Биологични ефекти на йонизиращото лъчение. Фактори, определящи увреждането на тялото. Какво е радиация и защо е опасна?

29.04.2019 -

1 слайд

2 слайд

План Въведение Концепция „Биологични ефекти на радиацията” Преки и косвени ефекти на радиацията Въздействие на радиацията върху отделните органи и тялото като цяло Мутации Действие големи дозирадиация върху биологични обекти Два вида облъчване на тялото: външно и вътрешно Как да се предпазим от радиация? Най-големите радиационни аварии и бедствия в света

3 слайд

Въведение Радиационният фактор присъства на нашата планета от нейното формиране. Физическите ефекти на радиацията обаче започват да се изучават едва в края на 19 век, а биологичните ѝ ефекти върху живите организми – в средата на 20 век. Радиацията се отнася до онези физически явления, които не се усещат от нашите сетива; стотици специалисти, работещи с радиация, са получили радиационни изгаряния от високи дози радиация и са починали от злокачествени туморипричинени от прекомерно излагане. Въпреки това днес световната наука знае повече за биологичните ефекти на радиацията, отколкото за действието на други фактори от физическо и биологично естество в околната среда.

4 слайд

Концепцията за "Биологични ефекти на радиацията" Промени, причинени в жизнената дейност и структурата на живите организми, когато са изложени на късовълнови електромагнитни вълни (рентгенови лъчи и гама-лъчение) или потоци от заредени частици, бета-лъчение и неутрони. D=E/m 1Gy=1J/1Kg D - погълната доза; E- погълната енергия; m-телесна маса

5 слайд

При изследване на влиянието на радиацията върху жив организъмбяха идентифицирани следните характеристики: Действие йонизиращо лъчениевърху тялото не се забелязва от хората. Хората нямат сетивен орган, които биха възприели йонизиращо лъчение. Ефектите от малки дози могат да бъдат адитивни или кумулативни. Радиацията засяга не само даден жив организъм, но и неговото потомство - това е така нареченият генетичен ефект. Различните органи на живия организъм имат своя собствена чувствителност към радиация. При ежедневно излагане на доза от 0,002-0,005 Gy вече настъпват промени в кръвта. Не всеки организъм възприема радиацията по един и същи начин. Експозицията зависи от честотата. Еднократното излагане на голяма доза причинява по-дълбоки ефекти от фракционираното излагане.

6 слайд

Преки и косвени ефекти на радиацията Радиовълни, светлинни вълни, топлинна енергия от слънцето - всичко това са видове радиация. Въздействието на радиацията се проявява на атомно или молекулярно ниво, независимо дали сме изложени на външно облъчване или получаваме радиоактивни вещества в храната и водата, което нарушава баланса на биологичните процеси в организма и води до неблагоприятни последици. Енергията, която се предава директно на атомите и молекулите на биологичните тъкани, се нарича пряко въздействие на радиацията. Някои клетки ще бъдат значително увредени поради неравномерното разпределение на радиационната енергия. В допълнение към директното облъчване има и индиректен или косвен ефект, свързан с радиолизата на водата.

7 слайд

Директен ефект от радиацията Един от преките ефекти е канцерогенезата или развитието онкологични заболявания. Раков туморвъзниква, когато соматична клеткаизлиза извън контрол на тялото и започва активно да се дели. Когато радиацията навлезе в клетките, тя нарушава калциевия баланс и кодирането генетична информация. Такива явления могат да доведат до смущения в протеиновия синтез, който е жизненоважна функция на цялото тяло, т.к. дефектните протеини нарушават функционирането на имунната система. Нашето тяло, за разлика от описаните по-горе процеси, произвежда специални вещества, които са един вид „чистачи“.

8 слайд

Косвени ефекти на радиацията В допълнение към прякото йонизиращо лъчение има и косвено или индиректно въздействие, свързано с радиолизата на водата. По време на радиолизата възникват свободни радикали - определени атоми или групи от атоми, които имат висока химична активност. Ако броят на свободните радикали е малък, тогава тялото има способността да ги контролира. Ако има твърде много от тях, тогава работата на защитните системи и жизнените функции се нарушават. индивидуални функциитяло. Щетите, причинени от свободните радикали, нарастват бързо във верижна реакция.

Слайд 9

Въздействието на радиацията върху отделните органи и организма като цяло В структурата на тялото могат да се разграничат два класа системи: управляващи (нервна, ендокринна, имунна) и поддържащи живота (дихателна, сърдечно-съдова, храносмилателна). Взаимодействието на радиацията с тялото започва на молекулярно ниво. Следователно прякото излагане на йонизиращо лъчение е по-специфично. Повишаването на нивото на окислителите е характерно и за други ефекти. Радиочувствителността на тялото зависи от възрастта му. Малки дози радиация при деца могат да забавят или спрат растежа на костите им. Колкото по-малко е детето, толкова повече се потиска растежът на скелета.

10 слайд

Мутации Всяка клетка на тялото съдържа ДНК молекула, която носи информация за правилното възпроизвеждане на нови клетки. ДНК е дезоксирибонуклеинова киселина, изградена от дълги, заоблени молекули в модел на двойна спирала. Неговата функция е да осигури синтеза на повечето протеинови молекули, изграждащи аминокиселините.

11 слайд

Радиацията може или да убие клетката, или да изкриви информацията в ДНК, така че с течение на времето да се появят дефектни клетки. промяна генетичен кодклетки се наричат мутация. Мутация, която възниква в зародишна клетка, се нарича генетична мутацияи могат да бъдат предадени на следващите поколения. Допустимите дози на радиация са установени много преди появата на методи, които позволяват да се установят тъжните последици, до които могат да доведат нищо неподозиращи хора и техните потомци.

12 слайд

Ефектът на големи дози радиация върху биологични обекти Живият организъм е много чувствителен към действието на йонизиращото лъчение. Колкото по-високо в еволюционната стълбица се намира един жив организъм, толкова по-радиочувствителен е той. „Оцеляването“ на клетката след облъчване зависи едновременно от редица причини: обема на генетичния материал, активността на енергоснабдителните системи, съотношението на ензимите, интензивността на образуване на свободни радикали Н и ОН. Човешкото тяло, като съвършена природна система, е още по-чувствително към радиация. Ако човек е претърпял общо облъчване с доза от 100-200 рада, след няколко дни той ще развие признаци лъчева болест V лека форма. Големи дози за дълготрайна експозицияможе да причини необратими увреждания на отделни органи или на цялото тяло.

Слайд 13

Два вида облъчване на тялото: външно и вътрешно Облъчването може да повлияе на човека по два начина. Първият метод е външно облъчване от източник, разположен извън тялото, което зависи главно от радиационния фон на района, в който живее лицето, или от др. външни фактори. Второто е вътрешно облъчване, причинено от поглъщане на радиоактивно вещество в тялото, главно чрез храната. Външното и вътрешното излагане изискват различни предпазни мерки, срещу които трябва да се вземат опасно действиерадиация.

Слайд 14

Как да се предпазите от радиация? Защита на времето. Колкото по-кратко е времето, прекарано в близост до източника на радиация, толкова по-ниска е дозата на радиация, получена от него. Защитата чрез разстояние е, че радиацията намалява с разстоянието от компактния източник. Тоест, ако на разстояние 1 метър от източник на радиация дозиметърът показва 1000 микрорентгена на час, то на разстояние 5 метра показва около 40 микрорентгена на час, поради което източниците на радиация често са толкова трудни за откриване. На големи разстояния те не се „хващат“, трябва ясно да знаете мястото, където да търсите. Защита на веществото. Необходимо е да се стремите да осигурите възможно най-много вещество между вас и източника на радиация. Колкото по-плътен е и колкото повече от него има, толкова по-голяма част от радиацията може да абсорбира.

15 слайд

Най-големите радиационни аварии и катастрофи в света В нощта на 25 срещу 26 април 1986 г. в четвърти блок АЕЦ Чернобил(Украйна) се случи най-голямата ядрена авария в света с частично разрушаване на активната зона на реактора и изхвърляне на фрагменти от делене извън зоната. Според експерти аварията е станала поради опит за провеждане на експеримент за отнемане на допълнителна енергия по време на работа на главния ядрен реактор.

