Детерминированные эффекты

Детерминированные эффекты излучения возникают при облучении большими дозами. Детерминированные эффекты излучения - это клинически выявляемые вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующим излучением, в отношении которых предполагается существование порога, ниже которого эффект отсутствует, а выше – тяжесть эффекта зависит от дозы. В основе этих эффектов, в первую очередь, лежит поражение значительного количества клеток облученного органа, ограничивающее воспроизводство клеток и обеспечивающее их нормальное функционирование. К таким эффектам относят

- острую и хроническую лучевые болезни;

- локальные поражения органов или тканей (например, радиационные ожоги);

- лучевую катаракту (помутнение хрусталика глаза);

- аномалии и врожденные пороки развития новорожденных, являющиеся детерминированными эффектами облучения плода в эмбриональном периоде (нарушение воспроизводительной функции).

Как правило, детерминированные эффекты излучения специфичны и не возникают под действием других физических или химических факторов, а связь между эффектом и облучением носит причинно-следственный (детерминированный) характер. Значение пороговой дозы, ниже которой эффект отсутствует, определяется радиочувствительностью клеток пораженного органа или ткани и способностью организма компенсировать или восстанавливать такое поражение и зависит от величины дозы и ее мощности. При большой мощности дозы пороговая доза достигает минимального значения. Величина пороговой дозы является наименьшей для интенсивно обновляющихся тканей, например, красного костного мозга, и наибольшей для слабообновляющихся клеточных систем, например, нервной (в соответствии с правилом Бергонье и Трибондо). При ограниченном объеме поражения ткани функциональные нарушения со временем компенсируются, а структурные дефекты критических тканей замещаются «рубцовыми» тканями, т.е. со временем в пораженном органе развивается фиброзирование ткани [40]. Так, например, радиационное поражение легочной ткани может закончиться пневмофиброзом или пневмосклерозом.

Дозовые зависимости, характерные для детерминированных эффектов, имеют сигмоидальную форму и характеризуются несколькими параметрами:

- LD ₅₀ – медианной дозой, при которой рассматриваемый эффект (например, преждевременная смерть) возникает у 50 % облученных;

- LD ₉₅  – смертельной дозой, при которой рассматриваемый эффект (например, преждевременная смерть) возникает у 95 % облученных;

- LD ₀₅ – пороговой дозой, при которой рассматриваемый эффект (например, преждевременная смерть) возникает у 5 % облученных.

Определение значения максимальной дозы LD₀, при которой не возникает эффект, и минимальной дозы LD ₁₀₀, при которой эффект возникает всегда, является сложной задачей математической статистики, для корректного решения которой необходимо иметь большой объем фактических данных. Поэтому для практических целей в качестве пороговой дозы используют величину LD ₀₅, а смертельной - LD ₉₅, при которых рассматриваемый эффект (например, преждевременная смерть) возникает у 5 и 95 % облученных соответственно. Источником данных для определения значений LD ₅₀ и LD ₀₅, характеризующих радиационные эффекты у человека, являются радиационные аварии, в результате которых погибло небольшое число людей. Например, за 50 лет (с 1950 по 2000 гг.) в ведущей клинике радиационных поражений бывшего СССР и России - в клиническом отделе Института биофизики Минздрава СССР[41] - была оказана помощь 321 больному с диагнозом острой лучевой болезни, из которых 69 человек спасти не удалось.

В таблице 4.3 приведены диапазоны доз острого облучения тела человека фотонами, которые приводят к развитию острой лучевой болезни разной степени тяжести. Острой лучевой болезнью называется совокупность клинических синдромов, развивающихся при кратковременном облучении фотонами в поглощенных дозах, превышающих 1 Гр на все тело. Представленные в таблице значения доз и сроков гибели при повреждении костного мозга оценены для условий, когда облученным не оказывается специализированная медицинская помощь. Своевременная и квалифицированная медицинская помощь приводит к существенному смещению кривой «доза-эффект» в область больших доз. При поглощенных дозах менее 5 Гр, когда гибель людей определяется поражением костного мозга, эта помощь настолько эффективна и доступна, что оценить значение LD ₅₀ для этого эффекта в условиях отсутствия медицинской помощи оказалось весьма затруднительно.

Неравномерность облучения красного мозга, при которой часть кроветворной ткани оказывается не пораженной, также приводит к тому, что облученные выживают при больших дозах. В случае неравномерного облучения выживание возможно при гораздо более высоких дозах и в значительной степени зависит от степени поражения красного костного мозга и последующего лечения. При дозах облучения всего тела фотонами выше 10 Гр прогноз выздоровления неблагоприятный.

Таблица 4.3

Детерминированные эффекты однократного равномерного облучения всего  тела фотонами

При хроническом облучении возможны восстановительные процессы и в ходе облучения, поэтому при пролонгированном воздействии пороговые дозы детерминированных эффектов оказываются выше, чем для однократного облученияНа основе имеющихся данных о причинах смерти людей, подвергшихся острому равномерному облучению всего тела, можно сформулировать общие закономерности развития детерминированных эффектов облучения:

-   в силу индивидуальной радиочувствительности людей любой эффект характеризуется диапазоном значений пороговых доз;

-   с ростом дозы облучения меняется биологический эффект, возникновение которого, в конечном итоге, приводит к смерти;

-   с ростом дозы облучения растет тяжесть эффекта, которую отражает сокращение времени дожития (промежутка времени между облучением и смертью при отсутствии специализированной медицинской помощи);

-   с уменьшением мощности дозы и увеличением протяженности облучения во времени риск развития детерминированного эффекта уменьшается благодаря восстановлению функций пораженного органа.