Об оценках биологических эффектов радиационного воздействия

Актуальные публикации по вопросам экологии и природопользования.

Разместиться

ЭКОЛОГИЯ новое

Все свежие публикации


Меню для авторов

ЭКОЛОГИЯ: экспорт произведений
Скачать бесплатно! Научная работа на тему Об оценках биологических эффектов радиационного воздействия. Аудитория: ученые, педагоги, деятели науки, работники образования, студенты (18-). Minsk, Belarus. Research paper. Agreement. Система Orphus

441 за 24 часа
Публикатор:

АВТОР: В.С.ОСМАЧКИН ("ЭНЕРГИЯ", 2001, №12)

Ушедший XX век был наполнен ожиданиям каких-то катаклизмов. Гадалки предвещали близкий конец света, астрологи говорили о неблагоприятном размещении светил на небе, ученые предсказатели намекали на то, что скоро грядет НЕЧТО...
И это ощущение, тревожное ожидание чего-то страшного было сильнее трезвого понимания того, что мир вокруг нас наполнен всяческими опасностями и что в нем периодически и довольно часто происходят тяжелые техногенные катастрофы и природные катаклизмы, которые уносят здоровье и даже жизни людей. Ведь по статистике (а статистика, как сказано у Ильфа и Петрова, знает все) в мире ежегодно в землетрясениях погибает в среднем 10000 человек, один раз в 10 лет происходят катастрофические извержения вулканов, сжигающие на своих склонах поселения людей, гибнут по разным причинам пароходы, падают тяжелые самолеты, автокатастрофы ежедневно собирают многотысячную кровавую дань на дорогах. Телевидение, газеты постоянно информируют о трагедиях при наводнениях, при обрушениях мостов, взрывах зданий, разрушениях дамб, поражая наше воображение мощью враждебных людям сил. Но все эти страшные события сравнительно быстро заволакиваются, затушевываются повседневными заботами, деловой суетой и надолго остаются в памяти лишь у непосредственно вовлеченных или сопричастных людей. Но когда 26 апреля 1986 г. взорвался 4-й блок Чернобыльской АЭС, вдруг стало ясно, что наступило НЕЧТО ужасное...



О чернобыльской катастрофе и ее восприятии

Ощущение чрезвычайности чернобыльской катастрофы возникло особенно остро после того, как кто-то вычитал в Библии, в откровениях святого Иоанна Богослова, и напомнил о них слова о траве-полыни, которую на Украине называют чернобылью.

...Там сказано, что наступит день Божьего гнева и появятся семь ангелов с трубами...

«...И когда первый ангел вострубил, вделались град и огонь и, смешанные с кровью, пали на землю... И когда второй ангел вострубил, большая гора, пылающая огнем, низверглась в море... И когда третий ангел вострубил, упала с неба большая звезда, горящая подобно светильнику, и имя сей звезде — полынь... И многие из людей умерли от вод, которые сделались горькими... И каждый раз, когда ангелы трубили, происходили громы, молнии, землетрясения, и горели дерева, трава зеленая, море сделалось кровью и гибли одушевленные твари и люди...

...И говорил ангел громким голосом: "Горе, горе, горе живущим на земле..."...«

Это впечатляющее драматическое описание всемирного катаклизма, надо думать, влияло на воображение верующих людей. Возбуждая ужас от Чернобыля-Полыни.

Поэтому не удивительно, что в череде катастрофических событий, с которыми мы сталкивались в жизни и которые щедро расписывались в средствах массовой информации, авария 4-го блока Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г. стоит особняком. Причина этого лежит никак не в масштабах разрушений и числа погибших, но именно в том воздействии, которое эта авария оказала на цивилизационный мир.

Ведь никогда прежде, не считая атомных бомбежек японских городов, человечество не испытывало такого острого чувства смятения и ужаса от проявления неведомой прежде силы ядерной энергии. Невидимые лучи, грозящие здоровью ни в чем не повинных людей, породили в сознании отвращение и неприязнь к этому великому источнику тепла и света. И ведь человеческие потери от аварии были не столь велики по сравнению с другими катастрофами на Земле. Практически сразу при аварии погибли 29 человек и у 150 человек был поставлен диагноз острой лучевой болезни, но сотни тысяч людей были вовлечены в работы по «преодолению последствий чернобыльской катастрофы».