16 слайд

В атмосферата са изхвърлени 190 тона радиоактивни вещества. 8 от 140-те тона радиоактивно гориво от реактора се озоваха във въздуха. други опасни субстанциипродължи да напуска реактора в резултат на пожар, продължил почти две седмици. Хората в Чернобил са били изложени на 90 пъти повече радиация, отколкото когато бомбата падна над Хирошима. В резултат на аварията е настъпило радиоактивно замърсяване в радиус от 30 км. Замърсена е площ от 160 хиляди квадратни километра. Засегнати са северната част на Украйна, Беларус и западна Русия. 19 руски региона с територия от почти 60 хиляди квадратни километра и население от 2,6 милиона души бяха изложени на радиационно замърсяване.

Слайд 17

На 11 март 2011 г. в Япония стана най-мощното земетресение в историята на страната. В резултат на това беше унищожена турбина в атомната електроцентрала Onagawa и избухна пожар, който бързо беше потушен. В АЕЦ "Фукушима-1" ситуацията беше много сериозна - в резултат на спиране на охладителната система се разтопи ядрено гориво в реактора на блок №1, беше установено изтичане на радиация извън блока и евакуация се проведе в 10-километровата зона около атомната централа.

Есе

Тема: БИОЛОГИЧНИ ЕФЕКТИ НА РАДИАЦИЯТА

план:

Въведение

1 Пряко и косвено въздействие на йонизиращото лъчение

2 Въздействие на йонизиращите лъчения върху отделните органи и организма като цяло

3 Мутации

4 Ефектът на големи дози йонизиращо лъчение върху биологични обекти

5. Два вида облъчване на тялото: външно и вътрешно

Заключение

Литература

БИОЛОГИЧНИ ЕФЕКТИ НА РАДИАЦИЯТА

Радиационният фактор присъства на нашата планета от нейното формиране и както показват по-нататъшни изследвания, йонизиращата радиация, заедно с други явления от физическо, химическо и биологично естество, съпътстваха развитието на живота на Земята. Физическите ефекти на радиацията обаче започват да се изучават едва в края на 19 век, а биологичните ѝ ефекти върху живите организми – в средата на 20 век. Йонизиращото лъчение се отнася до онези физически явления, които не се усещат от нашите сетива; стотици специалисти, работещи с радиация, са получили радиационни изгаряния от високи дози радиация и са починали от злокачествени тумори, причинени от прекомерно облъчване.

Въпреки това днес световната наука знае повече за биологичните ефекти на радиацията, отколкото за действието на други фактори от физическо и биологично естество в околната среда.

При изследване на ефекта на радиацията върху живия организъм бяха идентифицирани следните характеристики:

Ефектът на йонизиращото лъчение върху тялото не се забелязва от хората. Хората нямат сетивен орган, който да възприема йонизиращото лъчение. Има така наречения период на въображаемо благополучие - инкубационният период за проява на ефектите от йонизиращото лъчение. Продължителността му се намалява чрез облъчване в големи дози.

Ефектите от малки дози могат да бъдат адитивни или кумулативни.

Радиацията засяга не само даден жив организъм, но и неговото потомство - това е така нареченият генетичен ефект.

Различните органи на живия организъм имат своя собствена чувствителност към радиация. При ежедневно излагане на доза от 0,002-0,005 Gy вече настъпват промени в кръвта.

Не всеки организъм възприема радиацията по един и същи начин.

Експозицията зависи от честотата. Еднократното излагане на голяма доза причинява по-дълбоки ефекти от фракционираното излагане.

1. ПРЯКО И КОСВЕНО ВЪЗДЕЙСТВИЕ НА ЙОНИЗИРАЩИТЕ ЛЪЧЕНИЯ

Радиовълните, светлинните вълни, топлинната енергия от слънцето са всички видове радиация. Радиацията обаче ще бъде йонизираща, ако е в състояние да разруши химичните връзки на молекулите, които изграждат тъканите на живия организъм, и в резултат на това да причини биологични промени. Въздействието на йонизиращите лъчения се проявява на атомно или молекулярно ниво, независимо дали сме изложени на външно лъчение или получаваме радиоактивни вещества с храната и водата, което нарушава баланса на биологичните процеси в организма и води до неблагоприятни последици. Биологичните ефекти на радиацията върху човешкото тяло се причиняват от взаимодействието на радиационната енергия с биологичната тъкан.Енергията, която се предава директно на атомите и молекулите на биологичните тъкани, се нарича директен ефектът от радиацията.Някои клетки ще бъдат значително увредени поради неравномерното разпределение на радиационната енергия.

Един от преките ефекти е канцерогенезаили развитието на рак. Раковият тумор възниква, когато соматична клетка излезе извън контрола на тялото и започне активно да се дели. Основната причина за това е нарушение в генетичния механизъм, наречен мутации. Когато ракова клетка се дели, тя произвежда само ракови клетки. Един от най-чувствителните към въздействието на радиацията органи е щитовидната жлеза. Следователно биологичната тъкан на този орган е най-уязвима за развитието на рак. Кръвта е не по-малко податлива на въздействието на радиацията. Левкемията или ракът на кръвта е един от често срещаните ефекти от прякото излагане на радиация. Заредени частици проникват в тъканите на тялото, губят енергията си поради електрически взаимодействия с електрони на атоми Електрическо взаимодействие придружава процеса на йонизация (отстраняване на електрон от неутрален атом)

Физико-химични промени съпътстват появата на изключително опасни „свободни радикали” в организма.

В допълнение към прякото йонизиращо лъчение има и индиректен или косвен ефект, свързан с радиолизата на водата. По време на радиолизата, свободни радикали - определени атоми или групи от атоми, които имат висока химична активност. Основната характеристика на свободните радикали е излишъкът или несдвоените електрони. Такива електрони лесно се изместват от орбитите си и могат активно да участват в химическа реакция. Важното е, че много малки външни промени могат да доведат до значителни промени в биохимичните свойства на клетките. Например, ако обикновена кислородна молекула улови свободен електрон, тя се превръща в силно активен свободен радикал - супероксид Освен това има и такива активни съединения, като водороден пероксид, хидрокси и атомарен кислород. Повечето свободни радикали са неутрални, но някои могат да имат положителен или отрицателен заряд.

Ако броят на свободните радикали е малък, тогава тялото има способността да ги контролира. Ако има твърде много от тях, тогава функционирането на защитните системи и жизнената активност на отделните функции на тялото се нарушават. Щетите, причинени от свободните радикали, нарастват бързо във верижна реакция. Когато навлязат в клетките, те нарушават калциевия баланс и кодирането на генетичната информация. Такива явления могат да доведат до смущения в протеиновия синтез, който е жизненоважна функция на цялото тяло, т.к. дефектните протеини нарушават функционирането на имунната система. Основните филтри на имунната система - лимфните възли - работят в пренапрегнат режим и нямат време да ги отделят. Така защитните бариери се отслабват и в организма се създават благоприятни условия за размножаване на микробни вируси и ракови клетки.

Свободните радикали, които причиняват химични реакции, включват много молекули, които не се повлияват от радиацията. Следователно ефектът, произведен от радиацията, се определя не само от количеството погълната енергия, но и от формата, в която тази енергия се предава. Никой друг вид енергия, погълнат от биологичен обект в същото количество, не води до такива промени, каквито причинява йонизиращото лъчение. Но природата на това явление е такава, че всички процеси, включително биологичните, са балансирани. Химични промени възникват в резултат на взаимодействието на свободните радикали един с друг или със „здрави“ молекули Биохимични промени възникват като V момент на облъчване и в продължение на много години, което води до клетъчна смърт.

Нашето тяло, за разлика от описаните по-горе процеси, произвежда специални вещества, които са един вид „чистачи“.

Тези вещества (ензими) в тялото са способни да улавят свободни електрони, без да се превръщат в свободни радикали. При нормални условия тялото поддържа баланс между производството на свободни радикали и ензими. Йонизиращото лъчение нарушава този баланс, стимулира растежа на свободните радикали и води до негативни последици. Можете да активирате усвояването на свободните радикали, като включите антиоксиданти и витамини в диетата си A, E, Cили препарати, съдържащи селен. Тези вещества неутрализират свободните радикали, като ги абсорбират в големи количества.

