Влияние ионизирующего излучения на организм человека

1. Влияние ионизирующего излучения на организм человека

Преподаватель ГБПОУ ВО «ВСК»
Слепченкова И.Н.

2. Ионизирующее излучение

- поток частиц или квантов, способных прямо
или косвенно вызывать возбуждение и ионизацию
атомов и молекул в облученном объекте.
Ионизирующее излучение возникает при распаде
ядер радиоактивных элементов.
ИИ невидимы и обнаруживаются по различным
явлениям, происходящим при их действии на
вещество.

3.

Свойства:
o Обладает высокой энергией,
превышающей
внутримолекулярную и
межмолекулярную энергию
связей атомов и молекул.
o Проникает внутрь
облучаемого объекта и
передает ему свою энергию,
вызывая ионизацию и
возбуждение атомов и
молекул, разрывают
химические связи в
молекулах.

4.

Согласно современной классификации (Ярмоненко С.П., 1985)
различают следующие группы ионизирующих излучений.
I. По наличию массы покоя:
1. Электромагнитные излучения (не имеют массы покоя):
Рентгеновское излучение, гамма-излучение.
2. Корпускулярные излучения (имеют массу покоя):
бета-частицы (позитроны, электроны);
протоны (ядра водорода);
альфа-частицы (ядра атома гелия);
нейтроны;
ядра легких элементов;
мезоны и другие искусственно образующиеся частицы.

5. Виды ИИ

II. По наличию заряда:
1. Электрически нейтральные излучения:
- рентгеновское излучение;
- гамма-излучение;
- нейтроны.
2. Потоки заряженных частиц
- альфа, бета-частицы.
III. По плотности ионизации:
1. Редкоионизирующие (рентгеновское, гаммаизлучение, электроны).
2. Плотноионизирующие (бета-, альфа-частицы,
нейтроны).

6.

7. Радиобиология

изучает действие всех видов ионизирующего
излучения на живые организмы и их
сообщества
Задача:
изучение факторов радиационной природы,
представляющих на современном этапе
наибольшую угрозу жизни, здоровью и
профессиональной работоспособности
человека при чрезвычайных ситуациях;
выявление общих закономерностей
биологической реакции организма на
радиационное воздействие
разработка мероприятий, средств и
методов противорадиационной защиты при
чрезвычайных ситуациях;
изучение радиоэкологических последствий
современных войн и техногенных аварий.

8. Ионизирующие излучения

Все вышеперечисленные излучения обладают
способностью вызывать ионизацию атомов и
молекул веществ, через которые они
проходят (отсюда название «ионизирующие
излучения»).
Ионизацией называется отрыв электронов от
атома, при котором образуется пара ионов (+
и -).
На интенсивности ионизации и поглощении
лучистой энергии различными веществами
основывается измерение дозы ионизирующих
излучений – дозиметрия.

9. Экспозиционная доза

• В радиологии проводят два вида измерений
ионизирующих излучений: измеряют
экспозиционную дозу излучений в воздухе и дозу
излучений, поглощенных веществом.
Экспозиционная доза – полный электрический заряд
образующихся ионов одного знака в единице массы
воздуха.
Единицы измерения: в Международной системе
единиц – кулон на кг (Кл/кг), внесистемная единица –
рентген (Р) (когда в 1 см3 воздуха образуется 2,08
млрд. пар ионов, несущих одну электростатическую
единицу заряда). 1 Р = 2,58 10-4Кл/кг

10. Поглощенная доза

Энергия любого вида излучения,
поглощенная в одном грамме вещества.
Единицы измерения поглощенной дозы
(количество поглощенной энергии в единице
массы вещества):
в Международной системе единиц Грей (Гр) –
поглощенная доза излучения, переданная
массе облучаемого вещества в 1 кг и
измеряемая энергией в 1 Дж (джоуль),
внесистемная единица – рад (радиационная
адсорбированная доза).

11. Влияние ионизирующего излучения

12.

Из соображений простоты и удобства,
биологические эффекты, вызванные
любыми ионизирующими агентами,
принято сравнивать с воздействием на
живой организм рентгеновского или гаммаизлучения.
С целью сравнения воздействия ИИ с
биологическими эффектами
рентгеновского и гамма - излучений,
вводится так называемая эквивалентная
доза

13.

• Эквивалентная доза измеряется в
бэрах (бэр - биологический
эквивалент рентгена).
• В Международной системе единиц
используется единица измерения
Зиверт (Зв): 1 Зв = 100 бэр.

