Теория свободных радикалов: откуда берутся болезни и как радиация вредит здоровью

Источники излучения и его использование

Это радиация, создаваемая солнечным, космическим излучением, а также из природных источников. Она воздействует на живые организмы непрерывно.

Биологические объекты, предположительно, к нему адаптированы. К ней не относятся скачки радиации, возникающие из-за деятельности, осуществляемой на планете людьми.

Когда говорят безопасная доза радиации, имеют в виду именно естественный фон. В какой бы зоне человек ни находился, он получает в среднем 2400 мкЗв/год из воздуха, космоса, земли, продуктов питания.

Внимание:

1. Естественный фон – 4-15 мкР/час. На территории бывшего Союза уровень радиации колеблется от 5 до 25 мкР/ч.
2. Допустимый фон – 16-60 мкР/час.

Определённое количество получает человек при авиаперелетах: при длительности 7-8 часов на высоте 8 км на турбовинтовом самолете со скоростью ниже скорости звука доза облучения составит 50 мкЗв.

Внимание: влияние радиоактивного излучения на живые организмы полностью еще не изучено. Малые дозы не вызывают явных, доступных для наблюдения и изучения симптомов, хотя, вероятно, оказывают отложенный, системный эффект

В создании естественного радиационного фона участвует много факторов: это и солнечные лучи, и радионуклиды. Она присутствует буквально во всем, что окружает человека. Это и вода, пища и воздух. Просто его уровень имеет разные величины: большую или меньшую. Но самая большая опасность, которую таит в себе радиация, – это то, что она незаметно воздействует на организм.

Человеческие органы чувств не дают практически никаких сигналов об опасности. Она просто тихо делает своё дело, вызывая патологию функционирования организма, и даже доводит до летального исхода.

Ионизирующее излучение в среде может возникнуть благодаря либо естественным, либо искусственным процессам. Естественные источники излучения включают солнечное и космическое излучения, а также излучение некоторых радиоактивных материалов, таких как уран. Такое радиоактивное сырье добывают в глубине земных недр и используют в медицине и промышленности.

Мощность дозы излучения бусин из уранового стекла, равная 0,46 мкЗв/ч, примерно в пять раз выше, чем природное фоновое ионизирующее излучение

Стоит заметить, что до недавнего времени радиоактивные материалы не считались опасными для здоровья, и даже наоборот, их использовали как целебные препараты, а также они ценились за их красивое свечение. Урановое стекло — пример радиоактивного материала, используемого в декоративных целях. Это стекло светится флюоресцентным зеленым светом благодаря тому, что в него добавлен оксид урана.

Процент содержания урана в этом стекле относительно мал и количество выделяемой им радиации невелико, поэтому урановое стекло на данный момент считают безопасным для здоровья. Из него даже изготавливают стаканы, тарелки, и другую посуду. Урановое стекло ценится за его необычное свечение. Солнце излучает ультрафиолет, поэтому урановое стекло светится и в солнечном свете, хотя это свечение намного более выражено под лампами ультрафиолетового света.

Мощность дозы излучения гранита, равная 0,38 мкЗв/ч, примерно в четыре раза выше, чем природное фоновое ионизирующее излучение

Вынужденные диагностические дозы рентген облучения

Величина эквивалентной поглощенной дозы при каждом рентгенобследовании может значительно отличаться в зависимости от вида обследования. Доза облучения также зависит от года выпуска медицинской аппаратуры, рабочей нагрузки на него.

Важно: современная рентгеноаппаратура дает излучения в десятки раз более низкие, чем предшествующая. Можно сказать так: новейшая цифровая рентгенотехника безопасна для человека

Но все же попытаемся привести усредненные цифры доз, которые может получать пациент

Обратим внимание на различие данных, выдаваемых цифровой и обычной рентгеноаппаратурой:

• цифровая флюорография: 0,03-0,06 мЗв, (самые современные цифровые аппараты дают излучение в дозе от 0,002 мЗв, что в 10 раз ниже их предшественников);
• плёночная флюорография: 0,15-0,25 мЗв, (старые флюорографы: 0,6-0,8 мЗв);
• рентгенография органов грудной полости: 0,15-0,4 мЗв.;
• дентальная (зубная) цифровая рентгенография: 0,015-0,03 мЗв., обычная: 0,1-0,3 мзВ.

