Радиационная гигиена

Радиационная гигиена

Радиационная гигиена изучает влияние ИИ на здоровье населения и разрабатывает меры предупреждения переоблучения населения (Сл. 1).

План

• n История радиационной гигиены
• n Основные понятия радиационной гигиены
• n Воздействие ионизирующего излучения на здоровье население
• n Основные направления профилактики, гигиеническое нормирование ионизирующего излучения

• 1. История радиационной гигиены.

Сл.3

1896 г.- Анри Беккерель -  открытие радиоактивности урана по ожогу кожи груди от пробирки с ураном в кармане; 

- 1-ое применение рентгена для диагностики заболеваний, описание рентгеновских дерматитов у больных и врачей

1901 г. - врач Данло (фр.) - 1-ое использование радия для лечения злокачественных образований.

1901-1914 г. - лечение больных раком препаратами радия (Англия, Америка, Германия, Швеция, Россия).

1903 г. - Пьер и Мария Кюри (фр.) (Нобелевская премия, 1903 г.) -экспериментальное облучение радием кожи руки

1914 - 1918 г. - создание рентгенологических отделений

в военных госпиталях Франции под руководством Марии Кюри.

Сл.4

Радиационная гигиена в России: 2 этапа эмпирический (наблюдение), экспериментальный

Эмпирический этап:

1906 г. - д-р Д.Ф.Решетило - монография о мерах защиты медицинского персонала при работе с радием.

1914 г. - I Всероссийский съезд

по борьбе с раковыми заболеваниями:

впервые обсуждаются вопросы охраны труда медперсонала при работе с лучами Рентгена и радием

Сл.5

1- е в мире  Руководство по радиационной гигиене

                       (В.А.Левицкий, А.А.Летавет).

Начало 40-х гг. - изучение условий труда и состояние здоровья работающих в производстве радия А.А.Летавет

1945 г. - создание 1-ой радиологической лаборатории

                 (НИИ гигиены труда и промышленной

                            санитарии АМН СССР)

Сл.6

Основоположники радиационной гигиены в России Академики АМН СССР  А.А.Летавет,          Л.А.Ильин, Ф.Г.Кротков, член-корр. АМН СССР проф. М.Ю.Тарасенко

Сл.7 Август Андреевич Летавет
(рожд. 1893)
(государственная и Ленинская премии

1. изучен механизм действия ионизирующего излучения

2. изучена клиника лучевого поражения

3. Вице-президент Международной Академии по профессиональной медицине (с 1961 г.)

Основные понятия РГ

Сл.8

Радиоактивность -  самопроизвольное превращение ядер атомов одних элементов в другие, сопровождающиеся испусканием ионизирующих излучений:

α-излучение (ядра гелия, Z=2, массовое число=4),

β-излучение (электроны, позитроны),

γ-излучение, рентгеновское излучение (кванты энергии = фотоны).

Свойства излучений:

Сл.9. Альфа: Неупругое столкновение альфа-частиц с орбитальными электронами атомов, возбуждение и ионизация атомов вещества.

Сл.10. Вета: Неупругое столкновение, ионизация атомов вещества. тормозное излучение (рентгеновское).

Сл.11. Гамма: 1.Фотоэлектрический эффект (выбивание электрона, образование радикалов) при Е=1-500 кэВ.

2. Рассеивание фотонов (эффект Комптона) при Е=1 МэВ.

3. Рождение пары электрон-позитрон исчезновении фотона при Е>1 МэВ

Сл.12. Нейтроны: Захват атомами медленных нейтронов (0,025-0,5эВ)

• 1. Захват и поглощение ядрами тяжелых элементов (золото, уран) резонансных нейтронов (до 500 эВ)
• 2. Упругое рассеяние промежуточных нейтронов (0,5 КэВ до 0,5 МэВ)
• 3. Ядерная реакция и деление тяжелых ядер под действием быстрых (0,5-20 МэВ) и очень быстрых нейтронов (20-300 МэВ)
• 4. Реакция скалывания - раскалывание ядер, прозрачных для сверхбыстрых нейтронов (>300 МэВ), на куски

