Ветеринарная радиобиология

б) отсроченные, спустя месяцы, годы - стерильность, катаракта, нефро- кардиосклероз;

в) поздние, спустя годы, при больших дозах - фиброзы, нейропатии, поражения костей (клинически значимы, их степень зависит от дозы при местном и общем облучении).

Доза 0,1 - 1 Гр. Поздние детерминированные эффекты при малых дозах: различные функциональные нарушения сердечно-сосудистой, нервной, и других систем, отмеченные через 50 лет среди японцев, переживших ядерную бомбардировку (радиационная природа подобных эффектов нуждается в подтверждении и изучении).

Лучевая болезнь животных и человека.

Лучевая болезнь (ЛБ) - определенный комплекс проявлений поражающего действия ионизирующих излучений на организм.

Факторы от которых зависит многообразие проявлений лучевой болезни:

· Вид облучения (общее или местное, внешнее или от инкорпорированных радиоактивных веществ);

· Временной фактор (острое, пролонгированное или хроническое, однократное или фракционированное и т.д.);

· Пространственный фактор (равномерное или неравномерное облучение);

· Объем и локализация облученного сегмента тела и поверхности кожи.

Характерная черта острой лучевой болезни (ОЛБ) - волнообразность клинического течения, в чем можно усмотреть своеобразную последовательность проявления поражения отдельных систем организма.

Периоды течения ОЛБ: период формирования, период восстановления и период исходов и последствий.

Фазы первого периода ОЛБ: 1) общей первичной реакции; 2) кажущегося клинического благополучия (скрытая, или латентная, фаза); 3) выраженных клинических проявлений (фаза разгара болезни); 4) раннего восстановления.

Степени тяжести ОЛБ: В диапазоне доз 1 --6 Гр различают четыре степени тяжести ОЛБ человека: ОЛБ I (легкой) степени (1--2 Гр); ОЛБ II (средней) степени (2--4Гр); ОЛБ III (тяжелой) степени (4--6 Гр). При дозах выше 6 Гр ОЛБ оценивают как крайне тяжелую, IV степени (выделяют переходную, кишечную, церебральную и токсемическую формы. Две последние формы ОЛБ развиваются при дозах в несколько десятков Гр, причем гибель наступает в течение двух суток от тяжелейшего капилляротоксикоза, приводящего, в частности, к несовместимому с жизнью острому повышению внутричерепного давления).

Вероятность развития острой лучевой болезни той или иной степени тяжести четко связана не только с величиной, но и с мощностью дозы, уменьшаясь по мере пролонгирования облучения во времени.

Формы развития IV степени тяжести острой лучевой болезни:

При дозах 6 - 10 Гр развивается переходная форма болезни, протекающая с тяжелым костномозговым синдромом и выраженным поражением кишечника, адекватное лечение может в редких случаях обеспечить выживание.

При дозах 10 - 20 Гр возникает типичная форма кишечного поражения, заканчивающаяся смертельным исходом через 8-16 сут.

При дозах 20 - 80 Гр развивается токсемическое поражение с клиническими проявлениями в виде сосудистых расстройств и метаболических нарушений, смерть наступает на 4 - 7-е сут, поражение нервной системы носит вторичный характер.

Наконец, при дозах выше 80 Гр возникает церебральная форма поражения (коллапс, судороги и др. неврологические расстройства), завершающаяся смертью в первые часы - три дня.

Фаза первичной общей реакции первого периода острой лучевой болезни:

Первичная реакция организма человека возникает в зависимости от дозы в первые минуты - часы и проявляется во всех случаях при дозах облучения, превышающих 2 Гр. Появляются тошнота, рвота, усиливающиеся после приема жидкости, исчезает аппетит. Иногда ощущается сухость и горечь во рту. Пострадавшие испытывают чувство тяжести в голове, головную боль, общую слабость, иногда сонливость. Продолжительность фазы 1 - 3 дня.

Наибольшее диагностическое, а в некоторых случаях и прогностическое значение имеет время появления тошноты и рвоты, а также наличие и продолжительность диспептического синдрома, увеличение и отечность слюнных желез, гиперемия кожи. У лиц, наиболее тяжело пострадавших, первичная реакция возникает через 0,5 - 3 часа и продолжается в течение 3 - 4 дней.

Неблагоприятными в прогностическом отношении признаками первичной реакции, предопределяющими очень тяжелое течение болезни (а следовательно, свидетельствующими о суммарной дозе излучения > 10 Гр), являются: развитие шокоподобного состояния с падением артериального давления, кратковременная потеря сознания, субфебрильная температура, понос.

В пунктате костного мозга удается обнаружить четкие изменения, более заметные на 2-3-й сут: уменьшение общего числа миело-кариоцитов, снижение митотического индекса и исчезновение молодых генераций клеток. При цитологическом исследовании костного мозга человека, так же как и у животных, дегенеративные изменения могут быть обнаружены уже в первые часы после облучения. Характерно появление аберраций в лимфоцитах костного мозга и периферической крови.

Из биохимических изменений можно отметить при дозах > 4 Гр повышение в крови уровня сахара и билирубина и снижение содержания хлоридов крови, а также аминоацидурию (вследствие повышенного распада белка разрушающихся клеток) и гиперамилаземию в результате поражения слюнных желез.

Клинические проявления первой фазы ОЛБ являются не только следствием прямого повреждения радиочувствительных систем (лимфопения, задержка клеточного деления, уменьшение числа или исчезновение молодых форм кроветворных клеток, а возможно, и аминоацидурия), но свидетельствуют и о наличии преходящих, вторичных ранних сдвигов в нервно-регуляторных и гуморальных взаимоотношениях.

Лишь в крайне тяжелых случаях возникают кратковременные нарушения сознания, неспособность удержать позу. Первичная реакция наблюдается у некоторых видов животных. Наиболее типичны ее проявления у собак. Кролики погибают «под лучом» при дозах 12-15 Гр. Первичная реакция на облучение у мышей и крыс внешне менее выражена, возможно, в связи с отсутствием у них рвотного центра.

