Wpływ promieniowania na tkankę biologiczną. zastosowanie w medycynie
I. Historia promieniowania
W 1900r. Niemiec - Otto Walkhoff jako pierwszy stwierdził, że pochodzące od radu promieniowanie radioaktywne może niszczyć tkanki biologiczne. Jak się okazało, rad emituje: promieniowanie alfa (ok. 75% ogółu promieniowania), które bardzo trudno daje się odchylać magnetycznie i jest absorbowane przez powietrze i ciała stałe; promieniowanie beta (ok. 20%), które zachowuje się podobnie jak promienie katodowe, ale jest bardziej przenikliwe; promieniowanie gamma (ok. 5%), które przenika nawet płytę stalową o grubości 10 cm. Jest ono fizjologicznie szczególnie niebezpieczne. Promieniowanie gamma zabija bakterie i powoduje oparzenia skóry.
Zainteresowało to Piotra Curie, który nie zważając na niebezpieczeństwo, natychmiast poddaje próbom swoje ramię. Wkrótce wystąpiło na powierzchni jego ręki uszkodzenie skóry, śledzi je, bada jego rozwój. Uderzony zdumiewającą mocą tych promieni, zaczyna badać wpływ radu na organizm zwierząt, współpracując w tym zakresie ze znamienitymi lekarzami: prof. Bourchardem i prof. Balthazardem. Po krótkim już czasie udaje im się stwierdzić, że rad, niszcząc chore komórki, leczy: niektóre guzy i pewne formy raka. Ta gałąź lecznictwa otrzymała nazwę radioterapii, a lekarze francuscy (Doulos, Wickam, Dominci, Degrais i in.) pierwsi zaczynają ją stosować z dobrymi wynikami u ludzi, używając do tego tubek z emanacją radową.
Piotr Curie przykładając do swojego ramienia substancję promieniotwórczą zauważył, że skóra została zniszczona, a rana goiła się długo. Te obserwacje skłoniły uczonych do badania wpływu promieniowania na organizmy żywe.
W trakcie dalszych badań stwierdzono, że wpływ jaki na organizmy żywe, a więc i na człowieka, wywiera promieniowanie zależy od jego rodzaju, a także energii jaką z sobą niesie — wiemy, że mogą to być m.in. cząstki α, β, γ.
Trzeba przy tym pamiętać, że wpływ promieniowania na organizmy żywe może być negatywny lub pozytywny:
Negatywny, gdyż może powodować nieodwracalne zmiany w strukturze genów (prowadzące do pojawienia się mutacji), osłabienia układu immunologicznego, a w rezultacie zakłócenia podstawowych funkcji organizmu, a także wywoływać powstanie nowotworów (szczególnie nowotworów krwi — białaczka);
Pozytywny, bo nauczono się nie tylko, jak chronić organizmy przed skutkami nadmiernego napromieniowania, ale także w jaki sposób je wykorzystywać, np. do leczenia chorób nowotworowych i diagnostyki medycznej i przemysłowej oraz jako ogromnego i niewyczerpywalnego źródła energii.
I. Charakterystyka promieniowania
Najprościej rzecz biorąc promieniowanie jest to wysyłanie i przekazywanie energii na odległość. Wyróżniamy dwie podstawowe grupy promieniowania: jonizujące i niejonizujące (naturalne i sztuczne). Do tej ostatniej m.in. zaliczamy: promieniowanie radiowe, mikrofalowe, podczerwone, a także światło widzialne. Promieniowanie jonizujące natomiast powstaje gdy od niestabilnego atomu odłączają się niektóre nukleony przy jednoczesnym wydzieleniu się energii. Nie każdy jednak pierwiastek jest zdolny do takiego rozpadu. Taką cechę posiadają jedynie izotopy, o nieodpowiedniej liczbie neutronów w jądrze.
Liczba neutronów w konkretnym nuklidzie powinna być jedynie nieco wyższa od liczby protonów, gdyż tylko wówczas oddziaływania jądrowego będą na tyle silne, by żaden nuklid nie mógł się odłączyć. Gdy jednak liczba neutronów jest nieodpowiednia, atom dąży do pozbycia się zbędnych cząstek, a zarazem i energii, którą to nazywamy promieniowaniem.