Сл.13. Длина пробега частиц в среде зависит от начальной Е излучения и характеристик вещества среды: Для излучения с Е=4 МэВ, среда - это воздух

Сл.14 Дозы излучения и единицы измерения

Сл.16. Виды эквивалентных доз

Классификация видов облучения:

• 1. Внешнее облучение - источник излучения находится вне организма.
• 2. Внутреннее облучение - источник облучения находится в организме и участвует в биохимических реакциях

Виды эквивалентных доз:

1. Доза экв. внешнего облучения - зависит от Dп и вида излучения R (Wr):

H = Dп · Wr

• 3. Доза экв. внутреннего облучения - зависит от Dп и времени после поступления радионуклида в организм

Сл.16

Принципиальное свойство доз -
доза увеличивается (накапливается) со временем

Мощность дозы -

это отношение приращенной дозы (поглощенной dDп, эквивалентной dH, эффективной dE)

за интервал времени dt к этому периоду времени:

dD/dt

Мощность дозы гамма-излучения - характеристика радионуклида (при известной гамма-постоянной радионуклида)

Сл.17 Гамма - постоянная гамма - излучающего радионуклида (Кγ)
характеризует радиоактивность радионуклида (A, Ки) путем сравнения с радиоактивностью радия Ra (m, мг). Радий - эталон активности

  Kγ · A = 8,4 · m

   γ-постоянная (Кγ) - это мощность поглощенной дозы в воздухе, создаваемая точечным изотопным источником гамма-излучения активностью 1 Бк на расстоянии 1 метр. Единицы измерения Кγ :   Гр·м²/с·Бк

Действие на организм

Сл.18.

Молекулярный уровень:

Первично-радикальные процессы:

 H2O → Hž, HO ž, HO₂ ž (свободные радикалы водорода, гидроксила и гидропероксида)

Вторично-радикальные процессы:

Свободные радикалы Hž, HO ž, HO₂ ž + растворенные молекулы различных соединений → вторичные радикалы молекул.

Кислород - сенсибилизатор радиочувствительности клетки !!

Сл.19.

Действие ионизирующего излучения

Надмолекулярный уровень:

Ранние радиационные изменения в клетке:

1. Миграция энергии по «слабым» местам макромолекул: SH-группы белков. хромофорные группы тимина ДНК и ненасышенные связи липидов.

2. Снижение содержания сульфгидрильный групп и свободных аминокислот

3. Повреждение системы генерирования АТФ (окислительного фосфорилирования).

4. Высвобождение ДНК из дезоксинуклеопротеида за счет разрушения связи белок-ДНК и белок-белок и накопление ДНК в цитоплазме клетки.

5. Окисление и распад простых сахаров до органических кислот и формальдегида.

6. Деполяризация гепарина → потеря антикоагулянтных свойств.

7. Снижение содержания гликогена в тканях.

8. Образование перекисей липидов (как результат прямого действия радиации, так и на фоне угнетения антиоксидантов).

          1). Образование начальных радикалов  ROOH → R× 

                                                                             ROOH → ROO×

           2). Цепные реакции по типу                  R× +O2→ ROО×

                                                                             ROO× + RH → ROOH + R×

Сл.20. Клеточный уровень

• 1. Повреждение митохондрий: функциональное (угнетение энергетических процессов) и морфологическое (набухание, деструкция крист, просветление матрикса).
• 2. Функциональное и морфологическое повреждение ядра.
• 3. Нарушение структуры ДНК (разрывы хромосом, хромосомные аберрации, точковые мутации)
• 4. Разобщение процесса синтеза ДНК - РНК - белок
• 5. Выброс калия и натрия в цитоплазму
• 6. Разрушение мембран и выброс ряда ферментов в клетку и межклеточное пространство.

•7.     Нарушение сбалансированного механизма биохимических реакций

Сл.21. Генетические нарушения

Частота генных мутаций (первичных рецессивных мутаций) ~ D излучения; возможна репарация.

Частота хромосомных мутаций:

- в рез-те одиночных разрывов ДНК (делеции-нехватки) ~ D;

• - в рез-те 2-х одновременных разрывов ДНК (транслокации) ~ D²;

Частота хромосомных аберраций ~ плотности ионизации.

