Взаимодействие излучения с веществом количественно оценивается линейной плотностью ионизации, линейной тормозной способностью вещества и средним линейным пробегом излучения.
118. ДОЗИМЕТРИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ. Кривые «доза – эффект. Поглощенная и экспозиционная доза.
Для регистрации доз и мощностей доз ионизирующей радиации используют дозиметры разнообразной конструкции, основанных на разных принципах учета излучений: по ионизации газовой среды, по световому излучению, образующемуся в специальных составах - сцинтилляторах при прохождении через них частиц или квантов, по действию излучения на фоточувствительные материалы, по выходу некоторых радиационно - химических реакций. Из химических методов дозиметрии чаще всего применяют при регистрации доз гамма - лучей раствор FeSO4 в H2SO4. Под влиянием излучения Fe² ионы окисляются до Fe³ ионов, что определяют по изменению оптической плотности раствора при 304 нм. Для регистрации поглощенных доз в биологических объектах используют тканеэквивалентные детекторы излучений. Кривые «доза – эффект»получают путем определения количества погибших клеток под действием той или иной дозы облучения. Поскольку эффект облучения определяется энергией, поглощенной объектом, помещенным в поле излучения, то в качестве энергетической характеристики облучения используют поглощенную дозу (Dпогл.). Поглощенная доза Dпогл. относится не к полю излучения, а к облученному объекту, и в ней отражается отнесенная к единице массы m облучаемого объекта, поглощенная им энергия ионизирующего излучения E :
Dпогл . = E / m
Единицей поглощенной дозы является доза, равная Дж / кг. Называется эта единица грэй
(Гр).Скорость накопления поглощенной дозы называется мощностью поглощенной дозы излучения ( Pпогл ) : P погл = dDпогл / dt( Гр / с ).
Ранее широко использовалась внесистемная единица поглощенной дозы - рад, равная поглощенной дозе, при которой на 1кг вещества приходится 100 эрг поглощенной энергии. Легко видеть, что 1 рад = 10 ˜² Гр.
Для расчета поглощенной дозы по экспозиционной используют соотношение :
Dпогл = f ·X , где f- коэффициент передачи энергии излучения данному веществу, определяется экспериментально, Х – экспозиционная доза. Для воздуха f = 0,88. Для воды и мягких тканей человека f = 1; следовательно, доза излучения в радах численно равна соответствующей зкспозиционной дозе в рентгенах. Это и обусловливает удобство использования внесистемных единиц - рада и рентгена. Для костной ткани коэффициент уменьшается с увеличением энергии фотонов приблизительно от 4,5 до 1. Экспозиционная доза характеризует качество излучения вне зависимости от того, облучается ли какой - либо конкретный объект. Экспозиционная доза является мерой ионизационного действия излучений. Ее единицей является кулон на килограмм ( Кл / кг ). 1 Кл / кг - экспозиционная доза рентгеновского или гамма - излучения, при которой излучение в сухом атмосферном воздухе производит ионы, несущие электрический заряд каждого знака, равный 1 Кл. Широкое распространение имеет внесистемная единица экспозиционной дозы - рентген ( Р ):
1 Р = 2,58 · 1–4 Кл / кг. Мощность экспозиционной дозы (X/t) в объеме V зависит от числа фотонов, так именно они вызывают ионизацию, число которых пропорционально активности А о обратно пропорционально площади поверхности сферы (4p r2). Отсюда получаем, что: X/t =kg A/ r2 Скорость приращения экспозиционной дозы в поле излучения называется мощностью экспозиционной дозы ( Pэксп) :
Pэксп = d Dэксп / dt ( Кл / кг ·с ).
