Действие радиационного излучения на ткани живого организма


Воздействие радиации на ткани живого организма


В органах и тканях биологических объектов как и в любой среде при облучении в результате поглощения энергии идут процессы ионизации и возбуждения атомов. Эти процессы лежат в основе биологического действия излучений. Его мерой служит количество поглощенной в организме энергии.
В реакции организма на облучение можно выделить четыре фазы. Длительность первых трех быстрых фаз не превышает единиц микросекунд, в течение которых происходят различные молекулярные изменения. В четвертой медленной фазе эти изменения переходят в функциональные и структурные нарушения в клетках, органах и организме в целом.
Первая, физическая фаза ионизации и возбуждения атомов длится 10-13 сек. Вo второй, химико-физической фазе, протекающей 10-10 сек образуются высокоактивные в химическом отношении радикалы, которые, взаимодействуя с различными соединениями, дают начало вторичным радикалам, имеющим значительно большие по сравнению с первичными сроки жизни. В третьей, химической фазе, длящейся 10 сек, образовавшиеся радикалы, вступают в реакции с органическими молекулами клеток, что приводит к изменению биологических свойств молекул.
Описанные процессы первых трех фаз являются первичными и определяют дальнейшее развитие лучевого поражения. В следующей за ними четвертой, биологической фазе химические изменения молекул преобразуются в клеточные изменения. Наиболее чувствительным к облучению является ядро клетки, а наибольшие последствия вызывает повреждение ДНК, содержащей наследственную информацию. В результате облучения в зависимости от величины поглощенной дозы клетка гибнет или становится неполноценной в функциональном отношении. Время протекания четвертой фазы очень различно и в зависимости от условий может растянуться на годы или даже на всю жизнь.
Различные виды излучений характеризуются различной биологической эффективностью, что связано с отличиями в их проникающей способности (рисунок) и характером передачи энергии органам и тканям живого объекта, состоящего в основном из легких элементов (таблица).

Рис.  Схематическое изображение проникающей способности различных излучений.

Таблица

Химический состав мягкой ткани и костей в организме человека
Элемент Заряд, Z Процентное отношение по весу
Мягкая ткань кости
Водород 1 10.2 6.4
Углерод 6 12.3 27.8
Азот 7 3.5 2.7
Кислород 8 72.9 41.0
Натрий 11 0.08 -
Магний 12 0.02 0.2
Фосфор 15 0.2 7.0
Сера 16 0.5 0.2
Калий 19 0.3 -
Кальций 20 0.007 14.7

Альфа-излучение имеет малую длину пробега частиц и характеризуется слабой проникающей способностью. Оно не может проникнуть сквозь кожные покровы. Пробег альфа-частиц с энергией 4 Мэв в воздухе составляет 2.5 см, а в биологической ткани лишь 31 мкм. Альфа-излучающие нуклиды представляют большую опасность при поступлении внутрь организма через органы дыхания и пищеварения, открытые раны и ожоговые поверхности.
Бета-излучение обладает большей проникающей способностью. Пробег бета-частиц в воздухе может достигать нескольких метров, а в биологической ткани нескольких сантиметров. Так пробег электронов с энергией 4 Мэв в воздухе составляет 17.8 м, а в биологической ткани 2.6 см.
Гамма-излучение имеет еще более высокую проникающую способность. Под его действием происходит облучение всего организма.
Биологический эффект от действия тепловых нейтронов в основном обусловлен процессами
Н(n,)2H и l4N(n,p)l4C
Сечения этих реакций составляют соответственно 0.33 и 1.76 барн. Основной эффект воздействия на биологическую ткань происходит под действием протонов, образующихся в реакции (n,р) и теряющих всю свою энергию в месте рождения.
Для медленных нейтронов сечения захвата нейтронов малы. Большая часть энергии расходуется на возбуждение и расщепление молекул ткани.
Для быстрых нейтронов до 90% энергии в ткани теряется при упругом взаимодействии. При этом решающее значение имеет рассеяние нейтронов на протонах. Дальнейшее выделение энергии происходит в результате ионизации среды протонами отдачи.

Источник: Учебное пособие О.И. Василенко, Б.С. Ишханов, И.М. Капитонов, Ж.М. Селиверстова, А.В. Шумаков «РАДИАЦИЯ»,   М., Изд-во Московского университета. 1996.



