Радиация польза для организма человека
Мир помнит ужасные последствия применения ядерного оружия и катастроф на атомных электростанциях. Из-за радиофобии после аварии на Чернобыльской АЭС пришлось даже изменить название одного из методов диагностики: ядерная магнитно-резонансная томография лишилась первого слова и превратилась в магнитно-резонансную томографию.
Тем не менее техногенная радиация, которую используют в медицине, — вовсе не монстр. Рентген, без которого сегодня трудно представить диагностику переломов и многого другого, — лишь вершина айсберга. Рассказываем о других радиоактивных технологиях на службе у здоровья.
Радиоактивный сахар
Рентгенография, компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, УЗИ — эти исследования помогают изучить структуру органов и тканей, но не способны отобразить происходящие в них метаболические процессы. В этом помогает гамма-излучение. Его используют при проведении позитронно-эмиссионной томографии, сокращенно — ПЭТ.
В организм вводят безопасное радиоактивное вещество, которое накапливается в определенных клетках и которое можно зарегистрировать с помощью специального аппарата. Врач получает снимки и даже трехмерные изображения со «светящимися» пятнами, которые соответствуют местам накопления радиофармпрепарата. В качестве последнего чаще всего используют разные сахара – впоследствии организм от них легко избавляется. ПЭТ можно сочетать с компьютерной томографией — это помогает получать еще более информативные изображения.
Дозы радиации во время позитронно-эмиссионной томографии настолько низкие, что не могут причинить вреда. Исследование опасно только во время беременности. Беременным женщинам противопоказана и рентгенография, и компьютерная томография, и даже МРТ делают в крайних случаях, с большой осторожностью.
ПЭТ широко применяют в онкологии: если ввести радиофармпрепарат и просканировать все тело, можно обнаружить метастазы, которые не удается выявить другими методами. Также метод используют в неврологии, кардиологии, при некоторых инфекциях.
Lori.ru
Лимфатический дозор
Когда хирург удаляет злокачественную опухоль, перед ним стоит сложная задача: нужно принять правильное решение относительно объема операции. Если удалить слишком мало ткани, в организме останутся раковые клетки, это грозит рецидивом. Удалять слишком много тканей тоже нежелательно.
Не всегда понятно, как быть с близлежащими – их называют регионарными — лимфатическими узлами. А вдруг в них тоже уже распространились раковые клетки? Раньше врачи удаляли их «на всякий случай». Из-за этого у многих пациентов после операции развивалось осложнение – лимфедема. Из-за удаленных лимфоузлов нарушается отток лимфы, жидкость застаивается в тканях, развивается отек. Например, после удаления лимфатических узлов при раке молочной железы бывает лимфедема руки.
Сегодня у хирургов появился надежный инструмент, который помогает оценить состояние регионарных лимфоузлов и избежать их ненужного удаления. И здесь на помощь снова приходит радиация. Процедура называется сентинель-биопсией или биопсией сторожевого лимфатического узла. По сути это аналог позитронно-эмиссионной томографии. Во время операции в опухоль вводят безопасный радиоактивный препарат. Он проникает в лимфатические сосуды и по ним начинает распространяться. В первую очередь он попадает в так называемые сторожевые, или сигнальные, лимфоузлы, которые находятся ближе всего к опухоли и первыми принимают от нее лимфу. Сигнальные лимфоузлы обнаруживают с помощью специального устройства – гамма-камеры. Радиофармпрепарат заставляет их «светиться». Эти лимфоузлы удаляют и исследуют под микроскопом. Если они «чистые», значит, опухолевые клетки не успели распространиться с током лимфы, и регионарные лимфоузлы можно не удалять.
Справедливости ради стоит отметить, что сентинель-биопсию можно проводить не только с помощью радиофармпрепаратов и гамма-камеры. Сегодня есть более безопасные методы, например, флуоресцентные красители.
Ядерное оружие против неправильных клеток
Ионизирующее излучение опасно для человека и других живых организмов в первую очередь за счет того, что оно повреждает ДНК – хранилище генетической информации. Это происходит двумя путями:
- Поток частиц может непосредственно повреждать ДНК путем ионизации.
- Вода, которая находится в клетках, поглощает радиацию, в ней образуются свободные радикалы, они повреждают генетический материал.