14. Предельно допустимая доза (ПДД)

• для персонала, работающего с
радиоактивными веществами,
установлена в 5 бэр/год или примерно
100 мбэр/неделя. При этом имеется в
виду облучение всего тела, как говорят,
тотальное облучение.
• для населения установлен предел дозы
за год в десять раз меньший - 500
мбэр/год

15. Источники излучения

Естественные
Искусственные
• Космическое
излучение
• Гамма-излучение
земных пород
• Продукты распада
радона и тория в
воздухе
• Радионуклиды в
пище
• Рентгеновские и
гамма-установки в
медицине и
промышленности
• АЭС
• Выбросы
радиоактивных
отходов

16. Внешнее излучение

I. Природные
1. Космическое излучение.
2. Внешнее облучение (фоновое
излучение от строительных
материалов).
3. Дополнительное (например, от
удобрений, от курения, от почвы под
зданием).

17. Источники излучения

II. Медицинские
1. Рентгендиагностика.
2. Радионуклидная диагностика.
III. Производственное
1. Ядерная энергетика.
2. Профессиональное облучение.
3. Испытания ядерного оружия.

18. Внешнее излучение

• Естественный радиационный фон
внешнего излучения на территории
Российской Федерации создает
мощность экспозиционной дозы 4-20
мкР/ч (40- 200 мР/год).
• В естественных условиях
радионуклиды поступают в организм
человека в основном двумя путями:
ингаляционно и перорально (с
пищевыми продуктами и водой).

19.

• Наибольшее излучение дают
изверженные породы: гранит, сиенит,
диорит, пемза, глиноземы которые
применяются как крупные заполнители
в бетонах, для дорожных работ и в
качестве материалов для наружной и
внутренней отделки зданий и
сооружений. Дерево, кирпич, бетон
выделяют небольшое количество
радона.

20.

Человек, постоянно находящийся в
помещении, построенном
• из гранита, может получить 240-400
мрад/год,
• из пемзового камня –300 мрад/год,
• из красного кирпича – 140-180 мрад/год,
• из бетона – 100-180 мрад/год,
• из известняка – 40 мрад/год,
• из алебастра – 30 мрад/год,
• из дерева – 30 мрад/год.

21. Поражающие факторы

Особенности воздействия
радиации на человека
В результате воздействия
ионизирующих излучений на организм
человека в тканях могут происходить
сложные физические, химические и
биологические процессы.

22.

Биологическое действие
Этапы:
• поглощение энергии излучения
клетками и тканями организма;
• образование свободных радикалов
и окислителей;
• нарушение биохимических
процессов;
• нарушение физиологических
процессов.

23. Особенности воздействия радиации на человека

Механизм радиационнохимических изменений
1. Прямое действие - непосредственное
взаимодействие ИИ с молекулами,
превращающимися в свободные
радикалы.
2. Косвенное действие - молекула
получает энергию от других молекул.
Большая часть энергии поглощается
молекулами воды, продукты
радиолиза действуют на
биомолекулы.

24. Биологическое действие

25. Механизм радиационно-химических изменений

Примечания. 1. Соматические эффекты – патологические нарушения, возникающие в
организме облученного при превышении определенного дозового порога.
2. Соматическо-стохастические эффекты – патологические нарушения, возникающие в
организме облученного, не имеют дозового предела и носят вероятностный характер.
3. Генетические эффекты – патологические нарушения, возникающие в зародышевых
клетках облученного, не имеют дозового предела и носят вероятностный характер.

26.

27.

Ориентировочные
показатели радиационной
безопасности людей
• квартальная доза – 30 мЗв (3 бэр; 3,4 Р);
• годовая – 50 мЗв (5бэр; 5,7 Р);
• аварийная – 100 мЗв (10 бэр; 11,4 Р);
• катастрофическая – 250 мЗв (25 бэр;
28,4 Р);
• критическая – 1 Зв (100 бэр; 113,6 Р);
• полулетальная – 4 Зв (400 бэр; 454,5Р);
• летальная – 7 Зв (700 бэр; 795,4 Р);

28.

Биологический эффект
зависит
• от суммарной дозы,
• от времени воздействия,
• от вида излучения
• от размеров облучаемой поверхности.
• от наследственности,
• образа и качества жизни (социальноэкономического благополучия, доступности и
качества медицинского обслуживания,
наличия вредных привычек и т.п.),
• состояния среды обитания.

29. Ориентировочные показатели радиационной безопасности людей

Биологическое действие
• на клеточном уровне воздействие
обусловлено взаимодействием
свободных радикалов с молекулами
белков, нуклеиновых кислот и
липидов, вследствие всех этих
процессов образуются органические
перекиси и возникают
быстропроходящие реакции
окисления.

30. Биологический эффект зависит

Поражение клеток
• в основе радиационного поражения клетки
лежит нарушение ультраструктур клеточных
органелл и связанные с этим изменения
обмена веществ.
• ионизирующая радиация вызывает
образование в тканях организма целого
комплекса токсических продуктов,
усиливающих лучевой эффект –
радиотоксинов. Среди них наибольшей
активностью обладают продукты окисления
липидов - перекиси, эпоксиды, альдегиды и
кетоны.

