03. Биологические эффекты ионизирующего излучения
advertisement
Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии Радиационная защита в диагностике и интервенционной радиологии Л 3: Биологические эффекты ионизирующего излучения IAEA International Atomic Energy Agency Введение • Предмет: радиобиология • Механизмы различных биологических эффектов после воздействия ионизирующего излучения • Типы моделей, используемых при определении коэффициентов риска для оценки ущерба IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 2 Темы • Классификация эффектов облучения • Факторы, влияющие на радиочувстви- • • • • тельность Кривая зависимости эффекта от дозы Эффект от облучения всего тела: острая лучевая болезнь Эффекты предродового облучения и замедленное действие радиации Эпидемиология IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 3 Обзор • Узнать о механизмах различных биологических эффектов после воздействия ионизирующего излучения • Ознакомиться с моделями, используемыми при определении коэффициентов риска для оценки ущерба IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 4 Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии Часть 3: Биологические эффекты при облучении ионизирующим излучением Тема1: Классификация радиационных биологических эффектов IAEA International Atomic Energy Agency Влияние радиации на здоровье Тип эффекта ГИБЕЛЬ КЛЕТОК ТРАНСФОРМАЦИЯ КЛЕТОК ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЙ СТОХАСТИЧЕСКИЙ Соматический Клинически характерный для облучённый людей Соматический и генетический, эпидемиологически характерный для большой популяции IAEA ОБА ВНУТРИУТРОБНЫЙ Соматический и генетический отражается на плоде или потомстве 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 6 Биологические эффекты ионизирующего излучения • Детерминированный • Например, помутнение хрусталика глаза, поражения кожи • бесплодие, эпиляция и т.д. • Стохастический • Рак, генетические эффекты IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 7 Детерминированные эффекты • Детерминированный (пороговый/ нестохастический ) • Существование порога дозы (ниже которой эффект не наблюдается) • Тяжесть эффекта пропорциональна дозе • Вовлечено большое количество клеток IAEA Повреждение, полученное после облучения промышленным источником 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 8 Пороговые дозы для детерминированных эффектов • Катаракты хрусталиков глаз 2-10 Гр • Постоянное бесплодие Тяжесть эффекта • мужчины 3,5-6 Гр • женщины 2,5-6 Гр • Временное бесплодие • мужчины • женщины 0,15 Гр 0,6 Гр доза порог IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 9 Стохастические эффекты • Стохастический (беспороговый) • Нет порога • Вероятность эффекта пропорциональна дозе • Может возникнуть даже при поражении единичных клеток • Например, рак, генетические эффекты IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 10 ПРЯМОЕ ДЕЙСТВИЕ НЕПРЯМОЕ ДЕЙСТВИЕ 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 12 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 13 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 14 Последствия облучения клеток ПОВРЕЖДЕНИЕ ДНК Восстанавли- Гибель клеток ваемые по(Апоптоз) вреждения IAEA Трансформированные клетки 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 16 Последствия облучения клеток ПОВРЕЖДЕНИЕ ДНК Репарируемые повреждения IAEA Некроз клеток или апоптоз Трансформированные клетки 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 17 Как происходит репарация ДНК ? 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 18 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 19 Восстановление повреждений ДНК • РАДИОБИОЛОГИ ПРЕДПОЛАГАЮТ, ЧТО ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НЕ РАВНА 100%. IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 20 21 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения Последствия облучения клеток ПОВРЕЖДЕНИЕ ДНК Восстанавливаемые повреждения IAEA Некроз клеток или апоптоз Трансформированные клетки 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 22 Нормальный лимфоцит человека: хромосомы распределены равномерно 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 23 Клетка в состоянии апоптоза: хромосомы и ядра разрушены на части 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 24 Эффекты