Сейчас уже видно, что острота восприятия катастрофы у тех, которые были далеко от места взрыва реактора, постепенно затухает. Но для тех, которые активно боролись с бедой, расчищали дымящиеся завалы, собирали куски графита и топлива, возводили саркофаг над проломом с остатками реактора и активной зоны, чистили окружающую территорию, участвовали в транспортировке тысяч людей с их нехитрым скарбом и малыми детьми — у всех тех, которых позже назовут «участниками работ по ликвидации последствий чернобыльской аварии», или по-простому «ликвидаторами», да и у переселенцев навсегда останутся в головах вопросы: «Как, почему и чем все это обернется для здоровья?»

Разумеется, выброс 50 мегакюри радиоактивных продуктов в атмосферу, распространившихся по пространству Европы и частично Азии, вызвал у жителей страх и серьезные опасения за состояние здоровья из-за вредности радиационного воздействия. Потрясение, шок от сознания уязвимости, отсутствия защиты от грозной невидимой силы, медленно отбирающей здоровье и радости жизни, надолго врезалось в память человечества. Эта психологическая реакция породила стойкую аллергию, неприятие всего, что связано с «атомом», которую назовут позже «радиофобией».

Нелишне напомнить также и то, что масштабы катастрофы раздувались журналистами, телевидением и радио. Поэтому все ожидали тяжелых последствий, по числу погибших соизмеримых с результатами военных действий. Так, известный в США доктор медицины и философии Джон Гофман оценил последствия чернобыльской аварии числом дополнительных злокачественных новообразований (рак + лейкемия) в диапазоне от 600 тысяч до одного миллиона случаев.

Большое значение для восприятия населением аварии имело решение властей провести срочное переселение сотен тысяч жителей прилежащих к Чернобылю районов. На такие спешно организуемые и потому чрезвычайно дорогостоящие мероприятия руководство было подвигнуто не только заботами о здоровье людей, но и четко осознанными политическими выгодами имиджа «защитников народных масс». В результате в СССР были истрачены огромные деньги на «мероприятия по ликвидации последствий чернобыльской аварии». Но и за рубежом на волне страхов совершалась отбраковка слабо загрязненных продуктов, резко выросли запасы якобы загрязненных товаров. Кроме того, по Европе прокатилась волна избыточных абортов из-за опасений возможных болезней будущих детей.

В те времена, в обстановке достопамятной перестройки, перехода к новой политико-экономической системе, роль научных специалистов по радиобиологии была весьма велика. Но тогда советы квалифицированных прагматиков, которые пытались сдержать панику и истерию, услышаны не были. Победителями были представители той научной школы, в которой исповедовалась крайне консервативная концепция беспороговых эффектов радиационного облучения, утверждавших, что нет безопасной радиации и что радиация опасна при любых дозах. И были установлены в нормативах чрезмерно низкие уровни допустимых доз облучения населения, уровни вмешательства, лежащие около нижней границы интенсивностей естественного радиационного фона. Именно утверждение, что радиация вредна при любых, даже крайне малых дозах, создавало в воображении простых людей, неспециалистов по радиологии, образ чрезвычайной опасности чернобыльской катастрофы.

Однако и сейчас, спустя 15 лет после аварии, этот спор вокруг радиационных эффектов малых доз облучения не только не завершен, но, наоборот, разгорается с новой силой.