Badając odchylenie emitowanego promieniowania w polu magnetycznym stwierdzono, ze można wyodrębnić trzy jego rodzaje. Nazwano je alfa, beta, gamma
Każdy rodzaj promieniowania ma inne właściwości; charakteryzuje się inną przenikliwością. Największą zdolność przenikania przez materię ma promieniowanie przechodzi ono łatwo przez grube warstwy ołowiu. Silniej pochłaniane jest promieniowanie , np. płytka aluminiowa o grubości kilku milimetrów całkowicie pochłania to promieniowanie. Najmniejsza przenikliwość maja promienie , nie przechodzą one nawet przez kartkę papieru. Im większa przenikliwość promieniowania, tym mniejsza zdolność jonizacji środowiska, przez które ono przechodzi. Jego energia jest przynajmniej w części zużyta na jonizowanie atomów lub cząsteczek przenikanej materii. Najwięcej jonów w 1cm3 danej substancji wytwarzają promienie , najmniej zaś - .
Opis: Promieniotwórczość: A) Alfa cząsteczki, B) Beta cząsteczki, C) gamma promienie, D) Radioaktywne źródło, E) Papier, F) Aluminium, G) Beton.
• Promieniowanie to strumień jąder atomów helu; cząstki to stabilna struktura składająca się z dwóch protonów i dwóch neutronów.
Tab. Charakterystyka wybranych rodzajów promieniowania.
Rodzaj promieniowania Właściwości Znaczenie w środowisku Do zatrzymania wystarczy
Cząstki alfa Promieniowanie korpuskularne. Tego typu promieniowanie jest charakterystyczne dla dodatnio naładowanych atomów helu, jest także emitowane przez niektóre radioizotopy, np. Uran, Rad. Promieniowanie to charakteryzuje się najmniejszą przenikliwością spośród promieniowania alfa, beta i gamma. Jest niebezpieczne, gdy źródło promieniowania dostanie się do organizmu. Kartka papieru.
Cząstki beta Promieniowanie korpuskularne. Charakterystyczne dla cząstek naładowanych dodatnio lub ujemnie, jest emitowane przez jądra niektórych radioizotopów Jest niebezpieczne, gdy źródło promieniowania dostanie się do organizmu. Może powodować oparzenia skóry. Zwykłe szkło, cienka blacha metalowa, np. z aluminium.
Promieniowanie gamma Promieniowanie elektromagnetyczne o dużej energii i małej długości fali, jest najbardziej przenikliwe spośród alfa, beta i gamma, emitowane podczas rozszczepiania jądra izotopów. Jest bardzo groźnym czynnikiem rażenia w przypadku skażeń. Powoduje zmiany w strukturze DNA i chromosomów, może wywoływać białaczkę, nowotwory skóry i kości Tarcze z metali ciężkich, np. ołowiu.
Promieniowanie rentgenowskie - X Promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od 0,001A do 100A, rozróżnia się promieniowanie rentgenowskie miękkie (mniej przenikliwe) i twarde (bardziej przenikliwe). Jest niebezpieczne może wywoływać białaczkę. Szkło ołowiowe. gruba blacha metalowa z ołowiu, żelaza.
Promieniowanie ultrafioletowe - UV Krótkofalowe promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali 0,4nm - 10nm, stanowi 9% promieniowania słonecznego, niewidzialne dla oka ludzkiego, jest silnie pochłaniane przez warstwę ozonową. Dawki w normie działają pozytywnie, zabijając mikroorganizmy chorobotwórcze, inicjuje syntezę witaminy D
u ssaków, ptaków. Nadmierne dawki są szkodliwe dla zdrowia. (skóra, oczy) Filtry pochłaniające ten zakres promieniowania.
Promieniowanie widzialne Część promieniowania słonecznego o długości fali w zakresie 0,4-0,75?m, widzialne dla ludzkiego oka. Źródło energii decyduje o życiu na Ziemi, przebiegu procesu fotosyntezy, stymuluje procesy rozrodu i rozwoju. Warunkuje aktywność dobową i sezonową organizmów. Filtry pochłaniające dany zakres promieniowania.
Promieniowanie podczerwone Fale elektromagnetyczne o długości większej niż 0,75?m, składnik promieniowania słonecznego, niewidzialne dla oka ludzkiego, jest emitowane przez nagrzane ciała Ma duże znaczenie ekologiczne, głównie ze względu na wywoływanie efektu cieplarnianego. Wzmaga procesy produkcji biologicznej. Filtry pochłaniające ten zakres promieniowania.
