЧ = вероятность эффекта повреждения клетки, ткани или органа на единицу дозы. Bergonie и Tribondeau (1906): Законы радиочувствительности: РЧ будет выше, если клетка: Bergonie и Tribondeau (1906): Законы радиочувствительности: РЧ будет выше, если клетка: является высоко митотической; является высоко митотической; является недифференцированной; является недифференцированной; имеет высокую кариокинетическую направленность. имеет высокую кариокинетическую направленность.

13 13 Радиочувствительность – степень реакции клеток, тканей, органов или организмов на воздействие ионизирующего излучения Чаще всего для характеристики радиочувствительности используют дозовые зависимости выживаемости, а количественной характеристикой служит величина, обратно пропорциональная ЛД 50 – дозе, приводящей к гибели 50% облучаемых объектов. Значения ЛД 50 некоторых видов: Биологический видДоза, ГрБиологический видДоза, Гр Человек2,5-4Мышь6-15 Обезьяна2,5-6Крыса7-9 Овца1,5-3Птицы8-20 Собака2,5-3Рыбы8-20 Осел2-4Змеи Кролик9-10Насекомые Хомяк9-10Растения

14 14 Классификация последствий облучения Соматические (развивающиеся у облученного человека) Соматические (развивающиеся у облученного человека) Генетические (проявляющиеся в потомстве) Генетические (проявляющиеся в потомстве) Соматические (развивающиеся у облученного человека) Соматические (развивающиеся у облученного человека) Генетические (проявляющиеся в потомстве) Генетические (проявляющиеся в потомстве) Детерминированные (повреждения органов и тканей) возникают с неизбежностью после превышения некоторого порогового уровня дозы Детерминированные (повреждения органов и тканей) возникают с неизбежностью после превышения некоторого порогового уровня дозы Стохастические Стохастические развитие происходит с определенной вероятностью; теоретически являются беспороговыми, могут возникнуть при любых значениях дозы развитие происходит с определенной вероятностью; теоретически являются беспороговыми, могут возникнуть при любых значениях дозы

15 15 Детерминированные эффекты Детерминированные эффекты (Пороговые/ нестохастические) Наличие дозового порога (ниже определенного уровня дозы эффекты не наблюдаются) Тяжесть эффекта возрастает с увеличением дозы Задействовано большое количество клеток Повреждение от промышленного источника

16 16 Стохастические эффекты (беспороговые) Нет дозового порога Вероятность возникновения эффекта возрастает с дозой Как правило, все начинается с одной клетки Примеры: злокачественные опухоли (раки), генетические эффекты

17 17 морфологические и/или функциональные Факторы какой орган величина дозы Эффекты немедленные (обычно обратимы): 6 месяцев например: атрофия, склероз, фиброз. Классификация доз 10 Гр: высокая доза Регенерация означает замещение оригинальной тканью, в то время как репарация означает замещение соединительной тканью. Повреждение кожи от длительного флюороскопического облучения Эффекты облучения

18 18 Кожные эффекты n Исходя из законов радиочувствительности (РЧ), наиболее РЧ клетки – это клетки из базального слоя эпидермиса. n Эффекты: l Эритема: от 1 до 24 часов после облучения дозой 3- 5 Гр l Алопеция (*): 5 Гр – эффект обратим; 20 Гр - необратим. l Пигментация: Обратима, появляется через 8 дней после облучения. l Сухая или влажная десквамация: гипоплазия эпидермиса (доза 20 Гр). l Отсроченные эффекты: телеангиэктазия (**), фиброз. Из Atlas de Histologia.... J. Boya Клетки базального слоя, высоко митотические,некоторые из них (с меланином) отвечают за пигментацию.

19 19 Эффекты для глаза Хрусталик глаза высоко РЧ. Коагуляция белков происходит при дозе облучения более 2 Гр. Наблюдается 2 основных эффекта: Хрусталик глаза высоко РЧ. Коагуляция белков происходит при дозе облучения более 2 Гр. Наблюдается 2 основных эффекта: Из Atlas de Histologia.... J. Boya Хрусталик глаза является высоко РЧ, более того, он окружен высоко РЧ кубовидными клетками. Эффект Острое облучение (Зв) Хроническое облучение (Зв/год) Диагностируемое помутнение 0,5-2,0>0,1 Нарушение зрения (катаракта) 5,0>0,15

20 20 Этапы: 1.Продромальный (начало болезни) 2.Латентный 3.Проявление Летальная доза 50 / 30 Клинические проявления частичного облучения тела человека Механизм: нейровегетативное расстройство Подобно чувству тошноты Довольно часто в случае фракционированной радиотерапии Время выживания КОСТНЫЙ МОЗГ ЖКТ ЦНС 1-10 Гр Гр > 50 Гр Доза Облучение всего тела: взрослые

21 21 Биологические эффект ы Детерминированные: лучевая болезнь, катаракта, повреждения кожи, бесплодие, выпадение волос, др. Стохастические: рак, генетические эффекты Отдаленные последствия для здоровья человека: - рак щитовидной железы, - лейкозы, - солидные раки, - смертность в результате сердечно- сосудистых заболеваний, - катаракта, - аутоиммунный тиреоидит.

22 22 ВыводыВыводы Эффекты, вызванные ИИ, могут быть детерминированными и стохастическими, по времени проявления - немедленными и отложенными, соматическими или генетическими; Некоторые ткани обладают высокой радиочувствительностью Каждая ткань характеризуется собственным фактором риска Для целей радиационной защиты введено понятие эффективная доза облучения, которая включает взвешивающие коэффициенты отдельных органов и тканей в зависимости от их радиочувствительности.

23 23 БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!