Повреждение ДНК приводит к апоптозу — запрограммированной клеточной смерти, вредным мутациям, которые могут передаваться потомкам, злокачественному перерождению клеток. К радиации наиболее чувствительны ткани, в которых происходит активное размножение клеток: кожа и слизистые оболочки, красный костный мозг, тестикулы и женские яичники.
Очень быстро размножаются опухолевые клетки – а значит, ионизирующее излучение можно поставить на службу медицине для борьбы с раком. Эта идея возникла почти сто лет назад, она привела к возникновению лучевой терапии. Для облучения опухолей используют разные виды ионизирующих излучений: рентгеновское (доза при этом многократно выше, чем при обычной рентгенографии), альфа-, бета- и гамма-излучение, поток нейтронов, протонов.
Lori.ru
Главная проблема лучевой терапии в том, что облучать нужно только опухолевую, но не здоровые ткани. В противном случае возникают серьезные осложнения. Решения есть. Например, при 3D-конформной лучевой терапии выполняют объемное планирование, процедуру проводят специальным аппаратом. Пациент должен быть неподвижен, чтобы облучаемый объем в точности соответствовал положению опухоли. Это помогает существенно снизить лучевую нагрузку на здоровые ткани.
При некоторых типах рака применяют брахитерапию — источник излучения помещают прямо в организм пациента, рядом с опухолью. Например, при раке простаты в предстательную железу можно поместить небольшую капсулу размером с рисовое зернышко. Она в течение нескольких месяцев выделяет ионизирующее излучение, которое задерживается в опухоли и не распространяется в окружающую здоровую ткань.
Нож без ножа
Радиация способна «вырезать» некоторые патологические образования не хуже скальпеля. При этом не нужно делать разрез: гамма-лучи отлично проникают через кожу. Высокая точность вмешательства, отсутствие выраженной травмы тканей и кровопотери, быстрое восстановление (заниматься привычными делами можно уже спустя несколько часов после операции) — все это преимущества стереотаксической радиохирургии. Правда, пока она нашла применение только в неврологии.
Операции без скальпеля проводят с помощью специального аппарата – гамма-ножа, разработанного в 1968 году. Он генерирует 201 луч, который сходится в одной точке — там, где находится опухоль или другое патологическое образование. Каждый луч по отдельности очень слаб и не может навредить тканям, через которые проходит. Но в «эпицентре» доза разрушительна. С помощью гамма-ножа можно лечить метастазы разных опухолей в головном мозге, артериовенозные мальформации, невралгию тройничного нерва, менингиомы, акустические невриномы, глиомы, опухоли гипофиза. На данный момент процедуру прошло более 850 000 пациентов.
В России есть три установки гамма-нож: в Москве, Санкт-Петербурге и в Ханты-Мансийске. Аналог гамма-ножа – кибернож. Он работает по схожему принципу, но использует рентгеновские лучи. Кибернож появился позднее – в 1992 году. На данный момент в мире 250 таких аппаратов, лечение прошло более 100 000 пациентов.
Убийца микробов
Ионизирующее излучение отлично убивает болезнетворные микроорганизмы, вирусы, насекомых-вредителей. С помощью радиации можно стерилизовать разные предметы и даже продукты.
Например, гамма-излучением можно быстро обрабатывать огромные партии шприцев, катетеров, наборов для переливания крови и других медицинских изделий прямо в упаковке. При этом для микроорганизмов наступает самый настоящий конец света – в живых остается лишь одна бактерия на миллион изделий.
Сегодня в Европе и США радиацией обрабатывают более 68 видов пищевых продуктов: полуфабрикаты, мясо, рыбу, морепродукты, картофель, концентраты фруктовых соков, ягоды и фрукты, корма для сельскохозяйственных животных. В западных странах процесс поставлен на промышленный поток.
Lori.ru
Исследования показывают, что ионизирующее излучение не делает продукты «зараженными» радиацией и опасными для людей. И все же для облученных продуктов существует специальная международная маркировка – в магазине их можно легко отличить по яркому зеленому значку. Из ионизирующих излучений для дезинфекции используют гамма- и рентгеновские лучи. А для обработки поверхностей применяют неионизирующее излучение – ультрафиолетовое. Лампы для «кварцевания» можно встретить в любой больнице.
Читайте также, как защититься от радиации в экстренных ситуациях.
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Что такое радиация?
