2015-05-05
3525
Патологические процессы, развивающиеся в результате инкорпорации различных радионуклидов, отличаются большим своеобразием, зависящим от ряда факторов, из которых главными являются вид испускаемого излучения, особенности кинетики в организме, скорости распада и выведения, органотропность. Наибольшую биологическую значимость при загрязнении внешней среды продуктами ядерных взрывов и аварий ядерных энергетических установок имеют радиоактивные цезий, стронций, йод, плутоний.
Цезий-137, 134
137Cs – смешанный β, γ‑излучатель с периодом полураспада около 30 лет. Основное количество 137Cs поступает в организм человека с пищей, до 25% – через органы дыхания.
Большинство солей цезия хорошо растворимы, и поэтому всасывание их из легких и желудочно-кишечного тракта осуществляется быстро и практически полностью. Распределение в организме l37Cs сравнительно равномерное. До 50% этого радионуклида концентрируется в мышечной ткани, накопление радиоцезия прямо связано с интенсивностью работы мышцы. Наибольшее содержание 137Cs обнаруживается в миокарде. В поздние сроки 137Cs накапливается в печени и почках. В скелете задерживается не более 5% поступившего в организм изотопа.
Выведение цезия, независимо от пути его поступления, на 3/5 происходит с мочой и на 2/5 с калом. Выводимый через кишечник цезий в значительной мере подвергается реабсорбции. Эффективный период полувыведения 137Cs у человека составляет от 50 до 150, в среднем 110 сут.
При длительном поступлении 137Cs в организм происходит его накопление. Через плаценту радиоактивный цезий легко проникает в организм плода. При лактации около 10% 137Cs поступает в молоко.
Характер распределения радиоцезия в организме во многом определяет клиническую симптоматику при его поступлении. Вначале обнаруживаются общие реакции со стороны системы крови, нервной системы. Позже присоединяются нарушения функций критических органов: мышц, печени. Они проявляются нарушениями ферментных систем в клетках этих органов, изменениями ЭКГ, электромиограммы.
При одновременном поступлении в организм цезия и калия, калий накапливается в 3 раза быстрее и может вытеснять цезий. В связи с этим при лечении поражений радиоактивным цезием рекомендуется и с успехом применяется метод изотопного разбавления. Повышение содержания калия в пище и интенсификация водного обмена способствуют выведению цезия из организма.
Изотопы цезия включаются в биологический круговорот и свободно мигрируют по биологическим цепочкам. Сейчас (как следствие ядерных испытаний и радиационных аварий) 137Cs повсеместно обнаруживают в организмах разных животных и у человека.
Содержание 137Cs в организме может быть измерено как прямыми (измерение мощности дозы γ-излучения от тела), так и косвенными (измерение β‑ и γ‑излучений от выделений) методами. С помощью стационарных счетчиков ионизированных частиц (СИЧ) с защитной камерой удается зарегистрировать присутствие в организме 1,0 нКu 137Cs (40 Бк). В пробах мочи определяются концентрации порядка 15 пКu/л (0,6 Бк/л).
Изотоп 134Cs имеет период полураспада около 2 лет, что и определяет его меньшую опасность по сравнению с 137Cs. Мощность дозы от 134Cs на загрязненной территории снижается значительно быстрее. По проявлениям биологического действия оба изотопа существенно не различаются.
Стронций-90
90Sr – β‑излучатель с периодом полураспада 28,6 лет. В результате распада 90Sr образуется 90Y, тоже β‑излучатель. Период полураспада 90Y составляет 64,2 ч.
Выпадающие на поверхность Земли изотопы стронция мигрируют по биологическим цепочкам и могут поступить в организм человека.
Степень и скорость всасывания радиостронция из желудочно-кишечного тракта зависит от состава химического соединения, от возраста человека и функционального состояния организма, от состава пищевого рациона. У молодых стронций всасывается быстрее и полнее. Увеличение содержания в диете солей кальция снижает всасываемость соединений стронция. При потреблении молока всасываемость стронция повышается. В разных условиях всасываемость стронция из желудочно-кишечного тракта человека колеблется от 11 до 99%.
Всосавшийся стронций активно включается в минеральный обмен. Являясь аналогом кальция, радиоактивный стронций депонируется в костях и в костном мозге, которые и оказываются критическими органами.
Выводится стронций с калом и мочой и с молоком при лактации. Эффективный период полувыведения составляет ~ 17,5 лет.