Promieniowanie o wysokiej częstotliwości. Fale elektromagnetyczne o dł. fali 100 m do 1 mm. Promieniowanie tego typu jest niewyczuwalne przez zmysły człowieka. Emitowane jest przez urządzenia radio-telewizyjne, telekomunikacyjne, elektryczne i elektroniczne. Działanie negatywne w postaci efektu termicznego komórek. Blachy żelazne lub albuminowe o grubości 0,5mm oraz gęsta siatka mosiężna lub miedziana.
Skutki biologiczne promieniowania zależą jednak nie tylko od wartości energii pochłoniętej, ale również od rodzaju promieniowania. Do określania równoważnych dawek pod względem skutków biologicznych, pochodzących od różnego typu promieniowania wprowadzono biologiczny równoważnik rada - rem. Dawkę pochłoniętą wyrażoną w remach nazywa się równoważnikiem dawki pochłoniętej albo krócej dawką równoważną. Dawka śmiertelna to około 700 remów.
Nową jego jednostką (obecnie najczęściej stosowaną w różnych publikacjach - wyrażającą dawkę skuteczną) jest siwert (Sv). 1 Sv = 100 remów.
Średnia roczna dawka na świecie to 2,4 mSv na człowieka, dawka dopuszczalna nie powinna przekraczać 5 mSv na rok - dawka śmiertelna to 3 - 5 tys. mSv (czyli 3-5 Sv) na całe ciało - określana jako wskaźnik DL 50/30 (50% zgonów w ciągu 30 dni).
II. Źródła promieniowania
Przez całe życie jesteśmy narażeni na wprawdzie niezbyt intensywne, ale systematyczne oddziaływanie promieniowania na nasz organizm. Różnice w dawkach tego promieniowania zależą od miejsca pobytu i składu mineralnego gruntu oraz wysokości nad poziomem morza.
Źródła promieniowania możemy podzielić na dwa rodzaje: naturalne i sztuczne.
I. Na naturalne źródła promieniowania, emitujące tzw. promieniowanie tła, składają się:
1. Promieniowanie kosmiczne (odkryte w 1912 roku) - strumień cząstek dobiegających do zewnętrznych warstw atmosfery Ziemi z przestrzeni kosmicznej; składa się głównie z protonów, cząstek i jąder innych pierwiastków. Te zaś, zderzając się z atomami i cząsteczkami zawartymi w atmosferze, wytwarzają kaskady protonów, elektronów, pozytonów, neutrin (tzw. promieniowanie wtórne), dobiegających do powierzchni Ziemi, a także wnikających pod powierzchnię. Jego skutek to wzrost jonizacji powietrza oraz powstanie izotopów o znaczeniu biologicznym (trytu, 7Be, 14C, 22Na).
1. 2.Ziemskie promieniowanie , związane z występowaniem w skorupie ziemskiej i glebie naturalnych izotopów promieniotwórczych (w dużym rozproszeniu).
2. Promieniowanie w budynkach, spowodowane użyciem nieodpowiednich materiałów budowlanych, na przykład granitów, dodawaniem do tych materiałów popiołów i żużlu z pieców hutniczych (zawierających zagęszczone ilości radioaktywnego węgla).
3. Radon (gaz szlachetny, Rn) w powietrzu, emitowany z niektórych rodzajów wód (na przykład mineralnych).
4. Radon w budynkach, wydzielany z gleby i gromadzący się w niewietrzonych pomieszczeniach (z wszystkich źródeł naturalnych daje największą dawkę promieniowania! - dlatego mieszkania bezwzględnie należy wietrzyć).