Фаза кажущегося клинического благополучия при ОЛБ:

Через 2-4 дня симптомы первичной реакции исчезают, и самочувствие больных улучшается или даже нормализуется. Болезнь вступает во вторую фазу, называемую скрытой или латентной стадией ОЛБ, из-за отсутствия клинически видимых признаков болезни. Продолжительность латентной фазы зависит от тяжести поражения (дозы излучения) и составляет у человека 30 суток. При очень тяжелых формах поражения (при дозах 10 Гр) она вообще отсутствует.

Из клинических признаков уже во время скрытой фазы отмечают выпадение волос (если доза превышает эпиляционную), неврологическая симптоматика постепенно сглаживается. Благополучие является лишь клиническим понятием. При исследовании крови в это время обнаруживается уже в ранние сроки лимфопения, в конце скрытой фазы тромбоцитопения, а также снижение числа нейтрофилов и ретикулоиитов.В костном мозге аплазия ярко выражена уже в первые дни, на 2-3-й неделе при цитопении появляются первые признаки регенерации в костном мозге. В этот же период отмечается и подавление ранних стадий сперматогенеза, может наблюдаться выпадение цикла месячных.

Фаза выраженных клинических проявлений ОЛБ:

Спустя 1-4 недели после облучения самочувствие больных вновь ухудшается, нарастает слабость, повышается температура, увеличивается скорость оседания эритроцитов (СОЭ). Латентная фаза заболевания сменяется фазой разгара болезни. Наиболее типичны для нее инфекционные осложнения, протекающие на фоне длящегося более двух недель агранулоцитоза. Вместе с возможными проявлениями кровоточивости они представляют основную угрозу для жизни больных в этот период.

Морфологический состав крови в фазе разгара преимущественно состоит из лимфоцитов, все остальные элементы белой крови представлены единичными клетками или исчезают совсем. Это приводит к относительному лимфоцитозу при абсолютной лимфопении. К концу фазы (а при больших дозах и выраженном геморрагическом синдроме - раньше) выявляется и начинает прогрессировать анемия. При крайне тяжелых поражениях наблюдается летальный исход при глубокой аплазии кроветворной ткани. В остальных случаях в это время в костном мозге и лимфатических узлах, наряду с продолжающейся деструкцией, уже отчетливо выражены признаки регенерации.

В период разгара наблюдается также гипопротеинемия и гипоальбуминемия, повышенное содержание основного азота и снижение количества хлоридов. Отражением нарушения обмена веществ и диспептических расстройств (потери аппетита и поносов) является резкое снижение массы тела. У больных, получавших лечение, третья фаза заболевания продолжается от одной до трех недель, а затем в случаях с благоприятным исходом переходит в четвертую фазу - восстановление.

Фаза раннего восстановления при ОЛБ:

Начало фазы восстановления характеризуется нормализацией температуры, улучшением самочувствия, появлением аппетита, восстановлением сна. Исчезает кровоточивость, ослабевают диспептические явления, восстанавливается масса тела. Происходит постепенная нормализация показателей крови, которая у выживающих больных начинается еще в разгаре заболевания как следствие регенерации костного мозга. Уже тогда в периферической крови появляются ранние формы клеток - ретикулоциты и молодые лейкоциты, вплоть до миелобластов, и регенераторные формы тромбоцитов. Однако анемия сохраняется и достигает максимума к 5-6-й неделе, затем число эритроцитов начинает увеличиваться и через 2-3 месяца приходит к исходному или пограничному уровню.

Продолжительность фазы восстановления 2-2,5 месяцев. К концу 3-го месяца от начала заболевания обычно самочувствие становится удовлетворительным, хотя отдельные проявления еще имеют место: рост волос возобновляется только к 4-му месяцу, сперматогенез восстанавливается лишь через 4-6 месяцев.

Различия в проявлениях ОЛБ у человека и животных:

Попытки моделировать радиационный синдром человека на других млекопитающих с целью более полного исследования и проверки возможностей терапии показали, что с достаточной полнотой его воспроизвести невозможно [Флиднер Т., 1974]. Во-первых, дозы, достаточные для развития костномозгового синдрома у человека (2-3 Гр), не вызывают серьезных нарушений кроветворения у мышей, кроликов и крыс. Сходный синдром у этих видов животных развивается только после облучения соответственно в дозах 6, 7 и 8 Гр. Во-вторых, между человеком и животными наблюдаются большие различия во времени проявления типичных симптомов. У человека костномозговой синдром развивается на 4-5-й неделе, а у крыс, кроликов, мышей, обезьян, морских свинок, собак и свиней - на 2-3-й неделе после облучения. В-третьих, не совпадают и клинические симптомы, возникающие у животных и человека в период разгара болезни. У крыс, мышей, кроликов и морских свинок при среднелетальных дозах гранулоцитопения отмечается очень рано после облучения и находится уже на пути к восстановлению в период, когда тромбоцитопения только достигает наибольшей выраженности. Размеры тела человека приводят к тому, что облучение не является однородным. В некоторых ситуациях это накладывает отпечаток на клинические проявления, особенно когда величина дозы для отдельных сегментов тела различается в 2,5-3 раза.

Особенности острого лучевого поражения при неравномерном облучении:

Рассмотрим два крайних случая неравномерного облучения: 1) общее неравномерное облучение; 2) преимущественно местное (локальное) облучение. В первом из них неравномерность поглощенной дозы создается в результате ослабления проникающего излучения по глубине или частичной защитой сегментов тела, во втором - вследствие экранирования (случайного или специального) основной массы тела или в результате локального радиационного воздействия. Между этими крайними примерами встречаются самые различные промежуточные варианты и их сочетания. Соответственно следует ожидать и многообразия клинических форм возникающих поражений.