гибели клеток 100% Вероятность гибели клеток доза острого облучения (в мЗв) IAEA 5000 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 25 Последствия облучения клеток ПОВРЕЖДЕНИЕ ДНК Восстанавливаемые повреждения IAEA Некроз клеток или апоптоз Трансформированные клетки 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 26 Делеция хромосом IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 27 Транслокация элементов хромосом IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 28 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 29 Инициация РАКА Стволовая клетка Промоция опухоли Прогрессирование злокачественных изменений НЕКРОЗ ИЛИ АПОПТОЗИС МУТАЦИЯ ДЕЛЕНИЕ Злокачественное изменение метастазы 30 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения НОРМАЛЬНАЯ ТКАНЬ 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 31 ИНИЦИАЦИЯ КЛЕТОК В начале происходит мутация одной из базальных клеток 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 32 Дисплазия Возникают новые мута- ции. Инициированные клетки приобретают преимущества пролиферации. Быстро делящиеся клетки начинают накапливаться в эпителии. 33 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения ДОБРОКАЧЕСТВЕННАЯ ОПУХОЛЬ Изменения в пролиферирующей линии клеток ведут к окончательному формированию опухоли. 34 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения Злокачественная опухоль Опухоль прорывает базальный слой. Клетки нерегулярной формы не погибают. Их подвижность и инвазивность возрастает 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 35 МЕТАСТАЗЫ Раковые клетки проникают через стенки лимфатических или кровеносных сосудов. Они могут перемещаться по телу, становясь потенциаль- ными зародышами новых опухолей. 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 36 Простая обобщённая схема многоступенчатого онкогенеза Повреждение ДНК в хромосоме нормальной клетки Сбой в безошибочной репарации ДНК Появление специфической для опухоли начальной мутации Стимулированный рост предопухоли Превращение в очевидный злокачественный фенотип Рост и распространение злокачественной опухоли 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 37 Поглощение энергии 10-15 ФИЗИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Возбуждение/ионизация Начальные траектории частиц 10-12 Образование радикалов 10-9 Диффузия, хим. реакции Первичные повреждения ДНК TIMЕ (sec) 10-6 -3 10 1 мс 100 1 сек 103 106 ФИЗИКО-ХИМ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 1 час Разрыв ДНК/ повреждение основания ДНК Процесс восстановления Фиксация повреждения Гибель клеток БИОЛОГИЧЕСКИЙ отклик 1 день Мутации/трансформации/aберрации Пролиферация «повреждённых» клеток 1 год Стимуляция/завершение МЕДИЦИНСКИЙ ЭФФЕКТ 109 100 лет Тератогенез рак Генетические дефекты Временная шкала событий, ведущих к радиационным эффектам 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 38 Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии Часть 3: Биологические эффекты при облучении ионизирующим излучением Тема 2: Факторы, влияющие на радиочувствительность IAEA International Atomic Energy Agency Радиочувствительность [РЧ] (1) • РЧ = Вероятность развития эффекта на единицу дозы облучения клетки, ткани или органа. • Bergonie and Tribondeau (1906): “Законы РЧ”: РЧ будет повышенной если клетка: • Часто делится • Не дифференцирована • Имеет высокие кариокинетические перспективы. IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 40 Радиочувствительность (2) Высокая РЧ Костный мозг Селезёнка Вилочк. жел. Лимфатические узлы Гонады Хрусталики гл. Лимфоциты Средняя РЧ Кожа Органы мезодермы (печень, сердце, лёгкие…) Низкая РЧ Мускулы Кости Нервная система (Исключ. из законов РЧ) IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 41 • Физические • ЛПЭ (лин. передача энергии): РЧ • Мощность дозы: РЧ • Химические • Увелич. РЧ: Кислород, цитотоксические % survivor cells Факторы, влияющие на радиочувствительность лекарственные препараты • Уменьш. РЧ: сера, цистеин, цистеамин • (…) Биологические • Фаза цикла: • РЧ: G2, M • РЧ: S • Репарация повреждений (сублетальное • повреждение может быть репарировано, • например, при фракционированной дозе) IAEA LET LET G0 M G2 G1 S 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 42 Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии Часть 3: Биологические эффекты ионизирующего излучения Тема 3: Кривая зависимости эффекта от дозы IAEA International Atomic Energy Agency Системные эффекты • Эффекты могут быть морфологические и/или функциональные • Факторы: • Какой орган • Величина дозы • Эффекты • немедленный (обычно обратимый): < 6 месяцев, например: воспаление, кровотечение. • поздний (обычно необратимый): > 6 месяцев, например: атрофия, склероз, фиброз. • Категории дозы • < 1 Гр: НИЗКАЯ ДОЗА • 1-10 Гр : УМЕРЕННАЯ ДОЗА • > 10 Гр : ВЫСОКАЯ ДОЗА • Регенерация означает замену той же самой тканью, а возмещение означает замену соединительной тканью. IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 44 Эффекты облучения кожи • По законам РЧ (Bergonie и Гистологический вид кожи Tribondeau) наиболее радиочувствительные клетки находятся в базальном слое эпидермиса. • Эффекты: • Эритема: 1 до 24 часов после • • • From “Atlas de Histologia...”. J. Boya Быстро делящиеся клетки базального слоя, иногда с меланином, ответственны за пигментацию. IAEA • облучения примерно 3-5 Гр Алопеция(*): 5 Гр - обратима; 20 Гр необратима. Пигментация: обратима, появляется через 8 дней после облучения Сухая или влажная десквамация манифестация гипоплазии эпидермиса (доза 20 Гр). Поздние эффекты: телангиэктазия (**), фиброз. (*) алопеция: потеря волос (**) эктазия: отёк части тела 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 45 Реакция кожи Порог дозы Повреждение Недели до начала кожи (Зв) облучения Ранняя преходящая эритема Временная эпиляция Основная эритема Постоянная эпиляция Сухая десквамация Инвазивный фиброз Атрофия кожи Телангиэктазия Влажная десквамация Поздняя эритема Кожный некроз Вторичное изъявление IAEA 2 3 6 7 10 10 11 12 15 15 18 20 <<1 3 1.5 3 4 >14 >52 4 6-10 >10 >6 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения Повреждение кожи из-за длительного флюороскопического исследования 46 Повреждение кожи IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 47 Повреждение кожи IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 48 Эффекты облучения глаза Гистологический вид глаза: • Высокая РЧ хрусталика. • Коагуляция протеинов происходит при дозах, больших чем 2 Гр. • Существуют 2 основных эффекта: From “Atlas de Histologia...”. J. Boya Хрусталик глаза и окружающие его кубовидные клетки имеют высокую РЧ. IAEA Эффект Един. короткая экспозиция, Зв Зв/год за много лет Различимые помутнения 0,5-2,0 > 0,1 5,0 > 0,15 Ухудшение зрения (катаракта) 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 49 Повреждения глаз IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 50 Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии Часть 3: Эффекты ионизирующего излучения Тема 4: Эффект облучения всего тела: острая лучевая болезнь IAEA International Atomic Energy Agency Эффект облучения всего тела: взрослые Острый синдром облучения 1-10 Гр Ступени: 10 - 50 Гр > 50 Гр Костномозговая форма 1. Продрома (начало заболевания) 2. Латентный период 3. Манифестация Желудочнокишечная НеврологичесЛетальная доза форма кая форма IAEA Хроническая лучевая болезнь 50 / 30 Доза 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения •Клиническая картина общего облучения при облучении всего тела •Механизм: растройства вегетативной нервной системы •Чувство недомогания •Достаточно часто при фракционированной радиотерапии 52 Летальная доза 50 / 30 • “Доза , которая может вызвать смерть в 50 % случаев в течение 30 дней”. • Величина этой дозы равна 2-3 Гр для облучения всего тела человека. IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 53 Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии Часть 3: Биологические эффекты ионизирующего излучения Тема 5: Эффекты внутриутробного облучения и поздние эффекты IAEA International Atomic Energy Agency Эффекты внутриутробного облучения (1) • РЧ снижается с течением времени после зачатия • Причину эффекта установить не очень легко, так как существует много тератогенных факторов, и эффекты специфичны не только для радиации. • Существует 3 типа эффектов: смерть, врождённые аномалии и серьёзные поздние эффекты (генетические и рак). % Врождённые аномалии Смерть Пред-имплантация IAEA Органогенез Плод 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения Время 55 Эффекты предродового облучения (2) • Летальный исход может быть