Действительно, среди многих задач, которые остались после Чернобыля для научного сообщества, важнейшей является оценка реальных последствий воздействия чернобыльских радиоактивных выбросов на население и окружающую среду, информирование общества о том, что эти последствия никак не соизмеряются с теми ужасами, которые были нарисованы в средствах массовой информации. Ведь по новейшим статистическим данным число заболеваний раком у всего пострадавшего от Чернобыля населения (переселенцы и жители загрязненных территорий) не отличается значимо от уровня спонтанных заболеваний. Даже среди «ликвидаторов», получивших заметные дозы облучения, число радиационно обусловленных болезней невелико, практически не зависит от полученных доз и лежит в пределах статистических колебаний числа заболеваний. В основном среди ликвидаторов (как и среди переселенцев) распространены болезни сердечно-сосудистой, нервной систем, которые порождаются социальными причинами. К тому же, как утверждают специалисты, большое влияние на состояние здоровья населения в зоне чернобыльской катастрофы оказывает психологический фактор стресса из-за страха радиационных воздействий, то есть посттравматический синдром, вызванный испугом и последующими дискомфортом от переселений, слухов, ожиданий наступления «радиационных» болезней. Единственно значимый эффект облучения — заметный рост числа заболеваний щитовидной железы у детей, которые, к счастью, эффективно лечатся современными средствами.

Между тем проблема регулирования радиационных воздействий после чернобыльской катастрофы чрезвычайно обострилась в областях, связанных с атомными технологиями. Из-за продолжающейся в средствах массовой информации кампании нагнетания радиационных кошмаров, проблема эффектов малых доз радиации породила непреодолимый страх возникновения радиационных болезней, вызвала к жизни мощное движение «зеленых», требующих отказа от ядерных технологий по причине их якобы исключительной вредности. В результате развития ядерной энергетики во многих странах мира застопорилось на многие годы.

Человеческому обществу дорого обходится эта маниакальная боязнь радиации, полное смешение понятий плохого и хорошего в энергетической политике. И даже реальные угрозы экологических катастроф от парниковых газов, возникающих при сжигании углеводородного топлива, дешевые запасы которого, кстати, ограничены несколькими десятилетиями, не оказывают влияния на политиков и законодателей, принимающих решения по планированию энергетики на традиционной угле-газо-нефтяной основе.

Так что проблемы радиационных воздействий на людей, живые организмы, вопросы о биологических эффектах облучения, о допустимых дозах радиации — все, что входит в круг забот радиационной защиты, осталось и продолжает интересовать общественность и научные круги. И поскольку эти проблемы образуют важный круг вопросов, влияющих на перспективы ядерной энергетики в ближайшем будущем, эти вопросы требуют своего обсуждения и скорейшего разрешения.



О нормах радиационной защиты

По мере роста масштаба практических применений радиоактивных излучений проявлялась необходимость нормативного обеспечения радиационной защиты. Причем основная тенденция радиационного регулирования сводилась ко все более жесткому ограничению уровней радиационных воздействий. Так, допустимая доза профессиональных работников, связанных с радиационной техникой, была установлена в 1950 г. на уровне 50 мЗв/год и для населения — 5 мЗв/год, а затем снижалась и в 1990 г., по рекомендациям Международной комиссии радиационной защиты, до 20 мЗв/год и 1.0 мЗв/год соответственно.

В результате длительных дискуссий в компетентных международных организациях по радиационной защите (НКДАР ООН, МКРЗ) был принят принцип нормирования доз радиации ALARA (as low as reasonably achievable) и был сформулирован консенсус в словах, что «следует удерживать уровень облучения радиацией на столь низких уровнях, какие могут быть разумно достигнуты с учетом экономических и социальных факторов». Однако после известных аварий на АЭС в общественном сознании усилилось восприятие излучения как опасного фактора при любых малых значениях доз, а необходимость разумного сопоставления социальных и экономических выгод и затрат на радиационную защиту — просто забыта.

Международные научные организации оказались в плену эмоций и под прессом «общественного неприятия радиации» приняли в публикации МКРЗ № 60 консервативную концепцию линейной и беспороговой зависимости радиационных эффектов от дозы облучения — ЛБК. Эта концепция затем была положена в основу национальных Норм радиационной безопасности НРБ-99. Сознавая спорность такого подхода, специалисты МКРЗ еще раньше, в 26-й публикации МКРЗ, ввели некоторые оговорки. Они писали, что допущение о линейности и беспороговости радиационных воздействий «может привести к переоценке (то есть к завышению) возможного радиационного риска» и что «при низкой дозе облучения реальный риск может быть ниже, чем риск, оцениваемый при намеренно острожном предположении о прямой проворциональности между дозой и эффектом». Однако это уже не влияло на всеобщую «атомную аллергию». Реальным лозунгом дня стали слова, что радиация опасна при любых и в том числе ничтожно малых дозах.

