3.4.2. Особенности биологического действия отдельных радионуклидов
Поражающее действие РВ при непосредственном контакте с организмом практически полностью определяется испускаемым при их распаде излучением: α-, β- или γ-излучение. При поступлении в организм урана вредные эффекты возможны также за счет токсического воздействия этого химического элемента на почки.
Как и в случае внешнего воздействия радиации, основным фактором, определяющим величину биологического эффекта при радиоактивном заражении, является количество энергии излучения, поглощенное в единице массы облучаемого объекта – поглощенная доза. Однако в случае радиоактивного заражения поглощенная доза не может быть измерена непосредственно. Она будет нарастать в течение всего времени контакта с радиоактивным веществом. Поэтому величину радиоактивного заражения характеризуют, прежде всего, таким показателем, как активность. Этим термином называют меру количества радиоактивного вещества, выражаемую числом радиоактивных превращений в единицу времени, иными словами, число атомов, распадающихся в единицу времени. Чем выше активность радионуклида, тем мощнее поток испускаемой энергии, тем сильнее ионизация, тем выше поглощенная за определенный промежуток времени доза.
Напомним, что единица радиоактивности беккерель (Бк) соответствует количеству радиоактивного вещества, в котором за 1 с происходит 1 распад. Внесистемная единица радиоактивности – кюри (Ки) равна 3,7·1010 Бк, что соответствует активности 1 г радия. Еще одной внесистемной единицей активности является резерфорд (Рд) : 1 Рд = 106 Бк.
Величина поглощенной при контакте с РВ дозы зависит также от вида излучения и энергии испускаемых частиц или квантов. Чем выше энергия частиц или квантов, тем больше актов ионизации может быть ими вызвано.
Важной характеристикой радионуклида является также период полураспада, который у разных изотопов может колебаться от ничтожных долей секунды до сотен тысяч лет. При поступлении в организм короткоживущего изотопа его активность, а с ней и мощность дозы испускаемого излучения быстро снижаются; при поступлении долгоживущего – эти показатели уменьшаются гораздо медленнее. Если исходные активности одинаковы, поглощенная доза во втором случае оказывается гораздо выше. При заражении осколками ядерного деления с увеличением их возраста возрастает относительное содержание в смеси долгоживущих изотопов. Поэтому в случае поступления в организм одинаковых активностей «молодых» и «старых» продуктов ядерного взрыва при прочих равных условиях во втором случае поглощенная доза, а следовательно, и вредное действие окажутся выше. По тем же причинам продукты выбросов при авариях ядерных реакторов, содержащие большее количество «старых» продуктов деления, опаснее продуктов ядерных взрывов при одной и той же активности.
При внутреннем радиоактивном заражении количество поступивших в организм радионуклидов чаще всего не может создать в течение короткого времени дозы, достаточно высокой для развития острого лучевого поражения. В этих случаях более характерно развитие хронической лучевой болезни.
Специфика биологического действия отдельных радионуклидов (отличительные черты поражения, основные патогенетические механизмы его развития, причины смерти) определяется, в первую очередь, поражением одного или нескольких органов, нарушения жизнедеятельности которых могут проявиться относительно рано, когда общие реакции и изменения в других системах выражены значительно слабее или могут вовсе отсутствовать. Преимущественно поражаемые при внутреннем заражении органы принято называть критическими.
При внутреннем радиоактивном заражении концепция критического органа представляется сложнее, чем при общем внешнем облучении. В этом случае имеют значение, прежде всего, особенности распределения радионуклидов по органам и тканям (тропность радионуклидов). Важным фактором являются значения пороговых повреждающих доз для разных тканей. Весьма существенно значение функционирования органа, по отношению к которому имеется повышенная тропность радионуклида, для жизнедеятельности организма.
В зависимости от физико-химической формы соединения, в состав которого входит радионуклид, особенно от его растворимости, в роли критических могут выступать различные органы. Так, при ингаляционном поступлении нерастворимых соединений элементов из группы остеотропных или равномерно распределяющихся по телу критическим органом оказываются легкие. В разные сроки после поступления радионуклида в организм распределение его по органам может быть различным, т.е. роль критических могут выполнять различные органы.
При оценке биологического действия радионуклидов следует учитывать, что быстро обновляющиеся клетки подвергаются при инкорпорации РВ кратковременному облучению, тогда как необновляющиеся облучаются в течение всего периода нахождения РВ в организме.
При поступлении радионуклидов в организм в количествах, обеспечивающих накопление в течение короткого срока (несколько дней) среднетканевой дозы, эквивалентной 1 Гр γ-облучения и выше, развивается острое лучевое поражение. При этом в значительной степени утрачивается специфичность действия различных радионуклидов, и поражение во многих чертах напоминает острую лучевую болезнь от внешнего облучения.
Довольно обширны данные о возникновении злокачественных новообразований после внутреннего заражения отдельными радионуклидами. Так, отмечено возрастание частоты злокачественных новообразований у больных, которым в течение нескольких лет назначали внутрь небольшие количества радия. Хорошо известно профессиональное возникновение костных сарком у работниц, занимавшихся нанесением на циферблаты часов светосостава, содержащего радий (во время работы женщины прикасались к губам кисточкой со светосоставом).