Это энергия. Ядро атома состоит из нейтронов и протонов. Их баланс в некоторых химических элементах может быть нарушен, поэтому они могут быть нестабильны. Такие ядра имеют лишнюю энергию, от которой стремятся избавиться.
Виды радиоактивных излучений:
– Альфа-частицы, когда из ядра вылетают тяжёлые ядра гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов, так происходит альфа распад. Эти частицы чрезвычайно опасны для любого живого организма при попадании внутрь и практически безвредны снаружи. Останавливаются листом бумаги при пробеге в воздухе всего 8-10 сантиметров, в зависимости от силы энергий.
– В ядре происходят процессы превращения нейтрона в протон и наоборот, в результате из ядра вылетают бета-частицы, электроны или антиэлектроны. Остановить бету способен металл. Эти частицы так же способны нанести серьезный вред живому организму как снаружи (бета ожоги) так и если препарат попадёт внутрь организма (вдохнув или проглотив)
– Практически любой распад происходит с испусканием электромагнитной энергии (гамма радиация) в виде фотонов, этот вид излучения пронизывает живой организм полностью, изменяя структуру ДНК клеток. Останавливается только бетоном. В случае с небольшими дозами (снимок в рентген кабинете), пострадавшие клетки со временем восстанавливаются. В случае сильного облучения, клетки умирают или начинают делиться бесконтрольно (Рак) с возникновением лучевой болезни и ожогов.
Знак радиационной опасности в Чернобыльской зоне отчуждения
В Чернобыльской зоне присутствуют все три, описанных мною выше вида излучений. Во время аварии и в первые дни после, в атмосферу было выброшено огромное количество радионуклидов: Плутоний, Стронций, Цезий, Радиойод и прочие. Некоторые элементы имеют период полураспада в 28 лет, а некоторые в несколько десяткой тысяч лет.
ПОСЛЕДСТВИЯ ДЕЙСТВИЯ РАДИАЦИИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
В теле человека постоянно происходят процессы гибели и восстановления клеток. При условии естественного радиационного фона (мощности дозы), радиоактивные частицы повреждают около восьми тысяч соединений клеток в час, которые затем восстанавливаются.
Учёные и биологи считают что малые дозы радиации стимулируют систему биозащиты организма, как влияют средние дозы — не изучены, большие — разрушают и убивают организм. Получить первые признаки лучевой болезни можно уже при облучении в 50 рентген за короткое время. Для сравнения при обычном сеансе флюорографии, человек в среднем (в зависимости от аппарата) получает 25 миллирентген, это 0,025 Рентген. При компьютерной томографии в среднем 200 миллирентген, это 0,2 Рентгена.
Для того чтобы знать радиационную обстановку нужно пользоваться дозиметром-радиометром. Вкуса или запаха радиация не имеет, привкус металла появляется в случаях когда мощность дозы превышает уровень в 600 рентген в час. Естественным радиационным гамма фоном считается уровень в 0-30 микро рентген в час .
При повышенных дозах, радиация в первую очередь действует на кроветворную систему, именно поэтому у некоторых ликвидаторов аварии на Чернобыльской АЭС были зафиксированы случаи лейкозов. Годовая доза человека при жизни в нормальных условиях не должна превышать 100 миллирентген в год.
При повышенном облучении повреждаются атомы клеток. Эта энергия, которую получает человек, трансформирует клетки, разрушает ДНК, приводит к генетическим изменениям клеток. Из-за того что ДНК повреждаются, клетки человека не могут адекватно делиться. При получении высокой дозы радиации клетки не успевают регенерироваться и возможен отказ органов. Более восприимчивы к радиации ткани в которых происходит больше всего деление клеток:
Костный мозг
Кишечник
Легкие
Желудок
Половые органы
Есть только один способ обезопасить себя и убедится что превышение санитарных норм радиации нет – использовать дозиметр. Самое неприятное в том что повышенную радиацию невозможно почувствовать, а последствия облучения могут появиться через год, скажем пребывания в помещении повышенной радиации. В современном мире существует множество предметов прошлого (часы, объективы камер, украшения, дефектоскопы, ритэги и прочее), эти предметы могут находиться у вас дома, а вы и не подозревать об их опасности.
Природа радиации.
Это только человек открыл и познакомился с радиацией в конце XIX века, а по сути, радиоактивный фон на планете существует с самого ее создания. Еще в 1898 году Пьер и Мария Кюри установили при исследовании урана, что такой элемент превращается в совсем другие химические элементы.
Учеными было установлено, что все атомы состоят из различного сочетания одних и тех же невидимых элементов:
- электроны – отрицательно заряженные частицы;
- протоны – положительно заряженные частицы;
- нейтроны – частицы без электрического заряда
Атом находится в уравновешенном электрическом состоянии при одинаковом количестве электронов и протонов. Как только объем этих частиц не совпадает, то из атомов образуются изотопы, стабильность которых зависима от количества нейтральных нейтронов.
Ядра изотопов химических элементов, так называемые нуклиды, имеют нестабильное состояние, и все время преобразуются в прочие нуклиды. Регулярные превращения нуклидов в виде самопроизвольного распада протекают с разными излучениями:
- альфа-излучение – испускание ядрами двух протонов и двух нейтронов, то есть излучение положительно заряженных альфа-частиц;
- бета-излучение – испускание электрона, то есть излучение отрицательно заряженных бета-частиц;
- гамма-излучение – испускание незаряженных частиц гамма-квантов.
Альфа- и бета-частицы с гамма-квантами составляют радиоактивное излучение. Такие частицы характеризуются своими особенностями, выраженными различной массой, энергией заряда, величиной радиоактивности и разным воздействием на человеческий организм.
Самопроизвольный распад нестабильного нуклида получил название радиоактивного распада, а нуклид называют радионуклидом. Распространение радионуклидов способствует радиоактивному заражению всей окружающей среды, а именно воздушного пространства, почвенного покрова и воды.
Для мониторинга радиоактивного фона окружающей среды людей необходимо постоянно контролировать уровень радиации и принимать меры по полной или частичной нейтрализации излучения.
Источники радиации
Человек в незначительной степени сам считается источником радиации и имеет свое естественное радиоактивное поле. В его мягких тканях, мышцах и костях содержится совсем небольшое количество радиоактивных веществ.
Источники радиации имеют естественное, природное и искусственное происхождение.
К природным источникам облучения относятся:
- радиоактивные вещества, расположенные в недрах земной коры;
- излучение из космического пространства;
- каменный уголь в печи;
- многочисленные терриконы.
К искусственным источникам облучения относятся:
- атомные реакторы АЭС, атомных подводных лодок и исследовательских лабораторий;
- склады радиоактивных веществ;
- захоронения атомных отходов;
- ядерные боеприпасы;
- рентгеновские лучи в медицине.
Значительную дозу облучения люди получают от природных источников, если, конечно, не идет речь о техногенной аварии или ядерной катастрофе. Большинство таких источников избежать невозможно, но можно уменьшить их негативное влияние.
Люди подвержены двум основным типам облучения: внутреннему и внешнему. Влияние радиации на организм человека сильно различается и зависит от воздействия окружающей среды, места проживания и путей проникновения радиации в организм человека.
Внешние источники облучения
К внешним источникам радиоактивного излучения относятся:
- лучи, поступающие из космического пространства;
- радиоактивные химические элементы и продукты их распада в ходе применения ядерного оружия, техногенных аварий на реакторах АЭС, подводных лодках и в лабораториях;
- радиоактивные вещества, которые находятся в недрах земной коры.
Доза облучения человека формируется из рентгеновских альфа-лучей, гамма-лучей и бета-частиц с выделением большой энергии.
Внутренние источники облучения.
К внутренним источникам радиоактивного излучения относятся:
- продукты питания и вода, поступающие в организм;
- царапины, порезы и другие повреждения на поверхности кожи;
- зараженный воздух.
Внутренние источники облучения являются наиболее опасными источниками, так как последствия воздействия радиации на организм человека изнутри будут наиболее тяжелыми.
При проникновении в организм радиоактивных атомов они еще соприкасаются с тканями, которые также облучаются. Длительность такого действия определяется временем нахождения зараженных атомов внутри организма человека, чем и опасна радиация для организма человека от таких источников облучения.
Радиационный эффект воздействия на организм со временем усиливается, так как радиоактивные вещества имеют свойство накапливаться именно в определенных внутренних органах. Это происходит благодаря кровеносной системе, которая посредством крови создает локальные очень высокие очаги радиации.
Дозировка облучения
Для того чтобы определить мощность облучения и степень воздействия радиации на живые организмы было придумано несколько шкал измерения.
