ОПРОМІНЕННЯ іонізуючим випромінюванням - вплив іонізуючого випромінювання на біологічні об'єкти. Застосовується для променевої терапії та діагностики захворювань, експериментального вивчення біол, ефективності іонізуючого випромінювання, а також може виникати при аварійних ситуаціях в результаті порушення техніки безпеки в процесі виготовлення або використання джерел іонізуючого випромінювання.
Розрізняють зовнішнє і внутрішнє О. Зовнішнє О.- вплив іонізуючого випромінювання, джерело догрого знаходиться поза організмом. Биол, ефект зовнішнього О. залежить від дози, виду та енергії іонізуючого випромінювання (див.), Особливостей просторового і часового розподілу дози. Його широко використовують для рентгенологічного дослідження (див.) І променевої терапії (див.), А також в радіобіології для вивчення закономірностей дії іонізуючого випромінювання на біол, об'єкти. Внутрішнє О. - вплив іонізуючого випромінювання, джерело догрого знаходиться всередині організму. Воно відбувається безперервно до тих пір, поки що викликав його радіоактивний нуклід не зазнає повного розпаду пли НЕ буде виведений з організму. Биол, ефект внутрішнього О. залежить від активності потрапив всередину радіоактивного нукліда і характеру його розподілу в організмі. Залежно від особливостей розподілу радіоактивних нуклідів в органах і тканинах їх поділяють на чотири групи: рівномірно розподіляються в органах і тканинах - 24 Na, 40 K, 137 Cs і ін .; накопичуються переважно в кістковій тканині - 8fiSr, 90Sr, 226Ra, 32Р і ін .; концентруються в паренхіматозних органах - 106Ru, 210Ро і ін .; мають змішаний тип розподілу, напр. 239Рі, що накопичується в кістковій тканині і печінці. Доза внутрішнього О. визначається видом іонізуючого випромінювання (альфа-, бета- або гамма-випромінювач), його енергією, ефективним періодом напіввиведення (див.). Внутрішнє О. застосовують з метою діагностики різних захворювань (див. Радиоизотопная діагностика) і для променевої терапії (використовують як відкриті радіонукліди, що вступають в обмін речовин в організмі, напр. 131 I, так і закриті радіоактивні джерела, напр. 60З, для внутрішньопорожнинного і внутритканевого введення).
Залежно від дози іонізуючого випромінювання розрізняють субле-тальне, летальну і сверхлетальное О. сублетальні О. викликає в організмі Патол, зміни, що не приводять до смертельного результату. Летальну О. призводить до смерті в результаті розвитку кістково форми гострої променевої хвороби (див.). При сверхлета льоном О. смерть настає протягом 1-3 діб. після впливу іонізуючого випромінювання внаслідок розвитку церебральної і кишкової форм променевої хвороби. Залежно від виду іонізуючого випромінювання розрізняють бета-, гамма- і рентгенівське О. опромінення протонами, нейтронами, пі-мезонамп і ін. Фізичні властивості іонізуючого випромінювання визначають його проникаючу здатність, а щільність іонізації, створювана ним в тканинах, - його біол, ефективність .
В результаті впливу іонізуючого випромінювання може спостерігатися нерівномірний розподіл поглиненої дози (див. Дози іонізуючих випромінювань). Особливості просторового розподілу дози обумовлені видом і енергією іонізуючого випромінювання, геометрією опромінення (відстанню від його джерела до об'єкта, що опромінюється, положенням тіла по відношенню до джерела іонізуючого випромінювання). Розподіл поглиненої дози іонізуючого випромінювання характеризується коефіцієнтом нерівномірності (Кн), що показує перепад дози від найближчої до джерела іонізуючого випромінювання поверхні тіла до найбільш віддаленої від нього (при односторонньому О.) або до центру тіла (при багатосторонньому О.).