Хроническая лучевая болезнь:

Хроническая лучевая болезнь (ХЛБ) - это самостоятельная нозологическая форма лучевого поражения, развивающаяся в результате продолжительного облучения в дозах, суммарно достигающих 1,0-3,0 Гр при интенсивности облучения (мощности дозы) порядки 0,001-0,003 Гр/сутки. Сроки развития проявлений ХЛБ зависят от мощности дозы и варьируют от нескольких месяцев до 1-3 лет. ХЛБ, как и ОЛБ, характеризуется фазовым течением и особенностями проявления, связанными с неравномерностью облучения, а также возможным развитием отдаленных последствий

ХЛБ при внешнем облучении представляет собой сложный клинический синдром с вовлечением ряда органов и систем, периодичность течения которого связана с динамикой формирования лучевой нагрузки, т.е. с продолжением или прекращением облучения. Своеобразие ХЛБ состоит в том, что в активно пролиферирующих тканях, благодаря интенсивным процессам клеточного обновления, длительное время сохраняется возможность морфологического восстановления тканевой организации. В то же время такие стабильные (в клеточно-кинетическом отношении) системы, как нервная, сердечно-сосудистая и эндокринная, отвечают на хроническое лучевое воздействие сложным комплексом функциональных реакции и крайне медленным нарастанием незначительных дистрофических изменений.

После прекращения облучения наступает период восстановления, характеризующийся преобладанием репаративных процессов в наиболее радиопоражаемых тканях, а также нормализацией (иногда не полной) функциональных нарушений в других системах.

Лучевая болезнь животных:

Легкая степень ЛБ развивается при поглощенной дозе 1,4-2,5 Гр характеризуется кратковременным угнетением общего состояния животного, иногда отказом от корма, небольшим уменьшением количества лейкоцитов в крови, уменьшением количества лимфоцитов на 25-50%.

Средняя степень ЛБ развивается при облучении дозой 2,5-4,0 Гр. При этом отмечается угнетение общего состояния животного, кратковременный отказ от корма, небольшая лихорадка, у овец с 5-8 дня начинает выпадать шерсть. Содержание лейкоцитов в крови снижается на 50% и более, лимфоцитов - на 75% и более, через две недели уменьшается количество эритроцитов и тромбоцитов. На слизистых оболочках могут быть кровоизлияния. При отсутствии осложнений происходит выздоровление.

Тяжелая степень ЛБ развивается при поглощенной дозе в 4,0-7,5 Гр. Проявляется тяжелым угнетением, повышением температуры тела, эпиляцией, резким уменьшением количества лейкоцитов, эритроцитов, тромбоцитов, кровоизлияниями. Всегда сопровождается различными осложнениями.

Крайне тяжелая степень ЛБ развивается при поглощенной дозе более 7,5 Гр. Протекает тяжело, животные погибают через 10-15 дней, а при очень больших дозах и ранее.

Диагностика лучевой болезни у сельскохозяйственных животных:

Поскольку строго специфических признаков ОЛБ нет, диагноз ставят на основе анамнеза, дозиметрических данных, клинических признаков болезни, гематологических, морфологических иммунобиологических и других лабораторных исследований. При постановке диагноза большое значение приобретают гематологические показатели: содержание гемоглобина, эритроцитов в периферической крови, степень лейкопении, тромбоцитопении, скорость свертывания крови, миелограмма и другие реакции системы крови. Необходимо учитывать степень клинического проявления и патологоанатомические изменения, характерные для геморогического синдрома.

Цитогенетические методы: определение частоты и типа аберраций хромосом в клетках крови, костного мозга, эпителия слизистых оболочек, зародышевого эпителия семенников и других органов. Иммунологические методы: иммунограмма и функциональные тесты. Полученные с помощью этих методов результаты дают возможность определить поглощенную дозу излучения (биодозиметрия), прогнозировать степень тяжести, исход и эффективность проведения лечебных мероприятий. При постановке диагноза ЛБ учитывают патологоанатомические изменения и гистохимические исследования отдельных органов и тканей. Для повышения достоверности диагноза и прогнозирования исхода используют по возможности большее число методов исследования.

К принципам и способам защиты сельскохозяйственных животных от ионизирующих излучений можно отнести диагностику и реализацию своевременной биохимической коррекции выявленных нарушений.

Рекомендуется проводить следующие защитные мероприятия для получения качественных продуктов питания при ведении животноводства на радиоактивно загрязненных территориях: сочетание контрмер в земледелии, растениеводстве и животноводстве, обеспечивающее рациональную организацию кормопроизводства; использование в рационе ферроцианид-содержащих кормовых добавок и минералов; применение антиоксидантов, блокаторов мембранного транспорта двухвалентных катионов, адаптогенов и физических факторов нерадиационной природы.

Поздние детерминированные эффекты, характеризующиеся медленным нарастанием и длительным течением. Они являются следствием гибели функциональных клеток тканей с низкими уровнями пролиферации и спонтанной гибели клеток. Последствия гибели этих клеток во многих случаях усугубляются постепенным отмиранием пораженных эндотелиальных клеток капиллярной сети, питающей эти ткани. Чаще всего подобные поздние детерминированные эффекты наблюдаются после лучевой терапии опухолей, проводимой с использованием высоких очагов доз излучения, в виде фиброзов, патологических переломов костей и различных нейропатий.

Отдаленные эффекты облучения.

Спустя длительное время после лучевого воздействия, когда лучевая болезнь, казалось бы, окончательно прошла, в организме могут развиваться различные патологии. Их называют отдаленными последствиями облучения. У мышей, морских свинок и крыс они проявляются уже через месяц, у собак и лошадей - через год, у человека через 10 - 30 лет. К отдаленным последствиям облучения относятся помутнений хрусталика, нефросклероза, нарушения гуморального и клеточного иммунитета, снижение плодовитости, полная или временная стерильность и сокращение общей продолжительности жизни.