после получения относительно малой дозы (около 0,1 Гр) перед или сразу после имплантации эмбриона в стенку матки. Плод может погибнуть при более высоких дозах на любой стадии развития. % 0,1 Гр Летальный исход Время Пред-имплантация IAEA Органогенез Плод 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 56 Эффекты внутриутробного облучения (3) • Умственная отсталость: • МКРЗ установила, что облучение может вызвать умственную отсталость (величина IQ < 100). • Она наступает во время периода наибольшей РЧ: 825 недель беременности. • Риск предродового облучения, вызывающего умственную отсталость: 8-15 недель 15-25 недель Тяжелая отсталость Тяжелая отсталость с фактором риска с фактором риска 0,4/Зв IAEA 0,1/Зв 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 57 Поздние эффекты облучения • Классификация: • СОМАТИЧЕСКИЕ: проявляются как разные виды рака облучённых людей (наиболее распространена лейкемия, с периодом задержки от 2-5 лет, а также рак толстой кишки, лёгких, желудка…) • ГЕНЕТИЧЕСКИЕ: отражаются на здоровье потомков облучённых людей. Это мутации, вызывающие мальформации в формировании организма (например, синдром Дауна) IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 58 Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии Часть 3: Биологические эффекты ионизирующего излучения Тема 6: Эпидемиология IAEA International Atomic Energy Agency Эпидемиология I • Облученные популяции могут быть изучены с помощью: • наблюдения за когортами; • ретроспективного изучения пациентов, чьи заболевания возможно связаны с облучением (кейс-контрольное исследование) IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 60 Эпидемиология II • Облучённые популяции: • Люди, облучённые при взрывах атомной бомбы • Люди, облучённые во время ядерных и радиационных аварий • Пациенты, облучённые при медицинских процедурах • Люди, подвергшиеся естественному облучению • Работники радиационной промышленности IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 61 Эпидемиология III • Наиболее достоверные данные имеются для облучений высокими дозами с низкими ЛПЭ включая, например, йод 131, а также для внутреннего облучения источниками с высокими ЛПЭ в лёгких, костях и печени. IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 62 Эпидемиология IV • Есть мало информации (меньше, чем нужно) о: • Влиянии низких доз, полученных при малой мощности дозы • Чтобы обнаружить разницу между 20% от спонтанного выхода риска и 25% выхода рака (соответствующими дозе ~1 Зв) нужно изучить более 1300 случаев • Влиянии внешнего излучения с высоким ЛПЭ • (нейтроны) и некоторые радионуклиды • Присутствии и влиянии сопутствующих факторов • особенно при сравнении различных популяций IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 63 Эпидемиология V • Модификация фоновой частоты выхода рака, не связанного с облучением • Связана ли частота рака, вызванного облучением, с предрасположенностью к раку от других причин, работает ли модель мультипликативного риска? • Существует ли больший риск для: • Европейских женщин, чаще болеющих раком груди, чем для японских женщин? • Курильщиков, облучённых радоном в домах и шахтах, чем для некурящих людей? IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 64 Границы выявляемости в радиоэпидемиологии 10 4 ОБЛАСТЬ ВЫЯВЛЯЕМОСТИ Теоретический предел выявляемости определяемый статистикой (90% доверительный интервал) Эффективная доза (мЗв) 10 3 10 2 101 ДОЗЫ В ЧЕРНОБЫЛЕ 10 0 ОБЛАСТЬ НЕОБНАРУЖИВАЕМОСТИ 10-1 10 0 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 101 10 2 10 3 104 105 106 107 108 109 10 10 Количество исследуемых людей и контрольных групп 1011 65 Высокая и низкая частота возникновения спонтанного рака/105 Ткань Высокий Муж. / Жен. Носоглотка 23,3 9,5 Пищевод 20,1 8,3 Желудок 95,5 40,1 Толстая кишка 35,0 29,6 Печень 46,7 11,5 Лёгкие+Бронхи 110,8 29,6 Меланома кожи 33,1 29,8 Молочная железа у женщин 14,6 Шейка матки 53,5 Низкий Муж. /Жен. 0,2 0,1 0,5 0,2 5,2 2,2 1,8 1,3 0,7 0,3 10,3 2,4 0,2 0,2 103,7 3,0 Из отчёта НКДАР- 2000 IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 66 Данные об облучённом населении Популяция Примерное кол-во людей Японцы, выжившие после атомной атаки: 86 000 Атомные испытания Семипалатинск/Алтай 30 000 Маршаловы острова 2 800 Аварии : спасательная команда в Чернобыле (всего) > 