«Основы радиационной гигиены» - Гигиенические и экологические проблемы
Полная версия

Главная arrow Медицина arrow Гигиенические и экологические проблемы

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

«Основы радиационной гигиены»

Все излучения делятся на ионизирующие и неионизирующие. Понятно, что вторые, в отличие от первых при взаимодействии со средой не вызывают ионизации атомов. К числу неионизирующих излучений принадлежит: тепловое/инфракрасное, резонансное (МРТ), ультразвуковые волны. Все ионизирующие излучения делятся на квантовые (состоящие из фотонов) - тормозное, в частности рентгеновское и гамма-излучение и корпускулярные - пучки электронов, протонов, нейтронов, мезонов.

Различают естественные и искусственные источники ионизирующих излучений. Естественные: космическое излучение (протоны, нейтроны, атомные ядра), благодаря наличию атмосферы интенсивность космического излучения на земле мала; излучение радиоактивными элементами, распределенными в земной породе, воде, воздухе, живых организмах. Естественные источники определяют радиоактивность ОС - естественный/природный радиационный фон. Естественные источники дают 125мбэр в год.

Искусственные источники - технические устройства, созданные человеком. В радиологии это рентгеновские трубки, радиоактивные нуклиды, ускорители заряженных частиц. 1934 г. Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность:

13Al27 + 2Не4 = 15Р30 + 0n1

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, называющихся нуклонами. Масса покоя свободного нуклона близка к 1 а.е.м. Протон имеет положительный заряд, число их в ядре - Z, равное атомному номеру элемента. А - число нуклонов, определяется массовым числом (это целое число, ближайшее к атомной массе элемента, выраженной в а.е.м.).

N=A-Z zXa

Большинство химических элементов имеют изотопы, то есть ядра изотопов имеют один атомный номер, но различаются по атомной массе (содержат одно число протонов и различное число нейтронов (1Н1, 1Н2)).

Нуклоны связаны ядерными силами, сейчас признана мезонная теория ядерных сил - нуклоны взаимодействуют между собой путем обмена элементарными частицами - мезонами.

Свойства ядерных сил:

1) Короткодействующие (R= 10-13)

2) Сильнодействующие (сильнее всех известных сил)

3) Действуют независимо от электронного заряда частиц (зарядовая независимость)

4) Свойство насыщения (каждый нуклон взаимодействуют с ограниченным числом окружающих его нуклонов).

Наиболее прочны легкие ядра. Чем больше нуклонов в ядре, тем слабее устойчивость ядра, вследствие чего и происходит радиоактивный распад.

Радиоактивность - свойство ядер определенных элементов самопроизвольно превращаться в ядра других элементов, с испусканием определенного вида излучения, называемого радиоактивным.

Радионуклиды - это нуклиды (атомы, содержащие протоны и нейтроны) способные к радиоактивному распаду.

Закон радиоактивного распада: за равные промежутки времени распадается одинаковая доля наличных ядер данного элемента. Исходя из этого, следует, что для каждого радиоактивного изотопа распад в единицу времени величина постоянная.

N = N0 * e-лямбда*t

N - общее число ядер

N0 - начальное число ядер

t - время распада

Лямбда - коэффициент распада, постоянная, зависит от природы элемента.

Период полураспада - время, в течение которого распадается половина исходных ядер. В зависимости от периода полураспада все радиоактивные изотопы делятся на короткоживущие - секунды, часы, дни; долгоживущие - от нескольких месяцев до миллиардов лет.

T = 0,693/лямбда

Известны виды ионизирующего излучения: альфа, бета, гамма; спонтанное деление; протонное и двупротонное излучение, рентген-излучение, нейтронное.

Все они обладают следующими свойствами:

1) Фотохимическое действие

2) Ионизация газов и веществ

3) Вызывают свечение ряда твердых тел

4) Сопровождаются выделением энергии

Удельная ионизация - пары ионов, образующихся на одном сантиметре пробега частицы в воздухе.

Спектр радиоактивного излучения - распределение испускаемых частиц по энергиям

Альфа-излучение - положительно заряженные ядра атомов гелия, обладает высокой ионизирующей способностью и низкой проникающей. Проникают на глубину несколько микрон.

88Ra226 = 86Rn222 + 2Не4

Бета-излучение - электроны или позитроны, ионизирующая способность ниже, чем у альфа-излучения, а проникающая выше - до нескольких миллиметров.

Бета-излучение - внутриядерное взаимное превращение нейтронов и протонов. Выделяют следующие виды:

1) Электронный распад

2) Бета- распад

1Н3 = 2Не3 + -1е0 + v (0n1 - 1p1 + -1e0 + v)

3) Позитронный

15Р30 = 14Si30 + +е0 + v

4) Электронный захват

4Ве7 + -1е0 = 3Li7 + v

Гамма-излучение - ядро, которое образуется в результате альфа и бета распада находится в возбужденном состоянии и сопровождается гамма-излучением, которое излучается единым переходом или ступенчато. Это электромагнитное излучение, которое возникает при изменении энергетического состояния атомного ядра. Проникающая способность высока.