2. ВЪЗДЕЙСТВИЕ НА ЙОНИЗИРАЩИТЕ ЛЪЧЕНИЯ ВЪРХУ ОТДЕЛНИТЕ ОРГАНИ И ОРГАНИЗМА КАТО ЦЯЛО

В структурата на тялото могат да се разграничат два класа системи: контролни (нервни, ендокринни, имунни) и поддържащи живота (дихателни, сърдечно-съдови, храносмилателни). Всички основни метаболитни процеси и каталитични (ензимни) реакции протичат на клетъчно и молекулярно ниво. Нивата на организация на тялото функционират в тясно взаимодействие и взаимно влияние от страна на системите за управление. Повечето природни фактори действат първо на по-високи нива, след това чрез определени органи и тъкани – на клетъчно и молекулярно ниво. След това започва фазата на отговор, придружена от корекции на всички нива.

Взаимодействието на радиацията с тялото започва на молекулярно ниво. Следователно прякото излагане на йонизиращо лъчение е по-специфично. Повишаването на нивото на окислителите е характерно и за други ефекти. Известно е, че различни симптоми (температура, главоболиеи др.) се срещат при много заболявания и причините за тях са различни. Това затруднява поставянето на диагноза. Следователно, ако в резултат вредни ефектиРадиацията не причинява конкретно заболяване в тялото, трудно е да се установи причината за по-далечни последствия, тъй като те губят своята специфичност.

Радиочувствителността на различни телесни тъкани зависи от биосинтетичните процеси и свързаната с тях ензимна активност. Следователно клетките на костния мозък, лимфните възли и зародишните клетки имат най-голямо радиоувреждане. Кръвоносна система и червено Костен мозъкса най-уязвими към облъчване и губят способността си да функционират нормално дори при дози от 0,5-1 Gy. Те обаче имат способността да се възстановяват и ако не са засегнати всички клетки, кръвоносната система може да възстанови функциите си. Репродуктивните органи, като тестисите, също се характеризират с повишена радиочувствителност. Облъчване над 2 Gy води до траен стерилитет. Само след много години те могат да функционират напълно. Яйчниците са по-малко чувствителни, поне при възрастни жени. Но еднократна доза над 3 Gy все още води до тяхната стерилност, въпреки че големите дози с многократно облъчване не влияят на способността за раждане на деца.

Лещата на окото е много податлива на радиация. Когато умрат, клетките на лещата стават непрозрачни, нарастват, което води до катаракта, а след това и до пълна слепота. Това може да се случи при дози от около 2 Gy.

Радиочувствителността на тялото зависи от възрастта му. Малки дози радиация при деца могат да забавят или спрат растежа на костите им. Колкото по-малко е детето, толкова повече се потиска растежът на скелета. Облъчването на мозъка на детето може да предизвика промени в неговия характер и да доведе до загуба на паметта. Костите и мозъкът на възрастен човек могат да издържат на много по-големи дози. Повечето органи могат да издържат на относително големи дози. Бъбреците издържат на доза от около 20 Gy, получена за един месец, черният дроб - около 40 Gy, пикочният мехур - 50 Gy, а зрялата хрущялна тъкан - до 70 Gy. Колкото по-млад е организмът, толкова по-чувствителен е той при равни други условия към въздействието на радиацията.

Специфичната за вида радиочувствителност се увеличава, когато организмът става по-комплексен. Това е така, защото сложните организми имат повече слаби звена, причинявайки верижни реакции на оцеляване. Това се улеснява и от по-сложни контролни системи (нервна, имунна), които частично или напълно липсват при по-примитивните индивиди. За микроорганизмите дозите, които причиняват 50% смъртност, са хиляди Gy, за птиците - десетки, а за високоорганизираните бозайници - единици (фиг. 2.15).

3. МУТАЦИИ

Всяка клетка на тялото съдържа ДНК молекула, която носи информация за правилното възпроизвеждане на нови клетки.

ДНК - това е дезоксирибонуклеинова киселина състоящ се от дълги, заоблени молекули под формата на двойна спирала. Неговата функция е да осигури синтеза на повечето протеинови молекули, изграждащи аминокиселините. Молекулната верига на ДНК се състои от отделни участъци, които са кодирани от специални протеини, образувайки така наречения човешки ген.

Радиацията може или да убие клетката, или да изкриви информацията в ДНК, така че с течение на времето да се появят дефектни клетки. Промяната в генетичния код на клетката се нарича мутация. Ако възникне мутация в яйцеклетката на спермата, последствията могат да се усетят в далечното бъдеще, т.к По време на оплождането се образуват 23 двойки хромозоми, всяка от които се състои от сложно вещество, наречено дезоксирибонуклеинова киселина. Следователно мутация, която възниква в зародишна клетка, се нарича генетична мутация и може да се предаде на следващите поколения.

Според Е. Дж. Хол такива разстройства могат да бъдат класифицирани в два основни типа: хромозомни аберации, включително промени в броя или структурата на хромозомите, и мутации в самите гени. Генните мутации се разделят допълнително на доминантни (които се появяват веднага в първото поколение) и рецесивни (които могат да се появят, ако и двамата родители имат един и същ мутантен ген). Такива мутации може да не се появят в продължение на много поколения или изобщо да не бъдат открити. Мутация в собствена клетка ще засегне само самия индивид. Мутациите, причинени от радиация, не се различават от естествените, но обхватът на вредните ефекти се увеличава.

Описаните разсъждения се основават само на лабораторни изследвания на животни. Все още няма преки доказателства за радиационни мутации при хората, т.к Пълното идентифициране на всички наследствени дефекти става само след много поколения.

Въпреки това, както посочва Джон Гофман, подценяването на ролята на хромозомните аномалии въз основа на твърдението „ние не знаем тяхното значение“ е класически пример за решения, взети от невежество. Допустимите дози на радиация са установени много преди появата на методи, които позволяват да се установят тъжните последици, до които могат да доведат нищо неподозиращи хора и техните потомци.

4. ЕФЕКТ НА ГОЛЕМИ ДОЗИ ЙОНИЗИРАЩИ ЛЪЧЕНИЯ ВЪРХУ БИОЛОГИЧНИ ОБЕКТИ

Живият организъм е много чувствителен към въздействието на йонизиращото лъчение. Колкото по-високо в еволюционната стълбица се намира един жив организъм, толкова по-радиочувствителен е той. Радиочувствителността е многостранна характеристика. „Оцеляването“ на клетката след облъчване зависи едновременно от редица причини: обема на генетичния материал, активността на енергоснабдителните системи, съотношението на ензимите, интензивността на образуване на свободни радикали. нИ ТОЙ.

При облъчване на сложни биологични организми трябва да се вземат предвид процесите, протичащи на ниво взаимовръзка на органи и тъкани. Радиочувствителността варира доста широко сред различните организми (фиг. 2.16).

Човешкото тяло, като съвършена природна система, е още по-чувствително към радиация. Ако човек е претърпял общо облъчване с доза от 100-200 рада, след няколко дни той ще развие признаци на лека лъчева болест. Негов признак може да бъде намаляване на броя на белите кръвни клетки, което се определя чрез кръвен тест. Субективен показател за човек е възможно повръщане на първия ден след облъчването.

Средната тежест на лъчева болест се наблюдава при лица, изложени на радиация от 250-400 rad. Съдържанието на левкоцити (бели кръвни клетки) в кръвта рязко намалява, появяват се гадене и повръщане, появяват се подкожни кръвоизливи. Летален изход се наблюдава при 20% от облъчените 2-6 седмици след облъчването.

При облъчване с доза от 400-600 rad се развива тежка форма на лъчева болест. Появяват се многобройни подкожни кръвоизливи, броят на левкоцитите в кръвта намалява значително. Смъртният изход от заболяването е 50%.

Много тежка форма на лъчева болест възниква при излагане на дози над 600 rad. Левкоцитите в кръвта напълно изчезват. Смъртта настъпва в 100% от случаите.

Описаните по-горе последствия от излагане на радиация са характерни за случаите, когато не е налична медицинска помощ.

