Лекция 28. Накопление радионуклидов в организме человека
реклама
НАКОПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА. ВНУТРЕННЕЕ ОБЛУЧЕНИЕ Подготовил студент группы Т-505 Чебыкин А.В. По материалам справочного издания Г.Р. Резвой «Радиация вокруг нас. Опасно ли это?» Пути поступления радионуклидов в организм Основными путями поступления радионуклидов в организм человека являются: • Ингаляционный • Через кожные покровы • Вместе с пищей Пути поступления радионуклидов в организм Ингаляционный путь • Частицы вещества определённого размера сохраняются в лёгких, из-за чего лёгочная ткань получит дозу радиоактивности • Если частицы вещества растворимы, то вещество поступит в кровоток и разнесётся по различным тканям и органам тела Пути поступления радионуклидов в организм Через кожные покровы • Радиоактивные вещества направляются прямо в кровеносное русло. • Если они не внедрились в органы и ткани, то со временем проходят через почки и удаляются с мочой Пути поступления радионуклидов в организм Вместе с пищей Поступление радионуклидов в организм человека с продуктами питания имеет наиболее существенное значение. Основными пищевыми цепочками являются: •Почва-растение-человек •Растение-животное-молоко-человек •Растение-животное-мясо-человек •Растение-птица-яйцо-человек •Вода-водные организмы-человек Среднее годовое поступление урана в организм Вид пищевого продукта Хлеб Свежие овощи Мука Свежая рыба Картофель Свежие фрукты Фруктовые соки Рис Макароны Все продукты – 500 мкг Среднее годовое поступление урана в организм, мкг 66 25 23 3,4 111 76 1,1 5,8 1,2 1мкг 238U=12 мкБк Характер распределения радионуклидов в организме • Радионуклиды, попавшие в организм, называются инкорпорированными. • Процесс накопления радионуклидов в организме длится 12 – 24 часа • Каждый радионуклид включается в обменные процессы и накапливается в клеточных структурах Характер распределения радионуклидов в организме Классификация радионуклидов 1. Накапливающиеся в скелете (остеотропные) – 90Sr, 90Y, 226Ra, 228Th, 234U, 238U, 232Th, 239Pu, 210Pb 2. Накапливающиеся в кроветворных органах и лимфатической системе – 198Au, 210Po, 144Ce 3. Равномерно распределяющиеся во всех органах и тканях – 3H, 14C, 95Zr, 95Nb, 103Ru, 137Cs, 40K, 24Na Характер распределения радионуклидов в организме Особенности йода • ЙОД отлагается в щитовидной железе (30%)! • Особенность йода – высокая радиоактивная опасность для грудных детей Характер распределения радионуклидов в организме Критические органы • По интенсивности накопления радионуклидов основные органы можно расположить в следующем порядке: • щитовидная железа > печень > почки > скелет > мышцы • Органы наиболее подверженные действию радиоактивного вещества и облучение которых которых причиняет максимальный вред человеческому организму, называются критическими Особенности внутреннего облучения • Каждый попавший в организм человека радионуклид становится источником длительного γ-, αи β- излучения, человек при этом подвергается внутреннему облучению •Внутреннее облучение во много раз более опасно, чем внешнее, при одних и тех же количествах радионуклидов Особенности внутреннего облучения Доза облучения •Внутреннее облучение даёт в среднем 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения. •Это связано со следующим: 1) Значительно увеличивается время облучения тканей организма 2) Доза сильно возрастает из-за малого расстояния до ионизируемой ткани Особенности внутреннего облучения Доза облучения 3) Попадание радионуклидов в организм означает исключение поглощения α – частиц ороговевшим слоем кожи и переводит α – активные вещества в наиболее опасные 4) Радионуклиды концентрируются в отдельных органах, усиливая их локальное