Спонтанное излучение.

Как пример можно привести деление изотопа урана (92U235) под действием тепловых нейтронов. Образуются осколки деления, выделяется 8*1010Дж энергии. Осколки испускают 1-3 нейтрона, которые, действуя на другие атомы, могут привести к развитию цепной реакции. Этот распад лежит в основе действия нейтронных и атомных бомб.

Рентгеновское излучение - электромагнитные волны с очень короткой длиной волны.

Нейтронное - очень высокая проникающая способность.

Характеристика излучений

Виды

Природа

Энергия

Скорость, см/с

Свободный пробег в воздухе

Удельная ионизация

Проникающая способность

Защита

Альфа

2Не4

4-9

1,5-2*109

2,5-8 см.

До 30000 пар

До 0,1 мм

Лист бумаги

Бета

е+-

1-2

2*1010

10 см.

50-100

10-15 мм

Алюминий 0,3 мм

Гамма

Фотон

0,2-0,3

8*1010

100м

2-10

Глубоко

Свинец, сталь, ж/б

Скорость распада - активность радиоактивного вещества.

A = лямбда* N0 * e-лямбда*t

Единицы активности:

Единица активности радионуклида в системе СИ - беккерель, Бк.

1 Бк равен 1 ядерному превращению за 1 сек.

Внесистемная единица - Кюри (Ки), равная 3,7*1010 ядерных превращения за 1 сек. 1 Бк равен 0,027 нКи. (нано 1*10-9, или 37 ядерных превращений за 1 сек.).

Внесистемная - Резерфорд (1РД=106Бк)

Решающее значение для оценки возможного биологического действия излучения имеет характеристика его поглощения в тканях. Величина энергии, поглощенной в единице массы облучаемого вещества называется дозой, а та же величина, отнесенная к единице времени - мощностью дозы излучения.

Доза поглощения - энергия ионизирующего излучения, которая поглощается при прохождении через единицу массы вещества.

Дп = Еп/m

СИ - Грей (доза, при которой в 1кг. поглощается 1 Дж энергии излучения)

Внесистемная - Рад (1Рад=10-2Грей)

Практически измерить дозу поглощения трудно, тела неоднородны, поэтому дозу поглощения оценивают по ионизирующему действию рентген или гамма-излучения на чистый сухой воздух -

Экспозиционная/физическая доза - заряд ионов одного знака, образующихся в единице массы сухого воздуха под действием рентген или гамма-излучения.

До = q/m

СИ - Кл/кг, внесистемная - рентген (1 Рентген = 2,58*10-4Кл/кг)

Мощность дозы - величина дозы к промежутку времени в течение которого эта доза действовала.

Р = Дп/t

Р0 = Д0/t

P - Гр/сек (СИ); рад/сек

Р0 - А/кг (СИ); Р/сек

Дп = fД0 (f - зависит от рода вещества и энергии фотонов)

Разные виды излучения оказывают разное воздействие на органы. Для сопоставления воздействие введено понятие относительный биологический эффект. К - коэффициент качества, относительная биологическая эффективность (ОБЭ) - это отношение поглощенной дозы образцового излучения, вызывающей определенный биологический эффект к поглощенной дозе данного излучения, вызывающего такой же биологический эффект. В качестве образцового принято рентгеновское излучение. ОБЭ используется для сравнения биологического действия любого излучения с рентген или гамма-излучением.

Согласно НРБ-99 взвешивающий коэффициент для отдельных видов излучения равен:

Альфа - 20

Фотоны, электроны, мюоны - 1

Эквивалентная доза = КДп (произведение поглощенной дозы в органе или ткани на средний коэффициент качества излучения).

СИ - Зиверт (биологический эквивалент Грей), бэр (биологический эквивалент рада). 1 бэр = 10-2Зв. Бэр - доза любого вида излучения, вызывающая такой же биологический эффект, что и один рентген излучения со средней линейной потерей энергии 3 КЭВ в слое воды толщиной в 1 нм. 1 Зв = 1 Грей/Q = 100 БЭР

Поглощенная энергия в теле человека всегда распределяется неравномерно, поэтому для более точной характеристики введены дополнительные величины. Например, интегральная доза - полное количество энергии, поглощенной в организме человека. Помимо этого - гонадная, костномозговая доза, доза в «критическом органе» (жизненно важный орган, первый выходящий из строя в исследуемом диапазоне доз излучения).