Одним из высокорадиочувствительных органов является орган зрения. При облучении могут повреждаться любые части глаза, но наиболее чувствительной его частью является хрусталик. Наиболее распространенным эффектом является помутнение хрусталика - катаракта. Корпускулярные излучения с большой плотностью ионизации, в первую очередь - и нейтронное, обладают гораздо более высоким катарактогенным действием, чем электромагнитные и - излучения. Так, пороговой дозой рентгеновского излучения для возникновения катаракты является 8 Гр, а для нейтронов с энергией 7.5 МэВ порог может составлять 2-З Гр.

Еще одним типичным отдаленным последствием действия радиации является нефросклероз. Он вызывается повреждениями почечной ткани и сосудов почек, которые играют ведущую роль в выведении радионуклидов из организма. При этом разрушенные участки почечной ткани замещаются соединительной тканью. Результатом этого могут быть проявления почечной гипертонии со стойким повышением артериального давления, альбуминурии, почечной недостаточности.

В зависимости от эффективной дозы облучения оно может иметь различное влияние на продолжительность жизни организма (Рис.34). Высокие дозы вызывают уменьшение продолжительности жизни тем сильнее, чем больше доза. Специальные эксперименты показали, что при однократном общем облучении в дозах более 2 Гр. (до летальных) на каждые 4 Гр. однократного общего облучения продолжительность жизни сокращается на 3-5%.

В определенном диапазоне доз ионизирующая радиация не оказывает значимого влияния на продолжительность жизни. И, наконец, существуют данные о том, что небольшие дозы радиации (до 0,5 Гр) способны на 15 - 20 % увеличивать продолжительность жизни. Это наблюдается при воздействии малых количеств радионуклидов и хроническом облучении животных гамма-излучением. Малые дозы оказывают предохраняющий эффект при последующем облучении более высокими дозами, оказывают стимулирующее воздействие на некоторые функции организма, уменьшают возможность образования некоторых опухолей.

Характерными для отдаленной лучевой патологии являются также такие изменения покровных тканей, как изменение пигментации (обычно поседение), выпадение волос, уплотнение и атрофия эпидермиса, дисфункция потовых и сальных желез, волосяных фолликулов, потеря эластичности, фиброз дермы, повышенная чувствительность к травме и хроническое изъязвление.

Возникает законный вопрос: в чем причина отдаленных последствий облучения? Вероятнее всего, за эти последствия отвечают те клетки, которые подверглись действию радиации, но выжили, будучи отрепарированы. Такие клетки неизбежно несут в себе груз изменений, которые, проявляясь спустя определенное время, вызывают нарушения в функционировании потомков этой клетки, каждый из которых сохраняет исходное изменение.

3.Стохастические эффекты облучения

Для стохастических изменений характерно отсутствие зависимости от дозы облучения. С увеличением ее величины повышается лишь частота возникновения нарушений.

Теоретически при любой дозе. Стохастические (вероятностные) эффекты: а) злокачественные новообразования - рак и лейкозы, регистрируются спустя годы, десятки лет; б) генетические (наследственные) эффекты в потомстве, обнаруживаются сразу после рождения (практически риск ЗНО отмечен после 0,5 Гр, генетические эффекты у человека пока не зарегистрированы).

Одним из наиболее типичных отдаленных последствий облучения являются злокачественные новообразования. Так, среди японцев, переживших атомный взрыв в Хиросиме и Нагасаки, к 1980 гг. установлено повышение частоты лейкозов, рака щитовидной и молочной желез, кожи, легких, желудка, толстой кишки, гортани, придаточных пазух носа, матки, яичников, яичек, множественной миеломы. Вероятность развития новообразований связана прямой зависимостью с дозой облучения, а в случае ядерного взрыва - с расстоянием до его эпицентра.

Одно из первых испытаний ядерного оружия было проведено в сентябре 1954 г на Тоцком полигоне в Оренбургской области. В последующие годы наблюдалось повышение частоты онкологических заболеваний в Бузулукском, Сорочинском и Тоцком районах Оренбургской области и Борском районе Самарской области, что связывается с отдаленными последствиями радиационного поражения.

Одной из наиболее распространенных пострадиационных раковых опухолей является рак молочной железы. Его вероятность связана не только с полученной дозой, но и с изменением гормонального статуса организма. Так, после удаления яичников вероятность развития опухолей молочной железы значительно снижается, а при успешной пересадке яичника от донора вновь возрастает.

При хроническом воздействии на дыхательную систему радиоактивных веществ, проникающих ингаляционным путем (радиоактивная пыль, радон или торон урановых рудников и производств) велика вероятность развития рака легкого. Подобное заболевание на протяжении сотен лет было бичом для шахтеров Чехии и Силезии, где оно получило название "болезнь рудокопов".

Характерной особенностью внешнего действия рентгеновского, нейтронного и -излучения является развитие опухолей кожи и подкожной клетчатки спустя 10 - 30 лет после облучения. Особенно эффективно в этом отношении нейтронное излучение. На первых этапах развития рентгенологии, когда еще не знали о канцерогенных свойствах ионизирующих излучений, врачи-рентгенологи часто подвергались такому воздействию. Еще в 40-х годах на съездах рентгенологов можно было встретить пожилых врачей с ампутированными от лучевого рака пальцами.

4. Тератогенные эффекты

Доза менее 0,1 Гр (доза облучения плода). Тератогенные эффекты: различные пороки развития и уродства, возникшие в результате облучения плода на разных стадиях закладки того или иного органа (будучи пороговыми по дозе, относятся к детерминированным, а по вероятности проявления того или иного эффекта к стохастическим).

Данные о действии на эмбрион и плод человека получены в результате изучения последствий лучевой терапии и исследовании детей, подвергшихся внутриутробному облучению в Хиросиме и Нагасаки. Общий вывод из этих наблюдений однозначен - радиочувствительность плода высокая и она тем больше, чем он моложе.

У выживших детей повреждающее действие радиации проявляется в виде различных уродств, задержки физического и умственного развития или их сочетаний. Наиболее частые уродства - микроцефалия, гидроцефалия и аномалии развития сердца.