5. Radionuklidy zawarte w organizmie człowieka: 40K, 226Ra, 218Po.
II. Na sztuczne źródła promieniowania składają się:
1. Diagnostyka rentgenowska.
2. Radioterapia.
3. Opad promieniotwórczy, powstający w wyniku próbnych wybuchów jądrowych i awarii w elektrowniach nuklearnych. Szkody wyrządzane przez opad zależą od układu wiatrów i wysokości, na jaką został wyniesiony pył radioaktywny (najgroźniejsze pod tym względem są wybuchy termojądrowe). Obecnie liczba eksplozji jądrowych systematycznie maleje, podczas gdy na przykład w roku 1968 wyniosła kilkaset. Natomiast jeśli chodzi o awarie, najbardziej głośny przypadek to katastrofa elektrowni atomowej w Czarnobylu w roku 1986. Nastąpiła wtedy emisja całej ilości gazów szlachetnych, 20% lotnych w wysokiej temperaturze produktów rozszczepienia (głównie jodu i cezu) i 4% aktywności paliwa, siła skażenia odpowiadała wybuchowi 500 bomb atomowych zrzuconych na Hiroszimę. Powierzchnia skażonego terenu obejmuje 50000 km2 wokół elektrowni, skażenie będzie utrzymywać się prawdopodobnie przez około 300 lat. Polskę uchronił przed maksymalnym skażeniem układ wiatrów, który skierował dwie pierwsze fale opadu nad Skandynawię i Europę Południową. Bezpośrednio w okresie katastrofy na chorobę popromienną wg oficjalnych danych zachorowało 134 osób, zmarło - 31.
4. Telewizja - promieniowane kineskopu.
5. Loty samolotami (zwiększona ekspozycja na promieniowanie kosmiczne).
6. Używanie gazu ziemnego w gospodarstwach domowych.
7. Zanieczyszczenia w pobliżu elektrowni węglowych - obecnie elektrownie takie powodują większe radioaktywne skażenie terenu niż sprawne elektrownie jądrowe!
8. Narażenie zawodowe (pracowników naukowych, obsługi aparatów rentgenowskich).
9. Palenie papierosów, zawierających skumulowane w liściach tytoniu izotopy 210Po i 210Pb - najnowsze badania wykazały, że substancje te są wprowadzane do organizmu wraz z dymem i stanowią znaczącą przyczynę między innymi raka płuc.
Zebranie w formie diagramu źródeł promieniowania pochłanianego przez człowieka:
III. Biologiczne skutki promieniowania
Rozróżnia się bezpośrednie i pośrednie skutki pochłaniania energii promieniowania w żywych tkankach.
Wielkość skutków biologicznych zależy od wielu czynników:
1. Wielkości dawki (na przykład jednorazowa dawka większa od 0,75 Sv powoduje objawy choroby popromiennej),
2. Rodzaju promieniowania,
3. Czasu biologicznego połowicznego zaniku radioizotopu (przykładowo dla 137Cs fizyczny czas połowicznego zaniku wynosi 30 lat, natomiast biologiczny tylko około 2 lat),
4. Mocy dawki,
5. Rodzaju napromieniowanej tkanki (różne narządy i tkanki wykazują rozmaitą wrażliwość na działanie promieniowania),
6. Sposobu ekspozycji (zewnętrznej lub wewnętrznej) - skażenie wewnętrzne powoduje zdecydowanie większe szkody w organizmie,
7. Ogólnego stanu organizmu,
8. Czasu pochłaniania (dawka jednorazowa czy też kilka mniejszych),
9. Skutki promieniowania nie ujawniają się poniżej pewnej wielkości dawki - zwanej dawką progową, a międzynarodowe normy podają dopuszczalne graniczne wielkości dawek, znacznie mniejsze od progowych.
a) PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE
Promieniowanie jonizujące, mimo znacznych korzyści, które przynosi w takich dziedzinach życia jak energetyka jądrowa, czy medycyna, ma ujemny wpływ na organizmy żywe. Skutki biologiczne promieniowania zależą głównie od dawki oraz rodzaju tego promieniowania, którego wpływ nazywamy względną skutecznością biologiczną.
Promieniowanie, które wywołuje na poziomie komórkowym istotne zakłócenia w funkcjonowaniu komórki, włącznie z jej śmiercią, a następnie zmiany w funkcjonowaniu organów, nazywane jest deterministycznym. Wpływ tego promieniowania obserwuje się dopiero po przekroczeniu pewnej dawki promieniowania i wzrasta ono ze wzrostem dawki wyższej od progowej. Przekroczenie progu dawki powoduje śmierć tylu komórek danego organu lub tkanek, że ich dalsze normalne funkcjonowanie przestaje być możliwe. Typowymi objawami są tu oparzenia skóry, zmiany w liczbie krwinek czerwonych i białych oraz katarakty.
Dobrze znane są dziś skutki ostrego napromieniowania, tzw. skutki deterministyczne, powstałe w wyniku podania wysokiej dawki (nazywanej śmiertelną) w przeciągu paru sekund, minut, kilkudziesięciu godzin lub kilku dni. Efekty ostrego napromienienia można już wyraźnie zaobserwować w parę dni po jego zajściu. Przy wydłużeniu czasu naświetlania tą samą sumaryczną dawką, dawka śmiertelna będzie wyższa. Istotną jest więc nie tylko dawka, ale jej moc dawki, to znaczy dawka dostarczana w jednostce czasu.