Предельно допустимая доза (ПДД) - наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, при котором равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Биологическое действие ионизирующих излучений известно с 1896г. Родоначальник радиобиологии Е.С. Лондон, ему принадлежит первая в мире монография по радиобиологии: «Радий в биологии и медицине». В 1925г. Филипповым и Надсоном установлено влияние излучения на наследственность.

Первичный эффект - ионизация (при летальных исходах в клетке образуется один миллион ионов). При действии на воду образуются радикалы (ОН-, Н+), гидроперекиси и перекиси. Они взаимодействуют с органическими веществами с образованием возбужденных молекул, радикалов, ионов, перекисей. Далее перекисные соединения окисляют и изменяют активность клеточных ферментов, нарушаются биохимические реакции в клетке, нарушается деление, появляются мутации, изменяются все виды обмена.

В тысячные доли секунды радиационно-химический процесс ведет к изменению расположения и структуры молекул и нарушению биохимии клеток. Морфологические и функциональные изменения клеток проявляются уже в первые минуты и часы после облучения. В первую очередь поражаются ядерные структуры. Наблюдается торможение роста и деления клетки. Изменения в хромосомном аппарате сказываются на ее наследственных свойствах - ведут к радиационным мутациям. В соматических клетках это может привести к образованию опухолевых клеток, в половых к мутациям, которые проявятся в последующих поколениях. Белки распадаются до токсических гистаминоподобных соединений, что приводит к дистрофии и некрозу. Особенно сильно излучение действует на быстропролифелирующие и малодифференцированные клетки.

Биологический эффект в первую очередь определяется величиной поглощенной дозы и распределением ее в человеческом теле. При равной дозе наибольшие последствия сопровождают облучение всего тела. Менее выражена реакция при облучении отдельных частей тела. Биологический эффект зависит от радиочувствительности тканей. Это выраженность лучевого повреждения клеток и тканей и способность их к восстановлению после облучения. Радиочувствительность пропорциональна способности клеток к делению и обратно пропорциональна дифференцировке.

Эффекты излучения детерминированные - это клинически выявляемые вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующим излучением, в отношение которого предполагается существование порога ниже которого эффекты отсутствуют. Эффекты излучения стохастические - это вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующим излучением, не имеющим дозового порога возникновения.

Чувствительность клетки зависит от многих факторов: вида излучения, стадии митотического цикла, степени оксигенации, функционального состояния.

При воздействии радиации возможно нарушение со стороны отдельных органов и систем, всего организма. Изменения, происходящие в органах, могут проявляться через короткий промежуток времени - острые поражения; или через длительное время - отдаленные последствия. Под воздействием излучения в организме могут произойти поражение структур, ответственных за наследственность. Нарушения делятся на соматические и генетические. Соматические - те изменения, которые произошли у данного индивидуума в результате облучения. Генетические - проявляются у потомства. Соматические проявляются в виде острой или хронической лучевой болезни, отдаленных реакций на облучение. При однократном облучении возникает легкая реакция (доза менее 100 БЭР) - сдвиги в системе крови, вегетативные дисфункции. Если доза более 100 БЭР, то возникает острая лучевая болезнь. Степени:

- Легкая 100-200 БЭР

- Средней тяжести 200-300 БЭР

- Тяжелая 300-500 БЭР

- Крайне тяжелые более 500 БЭР

При отсутствии медицинской помощи доза в 500-600 БЭР - смерть. При длительном и часто повторяющемся облучении в небольших дозах, но превышающих допустимые нормы, развивается хроническая лучевая болезнь. Ионизирующее излучение сокращает продолжительность жизни, ведет к развитию лейкозов, опухолей (кожи, костей, эндокринозависимые опухоли), катаракты, кровоточивость десен, артрозы, стоматиты.

Медицинское облучение обуславливает 90% лучевой нагрузки на население, главный вклад в эту нагрузку вносит рентгенология.

Внешнее облучение - облучение тела от находящихся вне него источников ионизирующего излучения.

Внутреннее облучение - от находящихся внутри тела источников облучения.

Закрытые источники - радионуклидные источники, устройство которого исключает попадание содержащегося в нем радиоактивного вещества в ОС при условиях применения и износа, на которые он рассчитан.

Существуют источники непрерывного действия - радиационная техника с использованием радионуклидов в закрытом виде; и источники, генерирующие излучение периодического действия - рентгеновские аппараты и ускорители заряженных частиц.

Открытые источники - при их использовании возможно поступление радиоактивного вещества в ОС. Персонал подвергается и внешнему и внутреннему облучению.

Принципы защиты при работе с закрытыми источниками:

Защита количеством, временем, расстоянием, экраном.

Защита количеством - чем менее активно радиоактивное вещество, тем меньше доза достанется работникам

Защита временем - чем меньше время работы, тем меньшую дозу получит персонал. Находит широкое применение на практике - менее короткий рабочий день, ранние сроки выхода на пенсию, длительный отпуск.

