Влияние радиационного фактора на здоровье населения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние радиационного фактора на здоровье населения

ионизирующий излучение радиация

Введение

Радиоактивные или, по-другому, ионизирующие излучения объединяют разные по своей физической природе виды излучений. Сходство между ними в том, что все они обладают высокой энергией, реализуют свое биологическое действие через эффекты ионизации и последующее протекание химических реакций в биологических структурах клетки, которые могут привести к ее гибели. Важно отметить, что ионизирующие излучения не воспринимаются органами чувств человека: мы его не видим, не слышим и не чувствуем воздействия на наше тело.

Ионизирующие излучения состоят из частиц (заряженных и незаряженных) и квантов электромагнитной энергии. С ними население в любом регионе земного шара встречается ежедневно. Это, прежде всего, так называемый радиационный фон Земли, который складывается из трех компонентов:

- космического излучения, приходящего на Землю из Космоса;

- излучения от находящихся в почве, строительных материалах, воздухе и воде естественных радионуклидов (ЕРН);

- излучения от природных радиоактивных веществ, которые с пищей и водой попадают внутрь организма, фиксируются тканями и могут сохраняться в теле человека в течение всей его жизни.

Кроме того, человек встречается с искусственными источниками излучения, широко применяемыми в народном хозяйстве. Сюда относится, например, ионизирующее излучение, используемое в медицинских целях.

Основной вклад в естественный радиационный фон среды вносят радиоактивные вещества, содержащие радионуклиды семейств урана 238, тория 232, калий 40, а также излучения радионуклидов образующихся при взаимодействии космических лучей с элементами атмосферы и земной коры. Это в основном тритий, углерод 14, бериллий 7, кремний 32, натрий 22. Для средних широт космический фон создает мощность экспозиционной дозы на поверхности земли от 1 до 3 мкР/ч.

В естественном радиационном фоне выделяют так называемый технологически измененный естественный радиационный фон, который представляет излучения от природных источников, претерпевших определенные изменения в результате хозяйственной деятельности человека. Добываемые полезные ископаемые (фосфаты, сланцы, нефть, газ и увлекаемые с ними пластовые воды) выносят на дневную поверхность многие химические вещества, включая и естественные радионуклиды. Их количественное содержание в земных породах колеблется в широких пределах, в результате чего уровни радиоактивных загрязнений в прилегающих районах различны - от незначительного превышения естественного фона до величин, представляющих определенную опасность для здоровья персонала и населения.

Действие ионизирующего излучения на организм человека

В результате воздействия ионизирующих излучений на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы. Ионизирующие излучения вызывают ионизацию атомов и молекул вещества, в результате чего молекулы и клетки ткани разрушаются.

Известно, что 2/3 общего состава ткани человека составляют вода и углерод. Вода под воздействием излучения расщепляется на водород Н и гидроксильную группу ОН, которые либо непосредственно, либо через цепь вторичных превращений образуют продукты с высокой химической активностью: гидратный окисел НО2 и перекись водорода Н2O2. Эти соединения взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая ее.

В результате воздействия ионизирующих излучений нарушается нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ в организме. В зависимости от величины поглощенной дозы излучения и от индивидуальных особенностей организма вызванные изменения могут быть обратимыми или необратимыми. При небольших дозах пораженная ткань восстанавливает свою функциональную деятельность. Большие дозы при длительном воздействии могут вызвать необратимое поражение отдельных органов или всего организма (лучевое заболевание).

Любой вид ионизирующих излучений вызывает биологические изменения в организме как при внешнем облучении, когда источник облучения находится вне организма, так и при внутреннем облучении, когда радиоактивные вещества попадают внутрь организма, например, ингаляционным путем -- при вдыхании или при заглатывании с пищей или водой.

Биологическое действие ионизирующего излучения зависит от величины дозы и времени воздействия излучения, от вида радиации, размеров облучаемой поверхности и индивидуальных особенностей организма.

При Однократном облучении всего тела человека возможны следующие биологические нарушения в зависимости от дозы излучения:

0--25 рад 1 видимых нарушений нет;

25--50 рад возможны изменения в крови;

50--100 рад изменения в крови, нормальное состояние трудоспособности нарушается;

100--200 рад нарушение нормального состояния, возможна потеря трудоспособности;

200--400 рад потеря трудоспособности, возможен смертельный исход;

400--500 рад смертельные случаи составляют 50% общего числа пострадавших

600 рад и более смертельный исход почти во всех случаях облучения.

При облучении дозами, в 100--1000 раз превышающими смертельную дозу, человек может погибнуть во время облучения.