Важно, что для радиационного нормирования были использованы данные по жертвам атомных бомбардировок японских городов Хиросима и Нагасаки в 1945 г. Коэффициент линейной зависимости радиогенных эффектов был определен по результатам длительных исследований заболеваний людей, пострадавших от атомных бомбардировок при больших дозах облучения и практически при одномоментном его воздействии. Очевидно,, что при использовании этих данных для нормирования эффектов в нормальных условиях закладывается значительная доза консерватизма, поскольку условия воздействия радиации на население при авариях на АЭС и при взрывах бомб существенно отличаются. В частности, влияет временной фактор воздействия излучений. Игнорирование различий острого и протяженного воздействия облучения означает сознательное пренебрежение механизмами репарации повреждений клеточных структур.

По-видимому, неправильно пренебрегать тем, что живые организмы на Земле адаптированы к условиям существования в радиогенной среде, уровень излучений в которой варьируется в десятки раз, тем, что в земной биоте за долгие годы развития в условиях воздействия космических и естественных излучений выработаны механизмы активного противодействия радиогенным фактором. И даже оказалось, что малые дозы радиации являются естественным стимулятором жизненных процессов, что облучение малыми дозами ионизирующего излучения способствует повышению жизненной активности (явление так называемого радиационного гормезиса). Утверждают, что реакция организма на облучение такими дозами соответствует общебиологическому закону Арндта- Шульце, когда воздействие малых количеств вредных веществ вызывает резкую реакцию противодействия этим воздействиям. Поэтому многие яды (мышьяк и др.) являются в малых дозах лекарствами.




Рис.1. Типичные варианты представлений зависимостей биологических эффектов. Е от дозы облучения D
На рис. 1 показаны возможные варианты представления данных о биологических эффектах при облучении.

В настоящее время расширяется понимание консервативности принятой линейной беспороговой гипотезы (ЛБГ) зависимости эффектов от дозы радиации. Это приводит к тому, что вокруг гипотезы о линейном беспороговом воздействии малых доз радиации на организмы людей идут острые дискуссии. Имеются как противники, так и сторонники этой гипотезы. Сторонники ЛБГ заявляют о том, что риски, рассчитанные с использованием данных ЛБГ, значительно занижены относительно реальных эффектов. Так, в статье Бурлаковой Е.Б. с сотрудниками «Особенности действия малых доз облучения» («Энергия: экономика, техника, экология» № 2 за 2000 г.) утверждается: «...Есть основания полагать, что низкоинтенсивное облучение способно вызвать непредсказуемые и значительные по последствиям эффекты в состоянии биологических объектов и систем».

Однако другие специалисты не согласны с такими мрачными прогнозами. Они полагают, что сторонники «недостаточности» концепции ЛБГ принимают за радиационный эффект характерную для биологических структур стрессовую реакцию на возмущение, никак не связанную с выживаемостью организмов. В частности, утверждают, что гипотеза ЛБК излишне консервативна и не может использоваться для оценки радиационного ущерба при малых дозах облучения. Например, Французская академия наук не признает научную обоснованность этой концепции. В докладе известного радиолога д-ра Тубиана в 1998 г. говорится, что «при анализе стохастических последствий облучения при малых дозах и малых интенсивностях доз нет научных оснований опираться на линейную беспороговую модель зависимости эффектов от дозы, поскольку ЛБК дает лишь верхнюю, а не вероятную оценку риска радиационных последствий». Острой критике позиция МКРЗ в связи с беспороговой гипотезой радиационных эффектов была подвергнута известным специалистом И.Б. Кеирим-Маркусом в журнале «Медицинская радиология и радиационная безопасность».

Известно также по сообщениям печати, что в США предпринята обширная программа исследований эффектов малых доз для уточнения этой концепции. Поэтому обсуждение нормативных требований по радиационной безопасности, оценка их правомочности является важным и злободневным вопросом. Оживленная дискуссия по этой проблеме ведется на страницах журнала «Медицинская радиология и радиационная безопасность».