В ранние сроки после поступления 90Sr в большом количестве наблюдаются изменения в органах, через которые он поступает или выводится: слизистые оболочки рта, верхних дыхательных путей, кишечник. Позднее нарушаются функции печени. При ингаляционном поступлении малорастворимых соединений стронция изотоп может достаточно прочно фиксироваться в легких, которые в этих случаях вместе с дыхательными путями являются критическими органами. Однако в отдаленные сроки и после ингаляционного поступления критическими органами становятся кости и костный мозг, в которых депонируются до 90% всей активности.
В процессе реакции кроветворной ткани на радиостронций в течение длительного времени морфологический состав крови меняется мало. Лишь при поступлении больших количеств развивается и прогрессирует цитопения. Тяжелых случаев поражения с острым или подострым течением у человека не наблюдали. По аналогии с данными, полученными на животных, можно полагать, что такие случаи будут напоминать клиническую картину острой лучевой болезни после внешнего облучения в дозах, при которых преимущественно поражается костный мозг.
При длительном поступлении радиостронция и подостром течении лучевой болезни постепенно развивается анемия, наблюдаются угнетение спермато- и овогенеза, нарушения иммунитета, функции печени и почек, нейроэндокринной системы, сокращается продолжительность жизни.
В отдаленные сроки развиваются гипер- или гипопластические процессы в костном мозге, лейкозы, саркомы кости. Реже наблюдаются новообразования в гипофизе и других эндокринных органах, в яичниках, молочной железе.
Большой период полураспада 90Sr определяет длительное сохранение высоких уровней радиации на территориях.
Среди продуктов ядерного деления 89Sr, который является β‑излучателем. Период полураспада 89Sr короче – 53 сут., поэтому степень радиоактивного загрязнения объектов снижается быстрее.
Йод-131
131I – β, γ‑излучатель с периодом полураспада 8,05 сут. Соединения йода хорошо растворимы и при алиментарном поступлении практически полностью всасываются в кровь. Большая часть йода всасывается и при ингаляционном поступлении.
Около 30% поступившего в кровь йода откладывается в щитовидной железе и выводится из нее с биологическим периодом полувыведения 120 сут. Эффективный период полувыведения из щитовидной железы равен 7,5 сут. Остальные 70% всосавшегося йода равномерно распределяются по другим органам и тканям. Биологический период полувыведения этой фракции составляет 12 сут; эффективный – 4,8 сут. Примерно 10% йода (органические соединения) выводится с калом. Основное же количество радиоактивного йода выводится с мочой. Незначительное количество – через легкие, а также с потом, слюной, молоком.
У взрослого человека при алиментарном поступлении 1 мкКu 131I ожидаемая эквивалентная доза облучения щитовидной железы составляет 1,8 бэр. Доза облучения щитовидной железы детей и подростков при поступлении такого же количества 131I больше из-за меньшей массы щитовидной железы. После однократного поступления 131I доза облучения щитовидной железы накапливается очень быстро: 50% дозы за 7,5 дней, а 90% – уже за 25.
Пороговой дозой для развития гипотиреоза у человека называют дозу 45 Гр. Эта доза соответствует результату однократного поступления в организм примерно 3 мКи радиоактивного йода. Наибольшая опасность при поступлении в организм 131I связана с возможностью возникновения рака щитовидной железы.
Плутоний-239
239Рu – трансурановый элемент, обладающий высокой радиотоксичностью. Это смешанный α‑ и γ‑излучатель. Период полураспада 239Рu составляет 24 360 лет.
239Рu радионуклид входит в состав ядерного топлива и взрывчатого вещества. После ядерных взрывов его количество незначительно, но в случаях механического разрушения ядерных боеприпасов или ядерных энергетических установок загрязнение плутонием может быть достаточно существенно.
Плутоний легко гидратируется и склонен к комплексообразованию. Образующиеся в результате соединения в большинстве своем очень плохо растворимы.
Внешнее облучение 239Рu не опасно для человека. Поступление внутрь организма алиментарным, ингаляционным путем или через поврежденную и даже неповрежденную кожу, требует проведения немедленных и весьма активных лечебных мероприятий.
Абсорбция плутония из желудочно-кишечного тракта в кровь очень мала. Для наиболее растворимых соединений (нитрат плутония) она составляет 3*10-5, а для плохо растворимых (оксид плутония) – 1*10-6. На абсорбцию существенно влияет состав пищевого рациона.