Во всех перечисленных случаях речь идет об одном снимке. Исследования в дополнительных проекциях увеличивают дозу пропорционально кратности их проведения.

Рентгеноскопический метод (предусматривает не фотографирование области тела, а визуальный осмотр рентгенологом на экране монитора) дает значительно меньшее излучение за единицу времени, но суммарная доза может быть выше из-за длительности процедуры. Так, за 15 минут рентгеноскопии органов грудной клетки общая доза полученного облучения может составить от 2 до 3,5 мЗв.

Диагностика желудочно-кишечного тракта – от 2 до 6 мЗв.

Компьютерная томография применяет дозы от 1-2 мЗв до 6-11 мЗв, в зависимости от исследуемых органов. Чем более современным является рентгеноаппарат, тем более низкие он дает дозы.

Отдельно отметим радионуклидные методы диагностики. Одна процедура, основанная на радиофармпрепарате, дает суммарную дозу от 2 до 5 мЗв.

Сравнение эффективных доз радиации, полученных во время наиболее часто используемых в медицине диагностических видов исследований, и доз, ежедневно получаемых человеком из окружающей среды, представлено в таблице.

Важно: Магнитно-резонансная томография не использует рентгеновское облучение. При этом виде исследования на диагностируемую область направляется электромагнитный импульс, возбуждающий атомы водорода тканей, затем измеряется вызывающий их отклик в сформированном магнитном поле с уровнем высокой напряженности

Некоторые люди ошибочно причисляют этот метод к рентгеновским.

Нормативы принятого закона о радиационной безопасности допускают безопасную дозу, полученную человеком за 70 лет жизни до 70 мЗв.

Облучение при рентгене — риски, дозы, техника безопасности, видео:

Лотин Александр Владимирович, врач-рентгенолог

80, всего, сегодня

(51 голос., средний: 4,55 из 5)

Симптоматика лучевой болезни

Если нормальная доза радиации была превышена не критически, то появляются симптомы лучевой травмы. Среди них выделяют:

• Приступы тошноты и рвоты.
• Сухость слизистых поверхностей носоглотки.
• Во рту ощущается вкус горечи.
• Появляются сильные головные боли
  .
• Пострадавший быстро устает, его покидают жизненные силы.
• Снижается артериальное давление.

В случае превышения дозы облучения в 10 Зв наблюдаются следующие признаки:

• Покраснение отдельных участков кожи. Со временем они приобретают синий оттенок.
• Изменяется частота сокращения сердечной мышцы.
• Снижается мышечный тонус.
• Появляется тремор в пальцах.
• Пропадает сухожильный рефлекс.

Спустя четыре дня выраженные симптомы пропадают. Заболевание переходит в скрытую форму. Ее продолжительность будет зависеть от степени поражения организма. При этом в значительной степени снижаются все рефлексы организма, проявляются симптомы невралгического характера.

Если доза облучения превышала 3 ЗВ, то спустя две недели начинается интенсивное облысение
. При дозе выше 10 Зв заболевание сразу же переходит в третью фазу. Наблюдается серьезное изменение состава крови, развиваются инфекционные заболевания. В кратчайшие сроки наступает отек мозга, полностью пропадает мышечный тонус. В подавляющем большинстве случаев человек погибает.

Поглощенная доза

Она показывает, какое количество радионуклидов было поглощено организмом.