Залежно від геометрії О. і обсягу опромінюваної тканини О. може бути рівномірним і нерівномірним. Рівномірний О.- це опромінення всього організму, при к-ром відмінності в розподілі поглиненої дози по тілу не перевищують + 10%. Зустрічається воно майже виключно в експериментальних умовах. Рівномірний багатостороннє О. здійснюється найчастіше від зовнішнього джерела випромінювання, але може виникати і в результаті попадання всередину організму радіоактивного нукліда. Нерівномірний О. поділяють на загальне нерівномірне, СУБТ-тальне, парціальний і локальне, а також О. через гратчасті фільтри (растри). При загальному нерівномірному О. все тіло піддається променевому впливу, але в залежності від геометрії О. можливо нерівномірний розподіл дози по малій або великій осі тіла (одностороннє О.) або перепад від поверхні до центру тіла (двостороннє, чотиристороння і багатостороннє О.). Загальна нерівномірне О. використовують в радіобіології для вивчення особливостей променевого ураження і відновних процесів в організмі. Воно спостерігалося також в більшості аварійних ситуацій. При загальному нерівномірному впливі іонізуючого випромінювання виявляється закономірне зниження біол, ефекту в міру збільшення Кі. Особливості клин, картини променевого ураження в результаті нерівномірного О. полягають у тому, що при цьому розвиваються як зазвичай зустрічаються форми променевої хвороби, так і не спостерігаються при рівномірному О. шкірна, оральна і легенева форми променевої хвороби. При Кн, що наближається до 3 6, уражається не тільки кроветворная система, а й інші критичні системи, при цьому розвиваються змішані або перехідні форми ураження, зумовлені напрямом променевого впливу (кровотворної-оральна, кровотворної-кишкова, кровотворної-шкірна). При збільшенні Кн до 7-10 розвиваються переважно шкірний, кишковий і оральний синдроми. При Кн св. 10 провідними в клин, картині поразки стають прояви, властиві парціальним впливів.
Субтотальне О.- опромінення більшої частини тіла при захисті (екранування) окремих його областей, напр, голови, грудної клітки, живота або кінцівок. У радіобіології субтотальне О. використовують для вивчення значення окремих неураженоїобластей тіла в розвитку променевого ураження та перебігу процесів відновлення.
Парціальний О. характеризується ураженням тільки окремих областей тіла, напр, голови, грудної клітки, живота або кінцівок. Його використовують в радіобіології для вивчення значення уражених областей тіла, в ефектах рівномірного О. а також для виявлення особливостей перебігу процесів променевого ураження і відновлення. Парціальний О. відбувається в процесі рентгенодіагностичного дослідження, його використовують у променевій терапії, напр. злоякісних пухлин. Є спостереження за людьми, к-які в разі аварії чи нещасних випадках внаслідок порушення техніки безпеки піддавалися парциальному О.
Локальне О.- вплив на окремі органи і невеликі ділянки тіла. Його застосовують в променевої терапії для лікування різних захворювань, гл. обр. злоякісних новоутворень, а також в радіобіології для оцінки значення ураження окремих органів. При проведенні променевої терапії основним завданням О. є концентрація дози випромінювання в патологічно змінених тканинах при максимальному зниженні її в оточуючих неуражених тканинах і в усьому тілі. З цією метою вдаються до багатопільно О. різним методам рухомого О. використовують засоби наведення пучка випромінювання, колімуючих пристрої, фільтри і т. П. Ґратчасті фільтри (растри) застосовують в променевої терапії при О. порівняно великих пухлин без перевищення толерантності поверхневих тканин, а також у випадках повторного впливу через вхідні поля, раніше піддавалися О. При О. через гратчасті фільтри неопромінені проміжки тканини відіграють захисну роль, що дає можливість підвести до пухлини іонізуюче випромінювання в дос а точніше великих дозах і при цьому не викликати істотного променевого пошкодження навколишніх тканин. Биол, ефект при впливі через гратчасті фільтри залежить від співвідношення площ закритих і відкритих ділянок шкіри вхідного поля.
Вплив фактору часу О. визначається потужністю дози іонізуючого випромінювання, фракционированием або дробленням дози і загальним часом О. (див. Фактор часу опромінення).