облучение 5) При внутреннем облучении исключены методы защиты Период полувыведения радионуклида • Время, в течении которого количество попавшего в организм радиоактивного вещества наполовину, называется эффективным периодом полувыведения ТЭФ нуклида из организма: • ТЭФ=Т1/2*Тб/(Т1/2+Тб), где • Т1/2 – период полураспада данного радиоактивного вещества • Тб - период биологического полувыведения радиоактивного изотопа из организма Период полувыведения радионуклида Биологические периоды • Инертные газы (Kr, Xe, Rn, Ar) – от нескольких часов • Po, Pu, U, Ra и Sr, Y – до бесконечности • 137Cs – 110 суток • 131I – 7,5 суток Факторы, влияющие на величину дозы при внутреннем облучении • По величине поглощенных доз органы можно расположить в ряд: •щитовидная железа > органы дыхания > желудочно-кишечный тракт > печень > почки > скелет > мышцы Факторы, влияющие на величину дозы при внутреннем облучении Перечислим факторы, влияющие на величину дозы, которую получают ткани организма при внутреннем облучении: 1. Путь поступления радиоактивного вещества в организм 2. Распределение радиоактивного вещества в организме 3. Продолжительность поступления радиоактивного вещества в тело человека 4. Время пребывания излучателя в организме, определяемое периодом ТЭФ Факторы, влияющие на величину дозы при внутреннем облучении 5. Энергия, излучаемая радионуклидами в единицу времени 6. Масса облучённой ткани 7. Отношение массы облучённой ткани к массе твёрдого тела 8. Вид излучателя и количество радионуклидов в органе, то есть количество актов распадов в единицу времени Внутреннее α – облучение • По биологическому действию это самый опасный вид облучения • Основные радионуклиды 238U, 226Ra, 210Pb основные радионуклиды распределяются по всему объёму минеральной кости, а 232Th концентрируется в основном на костных поверхностях. • Средняя концентрация 238U в костных тканях составляет 150 мБк/кг; 226Ra - 170 мБк/кг; 210Pb - 84 мБк/кг Внутреннее α – облучение Годовая поглощенную дозу облучения костных клеток и костного мозга Радионуклид 238U 234U 226Ra 210Pb – 210Po 232Th Костные клетки 18 21 41 325 72 Костный мозг 2.2 2.6 3.7 45 71 Доза излучения при поступлении радиоактивных веществ в организм • Чтобы рассчитать дозу излучения в отдельном органе или организме в целом, необходимо знать содержание радиоактивного вещества в ткани или органе и энергию излучения, испускаемого при радиоактивном распаде. Мощность поглощённой дозы р, Гр/ч : • p=5.8.10-4ЕсрAm ,где • Еср – средняя энергия излучения • Am – удельная активность радионуклида в ткани в данный момент t, кБк/г Доза излучения при поступлении радиоактивных веществ в организм Поглощенная доза излучения • Поглощённая доза излучения D, Гр, создаваемая в органе или ткани за время t(сут.) после однократного поступления согласно экспонициальной модели выведения радионуклидов равна • D=2EсрA0Tэф[1-exp(-0.693t/T)], • где Eср – средняя энергия α- и β- частиц, испускаемых радионуклидом, Мэв • A0 – начальная удельная энергия активность радионуклидов в ткани, Бк/г • Tэф – эффективный период полувыведения радионуклида из организма[t]=сут Доза излучения при поступлении радиоактивных веществ в организм Поглощённая доза излучения • При хроническом поступлении радионуклидов: • D=200Eср q A0Tэф[t-(Tэф/0.693)exp(-0.693t/T)], • где q – активность ежесуточного поступления радионуклидов в расчёте на 1 г органа или ткани, Бк/г • T – время (сут.) за которое определяется поглощенная доза Доза излучения при поступлении радиоактивных веществ в организм Вывод • Таким образом, видим, что самым существенным фактором, определяющим величину поглощённой дозы от инкорпорированных радионуклидов, является удельная активность в ткани, органе или организме.