Допустимые дозы облучения согласно НРБ-99:

1. За год – до 1 мЗв, что составляет 0,57 мкЗв/ч (57 микрорентген/час). За любые пять лет подряд – не более 5 мЗв. В год — не более 5 мЗв. Если человек получил дозу облучения за год 4 мЗв, за прочие четыре года должно быть не более 1 мЗв.
2. За 70 лет (берется как средняя продолжительность всей жизни) – 70 мЗв.

Обратите внимание: 0,57 мкЗв/ч – это верхнее значение, считается, что безопасно для здоровья – в 2 раза меньше. Оптимально: до 0,2 мЗв/час (20 микрорентген/час) – именно на эту цифру и стоит ориентироваться.. Внимание: эти нормы радиационного фона не учитывают естественный уровень, который колеблется в зависимости от местности

Порог для жителей равнин будет ниже

Внимание: эти нормы радиационного фона не учитывают естественный уровень, который колеблется в зависимости от местности. Порог для жителей равнин будет ниже

Мнение эксперта
Тарасов Дмитрий Тимофеевич
Мастер спорта по альпинизму. Автор научных статей на тему выживания в условиях дикой природы

Это пределы для гражданского населения. Для профессионалов они в 10 раз выше: допустимо 20 мЗв/год за 5 лет подряд, при этом необходимо, чтобы в один год выходило не более 50.

Последствия радиационного облучения

Но на этом радиационные эффекты облучения человека не ограничиваются. В случае с нежными тканями слизистых и нервных клеток, происходит их разрушение. Из-за этого могут развиваться разнообразные нарушения психической деятельности.

Часто из-за действия радиации на организм человека страдает зрение. При большой дозе радиации может наступить слепота вследствие лучевой катаракты.

Другие ткани тела претерпевают качественные изменения, что не менее опасно. Именно из-за этого многократно увеличивается риск онкологических заболеваний. Во-первых, меняется структура тканей. А во-вторых, свободные радикалы повреждают молекулу ДНК. Благодаря этому развиваются мутации клеток, что и приводит к раку и опухолям в различных органах тела.

Самое опасное, что данные изменения могут сохраняться и у потомков, из-за повреждения генетического материала половых клеток. С другой стороны, возможно и обратно воздействие радиации на человека – бесплодие. Также во всех без исключения случаях, радиационное облучение приводит к быстрому износу клеток, что ускоряет старение организма.

Мутации

Сюжет многих фантастических историй начинается с того, как радиация приводит к мутации человека или животного. Обычно мутагенный фактор дает главному герою разнообразные сверхспособности. В реальности радиация влияет немного иначе – в первую очередь генетические последствия радиации сказываются на будущих поколениях.

Молекула ДНК участвует не только в размножении человека. Каждая клетка тела делится согласно программе, заложенной в генах. Если данная информация повреждается, клетки начинают делиться неправильно. Это приводит к образованию опухолей. Обычно оно сдерживается за счет иммунной системы, которая пытается ограничить поврежденный участок тканей, а в идеале и избавиться от него. Но из-за иммунодепрессии, вызванной радиацией, мутации могут распространяться бесконтрольно. Из-за этого опухоли начинают пускать метастазы, превращаясь в рак, или разрастаются и давят на внутренние органы, например мозг.

Лейкоз и другие виды рака

Из-за того, что влияние радиации на здоровье человека в первую очередь распространяется на кроветворные органы и кровеносную систему, наиболее частым следствием лучевой болезни является лейкоз. Его еще называют «раком крови». Его проявления затрагивают весь организм:

1. Человек теряет в весе, при этом отсутствует аппетит. Его постоянно сопровождает слабость в мышцах и хроническая усталость.
2. Появляются боли в суставах, они начинают сильнее реагировать на окружающие условия.
3. Воспаляются лимфатические узлы.
4. Увеличиваются печень и селезенка.
5. Затрудняется дыхание.
6. На коже обнаруживаются пурпурные высыпания. Человек часто и обильно потеет, могут открываться кровотечения.
7. Проявляется иммунодефицит. Инфекции свободно проникают в тело, из-за чего часто поднимается температура.

