Глава 3. Радиационные эффекты у человека

3.2. Детерминированные и стохастические эффекты

По характеру связи с дозой облучения радиобиологические эффекты подразделяются на стохастические (вероятностные) и нестохастические (детерминированные).

Стохастические эффекты облучения – это поражения, которые являются результатом повреждения одной клетки или небольшого их числа; дозовый порог для их возникновения отсутствует; от дозы зависит лишь вероятность возникновения поражения, но не его выраженность (степень тяжести). Беспороговость стохастических эффектов означает, что сколько угодно малые дозы облучения способны влиять на частоту их возникновения. Альтернативный характер проявляется в том, что стохастические эффекты, подчиняясь закону «все или ничего», не могут быть охарактеризованы таким показателем, как «выраженность». С увеличением дозы облучения вероятность возникновения стохастического эффекта растет, но его качество остается неизменным. При достаточно больших дозах часть облученных организмов погибают до развития у них соответствующих стохастических эффектов. Примером стохастического эффекта облучения на клеточном уровне может служить гибель клетки; на уровне целостного организма – лейкемия, рак, генетические эффекты.

Детерминированные (или нестохастические) эффекты облучения – это поражения, которые являются результатом коллективного повреждения значительного числа клеток облученной ткани или организма в целом; проявляются при превышении порога дозы; вероятность их возникновения и степень выраженности зависят от дозы облучения. Признаками детерминированного эффекта (нестохастического) являются пороговый характер и градиентная связь амплитуды с дозой облучения. Если доза облучения превышает пороговую величину, то нестохастический эффект возникает со 100 % вероятностью, причем его амплитуда монотонно возрастает с увеличением дозы.

Знание дозовых «порогов» нестохастических эффектов (т.е. минимальных значений вызывающих их доз) весьма важно для диагностики и профилактики лучевых поражений. В табл. 8 представлены минимальные величины доз ионизирующих излучений, вызывающих некоторые детерминированные эффекты облучения организма человека.

Таблица 8. Дозовые пороги некоторых детерминированных эффектов облучения организма человека

К основным детерминированным эффектам относятся:

• ближайшие эффекты: радиационные поражения отдельных органом и тканей, участков тела; острые лучевые реакции, острые лучевые болезни;
• отдаленные эффекты: хроническая лучевая болезнь, лучевая катаракта, тератогенные эффекты.

3.3. Реакция организма на лучевое воздействие

Лучевые поражения человека могут развиться вследствие внешнего облучения, аппликации радиоактивных веществ на кожные покровы и слизистые оболочки, проникновения радионуклидов во внутренние среды организма (инкорпорации), сочетанного воздействия различных видов ионизирующих излучений, а также комбинированного воздействия радиации и факторов нерадиационной природы (травмы, ожоги, ранения и пр.). При этом выделяют следующие поражения:

1. лучевые от внешнего облучения: поражения в результате общего (тотального) облучения; местные лучевые поражения от внешнего облучения;
2. от наружного заражения покровных тканей радионуклидами;
3. от внутреннего радиоактивного заражения;
4. сочетанные радиационные поражения;
5. комбинированные радиационные поражения.

Формирующаяся при этом патология характеризуется многообразием клинических форм, закономерностью развития, четкой зависимостью между величиной лучевого воздействия (дозой облучения) и тяжестью заболевания.

Лучевые поражения от внешнего облучения можно классифицировать в зависимости от вида излучения, условий лучевого воздействия (от способа облучения, от распределения поглощенной дозы в объеме тела и во времени) и от дозы облучения.

По виду действующего излучения при внешнем облучении различают:

• лучевые поражения от γ- или рентгеновского излучения;
• лучевые поражения от нейтронного излучения;
• лучевые поражения от β-излучения.

При внешнем воздействии α-излучения лучевое поражение не может возникнуть вследствие очень низкой проникающей способности α-частиц.

Рентгеновские и γ-лучи, а также нейтроны высоких энергий характеризуются высокой проникающей способностью и оказывают повреждающее воздействие на все ткани, лежащие на пути пучка. Результатом общего (тотального) облучения человека этими видами ионизирующих излучений в соответствующей дозе может стать острая лучевая болезнь.

Β-излучение, исходящее от радиоактивных источников, находящихся вблизи человека, обладает невысокой проникающей способностью, вследствие чего оно может явиться причиной поражения только кожных покровов или слизистых оболочек. Однако, добавляясь к воздействию γ-излучения, эффект β-воздействия может существенно утяжелить общее поражение. Зависимость формы лучевого поражения от способа облучения представлена в табл. 9.

Таблица 9. Зависимость клинической формы лучевого поражения от условий радиационного воздействия

В зависимости от характера распределения поглощенной дозы внешнего облучения в объеме тела могут возникнуть общие (тотальные) и местные (локальные) лучевые поражения.

Лучевые поражения при общем облучении развиваются вследствие равномерного и неравномерного радиационного воздействия. Неравномерность распределения дозы определяется экранированием отдельных областей тела, а также внутренним поглощением при прохождении излучения через толщу тканей. В реальных условиях облучение всегда в той или иной степени неравномерно. Однако, если различия в дозах, поглощенных разными участками тела, не превышают 10–15 %, клиническое течение лучевого поражения практически полностью соответствует равномерному облучению.

При локальном облучении в дозах, превышающих радиационную устойчивость тканей, находящихся на пути пучка, развиваются местные лучевые поражения. Такие поражения чаще всего формируются при случайных находках радионуклидов или проявляются как осложнения лучевой терапии опухолей, но могут возникнуть и при радиационных авариях (катастрофах). Если же местное повреждение тканей происходит на фоне общего облучения в дозах, приводящих к развитию острой лучевой болезни, такое лучевое поражение называют сочетанным.

В зависимости от длительности радиационного воздействия (временные условия облучения) выделяют острые, подострые и хронические формы лучевого поражения. Развитие острого поражения (особенно это относится к острой лучевой болезни) характерно для варианта облучения, при котором продолжительность периода набора поражающей дозы не превышает 1–1,5 нед. При более длительном (пролонгированном) облучении развиваются подострые формы поражения. Если же общая продолжительность облучения превышает несколько месяцев или лет, развиваются хронические формы поражения. При этом важна общая длительность облучения и несущественно, было ли облучение непрерывным или фракционированным.

Тяжесть лучевого поражения определяется, главным образом, дозой облучения. Именно доза является основным фактором, определяющим степень тяжести лучевого поражения, а при внешнем γ- или нейтронном радиационном воздействии – и развитие той или иной формы острой лучевой болезни.

Наиболее изученной формой лучевого поражения является острая лучевая болезнь (ОЛБ). Патогенетическую основу ОЛБ составляет несовместимое с нормальной жизнедеятельностью поражение «критических» органов и систем – костного мозга, эпителия тонкой кишки, центральной нервной системы, в результате чего формируются основные клинические синдромы заболевания – костномозговой, кишечный или церебральный.