Przyjmuje się, że najczęstszymi chorobami wywoływanymi promieniowaniem jonizującym są nowotwory. Sytuacja bynajmniej nie jest prosta z punktu widzenia zdobywania w pełni wiarygodnej informacji. Przede wszystkim trzeba wziąć pod uwagę, że czas utajnienia choroby nowotworowej jest na ogół długi, czasem 30-40 lat. Oznacza to, że należy prowadzić długotrwałe obserwacje zarówno narażonych, jak i odpowiedniej grupy kontrolnej. Z drugiej strony, istnieje trudność odróżnienia nowotworu wywołanego promieniowaniem od nowotworu wytworzonego z innych przyczyn. Jedyne na co można liczyć, to na pokazanie powiązania pomiędzy chorobą a konkretną przyczyną. Jednakże stwierdzone powiązanie może być przypadkowe, jeśli w badaniach nie uwzględni się istotnych czynników obciążających, a nawet zastosuje się nie najlepszą metodę analizy. Jednak, prowadząc analizę badań należy zachować ogromną ostrożność, szczególnie wtedy, jeśli wnioski w jakiś sposób przeczą dotychczasowej wiedzy, a w szczególności podstawom biologii.
Rakotwórczość promieniowania jonizującego nie różni się zasadniczo od rakotwórczości czynników chemicznych. W obu wypadkach podział komórki w wyniku działania tych dwóch czynników przyczynia się do powstania raka, na przykład tarczycy lub piersi, szczególnie u ludzi młodych.
Badania dowiodły, że u dziewcząt naświetlanych w trakcie leczenia choroby Hodgkina w okresie dojrzewania zauważono raptowne rozwijanie się i rozprzeszczenianie komórek piersi.
U dzieci poniżej 10 roku życia tarczyca jest organem najbardziej narażonym na rakotwórcze działanie promieniowania jonizującego, podczas gdy po przekroczeniu 20 roku, nawet w przypadkach stosunkowo ostrego napromieniowania, efekty rakotwórcze okazują się bardzo małe. Jest tak wskutek małej liczby podziałów komórek tarczycy w późniejszych latach życia, czyli po okresie dojrzewania, kiedy tarczyca jest bardzo aktywna.
U podstaw szkodliwego biologicznego działania promieniowania na organizmy leżą procesy jonizacji molekuł organizmu wywoływane przez promieniowanie. W wyniku tych procesów w tkankach tworzą się pary jonów stanowiących wysokie aktywne chemicznie rodniki oraz następuje uszkodzenie struktury dużych cząstek przez ich rozrywanie lub zlepianie. Prowadzi to do zakłócenia przemian biochemicznych, warunkujących prawidłowe funkcjonowanie organizmu i do zmian strukturalnych komórek. Niektóre zakłócenia mogą być poprawione dzięki autoregulacyjnym właściwościom organizmu, jeśli ich rozmiary nie są zbyt wielkie. Inne zmiany, nieodwracalne, prowadzą do zwyrodnienia lub obumarcia komórek. Czułość tkanki ludzkiej na promieniowanie jonizujące zmienia się w szerokich granicach. Najczulsze są organy krwiotwórcze i tkanki rozrodcze, najmniej czułymi są mózg i mięśnie. Jeśli ułożyć tkanki według zmniejszającej się czułości, to otrzymamy kolejno następujący szereg: tkanka limfatyczna- nabłonek jąder, szpik kostny, nabłonek żołądkowo- jelitowy, jajniki, skóra, tkanka łączna, kości, wątroba, trzustka, nerki, nerwy, mózg i mięśnie.
Uszkodzenia popromienne, ze względu na rodzaj ich następstw dzielimy na uszkodzenia somatyczne tj. wpływające na procesy odpowiedzialne za utrzymanie organizmu przy życiu oraz genetyczne tj. naruszające zdolność organizmu do prawidłowego przekazywania cech swemu potomstwu.