Частота всех типов мутаций ~ содержанию O2 в атмосфере и тканях.

При увеличении мощности дозы число мутаций увеличивается, следовательно, при одинаковой дозе излучения генетические повреждения выше, если доза получена одномоментно.

Сл.22.

Организменный уровень

Устойчивость организмов к ионизирующему излучению различна:

Одноклеточные  >  многоклеточные

Холоднокровные  >  теплокровные

Птицы  >  млекопитающие

Взрослые люди  >  дети

(особенно чувствительны эмбрион и новорожденные) и старики

Диплоидные клетки > гаплоидные клетки

Эффект лучевого воздействия зависит от :

- Dп и мощности дозы;

- Пространственного распределения поглощенной энергии в теле, органе, ткани (следовательно, от их геометрии, массы и плотности ткани);

- Относительной биологической эффективности (ОБЭ = Wr ) излучения.

- Радиочувствительности органов и тканей (W_Т): наиболее радиочувствительны

- половые железы (0,2),

- желудок (0,12),

- красный костный мозг (0,12),

- легкие (0,12) и т.д.

Сл.23.

Детерминированные (клинически значимые) эффекты

 возникают при кратковременном воздействии больших доз и мощностей доз

Особенность эффекта - наличие дозового порога (S-образная зависимость доза-эффект). Эффект зависит от дозы и мощности дозы (острое воздействие опаснее, чем протяженное и фракционированное).

Пороговые величины острого (одномоментного) лучевого поражения (порог, Гр/момент): эритема кожи (3-5), некроз тканей кожи (50), острая лучевая болезнь (60 сут. 50% гибель) (3-5), кишечная форма ОЛБ (10-20 сут. гибель) (5-15), церебральная форма ОЛБ (5 сут. 100% гибель) (>15) и пр.

Хроническое (длительное) воздействие на орган (порог, Зв/год): помутнение хрусталика (0,1), катаракта (0,15), стерильность яичников (0,2), стерильность семенников (0,4), угнетение кроветворения (0,4) и пр.

Легкая степень лучевой болезни -100 бэр/год,

Тяжелая степень ЛБ - 450 бэр/год.

Сл.24.

Стохастические (вероятностные, случайные) эффекты = отдаленные последствия

Особенность эффекта - дозового порога нет (линейная зависимость доза-эффект)

2 вида стохастических эффектов:

1). В соматических клетках облученного человека - рак, а в некоторых органах и доброкачественные опухоли (доказано на человеке).

2). В зародышевой ткани половых желез облученного человека - наследуемые нарушения у потомства (прямых доказательств на человеке не получено).

Сл.25.  Профилактика: дозовые пределы внешнего и внутреннего облучения за год, сЗв

Сл.26.

Категория А:

Эквивалентная доза Н, накопленная в критическом органе за время Т (лет) с начала профессиональной деятельности

Н £ ПДД × Т

Сл.27.

Опасность внутреннего облучения:

1). Изотопы, попавшие в организм в водой и пищей, инкорпорируются и составляют внутреннюю часть ЕРФ.

2).Изотопы имеют те же химические свойства, тропность и кумулятивность, а иногда более выраженную, чем стабильные атомы одного химического элемента или родственных той же группы. Так, радиоактивный изотоп стронция ведет себя аналогично кальцию, но более активен и вымещает его из всех соединений, в т.ч. костной ткани. Радиоактивный цезий аналогичен калию и быстро распространяется по всему организму.

3). Основная характеристика инкорпорированного изотопа - радиотоксичность

4).Радиотоксичность зависит от:

- физико-химических свойств изотопа,

- пути попадания в организм (ингаляционный - самый опасный: всасывается в кровь очень быстро, у человека поверхность альвеол 200 м², делает 26 тыс. дыхательных движений в день, вдыхает от 8,5 до 200 л/мин. и от 21 (ж) до 23 (м) тысяч л воздуха в сутки;

желудочный - менее опасный, т.к. опосредован пищей и событиями ЖКТ: человек выпивает до 3 л жидкости и съедает около 2 кг пищи, площадь поверхности кишечника 400 м²,

кожный),

- эффективного биологический периода 

Тэфф.= Т1/2 ×Т1/2 вывед/ .= Т1/2 +Т1/2 вывед.