Пороки развития и уродства, возникающие в результате облучения in utero, объединяются термином тератогенные эффекты. С одной стороны, их можно рассматривать как стохастические эффекты, имея в виду вероятностный характер их проявления в зависимости от стадии эмбриогенеза, на которой произошло облучение. Однако правильнее их отнести к разновидности соматических эффектов, так как они возникают у ребенка в результате его непосредственного облучения в состоянии эмбриона или плода. Во всяком случае, тератогенные эффекты не следует смешивать с наследственными эффектами, возникающими в не подвергавшемся непосредственному облучению потомстве облученных родителей.

Крайне высокая радиочувствительность организма в антенатальном, внутриутробном периоде развития легко объяснима, так как в это время он представляет собой конгломерат из делящихся и дифференцирующихся клеток, обладающих наибольшей радиочувствительностью.

При мозаике развивающихся центров, каждый из которых жизненно необходим для выживания эмбриона, облучение в дозах, летальных для любого центра, будет смертельным для всего организма в целом. В этом случае радиочувствительность эмбриона определяется наиболее чувствительной системой, находящейся в данный момент в состоянии активного развития.

Заслуживают внимания сведения о последствиях облучения матерей во второй половине беременности. К ним относятся данные о повышенной заболеваемости и смертности таких детей в Нагасаки, а также сообщения об аномалиях развития, наблюдавшихся при рентгенотерапевтических процедурах, проводимых на разных сроках беременности матерей. Так, облучение эмбриона человека в период первых двух месяцев ведет к 100%-му поражению, а в период от 3 до 5 месяцев - к 64, в период от 6 до 9 месяцев - к 23% поражения эмбриона.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема 6: ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ С ИСТОЧНИКАМИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Лекция 17: Основы радиационной безопасности

1. Нормы радиационной безопасности (НРБ)

В нашей стране приняты важные федеральные законы: «О радиационной безопасности населения» и «Об использовании атомной энергии». Эти законы определяют правовые основы обеспечения охраны окружающей среды и радиационной безопасности населения.

На основании указанных законов разработаны и утверждены «Нормы радиационной безопасности» (НРБ-99; СП.2.6.2.758-99), регламентирующие требования законов в форме основного дозового предела, допустимого уровня воздействия ионизирующего излучения и других требований по ограничению облучения человека. Наиболее полно современные представления о радиационной безопасности изложены в публикациях МКРЗ №26 и №60.

Основная цель радиационной безопасности - исключить возникновение генетических эффектов и ограничить возникновение стохастических, сохраняя условия для производственной деятельности человека.

Для достижения этой цели в НРБ-99 заложены три основных принципа радиационной безопасности:

принцип нормирования - непревышение допустимого предела индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения;

принцип обоснования - запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риска возможного вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному фону облучением;

принцип оптимизации - поддержание на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого источника ионизирующего излучения.

Согласно НРБ-99 по допустимому уровню облучения все население разделено на 3 категории:

Категория А - персонал (лица постоянно или временно непосредственно работающие с техногенными источниками излучений);

Категория Б - лица из персонала, находящиеся по условиям работы в сфере воздействия техногенных источников ионизирующего излучения;

Все население - население области, края, республики, страны.

Нормами радиационной безопасности установлены также 3 группы критических органов:

I группа (высокочувствительные органы) - все тело, гонады, красный костный мозг;

II группа (средней чувствительности) - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и другие органы, исключая относящиеся к I и III группам;

III группа (наименее чувствительные) - костная ткань, кожный покров, кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

В основу приведенной группировки критических органов положена вероятность развития в них отдаленных эффектов облучения. Под критическим органом при нормировании понимают орган, ткань, часть тела или все тело, облучение которого в данных условиях причиняет наибольший ущерб здоровью человека или его потомству.

Для каждой категории облучаемых лиц устанавливаются три класса нормативов:

I - основные пределы доз (ПД);

II - допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного радионуклида, пути поступления или одного вида внешнего излучения), являющиеся производными от основных пределов доз:

· пределы годового поступления (ПГП), (Бк/год);

· среднегодовые допустимые объемные активности (ДОА) (Бк/м3),

· уровни вмешательства (УВ), (Бк/кг) и др.

III - контрольные уровни. Речь идет о предельно допустимых выбросах (ПДВ) в атмосферу и предельно допустимых сбросах (ПДС) отходов.

Предел дозы - это величина годовой эффективной или эквивалентной дозы техногенного облучения, которая не должна превышаться в условиях нормальной работы.

Предельно допустимая доза - наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, которое при равномерном воздействии в течении 50 лет не вызовет в состоянии здоровья персонала неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Соблюдение предела годовой дозы предотвращает возникновение детерминированных эффектов, а вероятность предполагаемых стохастических эффектов находится при этом на приемлемом уровне. Все остальные ограничения, установленные НРБ (радиационный фон в помещениях, содержание радионуклидов в воздухе, воде, пище и проч.), определяются исходя из того, чтобы не были превышены основные дозовые пределы, исходя из суммы как внешнего, так и внутреннего облучения.

Таблица 17.1.

Основные дозовые пределы, мЗв/год

Нормируемая величина	Персонал (группа А)	Лица из персонала (группа Б)	Население
Эффективная доза (в среднем за любые последовательные 5 лет)	20, но не более 50	5, но не более 12,5	1, но не более 5
Эквивалентная доза: в хрусталике глаз в коже в кистях и стопах	150 500 500	37,5 125 125	15 50 50

Цифра 1 мЗв в среднем за год от техногенных источников является фундаментом обеспечения радиационной безопасности населения.

Основные пределы доз облучения не включают дозы природного и медицинского облучения, а также вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

Предел годового поступления (ПГП) - допустимый уровень поступления данного радионуклида в организм в течение года, который при монофакторном воздействии приводит к облучению условного человека ожидаемой дозой, равной соответствующему пределу годовой дозы (Бк/год). Нормируются разные значения ПГП: в зависимости от радионуклида, для персонала (в воздухе рабочих помещений), для населения (в атмосферном воздухе, а также в воде и пище).