Степень поражения организма зависит от размера облучаемой поверхности. С уменьшением облучаемой поверхности уменьшается и опасность поражения. Важным фактором при воздействии ионизирующего излучения на организм является время облучения. Чем более дробно излучение по времени, тем меньше его поражающее действие.

Индивидуальные особенности организма человека проявляются лишь при небольших дозах облучения. Чем человек моложе, тем выше его чувствительность к облучению. Взрослый человек в возрасте 25 лет и старше наиболее устойчив к облучению.

Степень опасности поражения зависит также от скорости выведения радиоактивного вещества из организма. Не задерживаются на длительное время быстро обращающиеся в организме вещества (вода, натрий, хлор) и вещества, не усваиваемые организмом, а также не образующие соединений, входящих в состав тканей (аргон, ксенон, криптон и др.). Некоторые радиоактивные вещества почти не выводятся из организма и накапливаются в нем.

При этом одни из них (ниобий, рутений и др.) равномерно распределяются в организме, другие сосредоточиваются в определенных органах (лантан, актиний, торий -- в печени, стронций, уран, радий -- в костной ткани), приводя их к быстрому повреждению..

При оценке действия радиоактивных веществ следует также учитывать период их полураспада и вид излучения. Вещества с коротким периодом полураспада быстро теряют активность, б-излучатели, являясь почти безвредными для внутренних органов при наружном облучении, попадая внутрь, оказывают сильное биологическое действие вследствие создаваемой ими большой плотности ионизации; б- и в-излучатели, имея весьма малые пробеги испускаемых частиц, в процессе распада облучают лишь тот орган, где преимущественно накапливаются изотопы.

Радиационные поражения

Ионизирующая радиация повреждает ткани по-разному, в зависимости от типа радиации, ее дозы, степени и вида внешнего воздействия. Симптомы могут быть локальными (например, ожоги) или системными (в частности, острая лучевая болезнь). Диагноз определяется данными анамнеза о воздействии излучения и иногда при помощи альфа-счетчиков или счетчиков Гейгера. Лечение радиационного поражения состоит из изоляции и (при показаниях) дезактивации, но в основном показана поддерживающая терапия. В случае внутреннего загрязнения специфическими радионуклидами применяют поглощающие ингибиторы или хелатообразующие средства. Прогноз оценивают, измеряя количество лимфоцитов в течение первых 24-72 ч.

Радиацией называют высокоэнергетические электромагнитные волны (рентген, гамма-лучи) или частицы (альфа-частицы, бета-частицы, нейтроны), испускаемые радиоактивными элементами либо искусственными источниками (например, рентгеновская трубка и оборудование для лучевой терапии).

Альфа-частицы представляют собой ядра гелия, испускаемые различными радионуклидами (например, плутоний, радий, уран), не проникающие в кожу глубже 0,1 мм. Бета-частицы - высокоэнергетические электроны, испускаемые ядрами нестабильных атомов (в частности, 137Cs, 131l). Эти частицы могут проникать в кожу на большую глубину (1-2 см) и вызывать повреждение эпителия и субэпителиального слоя. Нейтроны - электрически нейтральные частицы, выбрасываемые ядрами некоторых радиоактивных атомов и образующиеся в результате ядерных реакций (например, в реакторах, линейных ускорителях); они могут глубоко проникать в ткани (более 2 см), где в результате их столкновения с устойчивыми атомами происходит эмиссия альфа- и бета-частиц и гамма-излучение. Гамма- и рентгеновское излучение - высокоэнергетическая электромагнитная радиация (т.е. фотоны), которая может проникать в ткани человека вглубь на много сантиметров.

В связи с этими особенностями альфа-и бета-частицы оказывают основное повреждающее действие, если радиоактивные элементы, которые их испускают, находятся внутри организма (внутреннее загрязнение) или непосредственно на его поверхности. Гамма-лучи и рентгеновское излучение могут нанести вред на большом расстоянии от их источника и служат типичной причиной острых радиационных синдромов (см. соответствующий раздел).

Единицы измерения. Различают следующие единицы измерения: рентген, грей и зиверт. Рентген (Р) - интенсивность рентгеновского или гамма-излучения в воздухе. Грей (Гр) - количество энергии, поглощенной тканью. Поскольку биологическое повреждение на каждый Грей меняется в зависимости от типа радиации (оно выше для нейтронов и альфа-частиц), дозу в Греях необходимо умножить на коэффициент качества, что представляет собой другую единицу - зиверт (Зв). Грей и Зиверт заменили единицы «рад» и «рем» (1 Гр = 100 рад; 1 Зв = 100 рем) в современной номенклатуре и практически эквивалентны при описании гамма- или бета-излучения.