Комментарии (3) на “Действие радиационного излучения на ткани живого организма”

  • Yelena Simon:

    Ну простите за беспокойство, так как я далеко не доцтор наук. Радиацию просто боюсь. Позвольте спросить вас сколько облучения я получила во время Компью́терной томогра́фии головного мозга? Мне делали СТ сегодня, искали ануризм или опухоль в голове (болела голова до тошноты 6 недель не могла я терпеть) Но не нашли слава богу ничего. А я получила радиазию зато. На одной из етих машин Toshiba Aquilion 16 and 64 slice scanner. Не знаю на какой, но 4 минуты я там была. Там они написали на карте то лэвэлу облучения что cнимки головы поддвергают голову человека 150(millirem). У меня дети (сыну в 13 лет дважды делали СТ тоже я так переживаю) А можно ли вывести радиацию из организма?

    Ответте пожалуйста!

    • yarosrodin:

      Уважаемый корреспондент!

      Наша фирма не является медицинским учреждением, но исходя из Ваших вопросов и наших технических знаний, а также информации в нормативных документах и открытых источниках информации можно сказать следующее.

      В среднем жители индустриальных городов получают годовую дозу облучения до 3 мЗв (милизивертов). Она складывается из дозы за счет природного радиационного фона Земли, от строительных материалов в помещениях дома и на работе, везде, космических лучей. От этого деться некуда и это не опасно, это нормально.

      Кто работает с источниками излучения, у тех, естественно, более высокие годовые дозы. Но такая работа регламентируется специальными документами и специальным образом организована.

      При медицинских обследованиях на рентгеновских томографах человек получает, как пишут в разных источниках, до 14 мЗв. Это при том, что опасным уровнем считается 200−400 мЗв. Ваши 150 миллирентген соответствует 1,5 мЗв.

      Так что облучением при медицинском обследовании пренебрегать нельзя, но оно очень далеко от опасного уровня.

      По поводу снижения уровня радиации в организме. Мне кажется, что если в организм попали радионуклиды (Чернобыльские или техногенные) вместе с водой или продуктами питания, то их нужно выводить. Говорят красным вином, препаратами йода или по другому. В повседневной жизни радионуклиды попадают в организм с воздухом. В наибольшей степени это радон, который выделяется из земли и стройматериалов домов. Но если нет никаких аномалий, то это также небольшие дозы.

      Если организм получил облучение за счет внешнего источника, то выводить из него нечего.

      Будем рады, если помогли Вам.

      Желаем Вам здоровья.

      С Уважением Леонид Родин.

      • Yelena Simon:

        Уважаемый Ярослав,

        Огромное спасибо за Ваше время, за то что мне ответили. Вот идея: мы все получаем 2−3 mSv (effective dose) в год, то есть по немногу в день, а во время облучения КТ аппаратом ета доза даётся за секунды. Разница есть или нет не пойму, но поздно уже понимать. A я стала одержима одной толькой темой и мыслью о раке после етого облучения и виню себя. Я узнала мою конкретную дозу во время вчерашней конференции с Радиологом и Физиком той больнице где мне делали КТ, так как мое волнение довелo меня до состояния паники и истерики (так как всe отказывались мне говорить дозу или помочь мне её высчитать) Я была вынуждена из заставить дать мне цифры. В США здесь на официальной странице Здравоохранения написана доза 2 mSv for Head CT (КТ головы), моя доза 4.1 mSv. Да, «я далеко» от 200?400 mSv, но с радиацией шутить нельзя и я естественно чрeзвычаино перенервничала и теперь мне к сожалению ещё v 100 paз, хуже чем было до того как я пошла в больницу пред КТ процедурой. Я могла отказаться от теста, но к моему огромному сожалению, не знала как опасно и теперь виню себя беспощадно. Нервы сдали. Сколько проживу — столько пороживу. не вернуть ничего назад.

        Никому не желаю так не мучиться от стресса как я, и не делайте КТ — совет мой.

        Благодарю Bac ещё раз, и простите за беспокойство.

        Всего наилучшего,

        Лена

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите человечка с поднятой рукой: