Детерминированные и стохастические эффекты облучения

Детерминированные и стохастические эффекты облучения

В настоящее время все биологические эффекты: и последствия действия ионизирующих излучений на человека принято разделять на два класса: детерминированные и стохастические.

Детерминированные эффекты - это клинически значимые эффекты, которые проявляются явным поражением: острой или хронической лучевой болезнью, лучевыми ожогами (так называемые местные лучевые поражения), катарактой хрусталика глаз, клинически регистрируемыми нарушениями гемопоэза, временной или постоянной стерильностью и др.

В подавляющем большинстве случаев эти эффекты возникают при кратковременном действии радиации в больших дозах и при больших мощностях. Например, при атомныгх взрывах в Хиросиме и Нагасаки поражающие дозы γ-нейтронного облучения людей (несколько грей) были реализованы в течение миллионных долей секунды.

Главной отличительной особенностью детерминированных эффектов является их пороговый характер. Иными словами, для возникновения той или иной болезни необходимо достижение неких пороговых уровней доз облучения человека, ниже которых эти эффекты клинически не проявляются. Степень тяжести детерминированных эффектов напрямую зависит от поглощенной дозы облучения: чем больше доза, тем глубже тяжесть поражения. Например, для кожных покровов порог эритемы и сухого шелу-

шения при фотонном облучении составляет примерно 3-5 Гр, гибель клеток в эпидермальном и дермальном слоях, приводящая к некрозу тканей, наступает после острого облучения в дозе около 50 Гр.

При остром кратковременном облучении могут возникать различные формы острой лучевой болезни. Так, при общем γ-облучении всего тела человека в дозе 1 Гр острая лучевая болезнь не возникает и смертельные исходы исключены, при дозах 3-5 Гр в результате повреждения стволовых клеток костного мозга 50% облученных могут погибнуть (без лечения) в течение 60 сут. При дозах 5-15 Гр, вследствие поражения клеточного пула желудочнокишечного тракта, возникает так называемая кишечная форма острой лучевой болезни и гибель возможна через 10-20 сут, а при дозах более 15 Гр (церебральная форма острой лучевой болезни) летальный исход у всех облученных наступает в течение 5 сут.

В настоящее время спектр детерминированных эффектов и зависимость их от уровней облучения человека достаточно изучены, однако еще нет окончательных суждений относительно количественных различий в порогах облучения за счет индивидуальной радиочувствительности отдельных представителей гетерогенных групп населения.

В табл. 7 приведены пороговые дозы некоторых детерминированных эффектов в наиболее радиочувствительных тканях и органах человека. Диапазон пороговых доз для различных радиочувствительных органов и тканей неодинаков. В то же время важно отметить, что пороги доз облучения для острого кратковременного радиационного воздействия и для протяженного (протрагированного) во времени облучения существенно различаются. Следова- тельно, облучение (в аналогичных суммарных дозах), растянутое во времени, повышает уровень порога. Несомненно, что эта закономерность, определяемая прежде всего процессами репарации повреждений в целостном организме, характерна и для воздействия так называемых малых доз облучения (под малыми дозами понимают уровни воздействия менее 0,2 Гр и мощности дозы менее 0,1 Гр-ч-1), особенно если учесть, что системы клеточного восстановления в организме функционируют более эффективно после облучения с малой мощностью, чем после воздействия с большой мощностью. Иными словами, при прочих равных условиях острое воздействие ионизирующего излучения всегда опаснее

хронического, длительного облучения в эквивалентньгх дозах. Так, МКРЗ подчеркивает, что «...протяженное (малая мощность дозы) и фракционированное облучение менее эффективно в отношении многих биологических последствий, включая индуцирование опухолей, чем однократные с большой мощностью дозы».

Таблица 7. Пороговые дозы для детерминированных эффектов в случае острого внешнего облучения

Примечания.

(а) При облучении критического органа или ткани в дозе, равной пороговой, эффект может возникнуть у 5% облученных лиц.

(б) Значение для лиц старше 40 лет; для лиц моложе 40 лет пороговое значение равно 8 Гр-экв.

(в) При отсутствии специализированной медицинской помощи. При оказании своевременной специализированной медицинской помощи пороговое значение равно 3 Гр-экв.

(г) Зависит от стадии развития зародыша или плода.

(д) При поражении области площадью более 100 см2 на глубину не менее 0,5 см.

(е) При поражении области площадью более 100 см2 на глубину не менее 0,3 см.

Следующий класс последствий радиационного воздействия получил название стохастических (вероятностных, случайных) эффектов, которые иногда называют отдаленными последствиями облучения. В отличие от детерминированных эффектов, для которых доказан и существует дозовый порог проявления и которые, как правило, возникают при значительных дозах облучения в основном за счет гибели большей части клеток в поврежденных органах или тканях, для стохастических последствий, по современным пред- ставлениям, не существует дозового порога. Это, в свою очередь, означает, что реализация стохастических эффектов теоретически возможна при сколь угодно малой дозе облучения, при этом вероятность их возникновения тем меньше, чем ниже доза. Вопрос о том, какова же эта вероятность, является ключевым вопросом для объективного понимания всей проблемы.

Научный комитет по действию атомной радиации ООН и МКРЗ пришли к выводу, что доказаны только два основных вида стоха- стических эффектов облучения. Первый возникает в соматических клетках и может быть причиной развития рака у облученного индивида. Второй вид, появляющийся в зародышевой ткани половых желез, может привести к наследуемым нарушениям у потомства облученных людей. Важно подчеркнуть, что если возможность индукции злокачественных опухолей у облученных людей является фактом, доказанным мировой наукой, то до настоящего времени прямых научных подтверждений генетически обусловленных эффектов облучения человека не получено. Тем не менее, располагая прямыми данными о наличии таких эффектов у других биологических объектов (растения, клеточные культуры, микроорганизмы, мелкие лабораторные животные), МКРЗ в целях исключения возможной недооценки их значимости признала необходимым включить наследственные эффекты в перечень стохастических послед- ствий облучения человека. В этом контексте необходимо обратить внимание на следующее принципиальное обстоятельство.

Многие ученые и врачи, недостаточно знакомые с современными представлениями о патогенезе стохастических эффектов об- лучения, наряду со злокачественными опухолями и генетическими дефектами к этой категории последствий облучения относят различные соматические заболевания у облученных людей, не имеющие радиационного генеза. Например, в свое время к этому классу эффектов относили так называемый синдром преждевременного

старения (преждевременной смерти). Впоследствии после тщательного анализа научной информации этот синдром был исключен из класса стохастических эффектов облучения, так как было установлено, что любое сокращение продолжительности жизни у облученных людей или экспериментальных животных связано с избыточной смертностью от вызванного излучением рака. Таким образом, при прогностических оценках последствий воздействия радиации на человека, уточнения регламентов облучения и т.п. необходимо исходить из положения о том, что стохастическими последствиями облучения являются только злокачественные опухоли (в том числе доброкачественные опухоли некоторых органов) и генетические (наследственные) дефекты у потомства облученных людей.

Поскольку детерминированные эффекты: являются в основном прерогативой клинической радиационной медицины, а стохастические последствия облучения людей служат предметом особых интересов радиационной гигиены как науки, в сферу задач которой органически входят вопросы оценки последствий и регламентации уровней облучения населения и профессионалов, ниже эта проблема обсуждается более подробно.

YAmedik.org