Виды радиационных поражений

При комбинированных радиационных поражениях реакция организма имеет ряд характерных особенностей. Это прежде всего ослабление, угнетение или усиление ответной реакции на травму и применяемое лечение. Значительно усложняется оказание первой помощи, лечение дает худшие результаты, чем при изолированных повреждениях (увеличиваются сроки госпитализации, снижаются функциональные результаты и т.д.). Нередко возникают трудности в связи с несовместимостью отдельных видов лечения (например, при глубоком ожоге конечностей, сочетающемся с ее переломом).

Особенно ярко проявляется синдром взаимного отягощения при одновременном воздействии на человека ионизирующей радиации и технической, термической или других видов энергии. В таких случаях течение травмы усугубляется наличием радиационного поражения, протекающего в виде лучевой болезни.

Выраженнаяфазность течения острой лучевой болезни при комбинированных повреждениях определяет тактику лечебных мероприятий.

Неосложненные формы острой лучевой болезни охватывают сравнительно короткий, не превышающий 2--3 месяцев, промежуток времени. Однако период восстановления, наступающий после клинического выздоровления, обычно затягивается до нескольких месяцев и даже лет. Поэтому нельзя отождествлять клиническое выздоровление с полным функциональным выздоровлением.

Восстановительные процессы в первые фазы развития лучевой болезни связаны с повышенной жизнедеятельностью и мобилизацией физиологических механизмов, направленных на устранение патологических изменений. Клинический разгар лучевой болезни обусловлен истощением компенсаторных механизмов. Поэтому повышение неспецифической реактивности в любой фазе течения лучевой болезни создает благоприятные условия для ускорения выздоровления.

Вероятность таких комбинированных радиационных поражений, как механическая травма в сочетании с ожогом и лучевой болезнью, следует считать наиболее частой. Эти повреждения могут возникнуть вследствие действия ударной волны, светового излучения и проникающей радиации ядерного взрыва. Они представляют собой наиболее тяжелый вид комбинированных поражений.

Под действием светового излучения возникают мгновенные термические ожоги, поражающие преимущественно открытые части тела, обращенные в сторону взрыва (профильные ожоги). Эти ожоги чаще всего бывают поверхностными. Кроме того, многочисленные пожары могут вызывать у пострадавших обычные ожоги пламенем.

Для комбинированных механо-ожогово-лучевых поражений характерен синдром взаимного отягощения. Например, у облученных животных, имеющих механическую травму, смертность в 1,5-3 раза больше, чем у только облученных животных. Чаще возникает и более длительное время продолжается ожогово-травматический шок, лечение которого требует одновременного устранения многочисленных угрожающих жизни опасностей. На первый план выступает оказание неотложной и срочной медицинской помощи, направленной на ликвидацию механических повреждений (остановка кровотечения, наложение иммобилизации и т.д.).

Следует отметить ряд особенностей, присущих таким комбинированным поражениям, как повреждения костей на фоне лучевой болезни. Представление о том, что костная ткань наименее чувствительна к облучению и длительно противостоит поражающему действию ионизирующей радиации, в настоящее время не подтверждается. Наоборот, одна только ионизирующая радиация без механической травмы приводит к изменениям структуры костной ткани. Установлено, что при переломах на фоне лучевой болезни задерживается начало образования костной мозоли, отмечаются ее медленный и несовершенный рост, рассасывание уже оформившейся костной мозоли, склонность к образованию ложных суставов.

Таким образом, комбинированные повреждения костей протекают гораздо тяжелее и требуют комплексных лечебно-профилактических мероприятий.

Основным методом оперативного лечения переломов при комбинированных механо-ожоговых поражениях является остеосинтез. Его проведение возможно и через обожженную поверхность. Оперативное соединение костных отломков с помощью компрессионно-дистракционных аппаратов позволяет одновременно проводить лечение перелома и ожога в одной анатомической области. Консервативные методы лечения (скелетное вытяжение, гипсовая повязка) при комбинированных поражениях применяются ограниченно в связи со значительным увеличением времени формирования костной мозоли, склонности к образованию ложных суставов и т.д. Кроме того, гипсовая повязка затрудняет лечение ожоговой раны.

Хирургическое лечение комбинированных механо-ожогово-лучевых поражений проводится в специализированных больницах загородной зоны медслужбы гражданской обороны. В процессе лечения решаются три основные задачи:

проведение исчерпывающей специализированной хирургической помощи;

предупреждение и лечение осложнений травм и действия ионизирующей радиации;

осуществление восстановительного лечения до выздоровления.