Среднегодовые допустимые объемные активности (ДОА), Бк/м3, отдельных радионуклидов для воздуха и уровни вмешательства (УВ), Бк/кг, для воды и пищи вычисляются как отношение ПГП радионуклида к объему (V) воздуха и массы воды (М), с которыми радионуклид поступает в организм человека на протяжении календарного года. Значения этих величин для каждого конкретного радионуклида приведены в НРБ. Причем, эти значения относятся к так называемой «критической группе» - группе лиц из населения, которая подвергается наибольшему радиационному воздействию по данному пути облучения от данного источника излучения.

Возможное поступление радионуклида с пищей рассчитывают исходя из местных санитарных данных о годовом потреблении отдельных пищевых продуктов при оценке по ПГП или сравнивают с УВ.

Исходя из основных дозовых пределов НРБ устанавливают также:

- допустимые плотности потока:

+электронов и бета-частиц при облучении кожи и хрусталиков глаз;

+фотонов при внешнем облучении всего тела, кожи и хрусталиков глаз;

+нейтронов при внешнем облучении всего тела;

- допустимые уровни радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи, спецодежды и средств индивидуальной защиты.

Ограничение облучения всего населения осуществляется регламентацией или контролем радиоактивности объектов окружающей среды (воды, воздуха, пищевых продуктов), технологических процессов, которые могут привести к загрязнению радионуклидами, доз от медицинского облучения и техногенноповышенного фона, обусловленного строительными материалами, химическими удобрениями, сжиганием органического топлива и т.п.

Помимо перечисленных основных дозовых пределов, для планирования мероприятий по защите и оперативного контроля для категорий А и Б устанавливают контрольные (рабочие) уровни поступления радиоактивных веществ, содержания их в организме, концентрации радиоактивных веществ в воздухе, воде водоемов, мощности дозы излучения, загрязнения поверхностей и т.п., рассчитанных из значений основных дозовых пределов.

Для категории А контрольный уровень устанавливает администрация учреждения при обязательном согласовании с органами госсаннадзора. Контрольные уровни должны бать ниже дозовых пределов. Для лиц категории А их устанавливают как среднее значение за одну рабочую смену; превышение этих уровней является санитарным нарушением. В исключительных случаях контрольные уровни могут быть выше основных дозовых пределов (н.р., при ликвидации аварии, монтажно-наладочных работах и т.д.). Для лиц категории Б контрольные уровни устанавливают органы Госсаннадзора как среднее значение за 1 месяц.

Согласно НРБ-99 разрешается планируемое повышенное облучение при ликвидации радиационной аварии. Потенциальную дозу внешнего облучения при поступлении радионуклидов в организм предвидеть невозможно. Поэтому при установлении аварии лицо, ответственное за радиационную безопасность учреждения, должно принять все меры для сведения к минимуму внешнего облучения и поступления радиоактивных веществ в организм человека. Планируемое повышение облучения персонала во время ликвидации аварии выше установленных пределов может быть оправдано лишь спасением людей, предотвращением развития аварии и облучения большего числа людей. В каждом подобном случае персонал должен быть предупрежден о дополнительном облучении. Такое облучение допускается только с письменного разрешения руководителя учреждения и личного согласия исполнителя.

Планируемое повышенное облучение не разрешается, если работник ранее получил дозу, превышающую годовую ПДД в 5 раз, и работник - женщина в возрасте до 40 лет. По НРБ-96 допускается двойное превышение ПДД (0,1 Зв) с разрешения местных органов Госсаннадзора. От работы такие лица не устраняются и обследованию не подлежат, но должна быть компенсация полученной дозы согласно формуле: Д ? ПДД * Т (время), и в любом случае доза к 30 годам не должна превышать 0,6 Зв (т.е. 12 ПДД). Кроме того, в НРБ-96 записано, что 1 раз за время работы персонал может получить с разрешения Минздрава 5 ПДД, т. е. 0,25 Зв, но компенсация этой дозы должна проходить в течение 10 лет. Однократное внешнее облучение свыше 5 ПДД или однократное поступление радионуклидов свыше 5 ПДД должно рассматриваться как потенциально опасное, а работника после облучения необходимо направить на медицинское обследование.

Для населения в случаях радиационной аварии НРБ устанавливают:

· прогнозируемые уровни облучения, при которых необходимо срочное вмешательство (действие, направленное на снижение вероятности облучения, либо дозы или неблагоприятных последствий облучения). Для всего тела такой уровень облучения за 2 суток составляет 1 Гр.

· уровни вмешательства при хроническом облучении;

· критерии для принятия неотложных решений в начальном периоде радиационной аварии;

· критерии для принятия решений об отселении и ограничении потребления загрязненных пищевых продуктов;

· критерии для принятия решений об ограничении потребления загрязненных продуктов питания в первый год после возникновения аварии.

Принципы контроля и ограничения радиационных воздействий в медицине основаны на получении необходимой и полезной диагностической информации или терапевтического эффекта при минимально возможных уровнях облучения. При этом не устанавливаются пределы доз. Практически единственным численным ограничением в сфере медицины является то, что мощность дозы гамма-излучения на расстоянии 1 метра от пациента, которому с терапевтической целью введены радиофармацевтические препараты, не должна превышать при выходе из радиологического отделения 3 мкЗв/ч (то есть примерно в 30 раз выше среднего природного фона).

2. Организация работы с источниками ионизирующих излучений

При работе с источниками ионизирующих излучений важное значение приобретает правильная организация труда, которая обеспечивает радиационную безопасность обслуживающего персонала и всего населения в целом. В этом случае дозовые нагрузки для лиц соответствующих категорий облучения и групп критических органов от источников внешнего и внутреннего облучений не будут превышать регламентированных значений.