За лечение на облъчено тяло съвременната медицина широко използва методи като заместване на кръвта, трансплантация на костен мозък, прилагане на антибиотици и други методи за интензивна терапия. С това лечение е възможно да се изключи смъртта дори при облъчване с доза до 1000 rad. Енергията, излъчвана от радиоактивни вещества, се поглъща от околната среда, включително биологични обекти. В резултат на въздействието на йонизиращото лъчение върху човешкия организъм в тъканите могат да протичат сложни физични, химични и биохимични процеси.

Йонизиращите ефекти нарушават преди всичко нормалното протичане на биохимичните процеси и метаболизма. В зависимост от големината на погълнатата доза радиация и индивидуалните особености на организма, предизвиканите промени могат да бъдат обратими или необратими. При малки дози засегнатата тъкан възстановява своята функционална активност. Големи дози при продължителна експозиция могат да причинят необратими увреждания на отделни органи или на цялото тяло. Всеки вид йонизиращо лъчение причинява биологични промени в тялото, както по време на външно (източникът е извън тялото), така и при вътрешно облъчване (радиоактивните вещества влизат в тялото, например с храна или вдишване). Нека разгледаме ефекта на йонизиращото лъчение, когато източникът на лъчение е извън тялото.

Биологичният ефект на йонизиращото лъчение в в такъв случайзависи от общата доза и време на облъчване, вида му, размера на облъчваната повърхност и индивидуалните особености на организма. При еднократно облъчване на цялото човешко тяло са възможни биологични увреждания в зависимост от общата погълната доза радиация.

При излагане на дози 100-1000 пъти по-високи от леталната доза, човек може да умре по време на облъчване. Освен това погълнатата доза радиация, причиняваща увреждане на отделни части на тялото, надвишава смъртоносната погълната доза радиация за цялото тяло. Смъртоносните погълнати дози за отделни части на тялото са както следва: глава - 20 Gy, Долна часткорем - 30 Gy, горна часткорем - 50 Gy, гръден кош- 100 Gy, крайници - 200 Gy.

Степента на чувствителност на различните тъкани към радиация варира. Ако разгледаме тъканите на органите в реда на намаляване на тяхната чувствителност към въздействието на радиацията, получаваме следната последователност: лимфна тъкан, лимфни възли, далак, тимус, костен мозък, зародишни клетки. По-голямата чувствителност на хемопоетичните органи към радиация е в основата на определянето на характера на лъчевата болест.

При еднократно облъчване на цялото човешко тяло с погълната доза от 0,5 Gy броят на лимфоцитите може рязко да намалее един ден след облъчването. Броят на еритроцитите (червените кръвни клетки) също намалява две седмици след облъчването. Здравият човек има около 10 4 червени кръвни клетки, като дневно се произвеждат 10. При пациенти с лъчева болест това съотношение се нарушава и в резултат на това тялото умира.

Важен фактор при излагането на тялото на йонизиращо лъчение е времето на излагане. С увеличаване на мощността на дозата се увеличава вредното действие на радиацията. Колкото по-дробно е излъчването във времето, толкова по-малко е вредното му действие (фиг. 2.17).

Външното излагане на алфа и бета частици е по-малко опасно. Те имат малък обхват в тъканта и не достигат до кръвотворните и други вътрешни органи. При външно облъчване е необходимо да се вземе предвид гама и неутронно облъчване, които проникват в тъканта на голяма дълбочина и я разрушават, както беше обсъдено по-подробно по-горе.

5. ДВА ВИДА ОБЛЪЧВАНЕ НА ТЯЛОТО: ВЪНШНО И ВЪТРЕШНО

Йонизиращото лъчение може да повлияе на хората по два начина. Първият начин е външно излагане от източник, разположен извън тялото, което зависи основно от радиационния фон на района, в който живее човекът, или от други външни фактори. второ - вътрешно излъчване, причинени от поглъщането на радиоактивно вещество в тялото, главно чрез храната.

Хранителните продукти, които не отговарят на радиационните стандарти, са с високо съдържание на радионуклиди, влизат в храната и стават източник на радиация директно в тялото.

Храната и въздухът, съдържащи изотопи на плутоний и америций, които имат висока алфа активност, представляват голяма опасност. Плутоният, паднал в резултат на аварията в Чернобил, е най-опасният канцероген. Алфа радиацията има висока степен на йонизация и следователно по-голяма увреждаща способност за биологичните тъкани.

Навлизането на плутоний, както и на америций, през дихателните пътища в човешкото тяло причинява онкологични белодробни заболявания. Трябва обаче да се има предвид, че съотношението на общото количество плутоний и неговите еквиваленти америций, кюрий към общ бройплутоний, попаднал в тялото чрез вдишване, е незначителен. Както установява Бенет, при анализиране на ядрени опити в атмосферата, в Съединените щати съотношението на отлагането и вдишването е 2,4 милиона към 1, т.е. по-голямата част от алфа-съдържащите радионуклиди от тестовете на ядрени оръжия отиват в земята, без да засягат хората . Частици от ядрено гориво, така наречените горещи частици с размер около 0,1 микрона, също бяха наблюдавани в отпечатъка на Чернобил. Тези частици също могат да бъдат вдишани в белите дробове и представляват сериозна опасност.

Външното и вътрешното излагане изискват различни предпазни мерки срещу опасните ефекти на радиацията.

Външното облъчване се генерира главно от гама-съдържащи радионуклиди, както и от рентгенови лъчи. Неговата увреждаща способност зависи от:

а) радиационна енергия;

б) продължителност на облъчване;

в) разстояние от източника на лъчение до обекта;

г) защитни мерки.

Съществува линейна връзка между продължителността на времето на облъчване и погълнатата доза, а влиянието на разстоянието върху резултата от радиационното облъчване има квадратична зависимост.

За защитни мерки срещу външна радиация се използват главно оловни и бетонни защитни екрани по пътя на радиацията. Ефективността на даден материал като щит срещу проникването на рентгенови или гама лъчи зависи от плътността на материала, както и от концентрацията на електрони, които съдържа.

Въпреки че е възможно да се предпазите от външна радиация със специални екрани или други действия, това не е възможно с вътрешна радиация.

Има три възможни пътя, по които радионуклидите могат да проникнат в тялото:

а) с храна;

б) през дихателните пътища с въздух;

в) чрез увреждане на кожата.

Трябва да се отбележи, че радиоактивните елементи плутоний и америций влизат в тялото главно чрез храна или чрез вдишване и много рядко чрез кожни лезии.

Както отбелязва Дж. Хол, човешките органи реагират на вещества, влизащи в тялото, въз основа единствено на химическата природа на последните, независимо дали са радиоактивни или не. Химически елементи като натрий и калий се намират във всички клетки на тялото. Следователно тяхната радиоактивна форма, въведена в тялото, също ще бъде разпределена в тялото. Други химични елементи са склонни да се натрупват в отделни органи, както се случва с радиоактивния йод в щитовидната жлеза или калция в костната тъкан.

Проникването на радиоактивни вещества с храната в организма зависи значително от тяхното химично взаимодействие. Установено е, че хлорираната вода повишава разтворимостта на плутония и в резултат на това проникването му във вътрешните органи.

След като радиоактивно вещество е попаднало в тялото, трябва да се вземат предвид количеството енергия и видът на радиацията, физическият и биологичният полуживот на радионуклида. Биологичен полуживот е времето, необходимо за отстраняване на половината от радиоактивно вещество от тялото. Някои радионуклиди се елиминират от тялото бързо и следователно нямат време да причинят много вреда, докато други остават в тялото за значително време.

Времето на полуразпад на радионуклидите зависи значително от физическото състояние на човека, неговата възраст и други фактори. Комбинацията от физическия полуживот и биологичния полуживот се нарича ефективен полуживот - най-важното при определяне на общото количество радиация. Органът, който е най-чувствителен към действието на радиоактивно вещество, се нарича критичен. За различни критични органи са разработени стандарти, които определят допустимото съдържание на всеки радиоактивен елемент. Въз основа на тези данни са създадени документи, регламентиращи допустимите концентрации на радиоактивни вещества в атмосферния въздух, питейната вода и хранителните продукти. В Беларус, във връзка с аварията в Чернобил, републикански допустими нива на радионуклиди на цезий и стронций в хранителни продукти и пия вода(RDU-92). В района на Гомел някои хранителни продуктихрани, например за деца, по-строги стандарти. Имайки предвид всички горепосочени фактори и стандарти, подчертаваме, че средната годишна ефективна еквивалентна доза на човешката радиация не трябва да надвишава 1 mSv годишно.