Радиация и клетки живого организма

При значительных дозах радиационных воздействий в живых организмах, разумеется, возникают повреждения биологических структур.

За многие годы исследований биологических эффектов при значительных дозах ионизирующих излучений были выявлены детерминированные соматические эффекты, приводящие к гибели клеток из-за значительной ионизации и разрушений структур молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты — ДНК клеток, проявляющие себя в виде нарушений функций органов. Эти эффекты возникают обычно в виде симптомов острых отравлений и не фиксируются при нагрузках ниже некоторых пороговых значений. При малых дозах облучения, например меньших ~0.25 Зв, никакие внешние проявления облучения в органах или тканях организма человека не наблюдаются, происходит накопление радиационных дефектов в клеточных структурах и, несмотря на интенсивное функционирование систем восстановления и компенсации, развиваются онкологические и наследственные эффекты, вероятность которых растет с величиной дозы. Эти стохастические эффекты представляют главную опасность для населения и профессионалов-специалистов по радиационной технике. Важно, что для стохастических эффектов имеет значение не только величина полученной дозы облучения, но и длительность процесса облучения, то есть интенсивность радиации. Именно при малых интенсивностях дозы могут в полной мере проявиться репарационные возможности живых организмов и за счет существенного удлинения латентного периода опасные стадии болезни могут выйти за пределы обычной длительности жизни. Так, в книге Г. Дэвидсона «Биологические эффекты при облучении гамма-радиацией всего тела человека», опубликованной в 1957 г. в США, говорится: «...Хотя мгновенная доза гамма-радиации 600 бэр приведет к 100%-ной смертности всех облученных, эта же доза, полученная в течение длительного периода времени и соответственно при уменьшенной интенсивности радиации, не приведет ни к одной смерти вообще».

Однако детальное описание процессов взаимодействия ионизирующих частиц с клеточными структурами — трудная задача из-за сложного устройства клеток, многообразия взаимодействий молекулярных, клеточных и органных систем. В настоящее время можно представить лишь общее, схематическое описание взаимодействий клеточных структур с проникающей радиацией.

Как известно, клетки состоят из цитоплазмы, оболочки и ядер. Жизнь клеточного ансамбля представляет собой непрерывную цепь взаимодействий с различными химическими агентами, процессов, делений клеток, деградации и замен структурных образований. Однако клетки сохраняют свою характерность, выполняют свои функции в органах по наперед заданной программе. Эта цикличность, повторяемость жизненных циклов — характерная особенность элементов живой природы. В этой нескончаемой игре взаимодействий структур, столкновений различных сил на фоне сохраняемости генотипа в среднем выступают процессы изменчивости за счет мутаций, неточного воссоздания измененных молекулярных композиций.

Главными хранителями информации, обеспечивающей видовую неизменность и воспроизводимость организмов, являются ядра клеток, содержащие хромосомы — двойные спирали молекул ДНК с набором генов — носителей генетических кодов. При прохождении ионизирующей частицы через клетку происходит передача энергии клеточным структурам за счет механизма ионизации молекулярных комплексов, образования цепочки (кластеров) радикалов. Тоны и радикалы, являясь химически активными агентами, вступают в химические воздействия с молекулами белков с образованием сложных комплексов. Кроме того, ионизирующие частицы могут разрывать химические связи молекул ДНК. Системы клеточной репарации восстанавливают связи, но при этом могут возникать ошибки неправильного восстановления молекулярных структур, которые могут затем воспроизводиться при репликации молекул. Подобные повреждения в генных структурах, их мутации являются источником изменчивости организмов.

Следует обратить внимание на то, что повреждение клеточных структур от ионизирующей радиации происходят относительно редко. Считают, что спонтанная частота повреждений ДНК за счет биохимических взаимодействий составляет в среднем 7•107 событий/год на клетку. В то же время при поглощении 1 мЗв/год в клетке произойдет лишь 10 повреждающих ДНК событий.