Руководящим документом по радиационной безопасности при организации работ с источниками ионизирующих излучений являются «Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений» (ОСП-2000). В соответствии с ними оборудование, контейнеры, упаковки, транспортные средства, аппараты, передвижные установки, помещения, предназначенные для работ с применением источников ионизирующих излучений, должны иметь предупредительные знаки радиационной опасности для привлечения внимания к этим объектам. При работе с открытыми источниками дополнительно к мероприятиям по защите от внешнего облучения следует предусматривать меры по защите персонала и населения от внутреннего облучения и охране окружающей среды от радиоактивных загрязнений.

Учреждения, помещения и установки для работы с источниками ионизирующих излучений до начала их эксплуатации должны быть приняты компетентной комиссией, которая составляет акт приемки. На основании акта приемки местные органы Госсаннадзора оформляют санитарный паспорт учреждения (на срок не более 3 лет), дающий право получения, хранения и проведения работ с применением источников ионизирующих излучений. Администрация учреждения определяет перечень лиц для работы с источниками излучений, обеспечивает их обучение и инструктаж, разрабатывает правила внутреннего распорядка и инструкцию по радиационной безопасности, в которой излагаются порядок проведения работ, учета, хранения и выдачи источников излучений, сбора и удаления радиоактивных отходов, содержания помещений, меры личной профилактики и организация проведения радиационного контроля. Приказом по учреждению администрация назначает лиц, ответственных за радиационный контроль и безопасность, организует обязательный медицинский контроль при поступлении на работу и периодические медицинские осмотры.

Требования к размещению учреждений, участков и установок для работы с источниками ионизирующих излучений.

Запрещается размещение таких учреждений и установок в жилых зданиях и детских учреждениях. Площадки для строительства учреждений для работы с открытыми источниками следует выбирать с подветренной стороны по отношению к жилым зданиям, детским, общественным и санитарно-оздоровительным учреждениям, зонам отдыха и т.д. Вокруг учреждения, предназначенного для работы с источниками излучений, в случае необходимости устанавливают санитарно-защитную зону и зону наблюдения.

К санитарно-защитной зоне относится территория вокруг учреждения или источника радиоактивных выбросов или сбросов, на которой уровень облучения людей в условиях нормальной эксплуатации учреждения может превышать предел дозы ПД. В этой зоне устанавливают режим ограничений и проводят радиационный контроль.

Зона наблюдения - территория, где возможно влияние радиоактивных сбросов и выбросов учреждения и где облучение проживающего населения может достигать установленного предела дозы ПД. На этой территории проводят радиационный контроль.

Работа с закрытыми источниками излучения.

Закрытыми называются источники ионизирующего излучения, конструкция которых исключает попадание радиоактивных веществ в окружающую среду. Следовательно, в этом случае персонал может подвергаться только внешнему облучению. Такие источники применяют, например, в установках для радиационно-биологической технологии, радиационной терапии и диагностики. В качестве источников излучения в этих установках используют радионуклидные закрытые источники, а также рентгеновские аппараты и гамма-установки.

Рабочую часть стационарных установок с открытым и неограниченным по направлению пучком излучения следует располагать в отдельном помещении. Материал и толщина стен, пола и потолка этого помещения при любых реальных положениях источника и направления пучка должны обеспечивать ослабление излучения в смежных помещениях и на территории учреждения до допустимых значений.

Пульт управления установкой размещают в смежном помещении. Входная дверь в помещение, где находится установка, должна блокироваться с механизмом перемещения источника или включением высокого напряжения так, чтобы исключить возможность случайного облучения персонала. Эти помещения должны быть оборудованы системой сигнализации о положении облучателя или включении энергопитания и превышении заданной мощности дозы. В нерабочем положении все источники ионизирующих излучений должны находиться в защитных устройствах, а нерадионуклидные источники обесточены. Для перемещения источника в рабочее положение или включения энергопитания предусматривают систему дистанционного управления.

Специальные требования к отделке помещений при работе с закрытыми источниками излучений не предъявляют, кроме помещений для перезарядки и временного хранения демонтированных приборов и установок.

Работа с открытыми источниками ионизирующих излучений.

Открытым называют радиоактивный источник излучения, при использования которого возможно попадание радиоактивных веществ в окружающую среду (порошки, жидкости, газы). Наиболее опасна работа с открытыми источниками излучений, так как имеется вероятность попадания их в организм исследователя.

Комплекс защитных мер при работе с открытыми источниками должен обеспечить защиту людей не только от внешнего, но и от внутреннего облучения, предотвращать радиоактивное загрязнение воздуха и поверхностей рабочих помещений, кожных покровов и одежды персонала, а также объектов внешней среды - воздуха, воды, почвы, растительности и др.

К числу основных профилактических мероприятий при работе с открытыми источниками излучений относятся: правильный выбор планировки помещений, оборудования, отделки помещений, технологических режимов; рациональная организация рабочих мест и соблюдение мер личной гигиены работающих; рациональный режим вентиляции; организация защиты от внешнего и внутреннего облучений, сбора и удаления радиоактивных отходов. Требования к выполнению указанных мероприятий зависят от характера работ, активности и состава используемых радионуклидов.

Радиоактивные вещества по степени радиационной опасности разделяют на четыре группы в зависимости от минимально значимой активности.

Минимально значимая активность - это наименьшая активность открытого источника на рабочем месте, на использование которого не требуется разрешения органов Госсаннадзора.

· Группа А минимально значимая активность составляет 3,7 Бк (21082Pb, 21084Po, 22688Ra);

· Группа Б - 37 Бк (9038Sr, 12553I, 13153I, 14455Cs);

· Группа В - 370 Бк (2211Na, 32,45,5926Fe, 4520Ca, 6027Co, 6530Zn, 13755Cs);

· Группа Г - 3700 Бк (146C, 5124Cr, 6429Cu, 5526Fe).

Все работы с открытыми источниками разделяют на 3 класса в зависимости от группы радиационной опасности радионуклида и его активности на рабочем месте. В зависимости от класса работ предъявляют требования к размещению и оборудованию помещений, в которых проводят работы с открытыми источниками.