До событий в Хиросиме и Нагасаки, врачи не считали лейкоз болезнью от радиации. Но 109 тысяч обследованных японцев подтвердили связь радиации и онкологических заболеваний. Также выяснилась вероятность поражения тех или иных органов. На первом месте оказался лейкоз.

Затем радиационные эффекты облучения людей чаще всего приводят к:

1. Рак молочной железы. Поражается каждая сотая женщина, пережившая сильное радиационное облучение.
2. Рак щитовидной железы. Им также страдает 1% облученных.
3. Рак легких. Эта разновидность сильнее всего проявляет себя у облучаемых шахтеров урановых рудников.

Учет доз облучения

По закону, каждое диагностическое исследование, связанное с рентгеновским облучением, должно быть зафиксировано в листе учета дозовых нагрузок, который заполняет врач-рентгенолог и вклеивает в вашу амбулаторную карту. Если вы обследуетесь в больнице, то эти цифры врач должен перенести в выписку.

На практике этот закон мало кто соблюдает. В лучшем случае вы сможете найти дозу, которой вас облучили, в заключении к исследованию. В худшем — вообще никогда не узнаете, сколько энергии получили с незримыми лучами. Однако ваше полное право — потребовать от врача рентгенолога информацию о том, сколько составила «эффективная доза облучения» — именно так называется показатель, по которому оценивают вред от рентгена. Эффективная доза облучения измеряется в милли- или микрозивертах — сокращенно «мЗв» или «мкЗв».

Раньше дозы излучения оценивали по специальным таблицам, где были усредненные цифры. Теперь каждый современный рентгеновский аппарат или компьютерный томограф имеют встроенный дозиметр, который сразу после исследования показывает количество зивертов, полученных вами.

Признаки облучения человека рентгеном

Самыми распространёнными формами лучевого отравления считаются желудочно-кишечный и костномозговой уровни воздействия, при которых происходят тяжёлые изменения в работе организма.

Основные признаки облучения рентгеном приведены в таблице.

При появлении вышеперечисленных симптомов следует немедленно обратиться к врачу.

Эффективная доза

Основная статья: Эффективная доза

Эффективная доза (E) — величина, используемая как мера риска возникновения отдалённых последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учётом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты.

Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в лёгких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется взвешивающим коэффициентом ткани. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий взвешивающий коэффициент и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма. Взвешивающие коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу.

Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах.

Ожидаемая эффективная доза E(τ) — доза внутреннего облучения от поступивших в организм человека радионуклидов. Время облучения человека такими радионуклидами определяется периодами их полураспада и биологического удержания в организме и может составлять многие месяцы и даже годы. Для целей регулирования полный период накопления дозы устанавливается равным 50 лет для взрослого человека или, если оценивается доза для детей, до достижения 70 лет. При оценке годовой дозы ожидаемая эффективная доза суммируется с эффективной дозой от внешнего облучения за этот же период.

Эффективная и эквивалентная дозы — это нормируемые величины, то есть, величины, являющиеся мерой ущерба (вреда) от воздействия ионизирующего излучения на человека. К сожалению, они не могут быть непосредственно измерены. Поэтому в практику введены операционные дозиметрические величины, однозначно определяемые через физические характеристики поля излучения в точке, максимально возможно приближенные к нормируемым.
Основной операционной величиной является амбиентный эквивалент дозы (синонимы — эквивалент амбиентной дозы, амбиентная доза).

Амбиентный эквивалент дозы Н*(d) — эквивалент дозы, который был создан в шаровом фантоме МКРЕ (международной комиссии по радиационным единицам) на глубине d (мм) от поверхности по диаметру, параллельному направлению излучения, в поле излучения, идентичном рассматриваемому по составу, флюенсу и энергетическому распределению, но мононаправленном и однородном, то есть амбиентный эквивалент дозы Н*(d) — это доза, которую получил бы человек, если бы он находился на месте, где проводится измерение.
Единица амбиентного эквивалента дозы — зиверт (Зв).