31. Биологическое действие

• Образуясь сразу после облучения, липидные
радиотоксины стимулируют образование
других биологически активных веществ –
хинонов, холина, гистамина и вызывают
усиленный распад белков.
• Ионизирующее излучение оказывает
наибольшее воздействие на ядро клетки,
угнетая митотическую активность.
• Действие ИИ на клетки тем сильнее, чем они
моложе и менее дифференцированы.

32. Поражение клеток

Биологическое
действие
• Определение доли клеток с
хромосомными аберрациями часто
используют в качестве надежного
количественного показателя
радиочувствительности, т.к. с одной
стороны, число поврежденных клеток
четко зависит от дозы ионизирующего
излучения, а с другой — отражает его
летальное действие

33. Биологическое действие

Лучевая болезнь
• Гибель клеток и опустошение тканей
играют важную роль в развитии общих
поражений организма от
ионизирующего излучения – лучевой
болезни

34. Биологическое действие

Активноделящиеся клетки ткани более
подвержены действию радиации. Поэтому
мышцы, мозг, соединительные ткани у
взрослых организмов достаточно
устойчивы к воздействию радиации.
Клетки же костного мозга,
зародышевые клетки, клетки слизистой
оболочки кишечника являются наиболее
уязвимыми

35. Лучевая болезнь

36.

Поражение органов и
систем
По степени поражения органы и ткани распределяются в
следующем нисходящем порядке:
• лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенка,
зобная железа, лимфоидная ткань других органов),
• костный мозг,
• семенники,
• яичники,
• слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта.
• Еще меньше поражаются кожа с придатками, хрящи,
кости, эндотелий сосудов.
• Высокой радиоустойчивостью обладают
паренхиматозные органы: печень, надпочечники, почки,
слюнные железы, легкие

37.

Воздействие на ССС
• сердце обладает выраженной
радиочувствительностью. В сосудах
большей радиочувствительностью
обладает наружный слой сосудистой
стенки, что объясняется высоким
содержанием коллагена. При
локальном облучении в дозах 5 – 10
Гр можно обнаружить изменения
миокарда. При дозе 20 Гр
отмечается поражение эндокарда.

38. Поражение органов и систем

Воздействие на
половые
железы
• Клетки семенников находятся на
разных стадиях развития. Наиболее
радиочувствительные клетки –
сперматогонии, наиболее
радиорезистентные – сперматозоиды.
При воздействии однократного
облучения в дозе 0,15-2 Гр возникает
временная олигоспермия, свыше 2,5 Гр
– временная стерильность, а в дозе
более 3,5 Гр наблюдается стойкая
стерильность.

39. Воздействие на ССС

Воздействие на
половые
железы
• Женские половые клетки высоко
радиочувствительны в процессе
митотического деления и неспособны к
регенерации. Воздействие
однократного облучения в дозе 1 – 2 Гр
на оба яичника вызывает временное
бесплодие и прекращение менструаций
на 1 – 3 года. При остром облучении в
диапазоне доз 2,5 – 6 Гр развивается
стойкое бесплодие

40. Воздействие на половые железы

Воздействие на ЖКТ
• в малых дозах ионизирующее излучение
стимулирует деятельность желудочных
желез при пониженной активности и
угнетает деятельность желез при
гиперфункции. Среди органов
пищеварения высокой
радиочувствительностью обладает тонкий
кишечник. Далее по снижению
радиочувствительности следуют полость
рта, язык, слюнные железы, пищевод,
желудок, прямая и ободочная кишки,
поджелудочная железа, печень

41. Воздействие на половые железы

Воздействие на
дыхательную систему
• хрящевая ткань воздухоносных путей и плевра
радиоустойчивы; лимфатическая ткань и
сосудистая система легких, а также
бронхиолярный эпителий и клетки,
выстилающие альвеолы, радиочувствительны.
• При локальном облучении может развиться
радиационный пневмонит, с потерей
эпителиальных клеток, воспалением
дыхательных путей и легочных альвеол,
приводящий к фиброзу.

42. Воздействие на ЖКТ

Воздействие на
выделительную
систему
• Почки достаточно
радиорезистентны. Однако
облучение почек в дозах более 30
Гр за 5 недель может привести к
развитию хронического нефрита
(это может быть лимитирующим
фактором при проведении лучевой
терапии опухолей органов
брюшной полости).

43. Воздействие на дыхательную систему

Влияние на НС
• Нервная система является наиболее
радиоустойчивой из всех критических
систем организма.
• В ответ на облучение ткань мозга
реагирует как единая система: прямые
поражения нейронных структур и
расстройства циркуляции, связанные с
поражением стенок кровеносных
сосудов, обычно сопутствуют друг
другу.

