Стохастические эффекты

Стохастические эффекты отличаются от детерминированных тем, что для них полученная организмом доза облучения определяет только вероятность возникновения поражений, но не их тяжесть. Таким образом, дозовый порог для таких эффектов полностью отсутствует, а значит, они могут нести в себе огромную опасность даже в малых дозах. Наиболее характерные примеры стохастических эффектов – это появившиеся в результате ионизирующего излучения злокачественные опухоли, а также врожденные уродства или возникшие в результате мутаций нарушения в клетках организма. Стохастические эффекты в зависимости от возможных последствий для организма делятся на следующие разновидности:

• генетические (генные мутации, хромосомные аберрации),
• соматико-стохастические (различные опухоли и лейкозы),

27 билет

1.Основные принципы защиты при работе с открытыми источниками ионизирующих излучений:

1. Использование принципов защиты, предусмотренных для работы с закрытыми с источниками ионизирующих излучений.

2. Герметизация производственного оборудования.

3. Мероприятия планировочного характера – зонирование территории на 3 зоны

4. Применение санитарно-технических устройств и оборудования (вентиляция и пылегазоочистка).

5. Использования средств индивидуальной защиты и их санитарная обработка.

6. Личная гигиена.

7. Очистка от радиоактивных веществ загрязненных поверхностей помещений, оборудования.

8. Радиационный и медицинский контроль.

Основной комплект средств индивидуальной защиты включает: спецбелье, носки, комбинезон или костюм (куртка, брюки), спецобувь, шапочку или шлем, перчатки, полотенца и носовые платки одноразовые, средства защиты органов дыхания (в зависимости от загрязнения воздуха).

2.

Такой контроль исходит из необходимости всегда иметь сведения о динамике радиационной обстановки, которая возникает в результате загрязнения окружающей среды как в отдельных пунктах, регионах, так и в масштабе всей страны или планеты во времени. Он обеспечивается непрерывным накоплением сведений в практических учреждениях и научных центрах, занимающихся вопросами текущего контроля радиационной безопасности, с целью их обобщения и анализа для формирования периодической информации. На основании полученной информации государственными органами производится оценка степени вероятности риска возникновения отдаленных последствий облучения населения, а в необходимых случаях они используются для разработки соответствующих профилактических мероприятий. Исходные данные для информации получают на основе дозиметрических измерений, а также определения уровня накопления тех или иных радионуклидов в природных средах. Для этого используются различные приборы, аппараты и установки и самые различные методические приемы.

Билет 28

1.Главной опасностью закрытых источников ионизирующих излучений является внешнее облучение, определяемое видом излучения, активностью источника, плотностью потока излучения и создаваемой им дозой облучения и поглощенной дозой. Защитные мероприятия, позволяющие обеспечить условия радиационной безопасности при применении закрытых источников, основаны на знании законов распространения ионизирующих излучений и характера их взаимодействия с веществом. Главные из них следующие:

1. Доза внешнего облучения пропорциональна интенсивности излучения времени действия.

2. Интенсивность излучения от точечного источника пропорциональна количеству квантов или частиц, возникающих в них в единицу времени, и обратно пропорционально квадрату расстояния.

3. Интенсивность излучения может быть уменьшена с помощью экранов.

Из этих закономерностей вытекают основные принципы обеспечения радиационной безопасности:уменьшение мощности источников до минимальных величин (защита количеством); сокращение времени работы с источниками (защита временем); увеличение расстояния от источника до работающих (защита расстоянием) и экранирование источников излучения материалами, поглощающими ионизирующие излучения (защита экранами).

Защита количеством подразумевает проведение работы с минимальными количествами радиоактивных веществ, т.е. пропорционально сокращает мощность излучения. Однако требования технологического процесса часто не позволяют сократить количество радиоактивного вещества в источнике, что ограничивает на практике применение этого метода защиты.

Защита временем основана на сокращении времени работы с источником, что позволяет уменьшить дозы облучения персонала. Этот принцип особенно часто применяется при непосредственной работе персонала с малыми активностями.

Защита расстоянием - достаточно простой и надежный способ защиты. Это связано со способностью излучения терять свою энергию во взаимодействиях с веществом: чем больше расстояние от источника, тем больше процессов взаимодействия излучения с атомами и молекулами, что в конечном итоге приводит к снижению дозы облучения персонала.

Защита экранами наиболее эффективный способ защиты от излучений. В зависимости от вида ионизирующих излучений для изготовления экранов применяют различные материалы, а их толщина определяется мощностью излучения. Лучшими экранами для защиты от рентгеновского и гамма-излучений являются материалы с большим Z, например свинец, позволяющий добиться нужного эффекта по кратности ослабления при наименьшей толщине экрана. Более дешевые экраны делаются из просвинцованного стекла, железа, бетона, барритобетона, железобетона и воды.

2.В результате взаимодействия радиоактивного излучения с внешней средой происходит ионизация и возбуждение ее нейтральных атомов и молекул. Эти процессы изменяют физико-химические свойства облучаемой среды, в том числе и биологических объектов. Взяв за основу эти явления, для регистрации и измерения ионизирующих излучений используют следующие методы:

А) физические:

1. ионизационный - под воздействием ионизирующих излучений в среде (газовом объеме) происходит ионизация молекул, в результате чего электропроводность этой среды увеличивается. Если в данную среду поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение электрического тока, то между электродами создается электрическое поле, в котором возникает направленное движение заряженных частиц: отрицательно заряженных - к аноду, положительно заряженных - к катоду, т. е. проходит так называемый ионизационный ток. Измеряя его величину, получают представление об интенсивности радиоактивных излучений. В качестве детекторов, работающих на ионизационном методе регистрации, чаще всего используются:

- газоразрядные счетчики Гей­гера—Мюллера - цилиндрический катод, вдоль оси, которого натянута проволока - анод. Система заполнена газовой смесью. При прохождении через детектор заряженная частица ионизирует газ. Образующиеся электроны, двигаясь к положительному электроду - нити, попадая в область сильного электрического поля, ускоряются и в свою очередь ионизуют молекулы газа, что приводит к образованию коронного разряда. Амплитуда сигнала достигает нескольких вольт и регистрируется. Счётчик Гейгера регистрирует факт прохождения частицы через счётчик, но не позволяет измерить энергию частицы.

- ионизационные камеры - в них, как и в счетчике Гейгера, используется газовая смесь, однако напряжение питания в ионизационной камере меньше и усиления ионизации в ней не происходит.

- Пропорциональные (газоразрядные) счетчики различных типов - имеют такую же конструкцию, как и счетчик Гейгера, но за счёт подбора напряжения питания и состава газовой смеси при ионизации газа пролетевшей заряженной частицей не происходит коронного разряда. Под действием электрического поля создаваемого вблизи положительного электрода первичные частицы производят вторичную ионизацию и создают электрические лавины, что приводит к усилению первичной ионизации созданной пролетевшей через счётчик частицы в тысячу-миллион раз. Пропорциональный счетчик позволяет регистрировать энергию частиц.

- полупроводниковый счетчик (твердотельная ионизационная камера) - устройство похоже на ионизационную камеру, но роль газа играет чувствительная область, в которой в обычном состоянии нет свободных носителей заряда. Попав в эту область заряженная частица вызывает ионизацию, соответственно в зоне проводимости появляются электроны, а в валентной зоне - дырки. Под действием приложенного к напыленным на поверхность чувствительной зоны электродам напряжения, возникает движение электронов и дырок, формируется импульс тока. Заряд импульса тока несет информацию о количестве электронов и дырок и соответственно об энергии, которую заряженная частица потеряла в чувствительной области. Если частица полностью потеряла энергию в чувствительной области, проинтегрировав токовый импульс получают информацию об энергии частицы. Полупроводниковые счётчики обладают высоким энергетическим разрешением.

- другие счетчики: камера Вильсона, пузырьковая камера, искровая камера, стриммерная камера, пропорциональная камера, дрейфовая камера.

2. люминесцентный - основан на способности веществ к отсроченному или немедленному свечению под воздействием излучения.

- флуоресцентный счетчик - детектирование основано на способности некоторых веществ (активизированное серебро и др.) накапливать энергию от ядерных излучений. Впоследствии при нагревании или освещении ультрафиолетом энергия отдается и измеряется с помощью термолюминесцентных и стеклянных дозиметров.

- сцинтилляционный счетчик - детектирование основано на способности атомов специальных веществ-сцинтилляторов возбуждаться под воздействием излучений и при возвращении в основное состояние испускать фотоны видимого света (сцинтилляции), которые улавливаются специальным прибором –фотоэлектронным умножителем. На выходе фотоэлектронного умножителя, появляется ток, по величине которого судят об излучении.

3. калориметрический - основан на измерении тепла, выделяемого в веществе при поглощении излучения. В медицинской практике не применяется из-за незначительного уровня тепловыделения и сложности его регистрации при дозах облучения, имеющих практическое клиническое значение.

Б) химические - в их основе лежит количественное определение изменений в химических растворах (цвета, прозрачности, выпадения осадков, выделения газа), которые возникают в результате поглощения энергии излучения.

1. колориметрический - фиксирование с помощью цветных реакций изменения вещества под воздействием ионизирующего излучения. Например, хлороформ в воде при облучении разлагается с образованием соляной кислоты, которая дает цветную реакцию с красителем; двухвалентное железо в кислой среде окисляется в трехвалентное под воздействием свободных радикалов воды, образующихся при ее облучении, а трехвалентное железо дает с красителем цветную реакцию. Изменение окраски растворов измеряется с помощью колориметра, по плотности окраски судят о дозе облучения.

2. фотографический - основан на измерении степени почернения фотоэмульсии, т. е. на регистрации восстановления галогенидов серебра в фотопленке с дальнейшим качественным или количественным анализом. Прохождение ионизирующего излучения через фотоэмульсию делает затронутые им кристаллы галогенидов серебра способными к проявлению, при этом плотность почернения пропорциональна дозе облучения. Сравнивая плотность почернения с эталоном, определяют дозу облучения, полученную пленкой. На этом принципе основана работа индивидуальных фотодозиметров.

В) биологические - основаны на способности излучений изменять биологические объекты. Величину дозы оценивают по уровню летальности животных, степени лейкопении, количеству хромосомных аберраций, изменению окраски и гиперемии кожи, выпадению волос, появлению в моче дезоксицитидина и др. Биологические методы не всегда точны и менее чувствительны по сравнению с физическими. Однако они незаменимы в случае определения относительной биологической эффективности тяжелых частиц с большой энергией, учете индивидуальных различий радиочувствительности, а также при невозможности определить дозу другими методами.

1. клинические - используется лишь для грубой оценки поглощенной дозы. Неточности в оценках дозы возникают из-за высокой вариабельности симптоматики у различных пациентов и влияния множества других факторов. Клиническая дозиметрия рекомендуется в случаях, когда не требуется большой точности дозиметрических исследований. Частота, сроки развития и степень тяжести симптомов имеют прямую зависимость от мощности. Например, начало рвоты через 2 часа и позже характерно для дозы облучения 1-2 Гр, через 1-2 часа - для дозы 2-4 Гр, через 30 мин-1 час - для дозы 4-6 Гр, менее, чем через 30 мин - для дозы 6-10 Гр.

2. Гематологические - основаны на регистрации изменений в состоянии гемопоэтической системы, которая высокочувствительна к излучению.

- метод подсчета лимфоцито В - лимфоциты чрезвычайно радиочувствительны и реагируют в течение нескольких часов от начала облучения (даже в малых дозах по сравнению с другими клетками крови)

- метод подсчета гранулоцитов - доза облучения до 2 Гр вызывает постепенную депрессию числа гранулоцитов до 50 % через 30 дней после облучения. Дозы 2-5 Гр вызывают начальное повышение числа гранулоцитов (сдвиг влево), которое обычно длится только часы и сопровождается затем резким снижением (из-за снижения образования и поступления в кровь зрелых гранулоцитов). Через 2 недели после облучения возникает еще один подъем гранулоцитов (абортивный) с дальнейшим резким снижением их числа за несколько дней (из-за выхода в кровь клеток, находившихся на заключительных стадиях дифференцирования, а потому менее чувствительных к облучению). Дозы более 5 Гр обычно вызывают резкое снижение с дальнейшим постепенным снижением содержания вплоть до агранулоцитоза в течение 3 недель.

3. цитогенетические:

- подсчет хромосомных аберраций - основан на анализе дицентриков и других аберраций хромосом. В случае высоких доз (> 1 Гр острого облучения) необходим для планирования терапии, при подостром облучении используется для определения риска развития стохастических эффектов. С помощью данного метода можно обнаруживать «ложные тревоги», когда доза, зарегистрированная на индивидуальном дозиметре действительно не получалась владельцем; подтверждать подлинное сверхнормативное облучение и обеспечивать альтернативную оценку дозы независимо от физических методов; подтвердить или опровергнуть подозреваемое облучение лиц, не носящих индивидуальные дозиметры.

Возможные радиационно индуцированные повреждения ДНК: двойные разрывы, одиночные разрывы, повреждения оснований, сахаридов, сшивки ДНК-ДНК, ДНК-белок и др.

Чаще всего на практике используют Подсчёт количества дицентриков в лимфоцитах и FISH-метод (Fluorescent In Situ Hybridization) - предварительное окрашивание определённых участков ДНК различными флуоресцентными красителями (прямой метод) или нефлуоресцирующими метками с последующей обработкой флуоресцентными антителами (косвенный метод).

- анализ упаковки хроматина - в оптическом микроскопе при окраске серебром на различных стадиях митоза видны основные структуры упаковки ДНК; по степени их повреждения судят о дозе облучения.

4. биофизические - представлены методом электронного парамагнитного резонанса - основной прямой метод обнаружения свободных радикалов.

Г) расчетные - дозу излучения определяют путем математических вычислений; единственно возможный метод определения дозы от инкорпорированных радионуклидов.

Радиометрия - процесс измерения количества радиоактивных изотопов и их концентрации в раз­личных объектах. Методы радиометрии используются в дозиметрии для определения доз излучения.

В основу работы измерительных приборов положена Количественная оценка физических явлений, сопровождающих взаимодействие излучений с веществом.

Регистрирующий излучение прибор обычно состоит Из трех основных частей:

1) детектора, датчика - чувствительного элемента, воспринимающего излучение, в который поступают частицы или кванты и с помощью преобразователя эффекта взаимодействия превращаются в электрические импульсы