Красота и Здоровье
Лучшие статьи
Загрузка...
Загрузка...
загрузка...
18.04.16

1. Дозы и единицы их измерения

Действие ионизирующих излучений на любое вещество проявляется в ионизации атомов и молекул, входящих в состав этого вещества. Мерой этого воздействия служит поглощенная доза — фундаментальная дозиметрическая величина, определенная как отношение поглощенной энергии излучения в единице массы. Основной единицей поглощенной энергии в системе СИ является грей (Гр, Gy) — джоуль на килограмм массы (Дж·кг-1). Обозначается она символом «D». Поглощенная доза в 1 Гр является довольно значимой радиационной величиной и может вызвать в облученном организме ряд последствий. Но в собственно энергетическом смысле эта величина очень мала — повышение температуры тела человека в результате воздействия этой дозы менее одной тысячной градуса.

При измерении эффектов, возникающих в веществах под действием ионизирующих излучений, используется понятие доза, а при оценке влияния облучения на биологические объекты поправочные коэффициенты. Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передаст тканям; количество такой переданной организму энергии называется дозой. Дозы можно рассчитывать по-разному, с учетом того, каков размер облученного участка и где он расположен, один человек подвергся облучению или группа людей и в течение какого времени происходило.

Ведем некоторые понятия и обозначения.

Биологические эффекты — воздействие ионизирующих излучений на биологические процессы в живых организмах.

Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы (WR) — используемые в радиационной защите множители поглощенной дозы, учитывающие относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов. Фотоны любых энергий. Электроны и ионы любых энергий. Альфа- частицы.

Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы (WТ) — множители эквивалентной дозы в органах и тканях, используемые в радиационной защите для учета различной чувствительности разных органов и тканей в возникновении стохастических эффектов радиации.

Табл. 1. Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы

Реакция растений, по которой судят о дозовой зависимости эффекта, называется тест-реакцией, или тест-эффектом. При этом используют растения, отдельные органы растений, ткани, клетки, культуры клеток и культуры тканей. Необходимым условием является зависимость радиобиологической реакции только от облучение и отсутствия влияния на эту реакцию других факторов. В качестве объектов в растительном мире используют пыльниковые нити традесканции, первый настоящий лист злаковых растений, апикальную меристему зародышевого корешка проростков.

Зависимость радиобиологического эффекта от дозы характеризуется графиком кривой дозовой зависимости, или графиком «доза – эффект».На графике на оси абсцисс откладывают величину дозы, а на оси ординат – меру радиобиологического эффекта: выживаемость клеток, выход хромосомных аберраций, интенсивность дыхания и т. п. Если кривая графика «доза – эффект» описана каким-либо аналитическим выражением, его используют в качестве эмпирической модели радиобиологического эффекта. Кривые дозовых зависимостей радиобиологических эффектов у растений могут быть разнообразной формы. Например, выход генных мутаций чаще всего характеризует прямо пропорциональная зависимость от дозы. Выход хромосомных аберраций иногда описывается квадратичной кривой, но может интерполироваться и линейной зависимостью.

Зависимость выживаемости клеток от дозы при облучении малыми дозами носит линейный характер. В большинстве случаев выживаемость клеток соответствует экспоненциальной или сигмоидальной зависимости. При экспоненциальной зависимости пользуются полулогорифмическим масштабом, когда на оси ординат откладывают значения логарифма выживаемости.

, 2011


Свидетельство о публикации №211072400891

Рецензии


Не лекарство, не яд.


При наблюдении за
облученными клетками определенного
вида было установлено, что их гибель
происходит как в процессе первого
пострадиационного деления, так и во
втором, третьем и четвертом поколениях.Гибель клеток наблюдалась
через 70 и затем через 140 часов после
облучения исходной клетки соответственно
после второго и третьего делений. После
облучения дозой 4 Гр примерно в 70% случаев
клетки успешно заканчивали первое
пострадиационное деление, вероятность
деления клеток второго и третьего
поколений составляла лишь около 30%,
остальные 70% клеток, начав деление,
погибали.


Естественно, что повреждения
ДНК тесно связаны с мутациями.


Для оценки радиационной
опасности НКДАР принял метод
удваивающей дозы
,
т.е. дозы, вызывающей
такое же количество мутаций, которое
происходит в естественных условиях.
Теоретически линейно-беспороговая
гипотеза радиационных повреждений
наиболее обоснована для цитогенетических
нарушений, т.е. появления хромосомных
аберраций иточковых
мутаций в соматических и половых клетках
человека. Расчеты генетического риска
с позиции этой гипотезы были проведены
Научным комитетом по действию атомной
радиации при ООН (НКДАР). Эти расчеты
для человека основывались
на данных, полученных при облучении
мышей в дозах 1–6 Зв после введения ряда
поправочных коэффициентов для
экстраполяции от мышей на человека
(размер генома мыши и человека, различное
время созревания половых клеток и
периода репродуктивной жизни, разное
количество потомства, различная
радиочувствительность и др.).