Повреждение мягких тканей при одновременном развитии лучевой болезни имеет ряд особенностей. В первую очередь это повышенная кровоточивость тканей, задержка процесса заживления раны. Резкое снижение иммунитета к инфекции затрудняет борьбу с нагноением ран. К началу фазы разгара лучевой болезни раны, как правило, не успевают зажить. Лишь по мере разрешения фазы разгара лучевой болезни на ране появляются грануляции, и она заживает вторичным натяжением. При этом часто образуются обширные рубцы, а зажившие раны могут вновь открыться.

К комбинированным радиационным поражениям относится длительное сдавление мягких тканей в сочетании с острой лучевой болезнью. Этот вид комбинированного поражения может носить массовый характер. В результате воздействия ударной волны ядерного взрыва образуются обширные зоны завалов и обрушений, которые вызывают механические повреждения. Выпадение радиоактивных осадков обусловливает массовое поражение людей ионизирующим излучением. Клинические проявления такого комбинированного поражения напоминают картину травматического шока с ярко выраженной общей ответной реакцией организма на действие нервно-болевого фактора.

После успешного лечения шока лечебные мероприятия акцентируются на ликвидации лучевой патологии. Летальность пострадавших, имеющих сдавление мягких тканей и лучевую болезнь, достигает более 90%. В неосложненных случаях смертность составляет около 50%.

В основе лечения этого вида комбинированных поражений лежат тактика щажения, покой, поддерживающая терапия, противогистаминные средства и антибиотики. Хирургическое лечение проводят лишь по жизненным показаниям.

Сочетание ожоговой и лучевой болезней приводит к взаимному отягощению клинического течения этих поражений. Течение ожоговой болезни на фоне развития лучевой болезни имеет ряд особенностей. Например, в фазе выраженного клинического проявления лучевой болезни наблюдается угнетение репаративных и регенеративных процессов в ожоговой ране. Возникает резкая ее кровоточивость, нередко развивается тяжелая интоксикация. Задерживается заживление ожоговой поверхности, формируются ожоговое истощение, сопровождающееся выраженными дистрофическими изменениями в опорно-двигательном аппарате и внутренних органах.

В скрытой фазе лучевой болезни течение ожогового процесса практически не имеет особенностей. Поэтому все активные хирургические и терапевтические мероприятия, направленные на лечение ожоговой болезни, наиболее эффективны именно в данной фазе. При этом одновременно проводится интенсивная терапия лучевой болезни.

Диагностика радиационного поражения

После острого облучения проводят лабораторное обследование, включая OAK, биохимический анализ крови, общий анализ мочи. Определяют группу крови, совместимость и HLA-антигены на случай гемотрансфузий или, при необходимости, трансплантации стволовых клеток. Подсчет лимфоцитов проводят через 24, 48 и 72 ч после облучения, чтобы оценить начальную дозу облучения и прогноз. Клинический анализ крови повторяют еженедельно. Это необходимо для контроля активности костного мозга и, при необходимости, в зависимости от клинического течения.

Ионизирующее воздействие может сопровождаться физическими повреждениями (например, от взрыва или падения); сопутствующая травма может быть более опасна для жизни, чем радиационное воздействие и требует первоочередного лечения. Помощь при серьезной травме нельзя откладывать до прибытия служб радиационной диагностики и защиты. Стандартных предосторожностей, рутинно используемых при оказании помощи травмированным, достаточно для защиты спасателей.

Без медицинской помощи LD 50 (доза, вызывающая гибель 50 % пациентов в течение 60 сут) при облучении всего тела составляет приблизительно 4 Гр; >6 Гр почти всегда смертельно. При дозе <6 Гр выживание возможно в пропорции, обратной суммарной дозе. Срок смертельного исхода также обратно пропорционален дозе (и следовательно, симптоматика). Смерть наступает в течение часов или нескольких дней при церебральном синдроме и обычно в течение 3-10 сут при гастроинтестинальном синдроме. При гематологическом синдроме смерть возможна в период 2-4 нед из-за вторичной инфекции или в течение 3-6 нед из-за массивного кровотечения. Пациенты, получившие облучение всего тела в дозе <2 Гр, обычно полностью выздоравливают в течение месяца, хотя у них возможны отдаленные осложнения (например, рак).

При лечении LD 50 составляет около 6 Гр, в некоторых случаях пациенты выживали после облучения 10 Гр.

Детерминированные и стохастические последствия облучения