Typowym skutkiem poważnych uszkodzeń somatycznych jest ostra choroba popromienna. Składają się na nią m.in. mdłości, bóle i zawroty głowy, ogólne osłabienia, zmiany we krwi, a następnie biegunki, czasami krwawe z powodu owrzodzeń jelit, skłonności do krwawych wybroczyn w tkankach, niedokrwistość, wrzodziejące zapalenie gardła, obniżenie odporności organizmu i wypadanie włosów. W zależności od stopnia uszkodzeń choroba popromienna może zakończyć się śmiercią lub przejść w fazę przewlekłą ze stopniowym wyniszczeniem organizmu zakończonym najczęściej białaczką lub anemią aplastyczną i ostatecznie śmiercią. W wypadku mniejszych uszkodzeń jest szansa na powrót do zdrowia. Możemy pomóc organizmowi poprzez przeszczep szpiku kostnego. Jednakże nawet po bardzo słabych objawach choroby popromiennej mogą po wielu latach wystąpić tzw. skutki opóźnione. Są to:
- przedwczesne starzenie
- skrócenie życia
- niedokrwistość
- białaczka
- nowotwory
- zaćma
Uszkodzenia genetyczne polegają na zmianie struktury chromosomów wchodzących w skład komórek rozrodczych. Ich następstwem są mutację przejawiające się w zmianie dziedziczonych przez potomstwo cech ustroju. Uszkodzenia chromosomów, a właściwie zmiany w składających się na nie genach, są kopiowane przez następne generację komórek. Zmieniony nieprawidłowy kod genetyczny może być tak samo stabilny i czynny jak jego poprawny odpowiednik. Powoduje to różnego rodzaju wady dziedziczne potomstwa w kolejnych pokoleniach. Wpływ promieniowania jonizującego na organizmy żywe jest w naturalny sposób związany z oddziaływaniem tego promieniowania na komórki. Ma on charakter statystyczny: ten sam rodzaj promieniowania i taka sama dawka w komórce za każdym razem może wywołać inną reakcję lub też brak jakiejkolwiek reakcji. Jednakże im więcej promieniowania dotrze do komórki, tym prawdopodobieństwo pojawienia się efektu promieniowania wzrasta. Jeśli promieniowanie dotrze do cząsteczek istotnych z punktu widzenia funkcji życiowych, jak np. cząsteczki DNA, uszkodzenie komórki będzie z reguły większe niż w przypadku, gdy będzie oddziaływało z mniej istotnymi cząsteczkami, jak np. cząsteczki wody. Najbardziej podatne na wpływ promieniowania są te komórki, które się szybko rozmnażają. Komórki mają pewną zdolność regeneracji uszkodzeń. Jednak, jeśli komórka podzieli się zanim zdoła zregenerować swe uszkodzenia popromienne, nowe komórki mogą nie być identycznymi kopiami komórki wyjściowej.
W kontakcie żywej komórki z promieniowaniem jonizującym możemy mieć do czynienia z czterema różnymi efektami:
1. Zniszczenie komórki jest tak duże, że nie będzie ona w stanie pełnić swych dotychczasowych funkcji, z czym wiąże się jej śmierć
2. Komórka, choć żywa, traci swą zdolność do reprodukcji, co prowadzi do opóźnionej śmierci komórki bez uprzedniego powielenia się
3. Kod DNA zostanie uszkodzony w ten sposób, że powstające kopie komórek będą się różnić od komórki pierwotnej, czego skutkiem będą liczne mutacje prowadzące do chorób ujawnionych dopiero u potomstwa
4. Promieniowanie może nie mieć wpływu na komórkę.
Promieniowanie jest więc bardzo negatywnym czynnikiem, ponieważ prawie każda jego dawka wywołuje jakieś efekty. To właśnie te dawki są generowane po wybuchu bomby atomowej, lub elektrowni jądrowej, takiej jak w Czarnobylu.
Dlatego też nie powinniśmy lekceważyć ryzyka związanego z promieniowaniem jonizującym, ponieważ każda katastrofa, czy to będzie wybuch bomby atomowej, czy elektrowni, wiąże się ze śmiercią tysięcy, a nawet milionów ludzi, oraz przynosi ogromne straty dla świata roślin i zwierząt, który nas otacza.