200 000 население Чернобыля (>185 кБк /м2 137Cs) 1 500 000 население Челябинска (всего) 70 000 Медицинские процедуры: низкая ЛПЭ лечение йодом и терапия ~ 70 000 флюороскопия грудной клетки 64 000 лечение детской гемангиомы 14 000 высокая ЛПЭ ангиография 4 200 Ra-224 лечение 2 800 Внутриутробное облучение (радиография, атомные бомбы) 6 000 Профессион. облучение атомная промышленность (Япония, Брит.) 115 000 шахтеры урановых рудников 21 000 красильщицы ридиевых циферблатов 2 500 IAEA 3 :Биологические эффекты радиологи 10 000 ионизирующего излучения Ест. облучение ( исследов. в Китае, EC и США) несколько 100 000 67 Исследование специфических видов рака (I) • Лейкоз: пережившие атомную атаку, радиотерапия анкилозирующего спондилёза и рака шейки матки, радиологи, люди на заводе Маяк в Челябинске и реке Теча, внутриутробная рентгенодиагностика (обзор в Оксфорде) • Рак лёгких: пережившие атомную атаку, урановые и другие шахты в СССР, Канаде, Германии и Швеции IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 68 Исследование специфических видов рака (II) • Рак грудной железы: пережившие атомную атаку, флюороскопия, радиотерапия мастита • Рак щитовидной железы: радиотерапия вилочковой железы, дерматофитоз, гемангиома кожи, радиоактивные осадки на Маршалловых островах, дети после аварии в Чернобыле • Рак печени: ангиография с торотрастом • Остеосаркома: 224Ra (226Ra) лечение, 226Ra нанесение на циферблаты (часов). IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 69 Смертность от солидных опухолей среди переживших атомную атаку 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 70 Оценка относительного риска при 1 Гр Относительный риск смертности в разное время после облучения 20 Лейкоза ( ~10.7%/г 10 5 2 Все типы рака кроме лейкемии (+ 4.8%/г) 1 0.5 IAEA 1950- 1955- 1959- 1963- 1967- 1971- 1975- 19791954 1958 1962 1966 1970 1974 1978 1982 Период наблюдения 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 71 Относительный риск облучения радоном в помещениях и шахтах 2 Относительный риск 1.5 , , & & 1 & & & , , & В шахтах (когортное) В помещениях (кейс-контрольное) Линейно-логарифмичексая зависимость для помещений Оценка соотношения в различных регионах 0.6 0.5 0.4 0.3 0 IAEA 100 200 300 400 Концентрация радона Бк/м3 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 500 72 Обнаруженный/ожидаемый рак груди Рак грудной железы у женщин после флюороскопии 4 , 3 , 2 , 1 , , 0 0 IAEA 1 2 3 Средняя поглощённая доза (Гр) 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 4 73 Опухоль щитовидной железы у облучённых детей Относительный риск 10 Рак щитовидной железы 8 , 6 4 , , , 2 , , , Доброкачественные опухоли щитовидной железы 0 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 Средняя доза (Гр) IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 74 Рак щитовидной железы у детей после чернобыльской аварии 100 Диагноз для детей моложе 15 лет $ 80 $ $ $ $ 60 $ Белоруссия " $ " " 40 $ " " Украина $ " " " 20 0 " " $ & " $ & " $ 86 87 IAEA Россия. " & $ & & & 88 89 90 91 & 92 & & & & 93 94 95 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 96 & 97 98 75 Рак щитовидной железы у детей в районе чернобыльской аварии Регион Число случаев перед аварией после аварии Белоруссия (1977-1985) 7 (1986-1994) 390 Украина (1981-1985) 24 (1986-1995) 220 Россия (только районы Брянска и Калуги) (1986-1995) 62 Это предварительные данные по заболеваемости (не по смертности). Большинство избыточных случаев рака было выявлено после1993 года. Рак щитовидной железы излечим >90% случаев, но многие виды рака имеют агрессивную папиллярную форму. IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 76 Оценка риска профессионального облучения Исследование Избыточный риск на 1 Зв Все типы рака Лейкоз Брит. нац. реестр работников с радиацией 0,47 (-0,12-1,20) 4,3 (0,4-13,6) 1.218.000 человеко-лет 34 мЗв средняя доза Работники в США -1,0 (<0-0,83) <0 (<0-3,4) 705.000 человеко-лет 32 мЗв средняя доза Пережившие атом. атаку 0,33 (0,11-0,6) 6,2 (2,7-13,8) 2.185.000 человеко-лет 251 мЗв средняя доза IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 77 Дозы и риск для внутриутробной рентгенодиагностики Облучение Средняя доза на плод (мГр) Наслед. болезнь Смерть от (мГр) рака до 14 лет Рентген Брюшная полость 2,6 6,2 10-5 Бариевая клизма 16 3,9 