Залежно від потужності дози розрізняють: надпотужне або понад-інтенсивне О.- вплив одиночним імпульсом з потужністю дози порядку 10 6 -10 12 рад / сек за час менше 1 сек .; інтенсивне О.- вплив з потужністю дози від 1 - 5 рад / хв і вище за час від 1 сек. до 1-2 год .; О. з малими потужностями дози - менше 1 рад / хв за час більше 2 год. і до декількох тижнів; О. з дуже низькими потужностями доз на протязі від декількох місяців і до кількох років. О. може відбуватися з постійною потужністю дози або з потужністю дози, що змінюється в часі, напр, з спадаючої потужністю дози.
За особливостями дроблення дози розрізняють одноразове О. з різною потужністю дози; фракціоноване О. здійснюване частинами сумарної дози; ультрафракціоні-рованное О.- вплив потоку частинок або квантів у вигляді імпульсів тривалістю менше мілісекунди з інтервалами різної тривалості в межах секунди або декількох секунд. Прикладом ульт-рафракціонірованного О. може служити О. електронним або гальмівним випромінюванням на бетатроні або лінійному прискорювачі.
О. з малою потужністю дози або фракціоноване О. надають завжди менший біол, ефект в порівнянні з впливами з великою потужністю дози або одноразовим впливом. Зменшення біол, ефекту в цих випадках зумовлено тим, що в умовах протяжного О. вже в ході його, а при фракціонованому впливі в проміжках між фракціями пошкоджені тканини частково встигають відновитися, що і призводить до зниження біол, ефекту. Фракціоноване О. є основним методом в променевої терапії. Розрізняють велике фракціонування в разової дозі 600-1000 рад (6-10 Гр), середнє - 300-500 рад (3-5 Гр), звичайне-150-250 радий (1,5-2,5 Гр) і дрібне - менш 150 радий (1,5 Гр). При дрібному фракціонуванні О. зазвичай проводять 2 рази на добу. В експериментальній радіобіології фракціоновані впливу використовують для вивчення особливостей перебігу відновних процесів. Метод дворазового О. дозволяє, напр. кількісно оцінити швидкість процесів відновлення і визначити період полувосстановленія радиочувствительности організму.
Залежно від загального часу О. розрізняють миттєве О. що відбувається за час менше 1 сек .; короткочасне О. тривалістю від декількох хвилин до 2 год .; протяжне О.- вплив, що відбувається за час більше 2 год. і до декількох тижнів з порівняно невеликою потужністю дози; хронічне О.- тривалий і більш-менш постійне О. відбувається протягом багатьох місяців або декількох років. Миттєве О. можливо на імпульсних реакторах і інших імпульсних установках. Короткочасне О. проводять на різних опромінювач з постійною потужністю дози або на лінійному прискорювачі або бетатроні. Протяжне О. здійснюють з постійною або спадаючої потужністю дози, а також в умовах фракціонованого впливу. Хрон. О. може відбуватися як від зовнішнього джерела іонізуючого випромінювання, так і при попаданні в організм радіоактивних речовин. Воно відбувається постійно з низькими потужностями дози або (при фракціонованому О.) в невеликих разових дозах. Такому опроміненню х \ югут піддаватися лікарі - рентгенологи і радіологи, а також інші фахівці, що працюють з радіоактивними нуклідами. При порушенні правил техніки безпеки і перевищення гранично допустимої дози можуть виникнути порушення різних функцій організму або хрон, променева хвороба. При хрон. О. лаб. тварин у них знижується опірність до впливу несприятливих факторів зовнішнього середовища, скорочується тривалість життя, виявляються генетичні зміни, розвиваються пухлини.
Генетичний ефект опромінення є важливим компонентом біол, впливу іонізуючого випромінювання. Під генетичним ефектом О. зазвичай мають на увазі дію О. на потомство опромінених індивідів. О. викликає в зародкових клітинах домінантні генні мутації (див.), Що призводять до спадкових змін, здебільшого негативним, що виявляється вже в першому поколінні; рецесивні генні мутації, к-які не виявляються в гетерозиготному стані, але підвищують генетичну Обтяжливість популяції; хромосомні перебудови, з яких брало найбільш істотну роль грають Реципрокні транслокации (див.); анеуплоїдії. Хромосомні перебудови і анеуплоїдії підвищують частоту внутрішньоутробної загибелі плоду, самовільних абортів та вроджених вад розвитку.