Как именно радиация влияет на клетки?

Ряд химических соединений обладает свойством радиационного излучения. Происходит активное деление ядер атомов, что приводит к высвобождению большого количества энергии. Эта сила способна буквально вырывать электроны от атомов клеток вещества. Сам процесс получил название ионизации. Атом, который подвергся такой процедуре, изменяет свои свойства, что приводит к изменению всего строения вещества. За атомами меняются молекулы, за молекулами общие свойства живой ткани. С возрастанием уровня облучения увеличивается и количество измененных клеток, что приводит к более глобальным переменам. В связи с чем и были высчитаны допустимые дозы облучения для человека. Дело в том, что изменения в живых клетках затрагивают и молекулу ДНК. Иммунная система активно восстанавливает ткани и даже способна «починить» поврежденную ДНК. Но в случаях значительного облучения или нарушения защитных сил организма развиваются заболевания.

С точностью предположить вероятность развития болезней, возникающих на клеточном уровне, при обычном поглощении радиации сложно. Если же эффективная доза облучения (это около 20 мЗв в год для работников промышленности) превышает рекомендуемые показатели в сотни раз, общее состояние здоровья значительно снижается. Иммунная система дает сбои, что влечет за собой развитие различных заболеваний.

Огромные дозы радиации, которые могут быть получены вследствие аварии на АЭС или взрыва атомной бомбы, не всегда совместимы с жизнью. Ткани под воздействием измененных клеток погибают в большом количестве и просто не успевают восстановиться, что влечет за собой нарушение жизненно важных функций. Если часть тканей сохранится, то у человека будет шанс на выздоровление.

Степени воздействия радиации на человека

Разобраться в вопросе, какая доза радиации опасна для человека, поможет таблица.

Безопасным считается излучение, мощность которого не превышает 0,2 микрозиверта в час. Допустимая доза радиации для человека не превышает 0,05 Зв. Облучение выше этого показателя приводит к серьезным последствиям для здоровья. Годовая доза рентгеновского облучения в 0,05 Зв характерна для людей, работающих на атомных станциях при условии отсутствия каких-либо нештатных ситуаций.

Роль играет не только мощность излучения, но и продолжительность воздействия. Низкое по силе воздействие, оказывающее влияние продолжительное время, окажется более губительным для здоровья, чем кратковременное сильное воздействие. Но это справедливо только в том случае, если речь не идет о смертельных дозах радиации.

Способы индивидуальной защиты в случае радиационного загрязнения местности

Определены стандартные действия для населения, если на территории радиация. Смертельная доза облучения опасна для жизни, поэтому для уменьшения летальных исходов организовывается эвакуация людей в сооружения, которые по степени защиты делят на капитальные бомбоубежища, подвалы, деревянные строения и автомобили. Лучше всего защищает первый тип строения, остальные рассматриваются как экстренные временные пристанища.

К эффективным мерам относят защиту органов дыхания, воды и продовольственных припасов. Укрытие предметов первой необходимости делают заранее, если существует опасность выброса или взрыва. Употребляют противорадиационные медикаменты, не применяют для питания молоко в свежем виде.

Производится регулярная санитарная обработка и обеззараживание местности, при любом удобном случае люди эвакуируются за пределы зараженного района. Уменьшение внутреннего облучения за счет исключения захвата пыли обеспечивается респираторами, эффективными в 80% случаев. Меньший показатель дает марлевая повязка из четырех слоев, но используют все имеющиеся под рукой средства защиты. В качестве накидки применяют водоотталкивающие дождевики, в крайнем случае, полиэтиленовую пленку.

В заключение следует упомянуть, что радиационная загрязненность местности не уменьшается, опасность заражения человека сводится к минимуму применением индивидуальных средств защиты и контролем полученной дозы облучения с помощью дозиметров.