Следует сказать и о том, что процессы в клеточном мир: тесно связаны и на них оказывают заметное влияние такие параметры среды, как температура, концентрация кислорода, а также состояние иммунных систем. Существенно влияют на интенсивность биологического воздействия радиации фазы жизненного цикла клеток.



Моделирование радиационных эффектов

В схеме воздействий радиационных потоков на молекулярные структуры клеток должны быть отражены процессы генерации летальных и сублетальных, восстанавливаемых повреждений. Будем условно считать, что летальные повреждения происходят в виде двойных разрывов молекул ДНК, приводящих к гибели клеток. Разумеется, летальные повреждения клеток при малых дозах не означают немедленной гибели органа или тем более организма, но лишь некую возможность возникновения ракового заболевания в будущем. Элиминация, удаление из организма погибших клеток является обычной функциональной обязанностью специализированных систем организма. Сублетальные повреждения имеют вид одинаковых разрывов ДНК, при которых за счет репарационных процессов возможно полное восстановление жизнедеятельности и функций клеточных структур. Но у части клеток с сублетальными повреждениями структур из-за неточности репарации сохранятся дефекты строения, что изменит характеристики их взаимодействия в ансамбле клеток.






Рис.2. Схема воздействия радиации на клетки и последующие изменения в них

Совокупность воздействий радиационных потоков на клеточные структуры можно представить в виде некоторого случайного процесса повреждений клеток и процессов восстановления их жизнедеятельности за счет работы системы репарации. Диаграмма взаимодействия клеток с радиационными потоками показана на рис. 2. На этой схеме:



S(t) — функция состояния клеточных структур, называемая «выживаемостью» или «живучестью», то есть вероятность невозникновения до момента t значительных повреждений клеточных структур, грозящих гибелью организму;
D(t) — интенсивность дозовой нагрузки;
N(t) — вероятность сублетальных, восстанавливаемых повреждений;
L(t) — вероятность летальных, невосстанавливаемых повреждений, приводящих к отказу, то есть потере функций клеточной структуры;
K(t) — вероятность канцерогенных трансформаций поврежденных клеток.
Параметры ?, ? — вероятности сублетальных и летальных повреждений, возникающих на единицу дозы; ?, ? — интенсивности потоков повреждений и восстановления при N(t) = 1; ? — интенсивность канцерогенных преобразований.

По-видимому, коэффициенты ?, ?, ?, ? — сложные функции интенсивностей дозы, времени, а ?, ?, ? — зависят к тому же от генетических особенностей облученных лиц. Но эти зависимости в деталях нам еще не известны.



* Выводы уравнений даны в статье автора в журнале «Атомная энергия», № 3, том 89, 2000г.

Взаимодействие радиации с клеточными структурами можно описать системой дифференциальных уравнений, которые отражают предположение о том, что уменьшение живучести клеток определяется летальными и сублетальными повреждениями от радиации и компенсируется потоком восстановления клеточных молекулярных структур*. Вероятность сублетальных повреждений растет за счет притока радиационных повреждений и уменьшается как за счет процесса восстановления, так и из-за перехода в форму летальных повреждений. Вероятность летальных повреждений растет за счет радиационных острых повреждений и неполноты восстановления молекулярных структур клеток.

Процесс клинически наблюдаемого канцерогенеза определяется интенсивностью летальных повреждений клеток, но развивается с запаздыванием на время латентного периода 6 и зависит от интенсивностей размножения и элиминации трансформированных клеток.

В нормативных документах очень глухо обсуждается вопрос о различиях эффектов в зависимости от интенсивности дозовой нагрузки. В принципе соглашаясь с фактами заметных различий эффектов (до 10-кратных), авторы Рекомендаций МКРЗ приняли весьма грубую схему учета этих различий с помощью так называемого коэффициента эффективности дозы и интенсивности дозы, по-английски называемого Dose and Dose Rate Effectiveness Factor, сокращенно — DDREF. Рекомендованное значение этого коэффициента равно двум. В новых Нормах радиационной безопасности (НРБ-99) введено различие острых и пролонгированных облучений на уровне доз 200 мЗв/год, что никак не решает проблему учета длительности лучевой нагрузки при малых интенсивностях дозы. Разумеется, решение системы уравнений при известных зависимостях коэффициентов вполне возможно на современных компьютерах. Но нам эти зависимости не известны, и поэтому учет временных восстановительных процессов приходится делать феноменологически.