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Публикувано на http://www.site/

Биологични ефекти на радиацията

1. Пряко и косвено въздействие на йонизиращото лъчение

Радиовълните, светлинните вълни, топлинната енергия от слънцето са всички видове радиация. Радиацията обаче ще бъде йонизираща, ако е в състояние да разруши химичните връзки на молекулите, които изграждат тъканите на живия организъм, и в резултат на това да причини биологични промени. Въздействието на йонизиращите лъчения се проявява на атомно или молекулярно ниво, независимо дали сме изложени на външно лъчение или получаваме радиоактивни вещества с храната и водата, което нарушава баланса на биологичните процеси в организма и води до неблагоприятни последици. Биологичните ефекти на радиацията върху човешкото тяло се причиняват от взаимодействието на радиационната енергия с биологичната тъкан.Енергията, която се предава директно на атомите и молекулите на биологичните тъкани, се нарича директенефектът от радиацията. Някои клетки ще бъдат значително увредени поради неравномерното разпределение на радиационната енергия.

Един от преките ефекти е канцерогенезата или развитието на рак. Раковият тумор възниква, когато соматична клетка излезе извън контрола на тялото и започне активно да се дели. Основната причина за това е нарушение в генетичния механизъм, наречен мутации.Когато ракова клетка се дели, тя произвежда само ракови клетки. Един от най-чувствителните към въздействието на радиацията органи е щитовидната жлеза. Следователно биологичната тъкан на този орган е най-уязвима за развитието на рак. Кръвта е не по-малко податлива на въздействието на радиацията. Левкемията или ракът на кръвта е един от често срещаните ефекти от прякото излагане на радиация. Заредени частиципроникват в телесните тъкани и губят своята енергия поради електрически взаимодействия с електроните на атомите. Електрическо взаимодействиепридружава процеса на йонизация (отстраняване на електрон от неутрален атом).

Физико-химичнипромени съпътстват появата на изключително опасни „свободни радикали” в организма.

В допълнение към прякото йонизиращо лъчение има и индиректен или косвен ефект, свързан с радиолизата на водата. По време на радиолизата, свободни радикали- определени атоми или групи от атоми, които имат висока химична активност. Основната характеристика на свободните радикали е излишъкът или несдвоените електрони. Такива електрони лесно се изместват от орбитите си и могат активно да участват в химическа реакция. Важното е, че много малки външни промени могат да доведат до значителни промени в биохимичните свойства на клетките. Например, ако обикновена кислородна молекула улови свободен електрон, тя се превръща в силно активен свободен радикал - супероксидОсвен това има и активни съединения като водороден пероксид, хидроксид и атомен кислород. Повечето свободни радикали са неутрални, но някои могат да имат положителен или отрицателен заряд.

Ако броят на свободните радикали е малък, тогава тялото има способността да ги контролира. Ако има твърде много от тях, тогава функционирането на защитните системи и жизнената активност на отделните функции на тялото се нарушават. Щетите, причинени от свободните радикали, нарастват бързо във верижна реакция. Когато навлязат в клетките, те нарушават калциевия баланс и кодирането на генетичната информация. Такива явления могат да доведат до смущения в протеиновия синтез, който е жизненоважна функция на цялото тяло, т.к. дефектните протеини нарушават функционирането на имунната система. Основните филтри на имунната система - Лимфните възлиработят в пренапрегнат режим и нямат време да ги разделят. Така защитните бариери се отслабват и в организма се създават благоприятни условия за размножаване на микробни вируси и ракови клетки.

Свободните радикали, които причиняват химична реакция, включват в този процес много молекули, незасегнати от радиацията. Следователно ефектът, произведен от радиацията, се определя не само от количеството погълната енергия, но и от формата, в която тази енергия се предава. Никой друг вид енергия, погълнат от биологичен обект в същото количество, не води до такива промени, каквито причинява йонизиращото лъчение. Но природата на това явление е такава, че всички процеси, включително биологичните, са балансирани. Химични променивъзникват в резултат на взаимодействието на свободните радикали един с друг или със „здрави“ молекули Биохимични променивъзникват като V момент на облъчване и в продължение на много години, което води до клетъчна смърт.

Тези вещества (ензими) в тялото са способни да улавят свободни електрони, без да се превръщат в свободни радикали. При нормални условия тялото поддържа баланс между производството на свободни радикали и ензими. Йонизиращото лъчение нарушава този баланс, стимулира растежа на свободните радикали и води до негативни последици. Можете да активирате усвояването на свободните радикали, като включите в диетата си антиоксиданти, витамини А, Е, С или препарати, съдържащи селен. Тези вещества неутрализират свободните радикали, като ги абсорбират в големи количества.

2. Въздействие на йонизиращото лъчение върху отделните органи и организма като цяло

Взаимодействието на радиацията с тялото започва на молекулярно ниво. Следователно прякото излагане на йонизиращо лъчение е по-специфично. Повишаването на нивото на окислителите е характерно и за други ефекти. Известно е, че различни симптоми (температура, главоболие и др.) се появяват при много заболявания и техните причини са различни. Това затруднява поставянето на диагноза. Ето защо, ако конкретно заболяване не възниква в резултат на вредното въздействие на радиацията върху тялото, по-важно е да се установи причината дългосрочни последствиятрудни, защото губят своята специфика.

Радиочувствителността на различни телесни тъкани зависи от биосинтетичните процеси и свързаните с тях процеси ензимна активност. Следователно клетките на костния мозък, лимфните възли и зародишните клетки са най-податливи на радиоувреждане. Кръвоносната система и червеният костен мозък са най-уязвими на облъчване и губят способността си да функционират нормално дори при дози от 0,5-1 Gy. Те обаче имат способността да се възстановяват и ако не всички клетки са засегнати, кръвоносна системаможе да възстанови функциите си. Репродуктивните органи, като тестисите, също се характеризират с повишена радиочувствителност. Облъчване над 2 Gy води до траен стерилитет. Само след много години те могат да функционират напълно. Яйчниците са по-малко чувствителни, поне при възрастни жени. Но еднократна доза над 3 Gy все още води до тяхната стерилност, въпреки че големите дози с многократно облъчване не влияят на способността за раждане на деца.

Радиочувствителността на тялото зависи от възрастта му. Малки дози радиация при деца могат да забавят или спрат растежа на костите им. Колкото по-малко е детето, толкова повече се потиска растежът на скелета. Облъчването на мозъка на детето може да предизвика промени в неговия характер и да доведе до загуба на паметта. Костите и мозъкът на възрастен човек могат да издържат на много по-големи дози. Повечето органи могат да издържат на относително големи дози. Бъбреците могат да издържат на доза от около 20 Gy, получена за един месец, черният дроб - около 40 Gy, пикочен мехур- 50 Gy, и зрели хрущялна тъкан- до 70 Gy. Колкото по-млад е организмът, толкова по-чувствителен е той при равни други условия към въздействието на радиацията.

Специфичната за вида радиочувствителност се увеличава, когато организмът става по-комплексен. Това е така, защото сложните организми имат повече слаби звена, причинявайки верижни реакции на оцеляване. Това се улеснява и от по-сложни контролни системи (нервна, имунна), които частично или напълно липсват при по-примитивните индивиди. За микроорганизмите дозите, които причиняват 50% смъртност са хиляди Gy, за птиците - десетки, а за високоорганизираните бозайници - няколко.

3. Мутации

ДНК- това е дезоксирибонуклеинова киселинасъстоящ се от дълги, заоблени молекули под формата на двойна спирала. Неговата функция е да осигури синтеза на повечето протеинови молекули, изграждащи аминокиселините. Молекулната верига на ДНК се състои от отделни участъци, които са кодирани от специални протеини, образувайки така наречения човешки ген.

Според E.J. Хол, такива нарушения могат да бъдат класифицирани в два основни типа: хромозомни аберации, включително промени в броя или структурата на хромозомите, и мутации в самите гени. Генни мутациисе разделят допълнително на доминантни (които се появяват веднага в първото поколение) и рецесивни (които могат да се появят, ако и двамата родители имат един и същ мутантен ген). Такива мутации може да не се появят в продължение на много поколения или изобщо да не бъдат открити. Мутация в собствена клетка ще засегне само самия индивид. Мутациите, причинени от радиация, не се различават от естествените, но обхватът на вредните ефекти се увеличава.