5). Период полувыведения Т1/2 вывед. изотопа из организма зависит от способности вещества к кумуляции, от метаболизма организма.

Сл.28.

Гигиеническое нормирование сочетанного внешнего и внутреннего облучения:

∑ Hi/ ПДДi + ∑ Пj/ ПДПj £ 1

Hi - экв. доза i - излучения

Пj - поступление j - го радионуклида

ПДПj - предельно допустимое годовое поступление j - го радионуклида

Сл.29

Классификация мер профилактики профессионального переоблучения:

• 1. Гигиеническое нормирование, радиационный контроль, паспортизация полученных доз.

• 2. Закрытые источники излучения:

- минимальное время облучения,

- максимальное расстояние до источника,

- замена источника излучения на другой с меньшей активностью

- защита экранами.

• 3. Открытые источники излучения:

1).Организационные (классификация работ с соответствии с степенью риска повреждения здоровья: 3 класса опасности работ).

2). Планировочные (размещение и зонирование помещений в соответствии с классом опасности).

Работы по 1 кл. опасности проводятся в специальных изолированных корпусах, имеющих 3-х зональную планировку с обязательным санпропускником, шлюзом и дозиметрическим контролем.

Работы по 2-му кл. опасности проводятся в изолированной части здания с душем, организуется 3-х зональная планировка.

Работы по 3-му Кл. опасности проводятся в химической лаборатории в вытяжном шкафу. Применение 3-х зональной планировки в этом случае носит условный характер и требует  строгой исполнительской дисциплины.

• 4. Обеспечение воздухообмена: 10-кратный/ час (I кл.), 5-кратный/ час (II кл.), 3-кратный/ час (III кл.).
• 5. Герметизация зон, оборудования и санитарно-технических систем (вентиляции и канализации).

Герметизация зон и оборудования осуществляется не только техническими средствами (заделка швов), но и организационными (организация механической вентиляции с созданием разряжения воздуха в загрязняемых помещениях, движение материалов и людей в одну сторону с окончательной очисткой - санпропускник, моечные и душевые).

Герметизация вентиляционной системы и канализации подразумевает полное улавливание изотопов из воздуха и из смывных вод на фильтры.

• 6. Отделка помещений не сорбирующими материалами (гладкими, непористыми) с минимальным количеством швов и заделкой швов мастикой.
• 7. СИЗ для защиты органа дыхания, глаз, кожи:
• 1. халат, шапочка, бахилы, перчатки, нижнее белье - материалы без электростатического притяжения пыли (х/б, пленочные материалы из ПВХ и материалы, импрегнированные снимающими электрический заряд веществами).
• 2. при работе с радиоактивными газами и аэрозолями - пневмокостюм.
• 3. при работе с радиоизотопами в виде порошка - пневмокостюм, противогаз, респиратор.
• 4. при работе с гамма-излучением - просвинцованные резиновые фартуки и перчатки.
• 5. при работе с бэта-излучением - специальные очки для защиты глаз
• 8. Соблюдение правил «радиационной асептики»: дозиметрический контроль должен проводится в соответствии с классом опасности работ (на выходе или в процессе работы), дезактивация рабочих поверхностей, аппаратуры, СИЗ; запрещается хранить пищу, воду, сигареты, и косметику и принимать пищу, курить и использовать косметику на рабочем месте; запрещается снимать или переодевать одежду в неотведенных местах; рабочее специальное белье и одежду стирают 1 раз в неделю централизованно, пленочную - по мере загрязнения, проводят механическую очистку и пылесосят, перчатки моют с мылом и спецрастворами.

9. Утилизация радиационных отходов: концентрация (дистилляция, фильтрация, сжигание) или разбавление водой до ПДК для слива в водоем, обезвреживание (выдерживание в течение 10 периодов полураспада с небольшим периодом полураспада, например, иод-137 в периодом 7 дней), захоронение.