Основы радиационной биологии Основные биологические эффекты радиации 1

Основы радиационной биологии
Основные биологические эффекты
радиации
1
Что такое ионизирующие
излучения.
Взаимодействие излучений с
веществом.
2
Парадоксы действия
ионизирующих излучений
 Малая поглощенная энергия –
летальные эффекты.
 Малое число пораженных молекул –
летальные эффекты.
 Кривые зависимости эффекта от дозы
3
Кривые доза-эффект
4
Объяснение радиационных
парадоксов: теории попадания и
мишени
Б.Н. Раевский
Н.В. Тимофеев-Ресовский
5
Недостатки теории попадания и
мишени:
 не учитывает биологическую
стохастику
 не принимает во внимание способность
клеток к восстановлению
6
На человека и всю биосферу
одновременно действуют
редкоионизирующие излучения,
альфа-частицы радона и его
дочерних продуктов распада и УФ
свет (излучение ВавиловаЧеренкова )
7
В Обнинске сделаны открытия
способности клеток и хромосом
восстанавливаться от повреждений,
вызванных ионизирующим излучением
В.И. Корогодин
Н.В. Лучник
8
Парадигмы радиобиологии и
радиационной безопасности
 Любая поглощенная доза является
вредной
 Существует линейная связь между
дозой облучения и регистрируемым
эффектом
 Действие ионизирующего излучения
является кумулятивным
9
 Биологические эффекты острых доз
облучения (≥100 Гр) называются
детерминистскими. Они безусловно
вызывают у человека заболевания.
 Облучение при низких мощностях доз
(≤100 Гр) вызывают заболевания с более
низкой вероятностью или
стохастичностью (стохастические
эффекты).
10
Три механизма гибели
(радиационные синдромы)
 2–10 Гр Костномозговой синдром
(кроветворный), гибель на 10–30 сутки
 10–100 Гр Желудочно-кишечный синдром,
гибель на 3–5 сутки
 Более 100 Гр Церебральный синдром,
гибель от нескольких минут до 48 ч
11
Классификация острой
лучевой болезни
Легкая степень
1–2 Гр;
Средняя степень
2–4 Гр;
Тяжелая степень
4–6 Гр
12
Доза рентгеновского
излучения ЛД50/30, Гр
Свинья
Морская свинка
Человек ЛД50/60
Обезьяна
Мышь
Крыса
Кролик
2
2,8
3
4
6,6
7
8
13
Сокращение продолжительности
жизни мышей
14
Сокращение продолжительности жизни
Данные 1956 года - из 80.000 американских
врачей, умерших между 1930 и 1954 гг.
средний возраст радиологов был 60,5 лет,
а врачей, не связанных с облучением– 65,7
года
15
По данным американских и японских
исследователей, в результате
современных защитных мероприятий
рентгеновского обследования
продолжительность жизни врачей
рентгенологов увеличилась по сравнению
с аналогичной для других врачей на 3-5
лет.
16
Ðàçâè òè å ë è ÷è í î ê , %
Развитие личинок из яиц Drosophila melanogaster
при ЕРФ (1) и в низкофоновой камере.
2 – сниженный фон, 3 – компенсированный фон
3
1
100
2
80
60
40
20
0
0
2
10
Âðåì ÿ, ñóò
11
17
Carlson et al. (1957) Начиная с
четвертого месяца жизни, крыс облучали
по 16 ч/день в течение года
Мощность дозы,
Р/сутки
0,28
0,60
2,57
3,96
Контроль
Продолжи% от контроля
тельность жизни,
сут
493
510
650
590
445
110
115
146
133
100
18
Средняя продолжительность
жизни собак Dougherty (1967)
Число
собак
Доза Ra226,
мкКи/кг
Параметр
дни
%
34
23
0
0,0624
3518
3991
100
113
19
(Gianferrari et al., 1962),
Италия (провинция Vercelli Piemonte)
Показатель
Содержание урана
Средняя доза за год,
мрад
Общее число смертей
за 1941-1958 гг
Из них от рака
Повышенный ЕРФ
Нормальный
ЕРФ
20,8
552
1,0
147
802
122
1467
173
20
Отношение смертности населения,
живущего на большой высоте (3000 футов) и на
уровне моря, к средней смертности по США от
всех видов рака Mason, Miller (1974)
Место
жительства
На большой
высоте
На уровне
моря
Для мужчин
0,52
1,23
Для женщин
0,86
1,03
21
Frigerio, Stowe, 1976
Количество
штатов США
7
14
14
Средний ЕРФ,
мрад/год
Смертность от всех
видов опухолей на
100000 чел.