Описаните разсъждения се основават само на лабораторни изследванияживотни. Все още няма преки доказателства за радиационни мутации при хората, т.к Пълното идентифициране на всички наследствени дефекти става само след много поколения.

4. Ефектът на големи дози йонизиращо лъчение върху биологични обекти

Живият организъм е много чувствителен към въздействието на йонизиращото лъчение. Колкото по-високо в еволюционната стълбица се намира един жив организъм, толкова по-радиочувствителен е той. Радиочувствителността е многостранна характеристика. „Оцеляването“ на клетката след облъчване зависи едновременно от редица фактори: от обема на генетичния материал, активността на енергоснабдителните системи, съотношението на ензимите, интензивността на образуване на свободни радикали Н и ОН.

При облъчване комплекс биологични организмитрябва да се вземат предвид процесите, протичащи на ниво взаимодействие между органи и тъкани. Радиочувствителността варира значително сред различните организми.

За лечение на облъчен организъм съвременна медицинашироко използва методи като кръвосмяна, трансплантация на костен мозък, прилагане на антибиотици, както и други методи интензивни грижи. С това лечение е възможно да се изключи смъртта дори при облъчване с доза до 1000 rad. Енергията, излъчвана от радиоактивните вещества, се абсорбира заобикаляща среда, включително биологични обекти. В резултат на въздействието на йонизиращото лъчение върху човешкия организъм в тъканите могат да протичат сложни физични, химични и биохимични процеси.

Йонизиращите ефекти нарушават преди всичко нормалното протичане на биохимичните процеси и метаболизма. В зависимост от големината на погълнатата доза радиация и индивидуални характеристикипромените в тялото могат да бъдат обратими или необратими. При малки дозизасегнатата тъкан възстановява своята функционална активност. Големи дози при продължителна експозиция могат да причинят необратими увреждания на отделни органи или на цялото тяло. Всеки вид йонизиращо лъчение причинява биологични промени в тялото, както при външно (източникът е извън тялото), така и при вътрешно облъчване (радиоактивните вещества влизат в тялото, например с храна или чрез вдишване). Нека разгледаме ефекта на йонизиращото лъчение, когато източникът на лъчение е извън тялото.

Биологичният ефект на йонизиращото лъчение в този случай зависи от общата доза и време на излагане на лъчение, неговия вид, размера на облъчената повърхност и индивидуалните особености на организма. При еднократно облъчване на цялото човешко тяло са възможни биологични увреждания в зависимост от общата погълната доза радиация.

При излагане на дози 100-1000 пъти по-високи от леталната доза, човек може да умре по време на облъчване. Освен това погълнатата доза радиация, причиняваща увреждане на отделни части на тялото, надвишава смъртоносната погълната доза радиация за цялото тяло. Смъртоносните погълнати дози за отделни части на тялото са както следва: глава - 20 Gy, долна част на корема - 30 Gy, горна част на корема - 50 Gy, гърди - 100 Gy, крайници - 200 Gy.

Степента на чувствителност на различните тъкани към радиация варира. Ако разгледаме органните тъкани в ред на намаляване на чувствителността към радиация, получаваме следната последователност: лимфна тъкан, лимфни възли, далак, тимус, костен мозък, зародишни клетки. По-голямата чувствителност на хемопоетичните органи към радиация е в основата на определянето на характера на лъчевата болест.

При еднократно облъчване на цялото човешко тяло с погълната доза от 0,5 Gy броят на лимфоцитите може рязко да намалее един ден след облъчването. Броят на еритроцитите (червените кръвни клетки) също намалява две седмици след облъчването. U здрав човекИма около 10 4 червени кръвни клетки и ежедневно се възпроизвеждат 10 4 пациенти с лъчева болест, това съотношение се нарушава и в резултат на това тялото умира.

Външното излагане на алфа и бета частици е по-малко опасно. Имат малък пробег в тъканта и не достигат до хемопоетични и др вътрешни органи. При външно облъчване е необходимо да се вземе предвид гама и неутронно облъчване, които проникват в тъканта на голяма дълбочина и я разрушават, както беше обсъдено по-подробно по-горе.

5. Два вида облъчване на тялото: външно и вътрешно

Йонизиращото лъчение може да повлияе на хората по два начина. Първият начин е външно излаганеот източник, разположен извън тялото, което зависи основно от радиационния фон на района, в който живее човекът, или от други външни фактори. второ - вътрешно излъчване,причинени от поглъщането на радиоактивно вещество в тялото, главно чрез храната.

Хранителните продукти, които не отговарят на радиационните норми, имат повишено съдържаниерадионуклидите се включват с храната и стават източник на радиация директно в тялото.

Проникването на плутоний, както и на америций, през Въздушни пътищав човешкото тяло причинява рак на белия дроб. Трябва обаче да се има предвид, че съотношението на общото количество плутоний и неговите еквиваленти америций и кюрий към общото количество плутоний, постъпил в тялото чрез вдишване, е незначително. Както установява Бенет, при анализиране на ядрени опити в атмосферата, в Съединените щати съотношението на отлагането и вдишването е 2,4 милиона към 1, т.е. по-голямата част от алфа-съдържащите радионуклиди от тестовете на ядрени оръжия отиват в земята, без да засягат хората . Частици от ядрено гориво, така наречените горещи частици с размер около 0,1 микрона, също бяха наблюдавани в отпечатъка на Чернобил. Тези частици също могат да бъдат вдишани в белите дробове и представляват сериозна опасност.

Външното и вътрешното излагане изискват различни предпазни мерки срещу опасните ефекти на радиацията.

а) радиационна енергия;

б) продължителност на облъчване;

в) разстояние от източника на лъчение до обекта;

г) защитни мерки.

Има три възможни начини, чрез които радионуклидите могат да проникнат в тялото:

а) с храна;

б) през дихателните пътища с въздух;

в) чрез увреждане на кожата.

Както отбелязва Дж. Хол, човешките органи реагират на вещества, влизащи в тялото, въз основа единствено на химическата природа на последните, независимо дали са радиоактивни или не. Химически елементи като натрий и калий се намират във всички клетки на тялото. Следователно тяхната радиоактивна форма, въведена в тялото, също ще бъде разпределена в тялото. други химически елементиса склонни да се натрупват в отделни органи, както се случва с радиоактивен йод V щитовидната жлезаили калций в костната тъкан.

След като радиоактивно вещество е попаднало в тялото, трябва да се вземат предвид количеството енергия и видът на радиацията, физическият и биологичният полуживот на радионуклида. Биологичен полуживоте времето, необходимо за отстраняване на половината от радиоактивно вещество от тялото. Някои радионуклиди се елиминират от тялото бързо и следователно нямат време да причинят много вреда, докато други остават в тялото за значително време.

Времето на полуразпад на радионуклидите зависи значително от физическо състояниечовек, неговата възраст и други фактори. Комбинацията от физическия полуживот и биологичния полуживот се нарича ефективен полуживот- най-важното при определяне на общото количество радиация. Органът, който е най-чувствителен към действието на радиоактивно вещество, се нарича критичен.За различни критични органи са разработени стандарти, които определят допустимото съдържание на всеки радиоактивен елемент. Въз основа на тези данни са създадени документи, регламентиращи допустимите концентрации на радиоактивни вещества в атмосферния въздух, питейната вода и хранителните продукти. В Беларус, във връзка с аварията в Чернобил, републиканец допустими нивасъдържание на радионуклиди цезий и стронций в хранителни продукти и питейна вода (RDU-92). В района на Гомел са въведени по-строги стандарти за някои хранителни продукти, например за деца. Имайки предвид всички горепосочени фактори и стандарти, подчертаваме, че средната годишна ефективна еквивалентна доза на човешката радиация не трябва да надвишава 1 mSv годишно.

Литература

1. Савенко В.С. Радиокология. - Мн .: Design PRO, 1997.