В первую очередь измеряется мощность источника излучения в Греях и Радах. Здесь все достаточно просто. 1 Гр=100Р.
Именно так определяется уровень облучения с помощью счетчика Гейгера.
Также используется шкала Рентген. Но не стоит считать, что данные показания достоверно указывают на степень опасности для здоровья. Недостаточно знать мощность излучения. Влияние радиации на организм человека меняется также в зависимости от типа излучения. Всего их 3:
1. Альфа. Это тяжелые радиоактивные частицы – нейтроны и протоны, которые несут наибольший вред для человека. Но они обладают малой пробивной силой и не способны проникнуть даже сквозь верхние слои кожи. Но при наличии ран или взвеси частиц в воздухе,
2. Бета. Это радиоактивные электроны. Их пробивная способность – 2 см. кожи.
3. Гамма. Это фотоны. Они свободно пронизывают тело человека, и защититься возможно только с помощью свинца или толстого слоя бетона.
Радиационное воздействие происходит на молекулярном уровне. Облучение приводит к образованию в клетках тела свободных радикалов, которые начинают разрушать окружающие вещества. Но, учитывая уникальность каждого организма и неравномерную чувствительность органов к действию радиации на человека, ученым пришлось ввести понятие эквивалентной дозы.
Для определения, чем опасна радиация в той или иной дозе, мощность излучения в Радах, Рентгенах и Греях умножается на коэффициент качества.
Для Альфа-излучения он равен 20, а для Бета и Гамма – 1.
Рентгеновские лучи также имеют коэффициент 1.
Полученный результат измеряется в Бэрах и Зивертах.
При коэффициенте равном единице, 1 Бэр равен одному Раду или Рентгену, а 1 Зиверт равен одному Грею или 100 Бэрам.
Чтобы определить степень воздействия эквивалентной дозы на организм человека пришлось ввести еще один коэффициент риска. Для каждого органа он отличается, в зависимости от того как влияет радиация на отдельные ткани тела. Для организма в целом он равен единице. Благодаря этому получилось составить шкалу опасности радиации и ее влияния на человека при однократном воздействии:
-100 Зиверт. Это быстрая смерть. Через несколько часов, а в лучшем случае дней нервная система организма прекращает свою деятельность.
-10-50 – это смертельная доза, в результате которой человек умрет от многочисленных внутренних кровоизлияний спустя несколько недель мучений.
-4-5 Зиверт – -смертность составляет около 50%. Из-за поражения костного мозга и нарушения процесса кроветворения организм погибает спустя пару месяцев или меньше.
-1 Зиверт. Именно с этой дозы начинается лучевая болезнь.
-0,75 Зиверта. Кратковременные изменения в составе крови.
-0,5 – эта доза считается достаточной, чтобы стать причиной развития онкозаболеваний. Но других симптомов обычно не бывает.
-0,3 Зиверта. Это мощность аппарата при получении рентгеновского снимка желудка.
-0,2 Зиверта. Это безопасный уровень излучения, допустимого при работе с радиоактивными материалами.
-0,1 – при данном радиационном фоне добывается уран.
-0,05 Зиверта. Норма фонового облучения медицинской аппаратурой.
-0,005 Зиверта. Допустимый уровень радиации возле АЭС. Также это годовая норма облучения для гражданского населения.
Что влияет на последствия облучения.
Влияние радиации на живые организмы сильно различается от мощности и типа излучения: альфа, бета или Гамма. В зависимости от этого одна и та же доза радиации может оказаться практически безопасной или привести к скоропостижной смерти. Также важно понимать, что воздействие радиации на организм человека редко бывает одновременным. Получить дозу в 0.5 Зиверта за один раз – это опасно, а 5-6 – смертельно. Но сделав несколько рентгеновских снимков по 0,3 Зиверта в течение определенного времени, человек дает возможность организму очиститься. Поэтому негативные последствия радиационного облучения просто не проявляются, так как при суммарной дозе в несколько Зиверт, единовременно на тело будет действовать лишь малая часть облучения. Кроме того, различные последствия действия радиации на человека сильно зависят от индивидуальных особенностей организма. Здоровое тело дольше сопротивляется разрушительному действию облучения. Но лучше всего для обеспечения безопасности радиации для человека, как можно меньше контактировать с излучением для минимизации ущерба.