К размещению лабораторий, где проводят работы III класса, специальных требований не предъявляют. Работы этого класса проводят в отдельных помещениях (комнатах). Рекомендуется устройство душевой и выделение помещений для хранения и фасования растворов. При опасности загрязнения воздуха работы следует проводить в вытяжных шкафах.

Помещения для работ II класса необходимо размещать в отдельной части здания, изолированной от других помещений. В составе этих помещений должны быть санпропускник или душевая и пункт радиационного контроля на выходе. Эти помещения оборудуют вытяжными шкафами или боксами.

Помещения для работ I класса должны быть размещены в отдельном здании с отдельным входом только через санпропускник и разделены на 3 зоны (трехзональная планировка):

1-я зона - необслуживаемые помещения, где размещаются технологическое оборудование и коммуникации, являющиеся основными источниками излучения и радиоактивного загрязнения;

2-я зона - периодически обслуживаемые помещения (для проведения ремонта оборудования и других работ, связанных с вскрытием технологического оборудования, временного хранения и удаления отходов);

3-я зона - помещения постоянного пребывания персонала в течение всей смены.

В помещениях для работ II класса и третьей зоны I класса полы и стены должны быть покрыты специальными слабосорбирующими материалами, стойкими к моющим средствам.

Оборудование и рабочая мебель должны иметь гладкую поверхность, простую конструкцию и слабо сорбирующие покрытия, облегчающие удаление радиоактивных загрязнений. При работе с открытыми радиоактивными веществами следует пользоваться пластиковыми пленками, фильтровальной бумагой и другими подсобными материалами разового пользования для ограничения загрязнения различных поверхностей, оборудования и помещений. Работы следует проводить на лотках и поддонах, изготовленных из слабо сорбирующих материалов.

В помещениях для работы с открытыми источниками запрещается пребывание персонала без средств индивидуальной защиты, прием пищи и курение; нельзя также применять косметику, хранить пищевые продукты, табачные изделия, домашнюю одежду и др.

Вентиляционные и воздухоочистные сооружения должны обеспечивать защиту от загрязнения воздуха в соответствии с требованиями НРБ-99. Система специальной канализации должна предусматривать дезактивацию сточных вод в очистных сооружениях, которые располагаются в специальном помещении на территории учреждения.

Радиоактивное загрязнение наружных поверхностей оборудования, инструментов, лабораторной посуды, поверхностей рабочие помещений и отделений для хранения спецодежды не должно превышать допустимых уровней (частиц/см2/мин).

Во всех помещениях, где ведут работы с открытыми радиоактивными источниками, требуется ежедневная влажная уборка и не реже одного раза ,в месяц - полная уборка с мытьем полов, стен, дверей, окон и наружных поверхностей оборудования. Сухая уборка помещений запрещается.

В лаборатории должен быть постоянный запас дезактивирующих средств (щавелевая кислота, фосфаты, моющие средства и др.), подбираемых с учетом изотопов и их соединений, с которыми проводится работа, и характера дезактивируемых поверхностей.

По окончании работы каждый сотрудник должен убирать свое рабочее место, дезактивировать посуду, инструменты и другое оборудование до предельно допустимых уровней, контролируя радиометрическими приборами. Если разлит радиоактивный раствор или рассыпан порошок, то нужно выключить вентиляцию, надеть средства индивидуальной защиты и принять меры к сбору раствора или порошка и удалению их, а затем эти места подвергают радиометрическому контролю.

После работы перед снятием средства индивидуальной защиты должны быть проверены на чистоту, при загрязнении - дезактивированы до предельно допустимых уровней в специально отведенном месте. Руки и отдельные части тела, загрязненные радиоактивными веществами, необходимо немедленно вымыть с мылом, или порошком «Защита».

В помещениях для работы с открытыми источниками запрещается:

а) пребывание сотрудников без необходимых средств индивидуальной защиты;

б) хранение пищевых продуктов, табачных изделий, косметики, домашней одежды;

в) прием пищи, курение, пользование косметикой.

Радиационный контроль проводится или выделенными лицами из числа сотрудников, прошедших специальную подготовку, или службой радиационной безопасности.

Индивидуальный контроль за дозами облучения персонала проводят один раз в месяц, контроль за уровнем загрязнения рабочих поверхностей, оборудования, кожных покровов и спецодежды работающих - каждый раз после работы с радиоактивными веществами, уровень загрязнения смежных помещений контролируется один раз в квартал, контроль за содержанием радиоактивных веществ в воздухе рабочих помещений - не реже двух раз в месяц, а в сточных водах - один раз в квартал.

Виды и средства индивидуальной защиты.

Виды защиты:

Биологическая - повышение резистентности организма = витамины, биостимуляторы (элеутерокок, женьшень, сокращение рабочего дня, усиленное питание, молоко).

Химическая - применение радиопротекторов - в-в, которые снижают поражающий эффект радиации. Таких веществ свыше 250 тыс. (например, препараты содержащие серу).

Физическая защита:

Защита количеством - чем выше радиоактивность препарата, тем интенсивнее излучение и больше поражающий эффект. Разбавление РВ обычной дист. водой снижает опасность.

Защита временем. Нужно знать период полураспада (Т1/2) - время, за которое РВ распадается на половину (сек., мин., годы).

Защита расстоянием. Нужно знать с каким видом излучения вы работаете и пробег в воздухе. -излучение - пробег в воздухе = 10 см. Значит можно защититься расстоянием, в руки они не проникают - они опасны при попадании внутрь, можно пользоваться дистанционными инструментами. Доза обратно пропорциональна квадрату расстояния

Защита экранами - выбор экрана зависит от свойств РВ: - воздух, лист бумаги; - металл; - свинец, баритобетон.

Средства индивидуальной защиты.

При работе с радиоактивными веществами в открытом виде необходимо использовать средства индивидуальной защиты. Радиоактивное загрязнение спецодежды, индивидуальных средств защиты и кожных покровов персонала не должно превышать допустимых уровней (частиц/см2/мин).

...