2. М.М. Ткаченко, „Рентгенология (диагностика на склонност и терапия на променада)“

3. А.В. Шумаков Кратко ръководство за радиационна медицинаЛуганск -2006г

4. Бекман I.N. Лекции по нуклеарна медицина

5. Л.Д. Линденбратен, Л.Б. Наумов. Медицинска радиология. М. Медицина 1984г

6. П.Д. Хазов, М.Ю. Петрова. Основи на медицинската радиология. Рязан, 2005 г

7. П.Д. Хазов. Лъчева диагностика. Поредица от лекции. Рязан. 2006 г

облъчване организъм йонизиращ

Публикувано на сайта

Подобни документи

Пряко и косвено въздействие на йонизиращото лъчение. Въздействието на йонизиращото лъчение върху отделните органи и тялото като цяло, мутации. Ефектът на големи дози йонизиращо лъчение върху биологични обекти. Видове облъчване на тялото: външно и вътрешно.

резюме, добавено на 02/06/2010

Приложение на йонизиращото лъчение в медицината. технология медицински процедури. Инсталации за външно лъчелечение. Приложение на изотопите в медицината. Средства за защита срещу йонизиращи лъчения. Процесът на получаване и използване на радионуклиди.

презентация, добавена на 21.02.2016 г

Основните функционални и морфологични промени в клетъчните структури, настъпващи под въздействието на йонизиращо лъчение, степента на тези промени върху имунна систематяло. Клинични признациекспозиция и протичане на лъчева болест.

резюме, добавено на 23.01.2010 г

Физически основилъчетерапия. Основни видове и свойства на йонизиращите лъчения. Корпускулярно и фотонно йонизиращо лъчение (ИЧ). Биологични основи на лъчевата терапия. Промени в химическата структура на атомите и молекулите, биологични ефекти на AI.

резюме, добавено на 15.01.2011 г

Механизмът на действие на йонизиращото лъчение върху тялото. Теория на липидните радиотоксини (първични радиотоксини и верижни реакции). Непреки ефекти от радиацията. Характеристики на патогенетичния ефект върху тялото различни видовелъчиста енергия.

презентация, добавена на 28.09.2014 г

История на откриването на радиоактивността. Видове йонизиращи лъчения. Последици от радиацията върху здравето. Радиоактивен лекарствени препарати. Аспекти на използването на радиация за диагностика, лечение, стерилизация медицински инструменти, изследвания на кръвообращението.

презентация, добавена на 30.10.2014 г

Обща концепцияза квантовата електроника. История на развитието и принципа на лазерното устройство, свойства на лазерното лъчение. Лазери с ниска и висока интензивност: свойства, въздействие върху биологичните тъкани. Приложение на лазерните технологии в медицината.

резюме, добавено на 28.05.2015 г

Биологичен ефект върху тялото на йонизиращо лъчение от радиоактивен агент и неутронно увреждане. Остра и хронична лъчева болест: периодичност на протичане, клинични синдроми. Костномозъчна форма на ARS; диагностика, патогенеза, профилактика.

презентация, добавена на 21.02.2016 г

Внезапно увеличаване на смъртността поради радиация. Хипотези за произхода на радиацията и нейната идентификация. Източници на биологично активна радиация от земен произход, химически обекти и тяхното влияние върху модификацията на клетките на живите организми.

доклад, добавен на 16.12.2009 г

Имунорегулаторен ефект на глюкокортикоидите, ефекти върху тялото. Ефект върху метаболизма, връзки с други хормони. Имена на лекарства. Мощен антиалергичен ефект, противовъзпалителен, антистресов, противошоков ефект.

Ефектите на радиацията върху тялото могат да бъдат различни, но почти винаги са отрицателни. В малки дози радиацията може да се превърне в катализатор на процеси, водещи до рак или генетични нарушения, а в големи дози често води до пълна или частична смърт на организма поради разрушаване на тъканните клетки.

Трудността при проследяване на последователността от събития, причинени от радиация, е, че ефектите от радиацията, особено при ниски дози, може да не са очевидни веднага и често отнемат години или дори десетилетия, за да се развие болестта. В допълнение, поради различната проникваща способност различни видоверадиоактивно лъчение те имат различен ефект върху организма: - най-опасни са частиците, но за - лъчението дори лист хартия е непреодолима бариера; -радиацията може да проникне в телесната тъкан на дълбочина от един до два сантиметра; - радиацията се характеризира с най-голяма проникваща способност: тя може да бъде спряна само от дебела плоча, изработена от материали с висок коефициент на поглъщане, например бетон или олово.

Чувствителността на отделните органи към радиоактивното лъчение също варира. Ето защо, за да се получи най-надеждната информация за степента на риска, е необходимо да се вземат предвид съответните коефициенти на чувствителност на тъканите при изчисляване на еквивалентната доза радиация:

0,03 - костна тъкан
0,03 - щитовидна жлеза
0,12 - червен костен мозък
0,12 - светлина
0,15 - млечна жлеза
0,25 - яйчници или тестиси
0,30 - други тъкани
1,00 - тялото като цяло.

Вероятността от увреждане на тъканите зависи от общата доза и размера на дозата, тъй като благодарение на техните възстановителни способности повечето органи имат способността да се възстановяват след серия от малки дози.

Таблица 1 показва екстремните стойности на допустимите дози на радиация:

Маса 1.

Има обаче дози, при които смъртта е почти неизбежна. Например дози от порядъка на 100 g водят до смърт след няколко дни или дори часове поради увреждане на централната нервна система, от кръвоизлив в резултат на доза радиация от 10-50 g, смъртта настъпва за една до две седмици, а доза от 3-5 грама заплашва да доведе до смърт за приблизително половината от облъчените.

Познаването на специфичната реакция на организма към определени дози е необходимо за оценка на последствията от високи дози радиация при аварии на ядрени инсталации и устройства или опасността от облъчване при продължителен престой в зони с повишена радиация, както от естествени източници, така и в случай на радиоактивно замърсяване. Въпреки това дори малките дози радиация не са безвредни и ефектът им върху тялото и здравето на бъдещите поколения не е напълно проучен. Въпреки това може да се предположи, че радиацията може да причини преди всичко генетични и хромозомни мутации, което впоследствие може да доведе до проява на рецесивни мутации.

Най-често срещаните и сериозни увреждания, причинени от радиацията, а именно рак и генетични заболявания, трябва да бъдат разгледани по-подробно.

В случай на рак е трудно да се оцени вероятността от заболяване като последица от радиация. Всяка, дори и най-малката доза, може да доведе до необратими последици, но това не е предопределено. Установено е обаче, че вероятността от заболяване нараства правопропорционално на дозата радиация.

Сред най-често срещаните ракови заболяванияпричинени от облъчване, се изолират левкемии. Оценка на вероятността фатален изходза левкемия е по-надеждна от подобни оценки за други видове рак (Приложение 4). Това може да се обясни с факта, че левкемията се проявява първа, причинявайки смърт средно 10 години след момента на облъчване. Левкемиите са следвани „по популярност” от: рак на гърдата, рак щитовидната жлезаи рак на белия дроб. Стомахът, черният дроб, червата и други органи и тъкани са по-малко чувствителни.

Въздействието на радиологичните лъчения рязко се увеличава от други неблагоприятни фактори на околната среда(феноменът на синергията). По този начин смъртността от радиация при пушачите е значително по-висока.

Що се отнася до генетичните последици от радиацията, те се проявяват под формата на хромозомни аберации (включително промени в броя или структурата на хромозомите) и генни мутации. Генните мутации се появяват веднага в първото поколение (доминантни мутации) или само ако и двамата родители имат един и същ мутирал ген (рецесивни мутации), което е малко вероятно.

Изучаването на генетичните ефекти на радиацията е още по-трудно, отколкото в случая с рака. Не е известно какво генетично увреждане причинява облъчването, то може да се прояви в продължение на много поколения; невъзможно е да се разграничи от тези, причинени от други причини.

Необходимо е да се оцени появата на наследствени дефекти при хората въз основа на резултатите от експерименти с животни.

При оценката на риска SCEAR използва два подхода: единият определя незабавния ефект от дадена доза, а другият определя дозата, при която честотата на поява на потомство с определена аномалия се удвоява в сравнение с нормалните радиационни условия.

Така при първия подход е установено, че доза от 1 g, получена при нисък радиационен фон от мъже (при жените оценките са по-малко сигурни) предизвиква появата на от 1000 до 2000 мутации, водещи до сериозни последствия, а от 30 до 1000 хромозомни аберации на всеки милион живи новородени.