44. Воздействие на выделительную систему

Влияние на НС
• Клеточная гибель наблюдается при дозах
свыше 100 Гр. Установлено, что после
общего облучения в очень высоких дозах
(5000 Р и выше) или локального облучения
головы у животных развивается центральный
нервно-системный синдром. Иногда его
называют мозговым синдромом. При этом
виде лучевого поражения характерными
будут признаки менингита, энцефалита,
отека мозга; исход поражения, как правило,
летальный – животное погибает в течение
первых часов и реже 2-3 суток

45. Влияние на НС

Влияние на плод
• ионизирующее излучение
может быть причиной
тяжелых патологических
последствий для
развивающегося
организма, начиная от
индукции уродств и
грубых нарушений соматического развития и
заканчивая, расстройствами тонкой координации
процессов формирования мозга, снижением
интеллекта, умственной отсталостью

46. Влияние на НС

• Для биологического действия ионизирующих
излучений характерен ряд общих закономерностей:
1) Глубокие нарушения жизнедеятельности вызываются
ничтожно малыми количествами поглощаемой
энергии.
2) Биологическое действие ионизирующих излучений не
ограничивается подвергнутым облучению
организмом, но может распространяться и на
последующие поколения, что объясняется действием
на наследственный аппарат организма.

47. Влияние на плод

3) Для биологического действия ионизирующих
излучений характерен скрытый (латентный) период, т.
е. развитие лучевого поражения наблюдается не сразу.
Продолжительность латентного периода может
варьировать от нескольких минут до десятков лет в
зависимости от дозы облучения, радиочувствительности организма. Так, при облучении в очень больших
дозах (десятки тыс. рад) можно вызвать «смерть под
лучом», длительное же облучение в малых дозах ведёт
к изменению состояния нервной и других систем, к
возникновению опухолей спустя годы после облучения.

48.

Особенности поражения
организма определяются
а) Типом радиации. Все виды ионизирующей радиации могут оказать
влияние на здоровье. Главное различие заключается в количестве
энергии, определяющей проникающую способность альфа и бета
частиц, гамма и рентгеновского излучения.
б) Размером полученной дозы. Чем выше доза полученной радиации,
тем выше вероятность возникновения медико-биологических
последствий
в) Продолжительностью воздействия радиации. Если доза получена в
течение дней или недели, эффекты часто не такие серьезные, если
подобная доза была получена в течение минут.

49.

г) Частью тела, подвергнутой действию ИИ. Конечности
(руки или ноги) получают большее количество радиации
с менее выраженными повреждениями, чем кровь,
внутренние органы, размещенные в пояснице.
д) Возрастом человека. С возрастом человека
замедляется деление клеток, и тело менее
чувствительно к эффектам ионизирующей радиации.
е) Биологическими различиями. Одни люди более
чувствительны к эффектам радиации, чем другие.

50. Особенности поражения организма определяются

Радиационная
безопасность
• Цель:
охрана здоровья людей от вредного
воздействия ионизирующего излучения
путем соблюдения основных принципов и
норм радиационной безопасности без
необоснованных ограничений полезной
деятельности при использовании
излучения в различных областях
хозяйства, в науке и медицине.

51.

Категории облучаемых
лиц
- персонал
(группа А и Б);
-
все население, включая лиц из персонала, вне сферы и
условий их производственной деятельности.

52. Радиационная безопасность

Нормирование
• Согласно «Нормам радиационной
безопасности» 1999 г, в нашей стране
установлена система ограничений на
облучение населения от отдельных
природных источников ионизирующих
излучений.
Так, например, нормируется содержание
радона и торона в воздухе помещений; радона
в питьевой воде, в минеральных и лечебных
водах, а также других природных
радионуклидов в фосфорных удобрениях, в
строительных материалах и т.п.

53. Категории облучаемых лиц

Нормирование
медицинского облучения
• Принципы контроля и ограничения
радиационных
воздействий
в
медицине основаны на получении
необходимой
и
полезной
диагностической информации или
терапевтического
эффекта
при
минимально
возможных
уровнях
облучения.

54. Нормирование

• Уменьшению воздействия радиации на
организм человека способствует прием
антиоксидантов.
Антиоксиданты – биохимические
вещества, входящие в препараты,
продукты питания, которые помогают
организму обезвреживать свободные
радикалы до того, как они успеют
разрушить живую клетку.

55. Нормирование медицинского облучения

Многие естественные антиоксиданты
содержатся в продуктах питания и, попадая в
организм, защищают клетки от разрушения.

56.

Антиоксиданты
Для создания собственных
антиоксидантов организм нуждается в
достаточном количестве цинка, меди и
марганца, которых в продуктах питания
сравнительно мало. Эти вещества можно
найти в биологически активных добавках
(селен, иммуномакс и др.), состав
которых должен подбираться
специалистами.