210
170
118
126,3
132,2
146,8
22
Китайская Народная Республика в
1970–1978 гг. (Luxin, 1981) провинция
Гуангдонг с 80 000 населения
Показатель
Повышенный
ЕРФ
ЕРФ
Поглощенная доза,
мрад/год
Смертность от
опухолей на 100 000
человек
300
110
41,1
48,8
23
Средняя продолжительность жизни
рабочих Ханфорда, США (Barkev, 1978)
Облучавшиеся до Не облучавдопустимых
шиеся
уровней
Мужчины
Женщины
78,7
81,2
71,3
75,4
24
Статистические показатели жизненности
населения ФРГ и Швеции. Облученность
радоном в Швеции в 3-4 раза выше, чем в ФРГ
Показатель
Продолжительность жизни
мужчин
Продолжительность жизни
женщин
ФРГ
Швеция
69,9
73,0
76,6
79,0
25
Ñòàí äàðòè çî âàí í î å î òí î ø åí è å
ñì åðòí î ñòè î ò ðàê à ëåãê î ãî
Зависимость смертности населения от рака
легкого от концентрации радона в домах США
(Cohen, 1995)
1,2
1,0
0,8
0,6
0
1
2
3
4
5
6
Ñðåäí è é óðî âåí ü ðàäî í à, ï Êu/ë
26
Ñì åðòí î ñòü í à 100000 ÷åë . çà 35 ë åò
Смертность от лейкемии людей, подвергшихся
бомбардировке в Хиросиме и Нагасаки (Hattori, 1994)
10000
1000
Êî í òðî ë ü
100
10
1
10
100
Ï î ãë î ù åí í àÿ äî çà, ñÃð
1000
27
Смертность населения после аварии на «Маяке»
(Kostyuchenko, Krestinina, 1994). Кривая 1 –уровень
смертности по стране, кривая 2 - облученные
жители
Ñòàí äàðòè çî âàí í àÿ
ñì åðòí î ñòü/1000 ÷åë
11
2
10
1
9
8
0
100
200
300
Äî çà, ì Çâ
400
500
28
Ñòàí äàðòè çî âàí í àÿ ñì åðòí î ñòü
î ò ðàê à/100000 ÷åë
Онкологическая смертность после аварии на
предприятии «Маяк» (Kostyuchenko, Krestinina, 1994).
Кривая 1 – необлученное население Челябинской
области, кривая 2 – облученные жители
200
180
1
160
140
2
120
100
80
60
0
100
200
300
Äî çà, ì Çâ
400
500
29
Авария на ядерном реакторе в Чернобыле.
Для устранения последствий аварии было
привлечено около 200000 ликвидаторов.
В 1986 и 1987 гг. они получили дозу около 100
мЗв. Состояние здоровья этих рабочих изучалось
Международным Чернобыльским проектом.
30
Результаты Российского Национального
Медицинского Дозиметрического Регистра
свидетельствуют, что в Брянской области
показатель заболеваемости лейкозами не
превышает этой величины по стране в целом.
Не было зарегистрировано повышения и общей
смертности от раков.
31
Î í ê î ë î ãè ÷åñê àÿ ñì åðòí î ñòü, % î ò ê î í òðî ë ÿ
Смертность от рака радиационно-облученных
рабочих разных стран (Luckey, 2007).
100
80
4
6
8
60
2
3
5
40
20
1
7
0
0,3 0,5
1,0
2,0
5,0
Äî çà, ñÇâ
10,0
20,0
50,0
32
В 1982–1983 гг. источник Со-60 случайно попал на
свалку металлических отходов. В 1983–1984 гг. из них
были построены 180 зданий, в которых размещались
около 1700 квартир. В этих квартирах проживало и
продолжает проживать около 10.000 населения,
подвергаясь хроническому облучению при очень высокой
мощности дозы вплоть до 1 мЗв/час, а оцененная
максимальная ежегодная доза достигала 1 Зв. В первый
же год проживания (1983) мощность дозы достигала
50 мЗв/год.
33
После 21 года проживания в загрязненных
апартаментах доза варьировала от 0,4 до 6,0 Зв
(Chen et al., 2004). Эти дозы были выше
выживших после бомбардировок в Японии т
выше, чем дозы, полученные ликвидаторами
ЧАЭС
34
Åæåãî äí àÿ ñì åðòí î ñòü î ò ðàê à/100000 ÷åë î âåê
Смертность от рака общей популяции (1)
Тайваня и облученных Со-60 резидентов (2)
160
140
1
120
100
80
60
40
20
2
0
1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002
Ãî äû
35
Более 2000 детей родились в загрязненных
квартирах. По статистике ожидалось 46 детей
с врожденными дефектами. Фактически
выявлены только 3 таких ребенка
36
Максимально приемлемым уровнем
индивидуального риска гибели человека
считается риск, равный 10-6 в год.
 Малым считается риск гибели человека,
равный 10-8 в год.
37
Причина
Автомобильный транспорт
Степень риска
3·10-4
Пожар, падения, ожог
Отравления
Огнестрельное оружие
4·10-5
2·10-5
10-5
Водный
транспорт
9·10-6
38
Причина
Степень риска
Воздушный
транспорт
Железная дорога
-6
9·10
Молния
-7
5·10
Атомная энергия
-10
2·10
-7
4·10
39
ВЫВОДЫ
1. ЕРФ необходим для биосферы
2. Повышение ЕРФ в 10-50 раз не оказывает
вредного действия
3. Профессионалы атомной энергетики
характеризуются пониженной вероятностью
онкозаболеваний
4. Люди, облученные в малых дозах,
характеризуются пониженной вероятностью
онкологии
5. Риск гибели человека от атомной энергии
составляет 10-10 в год
40
Исследования проведены при финансовой
поддержке Российского гуманитарного
научного фонда и Правительства Калужской
области (проект №12-16-40002а(р)
41
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
42