10-4 Бариевая каша 2,8 6,7 10-5 IV урография 3,2 7,7 10-5 Пояснич. отдел позв. 3,2 7,6 10-5 Таз 1,7 4,0 10-5 Компьют. томография Брюшная полость 8,0 1,9 10-4 Пояснич. отдел позв. 2,4 5,7 10-5 Таз 25 6,1 10-4 Ядерная медицина Tc сканир. костей 3,3 7,9 10-4 Tc сканир. мозга 4,3 1,0 10-5 IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 7,7 10-5 4,8 10-4 8,4 10-5 9,6 10-5 9,5 10-5 5,1 10-5 2,4 10-4 7,1 10-5 7,7 10-4 1,0 10-4 1,3 10-4 78 Экстраполяция с помощью аддитивной и мультипликативной моделей риска 45 35 25 После облучения дозой 2 Гр в возрасте 45 лет Спонтанный риск: возрастает с возрастом Радиационный риск становится очевидным после лаг-периода (5) -10 years Aддитивная модель риска: подразумевает постоянный риск, независимый от фона. Мультикативная модель риска: подразумевает возрастание риска пропорционально фоновому риску 15 5 55 IAEA 60 65 70 Возраст в годах 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 75 79 Коэффициенты вероятности риска (МКРЗ) Ткань Вероятность смерти от рака (10-2/Зв) Население Персонал Мочевой пузырь 0,30 0,24 Костный мозг 0,50 0,40 Поверхность костей 0,05 0,04 Молочная железа 0,20 0,16 Толстая кишка 0,85 0,68 Печень 0,15 0,12 Лёгкое 0,85 0.68 Пищевод 0,30 0,24 Яичник 0,10 0,08 Кожа 0,02 0.02 Желудок 1,10 0,88 Щитовидная железа 0,08 0.06 Остальное 0,50 0,40 Итого для всех видов рака 5,00 4,00 Взвешен. генетич. эффект 1,00 0,50 IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 80 Доля рака с летальным исходом, вызываемого различными факторами Фактор или класс Процент от общ. числа рак. болезней Наиб. Вероятн. Диапазон Курение 31 29 - 33 Алкоголь 5 3-7 Питание 35 20 - 60 Естеств. гормоны 15 10 - 20 Инфекция 10 5 - 15 Профессия 3 2-6 Лекарства, мед. практика 1 0,5 - 2 Электромагн. радиация 8 5 -10 Ионизация (85% от ест. рад.*) 4,5 Ультрафиолет. излучение 2,5 Низкочаст. излучение <1 Промышленные продукты <1 <1 - 2 Загрязнение окружающей среды 2 <1 - 4 Другие факторы ? ? IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 81 Тканевой фактор риска (1) • ФАКТОР РИСКА: Частное от деления увеличения вероятности стохастического эффекта на полученную дозу. Он измеряется в Зв-1 или мЗв -1. вероятность доза IAEA вероятность Фактор = риска доза Доза 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 82 Фактор риска ткани (2) • ПРИМЕР: фактор риска 0.005 Зв -1 для костного мозга (смертность от этого вида рака для людей всех возрастов после облучения малыми дозами) значит, что если костный мозг одной тысячи человек получит дозу 1 Зв, то 5 умрут от рака, вызванного излучением вероятность доза IAEA Фактор = риска вероятность доза Доза 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 83 Коэффициенты риска для органов и тканей Ткань или орган Гонады Красный костный мозг Толстая кишка Лёгкое Желудок Мочевой пузырь Молочная железа Печень Пищевод Щитовидная железа Кожа Поверхность кости Остальное IAEA wT 0,20 0,12 0,12 0,12 0,12 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,01 0,01 0,05 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 84 Резюме • Эффекты ионизирующего излучения могут быть детерминированными или стохастическими, немедленными или поздними, соматическими или генетическими • Некоторые ткани имеют высокую радиочуствительность • У каждой ткани есть собственный фактор риска • Эти факторы могут служить для оценки риска облучения IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 85 Где можно получить информацию (1) • 1990 Recommendations of the ICRP. ICRP Publication 60. Pergamon Press 1991 • Radiological protection of the worker in medicine and dentistry. ICRP Publication 57. Pergamon Press 1989 • Sources and Effects of Ionizing Radiation. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly, with Scientific Annexes. New York, United Nations 2000. IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 86 Где можно получить информацию (2) • Avoidance of radiation injuries from medical interventional procedures. ICRP Publication 85. Ann ICRP 2000;30 (2). Pergamon • Manual of clinical oncology 6th edition. UICC. Springer-Verlag. 1994 • Atlas de Histologia y organografia microscopica. J. Boya. Panamericana. 1998 • Tubiana M. et al. Introduction to Radiobiology. London: Taylor & Francis, 1990. 371 pp. ISBN 085066-763-1. IAEA 3 :Биологические эффекты ионизирующего излучения 87