Вторият подход дава следните резултати: хроничното облъчване с мощност на дозата от 1 g на поколение ще доведе до появата на около 2000 сериозни генетични заболяванияза всеки милион живи новородени сред децата на тези, които са били изложени на такава радиация.

Тези оценки са ненадеждни, но необходими. Генетичните последици от радиацията се изразяват в такива количествени параметри като намаляване на продължителността на живота и периода на инвалидност, въпреки че се признава, че тези оценки не са нищо повече от първоначална груба оценка. Така хроничното облъчване на населението с мощност на дозата от 1 g на поколение намалява периода на работоспособност с 50 000 години и продължителността на живота с 50 000 години за всеки милион живи новородени деца от първото облъчено поколение; при постоянно облъчване на много поколения се получават следните оценки: съответно 340 000 години и 286 000 години.

Има три начина, по които радиоактивните вещества влизат в тялото: чрез вдишване на замърсен с радиоактивни вещества въздух, чрез замърсена храна или вода, през кожата, а също и по време на инфекция отворена рана. Първият начин е най-опасен, защото:

обемът на белодробната вентилация е много голям

стойностите на коефициента на абсорбция в белите дробове са по-високи.

Праховите частици, върху които се сорбират радиоактивни изотопи, когато въздухът се вдишва през горните дихателни пътища, частично се утаяват в устната кухина и назофаринкса. От тук влиза прахта храносмилателен тракт. Останалите частици навлизат в белите дробове. Степента на задържане на аерозолите в белите дробове зависи от дисперсията. Около 20% от всички частици се задържат в белите дробове; тъй като размерът на аерозола намалява, забавянето се увеличава до 70%.

При абсорбиране на радиоактивни вещества от стомашно-чревния тракт е важен коефициентът на резорбция, характеризиращ дела на веществото, което навлиза в кръвта от стомашно-чревния тракт. В зависимост от природата на изотопа коефициентът варира в широки граници: от стотни от процента (за цирконий, ниобий) до няколко десетки процента (водород, алкалоземни елементи). Резорбцията през непокътната кожа е 200-300 пъти по-малка, отколкото през стомашно-чревния тракт, и като правило не играе съществена роля.

Когато радиоактивни вещества попаднат в тялото по някакъв начин, те се откриват в кръвта в рамките на няколко минути. Ако приемът на радиоактивни вещества е бил еднократен, тогава тяхната концентрация в кръвта първо се повишава до максимум, а след това намалява в рамките на 15-20 дни.

Концентрациите в кръвта на дългоживеещи изотопи могат впоследствие да се поддържат на почти същото ниво за дълго време поради обратното промиване на отложените вещества.

Заредени частици, проникващи в тъканите на тялото - и - частиците губят енергия поради електрически взаимодействия с електроните на атомите, близо до които преминават (Гама лъчение и рентгенови лъчи пренасят енергията си към материята по няколко начина, които в крайна сметка също водят до електрически взаимодействия .)

Електрически взаимодействия. В рамките на време от около десет трилиона от секундата, след като проникващата радиация достигне съответния атом в тъканта на тялото, един електрон се откъсва от този атом. Последният е отрицателно зареден, така че останалата част от оригиналния неутрален атом става положително зареден. Този процес се нарича йонизация. Отделеният електрон може допълнително да йонизира други атоми.

Физико-химични промени. И свободният електрон, и йонизираният атом обикновено не могат да останат в това състояние за дълго и през следващите десет милиардни от секундата участват в сложна верига от реакции, които водят до образуването на нови молекули, включително такива изключително реактивни като „ свободни радикали." Химични промени. През следващите милионни части от секундата, получените свободни радикали реагират както помежду си, така и с други молекули и чрез верига от реакции, които все още не са напълно разбрани, могат да причинят химическа модификация на биологично важни молекули, необходими за нормалното функциониране на клетката. Биологични ефекти. Биохимичните промени могат да настъпят в рамките на няколко секунди или десетилетия след облъчването и да причинят незабавна смърт на клетките или такива промени в тях могат да доведат до рак.

Механизъм биологично действиерадиоактивното излъчване е сложно и не е напълно разбрано.

В началото на 1940г. Изследванията на А. А. Дробков, който изучава растежа на нодулни бактерии около източник на радиоактивно лъчение, показват както разрушителните, така и стимулиращите ефекти на радиоактивното лъчение едновременно. Всичко зависи от дозата на облъчване върху бактериите.

Многобройни изследвания на биолози, лекари и физици позволиха да се представят механизмите на излагане на йонизиращи лъчения и да се установят разликите в ефектите различни видовейонизиращи частици върху биологични обекти.

Може да възникне повреда на различни нивабиологична организация.

Радиочувствителността на живите организми варира значително. Смъртоносна дозаза бактерии е 10 4 Gy, за насекоми - 10 3 Gy, за бозайници - 10 Gy. За селскостопански животни единични дозиекспозиции от 1,5-2 Gy могат да доведат до лъчева болест, дози от 0,1 Gy/година могат да доведат до генетични ефекти. За растенията радиобиологичното увреждане се проявява в следното: на клетъчно ниво под формата на цитогенетично увреждане, оценено чрез намаляване на митотичната активност, увеличаване на броя на хромозомните аберации и промяна в продължителността на митотичния цикъл на клетките на апикалната меристема. Във фитоценозата това е загуба на най-радиочувствителните растителни видове, промяна в броя на растенията и запасите от фитомаса на единица площ, нарушаване на нормалните сукцесионни процеси и др. Трябва да се отбележи, че когато растенията са изложени на радиация в диапазон от ниски дози (1-5 Gy за растения и 5-10 Gy за семена) възниква явлението радиостимулация, т.е. ускоряване на растежа и развитието на растенията (Agroecology, 2000).

Спецификата на радиационното увреждане на екосистемите в зоната на аварията в Чернобилската атомна електроцентрала се проявява в следното: иглолистни гористрадат при доза на облъчване 10 Gy/година (външни прояви - “червена гора”), широколистните дървета - при 30 Gy/година, а агроекосистемите - при 70 Gy/година (Алексахин, 1993).

Дозата на облъчване на човек се определя от радиоекологичните характеристики на неговото местообитание, консумираната храна и вода. Максимална дозарадиация, която не причинява вреда на човешкото тяло при многократно облъчване, е равна на 0,003 Gy на седмица, а при еднократно облъчване - 0,025 Gy.

Ефектите от излагането на радиация върху общественото здраве за първи път са проучени подробно в Япония след атомните бомбардировки над Хирошима и Нагасаки. В резултат на изследването са направени следните изводи (Revich et al., 2004):

най-сериозната последица (въз основа на дозата на 1 милион жители) е ракът на гърдата при жените;
повечето обикновени видовенефатален рак - рак на щитовидната жлеза;
Общата честота на свързания с радиацията рак при жените е с 50% по-висока, отколкото при мъжете.

Изследвания, проведени в различни страни след аварията в атомната електроцентрала в Чернобил, показват, че ефектът от облъчването на щитовидната жлеза с радиоактивни йодни изотопи е няколко пъти по-голям от ефектите от облъчването от външен източник на радиация. В Русия през 1986 г. над 5 милиона души са били облъчени с радиоизотопи на йод. Всички тези хора имат повишена вероятност от развитие на рак на щитовидната жлеза, предизвикан от радиация. Според изчисленията на В. К. Иванов, А. Ф. Циб и др. (2004), само в региона на Брянск около 4000 души имат индивидуална приписваема (т.е. допълнителна) стойност на риска през целия живот над 99%. За други групи от населението тази вероятност е по-ниска.

Последиците от радиационното замърсяване могат да се проявят не само в появата на допълнителни случаи на рак на щитовидната жлеза, но и в промени в нейната функция. В дългосрочен план след излагане на йонизиращо лъчение е възможно развитието на хипотиреоидизъм и други патологии. Най-изразените последици от излагането на радиация ( вътрешна експозициящитовидна жлеза с йодни радионуклиди) в района на Урал, където стана аварията преди повече от 50 години.

Биологични ефекти на йонизиращото лъчение. Фактори, определящи увреждането на тялото. Какво е радиация и защо е опасна?

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Подобни документи

Последни записи