При ингаляционном поступлении значительное количество плутония надолго оседает в легких, позднее частично перемещается в бронхолегочные лимфатические узлы, а затем и в кровь.
Всасывание плутония через кожу зависит от ее состояния. Наличие ссадин и царапин, воздействие растворителей, кислот резко повышают резорбцию плутония через кожу. Если кожа не повреждена, плутоний поступает в основном через волосяные фолликулы.
Поступивший в кровь плутоний откладывается в печени (45%), в скелете (45%), остальное его количество – в других органах и тканях.
239Рu с разной интенсивностью выводится из тканей организма (из скелета - 100 лет, а из печени – 40 лет). Эффективный период полувыведения практически равен биологическому.
После энтерального поступления больших количеств плутония в клинической картине возможны проявления поражения функций кроветворения и кровообращения. Гибель в течение 2‑3 нед. от апластической анемии и кровоизлияний. При подостром поражении нарушения кроветворной функции сопровождаются восстановительными процессами в системе крови. Возможно рассасывание костного вещества. Гибель от цирроза печени, сопровождающегося асцитом, желтухой, истощением.
После поступления малых доз 239Рu хроническая форма поражения, проявляющаяся возникновением гипо- и гиперпластических процессов в системе крови, развитием цирроза печени, нефросклероза, злокачественными новообразованиями в различных органах, наиболее часто в костях.
При поступлении плутония через органы дыхания критический орган легкие. Острые поражения плутонием при ингаляционном поступлении сопровождается развитием фибринозной пневмонии с пневмосклерозом. Наблюдается истощение, постепенно развивается умеренная лимфопения и лейкопения. Для поздних сроков характерно возникновение опухолей легких.
Длительное накопление дозы – 50% дозы в скелете и печени реализуются в течение 27‑100 лет. Прижизненное определение плутония в организме возможно с помощью СИЧ или по активности проб мочи.
Ранняя диагностика и эвакуационные мероприятия
при внутреннем загрязнении радиоактивными веществами
Диагностика при инкорпорации радиоактивных веществ основывается на индикации и оценке количества поступивших радионуклидов. Факт внутреннего радиоактивного загрязнения устанавливается при радиометрическом обследовании человека. Если обнаруженное излучение от тела не устраняется в процессе санитарной обработки, проводят измерения в двух вариантах: при открытом окне зонда (приборы типа ДП‑5), когда определяется суммарная мощность дозы γ‑ и β‑излучения, и при закрытом окне, когда β‑излучение отфильтровывается и определяется только γ‑излучение. В случае внутреннего загрязнения существенных различий показаний прибора при открытом и закрытом окне зонда не будет. В случае наружного загрязнения показания радиометра при открытом окне окажется значительно больше, чем при закрытом.
Для количественного определения содержания РВ в организме применяют прямые и косвенные методы измерения.
Прямые методы основаны на измерении мощности дозы γ‑излучения от тела (или от отдельного органа при избирательном накоплении в нем радионуклида). В последующем с помощью имеющихся в таблицах эмпирически установленных коэффициентов рассчитывают содержание радионуклида в организме (или органе) и поглощенную дозу внутреннего облучения. Наиболее точные результаты дает применение прямых методов при измерениях с помощью счетчиков излучения человека (СИЧ). Возможно также применение приборов радиационного контроля (ДП-5В, СРП-69-01 и др.)
Косвенные методы основаны на радиометрических исследованиях активности биосред и выделений. Для наиболее значимых радионуклидов установлены зависимости между количеством инкорпорированных РВ и их суточным выведением с мочой и калом на разные сроки после заражения. Эти табличные данные позволяют произвести расчет поступившей в организм активности.
При поражениях в результате ядерных взрывов или аварий на ядерных энергетических установках внутреннее радиоактивное заражение не играет ведущей роли, а необходимость и сроки эвакуации будут определяться преимущественно другими факторами (тяжесть сопутствующей хирургической травмы, доза внешнего облучения).
При обнаружении таких больных необходимо зафиксировать результаты:
- первичного определения мощности дозы g‑ и b‑излучения от тела пораженного;
- определение радиоактивности кала;
- определение радиоактивности мочи.
При инкорпорации высокотоксичных радионуклидов, таких как плутоний, полоний, америций, радий и другие, требуется срочная эвакуация в специализированное учреждение, где могут быть проведены эффективные мероприятия по выведению РВ из организма (бронхопульмональный лаваж, форсированный диурез, повторные введения комплексонов и т.п.).