Защита расстоянием - манипуляторы, дистанционное управление.

Защита экраном - плексиглас, стекло, алюминий - бета-излучение. Бетон - рентген-излучение. Нейтронном - вода. Гамма-излучение - свинец.

Слой половинного ослабления - толщина экрана, ослабляющая дозу в два раза.

Защита при работе с открытыми источниками:

1. Четыре принципа закрытых источников

2. Герметизация оборудования с целью изолирования процесса

3. Мероприятия планировочного характера

4. Санитарно-техническое оборудование, специальные защитные материалы

5. Средства индивидуальной защиты и санитарная обработка персонала

6. Выполнение правил личной гигиены, очистка от радиоактивных загрязнений поверхностей, строительных конструкций, аппаратуры.

7. Радиационный и медицинский контроль

Основные нормативные документы:

Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ -99)

Требования по обеспечению радиационной безопасности:

1) Всякое лучевое исследование должно проводится оправданно, то есть по строгим показаниям.

Профилактические исследования не проводят беременным и детям до 14 лет, радионуклидные процедуры - детям от 1 до 16, беременным и кормящим матерям.

2) Соблюдение правил радиологического обследования больных. Оно проводится только лицами, имеющими специальную подготовку. Всю ответственность за обоснованность, планирование и проведение исследования несет врач-радиолог.

Все работники радиологических отделений, лица, находящиеся в смежных помещениях должны быть защищены от действия ионизирующих излучений.

3) Принцип оптимизации - поддержание возможных низких уровней доз облучения при любом источнике облучения.

4) Принцип нормирования

Предельно допустимая доза (ПДД) - наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, при котором равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Предел дозы - величина годовой эффективной или эквивалентной дозы техногенного облучения, которая не должна превышаться в условиях нормальной работы.

I Персонал

Категория А - лица постоянно или временно работающие непосредственно с источником излучений. Устанавливается ПДД.

Категория Б - лица, которые по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений. Устанавливается предел дозы за календарный год.

II Население

При установлении дозы для каждой категории принимаются во внимание три группы критических органов:

I - все тело, гонады, красный костный мозг

II - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, ЖКТ, легкие, хрусталик глаза

III - кожный покров, костная ткань, кости предплечья, голени и стопы

Зиверт - доза любого вида ионизирующего излучения, производящая такое же биологическое действие, как и доза рентгеновского или гамма-излучения в 1 Грей. Эта единица введена для оценки радиационной опасности хронического воздействия любого вида ионизирующего излучения. 1 мЗв=0,001 Зв.

Основные дозовые пределы, мЗв/год

Дозовые пределы суммарного внешнего и внутреннего облучения за календарный год

Группы критических органов

I

II

III

ПДД для категории А

50

150

300

Предел дозы для категории Б

5

15

30

Основные дозовые пределы, НРБ-99

Нормируемые величины

Дозовые пределы

Персонал

Население

Эффективная доза

20 мЗв в год в среднем за любые последующие пять лет, но не более 50 мЗв в год

1 мЗв в год в среднем за любые последовательные пять лет, но не более 5 мЗв в год

Эквивалентная доза за год в

хрусталике,

коже,

кистях и стопах

150мЗв

500мЗв

500мЗв

15мЗв

50мЗв

50мЗв

Противолучевая защита обеспечивается рядом факторов:

1) Правильное размещение радиологических кабинетов в медицинских учреждениях.

2) Наличие стационарных и нестационарных защитных устройств. Стационарные - неподвижные сооружения, изготовленные из соответствующих материалов (кирпич, свинец): стены, перекрытия, защитные двери. Защищают от прямого и рассеянного излучения всех лиц, находящихся в смежных с источником излучения помещениях. Нестационарные - перемещаемые приспособления, предназначенные для защиты персонала и больных, находящихся в тех же кабинетах, где расположены источник облучения: ширмы, кожухи, сейфы.

3) Обязательное использование в рентгеновских кабинетах средств индивидуальной защиты: фартуки, перчатки из просвинцованной резины. В радионуклидных лабораториях: спецодежда, фартуки, бахилы, перчатки, дистанционное управление.

4) Рациональное расположение мест персонала с максимальным удалением их от источника излучения - защита расстоянием.

Радиационный контроль, осуществляемый службой радиационной безопасности учреждения и ведомственными службами с применением дозиметрических приборов (счетчики Гейгера-Мюллера. Принцип действия счетчика Гейгера: возникновение газового разряда при ионизации газа движущейся радиоактивной частицей).

5) Трудовое законодательство: сокращенный рабочий день, удлиненный отпуск, ранний уход на пенсию.

 
Перейти к загрузке файла
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>