Согласно этим расчетам риск
рождения детей с серьезными наследственными
дефектами (уродством, умственной
недостаточностью, болезнью Дауна и др.)
в ближайших двух поколениях, т.е. у детей
и внуков облученной достаточно большой
популяции людей, был определен как 4–103Зв. Это значит, что при облучении большой
популяции людей в дозе 0,2–
0,1 Зв можно
ожидать на 1000 родившихся младенцев в
двух поколениях появления не более 1
генетически неполноценного ребенка.
Если принять во внимание, что в норме
таких детей рождается 4%, т.е. на 1000 их
будет около 40, то станет ясно, что риск
от дополнительного облучения в малых
дозах практически не выявляем.


Гораздо более
радиочувствительный тест на малые дозы
облучения – появление хромосомных
аберраций в соматических клетках
организма (цитогенетические
изменения
). В
растительном мире выведен особый сорт
традесканции, у которой очень чувствителен
к атомной радиации локус, кодирующий
синтез красного пигмента. Если такое
растение облучать в малых для него дозах
(1–0,5 Зв), то в волосках соцветия появляются
красные клетки, свидетельствующие о
прошедших мутациях в соматических
клетках. Количество таких клеток
пропорционально дозе облучения.
Чувствительность такова, что позволяет
обнаружить отчетливый эффект при дозах
0,2–0,1 Зв. Однако, несмотря на эти мутации,
растение растет и развивается нормально;
ни о каком повреждающем действии радиации
на организм в целом при этих дозах
говорить не приходится.


Семена растений более радиоустойчивы.
Дозы в 2–5 Зв являются для них малыми.
При облучении в дозе 5 Зв воздушно-сухих
семян кукурузы наблюдается стимуляция
развития, на 15–20% больше наращивается
вегетативной массы, увеличиваются
количество генеративных органов и
урожай в целом на 10–13% по сравнению с
контрольными, не облученными растениями.
В то же время, если наблюдать молодые
проростки цитогенетическими методами,
то в тканях корешков, точек роста
обнаруживается повышение хромосомных
аберраций.


Известно, что многие клетки с
хромосомными аберрациями нежизнеспособны,
они погибают, элиминируются, замещаются
новыми делящимися клетками. Такая же
картина наблюдается у животных и
человека. При малых дозах облучения
(0,1–0,01 Зв) легко обнаружить повышенное
содержание хромосомных поломок в
лейкоцитах крови, в делящихся клетках
тимуса, эпителиальных тканях. Большинство
таких клеток элиминируется, гибнет.


Здесь следует отметить, что
всегда в норме ткань содержит какое-то
количество хромосомных аномалий (от
0,1 до 2%). Для нормального существования
ткани, по-видимому, необходимо постоянное
отмирание отдельных клеток. Известно,
что в ткани тимуса взрослого животного
погибает 10–15% клеток. Постоянно гибнут
лимфоциты крови. За 2 года их популяция
полностью возобновляется за счет
поступающих в кровь молодых лейкоцитов.
Следовательно, для нормального
существования, развития организма
необходима гибель отдельных клеток
тканей, необходимо и наличие спонтанно
возникающих хромосомных аберраций,
ведущих к этой гибели. Отсюда естественно
допустить, что небольшое их возрастание
при облучении в малых, стимулирующих
развитие дозах будет отражать (до
некоторого предела) не вредное действие
радиации, а благоприятное для организма
в целом.


Из сказанного следует, что наличие
хромосомных аберраций у популяции,
облученной малыми дозами, может служить
надежным тестом для суждения о дозе,
полученной организмом (биологическая
дозиметрия), но их нельзя использовать
в качестве критерия риска, вреда,
нанесенного популяции при этих дозах.

3.4.5. Восстановление
после облучения на клеточном
уровне


— Это фундаментальные или прикладные
исследования?


— В большей степени все же фундаментальные,
поскольку именно такие подходы приоритетны для университетской и
академической науки. Но одно дело — фундаментальная математика, а другое —
фундаментальное материаловедение. На основе наших разработок создаются
необходимые для практики материалы: селективные и каталитически активные
металлоксидные мембраны, наноматериалы для постоянных магнитов,
высокоэффективные люминесцентные материалы, светоизлучающие композитные
наноструктуры, биосовместимые композиты для клеточной регенерации
поврежденных костных тканей, фотоактивные нанокристаллические катализаторы
для очистки и обеззараживания воды, углеродные нанотрубки для
наноэлектроники и автоэлектронных эмиттеров и многое другое.

Как показали агрохимические исследования, несмотря на высокое содержание азотистых веществ в почве, азот растениями полностью используется.

С увеличением дюзы удобрений в 2-3 раза содержание общего азота в листьях увеличивается незначительно.

Под влиянием высоких доз удобрений подавляется синтез белковых веществ, содержание белковых форм азота резко снижается, содержание небелкового азота, наоборот, возрастает.

Используется также внесистемная единица эквивалентной дозы — бэр (аббревиатура от «биологический эквивалент рентгена»), англ. rem (roentgen equivalent man). 1 бэр = 0,01 Зв.

В качестве исследуемых агентов могут рассматриваться лекарственные и токсичные вещества, биологические субстанции, ионизирующие излучения, магнитные потоки, в общем любые физические, химические или биологические факторы, изменяющие состояние целостного организма (либо его органов и систем). Например, в жологической токсикологии в качестве исследуемого агента рассматривается так называемый «источник опасности, или вредный фактор (hazard) — химическое вещество, физический или биологический агент в окружающей среде, создающие потенциальную возможность риска для здоровья населения, которая реализуется лишь при определенных условиях экспозиции». В клинической фармакологии исследуемыми агентами являются лекарственные препараты и их формы.

1 Зв соответствует поглощённой дозе в 1 Гр: 1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад = 100 бэр.

Пример. Если в каком-либо месте зафиксирован фон (от гамма-излучения) в 25 мкР/час, то за 1 час пребывания в этом месте человек получит эквивалентную дозу (ЭД) в 0,25 мкЗв. За неделю соответственно: ЭД = 25 мкР/час · 168 час = 4200 мкбэр = 0,042 мЗв, а за год: ЭД = 25 мкР/час· 8760 час = 219000 мкбэр = 2,19 мЗв. Но если такая же поглощённая доза будет создана a-излучением (например, при внутреннем облучении), то с учётом коэффициента качества (20) эквивалентная доза за 1 час составит: ЭД = 25 мкР/час ·20 ·1 час = 5 мкЗв, т.е. она будет эквивалентна поглощённой дозе от рентгеновского, гамма-, бета-излучений, в 500 мкрад (5 мкГр).

Следует обратить внимание на резкое несоответствие между полученной дозой, т. е. выделившейся в организме энергией, и биологическим эффектом. Так давно уже стало очевидно, что одинаковые дозы, полученные человеком от внешнего и от внутреннего облучения, а также дозы, полученные от разных видов ионизирующего излучения, от разных радионуклидов (при попадании их в организм) вызывают разные эффекты! А абсолютно смертельная для человека доза в 1000 рентген в единицах тепловой энергии составляет всего 0,0024 калорий. Это количество тепловой энергии сможет нагреть только на 1oС около 0,0024 мл воды (0,0024 см3 0,0024 г), то есть всего 2,4 мг воды. Со стаканом горячего чая мы получаем в тысячи раз больше. Необходимо указывать на какой орган, часть или все тело пришлась данная доза.

Табл.3 Типы доз радиационного облучения.

Для наглядности, в Табл.4 собраны вместе единицы измерения активности и поглощенной дозы.

Табл.4. Единицы активности и дозы

Единицы
Беккерель (Бк, Bq)Единица активности нуклида в радиоактивном источнике (в системе СИ). Один беккерель соответствует одному распаду в секунду для любого радионуклида
Грей (Гр, Gy)Единица поглощенной дозы в системе СИ. Представляет собой количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы какого-либо физического тела, например тканями организма 1 Гр = 1Дж/кг
Зиверт (Зв,Sv)Единица эквивалентной дозы в системе СИ. Представляет собой единицу поглощенной дозы, умноженную на коэффициент, учитывающий неодинаковую радиационную опасность для организма разных видов ионизирующего излучения. Один зиверт соответствует поглощенной дозе в 1 Дж/кг (для рентгеновского, a- и b-излучений)
внесистемные
Кюри (Ки, Cu)Единица активности изотопа 1 Ки = 3,700 ·1010 Бк
рад (рад, rad)единица поглощенной дозы излучения 1 рад = 0,01 Гр
бэр (бэр, rem)единица эквивалентной дозы 1 бэр = 0,01 Зв

Основные радиологические величины и единицы их соотношения приведены в Табл.5.

Дата добавления: 2013-12-31; просмотров: 642; Опубликованный материал нарушает авторские права?.


(голосов:0)
Похожие статьи:
Как сделать прививку от столбняка

Столбняк — острое инфекционное заболевание с симптомами токсикоза и тонико-клоническими судорогами, возникающими вследствие поражения токсином двигательных клеток ЦНС.

Существует столбняк новорожденного, акушерский столбняк, другие формы столбняка.


Как сделать прививку от столбняка

Столбняк — острое инфекционное заболевание с симптомами токсикоза и тонико-клоническими судорогами, возникающими вследствие поражения токсином двигательных клеток ЦНС.

Существует столбняк новорожденного, акушерский столбняк, другие формы столбняка.


При всех обстоятельствах суммарная доза к 30 годам не должна быть более 60 бэр. Имеются также и нормативы предельных количеств радиоактивных изотопов, поступающих в организм. При этом создаваемые в организме дозы не должны превышать принятых допустимых для внешнего облучения всего тела (5 бэр) и отдельных групп критических органов (5—15—30 бэр в год).


Комментарии к статье Или зависит от дозы:
loading...
Загрузка...


2015