Tab. Współczynniki ryzyka powstania śmiertelnego nowotworu w różnych tkankach w obszarze małych dawek promieniowania
Tkanka lub narząd Współczynnik ryzyka w %
Pęcherz 0,3
Szpik kostny (białaczka) 0,5
Powierzchnia kości 0,05
Gruczoły piersiowe 0,2
Jelito grube 0,85
Wątroba 0,15
Płuca 0,85
Przełyk 0,3
Jajniki 0,1
Skóra 0,02
Żołądek 1,1
Tarczyca 0,08
Inne 0,5
RAZEM 5,00
Prawdopodobne skutki napromieniowania
Dawka w remach
(całe ciało) Skutki natychmiastowe Skutki opóźnione
Ponad 1000 Natychmiastowa śmierć, "upieczony mózg". -
600-1000 Słabość, mdłości, wymioty i rozwolnienie, po czym pozorna poprawa. Po kilku dniach - gorączka, rozwolnienie, krwawienie z jelit, krwotok z krtani, tchawicy, oskrzeli lub płuc, wymioty krwią i krew w moczu. Śmierć w ciągu ok. 10 dni. Sekcje zwłok wykazują zniszczenia tkanek krwiotwórczych (w tym szpiku kostnego, węzłów chłonnych i śledziony), napęcznienie i degeneracja komórek nabłonka w jelitach, narządach rozrodczych i gruczołach wydzielania wewnętrznego.
250-600 Mdłości, wymioty i rozwolnienie, utrata włosów, osłabienie, złe samopoczucie, wymioty krwią, krew w kale lub moczu, krwawienie z nosa, krwawienie z dziąseł i, krwawienie podskórne, gorączka, zapalenie gardła i żołądka oraz anomalne miesiączkowanie. Wyraźne zniszczenie szpiku kostnego, węzłów chłonnych i śledziony powoduje zmniejszenie ilości ciałek krwi, szczególnie granulocytów i trombocytów. Zanik gruczołów wydzielania wewnętrznego wskutek promieniowania, włącznie z przysadkowym, tarczycowym i nadnerczowym.
3 - 5 tygodni po napromieniowaniu, na skutek m.in. niedoboru leukocytów, do 50 % wzrasta śmiertelność.
Przeżywający dostają bliznowców, zaburzeń wzroku, nienormalności krwi (dyscrasis), złośliwych nowotworów i zaburzeń psychiczno-neurologicznych.
150-250 Mdłości i wymioty 1. dnia. Rozwolnienie i możliwe oparzenia skóry. Potem pozorna poprawa w ciągu 2 tygodni. Poronienia, śmierć zarodka lub płodu. Objawy złego samopoczucia (j.w.). Osoby o złym zdrowiu przed napromieniowaniem lub te z poważnym uprzednim zapaleniem mogą nie przeżyć.
Zdrowi dorośli powracają do stanu normalnego po ok. 3 miesiącach, ale mogą mieć trwale uszkodzone zdrowie, dostać raka lub niezłośliwych nowotworów i żyć krócej. Skutki genetyczne i uszkodzenia zarodka lub płodu.
50-150 Ostra choroba popromienna i oparzenia, ale lżejsze niż przy większej dawce. Poronienia, narodziny martwych płodów. Mniej ostre uszkodzenia tkanki. Zmniejszenie ilości limfocytów i neutrofilów tymczasowo pozostawia osobnika bardzo podatnym na zakażenie. Możliwe uszkodzenia genetyczne w potomstwie, łagodne lub złośliwe nowotwory, przedwczesne starzenie się, skrócone życie. Skutki genetyczne i uszkodzenia zarodka lub płodu.
10-50 Większość osób doznaje niewielkich lub żadnych bezpośrednich skutków. Czułe osoby mogą dostać choroby popromiennej. Skutki przejściowe w limfocytach i neutrofilach. Przedwczesne starzenie się, skutki genetyczne i niewielkie ryzyko wystąpienia nowotworów.
0-10 - Przedwczesne starzenie się, łagodne mutacje w potomstwie, niewielkie ryzyko wystąpienia nowotworów. Skutki genetyczne, uszkodzenia zarodka lub płodu.