Кількісна оцінка генетичних ефектів О. у людини пов'язана з великими труднощами в зв'язку з низькою частотою індукованих мутацій і недостатнім обсягом вивченого матеріалу. Тому основним засобом для кількісної оцінки генетичного ефекту О. у людини залишається екстраполяція результатів дослідів на лаб. тварин або культурах соматичних клітин людини.
Виникнення генетичних змін залежить від стадії розвитку зародкових клітин. Практично вся популяція зародкових клітин в жіночому організмі складається з незрілих ооцитів, дозрівання яких брало відбувається безпосередньо перед овуляцією. Тому при оцінці генетичних ефектів О. для жіночого організму виходять з радіо-чутливості клітин на стадії незрілих ооцитів. Серед чоловічих зародкових клітин таке місце займають сперматогонии.
Частота спадкових змін при дії рентгенівського і гамма-випромінювання в значній мірі пов'язана з умовами О. Так, у мишей частота видимих рецесивних мутацій на локус на 1 рад (0,01 Гр) при О. сперматогонієв в високих дозах становить 1,7 • 10 -7. а при низьких дозах, а також хрон, опроміненні - 0,5 • 10 -7. При впливі іонізуючого випромінювання з високою потужністю дози на зрілі ооцити вихід мутацій при великій [400 рад (4 Гр)] і малої [50 рад (0,5 Гр)] дозах становлять відповідно 5,5 • 10 -7 і 1,8 • 10 -7. а при О. з низькою потужністю дози та хрон, впливі - ок. 0,3 • 10 -7.
Значення генетичних ефектів О. різному: напр. ймовірність вродженої аномалії, рівна 0,001, несуттєва для індивіда, але та ж ймовірність, помножена на число народжень в популяції призводить до появи значної кількості дітей з вродженою патологією. Для індивіда найбільш важкими є генетичні ефекти О. к-які викликають загибель зародка, викидень або ранню смерть новонародженого і несуттєві приховані спадкові зміни (рецесивні мутації). Для суспільства найбільш небажані генетичні ефекти, к-які призводять до збільшення числа непрацездатного населення або збільшують приховану генетичну Обтяжливість популяції. Найбільше значення мають ефекти, що виникають при малих дозах і хрон, опроміненні. Експертні оцінки цих ефектів періодично переглядаються в міру отримання нових даних. При встановленні гранично допустимих доз іонізуючого випромінювання слід мати на увазі, що генетичні ефекти можуть бути викликані опроміненням в як завгодно малих дозах і порогової дози не існує.
Встановлені в СРСР гранично допустимі дози опромінення гонад за рахунок штучних джерел іонізуючого випромінювання (виключаючи їх мед. Застосування) збігаються з міжнародними рекомендаціями і складають для осіб професійно зайнятих з джерелами іонізуючого випромінювання 5 бер / рік (0,05 Дж / кг / рік), для всієї популяції 1,5 бер (0,015 Дж / кг) на індивіда протягом репродуктивного періоду (30 років), т. е. 50 мбер / рік (0,0005 Дж / кг i рік).
Бібліографія: Акоев І. Г. Проблеми постлучевого відновлення, М. 1970; Біологічні ефекти нерівномірних променевих впливів, під ред. Н. Г. Та-Ренського, М. 1974; Бочков Н. П. Хромосоми людини і опромінення, М. 1971; Гуськова А.К. і Б а й з о-голів Г. Д. Променева хвороба людини, М. 1971; Відносна біологічна ефективність випромінювань, Фактор часу опромінення, під ред. М. П. Будинок-шлаку, М. 1968; Випадок гострої променевої хвороби у людини, під ред. Н. А. Кур-шаков, М. 1962; Ionizing radiation, levels and effects, A report of the United Nations scientific commitee on the effects of atomic radiation to the general assembly, v. 1-2, N. Y. 1 972.
H. Г. Даренская; H. В. Лучник (ген.).