Зависимость доза-эффект

На практике зависимость доза-эффект при малой интенсивности дозовой нагрузки имеет сигмообразную форму. Поэтому иногда говорят о том, что радиационный стохастически эффект имеет «практический» порог. Величина этого порога должна быть функцией длительности облучения Т и характерных времен репарационных и элиминационных процессов ?. Отношение длительности облучения к характерному времени восстановления при фиксированной дозе будет характеризовать возможность восстановления радиационных поражений, то есть ослабления влияния облучения на клеточные структуры. Ясно, что при импульсном облучении организмов, когда Т > 0 и это отношение T/? мало, репарационные процессы не успевают развиться до значимых уровней, и эффект облучения будет максимальным.

С аналогичной ситуацией встречаются клиницисты при лечении онкологических заболеваний, когда обсуждают проблему фракционирования доз радиационной терапии. По соображениям минимизации радиационного воздействия на здоровые клетки, целесообразно разбить курс лечения на ряд сеансов. Оптимальным сценарием будет такой режим облучения пациента, когда дозовые нагрузки будут в пределах толерантности, то есть не вызовут чрезмерных поражений здоровых клеточных структур и, с другой стороны, время между сеансами позволит облученным здоровым клеткам восстановиться.

Для решения этой проблемы Ф. Эллис в 1967 г. предложил концепцию номинальной стандартной дозы (НСД) и формулу связи суммарной дозы D, длительности курса облучения T и числа фракции N:



D = (НСД)N0,24T0,11.

Множитель НСД имеет смысл однократной дозы, приводящей к заданному, толерантному уровню лучевого поражения здоровых клеток. Несмотря на многочисленную критику этой концепции, ее различные варианты нашли применение в практике лучевой терапии. Однако ее сугубая эмпиричность, ограниченность интервалов применения требуют ее радикальной модификации.

Для разработки удобной расчетной модели заметим вначале, что вогнутость кривой доза-эффект при малых дозовых нагрузках можно представить формулой:



E = Aexp(—?D) + B(D - D0),

где Е — радиационный эффект при малых дозах или, точнее, пожизненный риск радиационно обусловленных стохастических заболеваний, А и Б — коэффициенты, a D0 — эффективный порог.

При обработке некоторых известных данных оказалось возможным представить величину D0 формулой Do = 0.8(Т/?)0,301Зв. Величина В = 0.112 1/Звдля персонала и В = 0.146 1/Зв для населения. Результат расчетов при ? = 1 год показан на рис. 3.





Рис.3. Зависимость риска онкологических заболеваний от дозы и интенсивностиоблучения
Из рисунка видно, что радиационный эффект при низкой интенсивности облучения существенно (до 10 раз и более) меньше эффекта при равной дозе острого облучения.

В заключение можно сказать следующее: в наши дни происходит быстрое развитие биологических наук — молекулярной биологии, биохимии, иммунологии и других веток могучего биологического дерева. За весьма короткое время в этих дисциплинах чисто описательные методы замещаются подлинно научными, строятся количественные модели сложных биологических систем на молекулярном, органном и организменном уровнях. Можно ожидать, что и биологические эффекты радиационных воздействий будут скоро представлены в полноценной теории, что и разрешит сегодняшние споры.



Опубликовано 29 сентября 2004 года

Нашли ошибку? Выделите её и нажмите CTRL+ENTER!

Публикатор (): maskaev

Искать похожие?

LIBRARY.BY+ЛибмонстрЯндексGoogle

Скачать мультимедию?

подняться наверх ↑

ДАЛЕЕ выбор читателей

подняться наверх ↑

ОБРАТНО В РУБРИКУ

Уважаемый читатель! Подписывайтесь на канал LIBRARY.BY в Facebook, вКонтакте, Twitter и Одноклассниках чтобы первыми узнавать о лучших публикациях и важнейших событиях дня.