dr Rosalie Bertell
© tłum. Piotr Bein
b) PROMIENIOWANIE NIEJONIZUJĄCE
Promieniowanie niejonizujące uważa się obecnie za jedno z poważniejszych zanieczyszczeń środowiska. Promieniowanie to powstaje w wyniku działania zespołów sieci i urządzeń elektrycznych w pracy, w domu, urządzeń elektromedycznych do badań diagnostycznych i zabiegów fizykochemicznych, stacji nadawczych, urządzeń energetycznych, telekomunikacyjnych, radiolokacyjnych i radionawigacyjnych. Negatywny wpływ energii elektromagnetycznej przejawia się tak zwanym efektem termicznym, co może powodować zmiany biologiczne (Np. zmianę właściwości koloidalnych w tkankach), a nawet doprowadzić do śmierci termicznej. Pole elektromagnetyczne wytwarzane przez silne źródło niekorzystnie zmienia warunki bytowania człowieka, wpływa na przebieg procesów życiowych. Może powodować wystąpienie zaburzeń funkcji ośrodkowego układu nerwowego, układów: rozrodczego, hormonalnego, krwionośnego oraz narządów słuchu i wzroku. Ludzie pracujący w obrębie działania takiego pola są szczególnie podatni, co potwierdzają badania lekarskie, na "chorobę radiofalową" zwaną także "chorobą mikrofalową". Zespól ten charakteryzuje się następującymi objawami:
1. Pieczenia pod powiekami i łzawienie.
2. Bóle głowy.
3. Drażliwość nerwowa.
4. Wypadanie włosów.
5. Suchość skóry.
6. Oczopląs.
7. Impotencja płciowa.
8. Zaburzenia błędnika.
9. Osłabienie popędu płciowego.
10. Arytmia serca.
11. Objawy nerwicowe.
Obecność pól elektromagnetycznych ma wpływ nie tylko na człowieka lecz także na pozostałą część ożywionej natury. U roślin obserwuje się opóźniony wzrost i zmiany w budowie zewnętrznej, u zwierząt natomiast zaburzenia neurologiczne, nieprawidłowości w funkcjonowaniu układu krążenia, zakłócenia wzrostu, żywotności i płodności.
I. Pozytywne skutki promieniowanie i jego zastosowanie w medycznie
Promieniowanie jonizujące jest nieodłącznym składnikiem naszego środowiska naturalnego i towarzyszyło życiu biologicznemu na Ziemi zawsze.
Istnieją publikacje dowodzące, że małe dawki promieniowania jonizującego mają skutek pozytywny, w tym sensie, że w populacji poddanej lekkiemu napromieniowaniu ze źródeł
naturalnych, nieco mniej osób zapada na nowotwory niż w populacji nie napromieniowanej.
Promieniowanie jest jednym z generatorów nowych mutacji, z których niektóre mogą okazać się cenne dla przyszłych pokoleń.
Wpływ promieniowania jonizującego na inne niż człowiek organizmy żywe badany był w wielu ośrodkach. Chodziło głównie o stwierdzenie przeżywalności różnych organizmów przy bardzo dużych dawkach i generacje zmian genetycznych, np. dla otrzymywania nowych odmian roślin.
Niszczące działanie promieniowania jądrowego jest wykorzystywane w terapii nowotworowej.
Promieniowanie jonizujące ma zastosowanie w rentgenowskich badaniach medycznych
Rodzaj badania Dawka
(mSv)
Prześwietlenia:
klatka piersiowa
czaszka
przewód pokarmowy
Badanie izotopowe:
tarczyca
serce
nerki
0,06
0,20
2,45
5,9
7,1
3,1
Dawki pochłaniane w badaniach medycznych.
W ciągu 70 lat życia średnia życiowa dawki naturalna promieniowania wynosi 168 mSv. W niektórych regionach świata dawka znacznie odbiega od średniej, w Norwegii średnia dawka życiowa wynosi 365 mSv (w niektórych Regionach Norwegii 1500 mSv), w Finlandii 525 mSv, w stanie Kerala w Indiach 2000 mSv, w Iranie poziom promieniowania naturalnego przekracza 3000 mSv w ciągu 70 lat, a w mieście Ramsar grupa mieszkańców otrzymuje średnią naturalną dawkę życiową promieniowania wynoszącą17000 mSv. Jednakże mieszkańcy ci nie wykazują zwiększonej zachorowalności na nowotwory i inne dolegliwości, a niektórzy osiągnęli wiek 110 lat –(hipoteza hormezy radiacyjnej).
Bibliografia:
http://znik.wbc.lublin.pl/Minerały/promieniotworczosc/dyzometria_jednostki.html#Skutki
http://www.fizyka.sciaga.biz/jadrowa/promieniotworczosc.html
http://www.republika.pl/biosorcerer/computer/radiation.html
http://prace.sciaga.pl/katalog/26.html
http://www.zb.eco.pl/zb/172/promien.html