Поскольку биологическое действие излучений зависит не только от поглощенной дозы, но и от качества излучения, их относительной биологической эффективности, вводится понятие эквивалентной дозы излучения. Эквивалентная доза излучения - это доза данного типа излучения, оказывающая такое же биологическое действие на данный биологический объект, как доза в 1 зиверт ( Зв. ). 1 зиверт - равен дозе данного типа излучения, при которой эффект биологического действия излучений такой же, как и при действии 1 Гр рентгеновских лучей или гамма - излучений, 1 Зв = 1 Дж / кг. Эквивалентная доза носит чисто условный характер, основываясь на упрощениях сложных по своей природе понятий качества излучений.
107. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная доза.
Для данного вида излучения биологическое действие тем больше, чем больше доза излучения. Однако, различные излучения даже при одной и той же поглощенной дозе оказывают разные воздействия. Поскольку биологическое действие излучений зависит не только от поглощенной дозы, но и от качества излучения, их относительной биологической эффективности, вводится понятие эквивалентной дозы излучения (H). H = KD;
гдеD – поглощенная доза; H – эквивалентная доза; K – коэффициент качества, который показывает, во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше, чем рентгеновского или g - излучения, при одинаковой поглощенной дозе.
Эквивалентная доза излучения- это доза данного типа излучения, оказывающая такое же биологическое действие на данный биологический объект, как доза в 1 зиверт ( Зв. ). 1 зиверт - равен дозе данного типа излучения, при которой эффект биологического действия излучений такой же, как и при действии 1 Гр рентгеновских лучей или гамма - излучений, 1 Зв = 1 Дж / кг. Кроме этого, эквивалентная доза также измеряется в бэрах, 1 бэр = 10 –2 Зв. Эквивалентная доза носит чисто условный характер, основываясь на упрощениях сложных по своей природе понятий качества излучений.
108. Защита от ионизирующих излучений. Типы защиты. Закон ослабления потока излучения.
Работас любыми источниками ионизирующего излучения требует защиты персонала от их вредного действия. Различают три вида защиты:
1. Защита временем (учет времени пребывания источника ионизирующего излучения);
2. Защита расстоянием (удаление от источников ионизирующего излучения);
3. Защита материалом (размещение между источником ионизирующего излучения и человеком определенных материалов).
Защита временем основанана основном законе радиоактивного распада: N=N0 e –lt - число радиоактивных ядер, которые еще не распались, убывает со временем по экспоненциальному закону; где N – число нераспавшихся к моменту времени t ядер; N0 –начальное число ядер; e – основание натурального логарифма (2,71); t – время; l – постоянная распада.
Защита расстоянием основана на зависимости мощности экспозиционной дозы P от расстояния до источника излучения: P = (kgA)/ R2; P – мощность экспозиционной дозы
Где R – расстояние от источника излучения; A – активность источника излучения; kg -гамма-постоянная радиоактивного изотопа /коэффициент пропорциональности/, зависит от его природы;
Защита материалом основана на законе ослабления потока излучения: Ф = Ф0· e-mX ;
Где Ф0 -значение потока над поверхностью вещества;e - экспонента; m - линейный коэффициент ослабления /зависит от природы вещества и энергии излучения/; x – толщина защитного слоя; Ф – значение потока после прохождения слоя х. Важной характеристикой защитных свойств материала являетя слой половинного ослабления – это слой вещества, при прохождении через который величина потока Ф0 убывает в два раза.
109. Действие ионизирующей радиации на живые организмы.
Различают прямое и непрямое действие ионизирующей радиации на живые организмы. Повреждающее действие сопровождается повреждением: 1) биологически важных молекул /ДНК и т.д./; 2) клеточных структур /мембраны, митохондрии и т.п./.
Радиобиологические клеточные эффекты разделяют на соматические, когда возникшие вследствие облучения патологические процессы не передаются из поколения в поколение и генетические, когда облучение приводит к изменению наследственных свойств клеток.
Действие ионизирующей радиации может приводить к генным и хромосомным мутациям. При генных мутациях нарушается генетический код признака, а при хромосомных – происходит изменение структуры хромосом.При генных и хромосомных мутациях имеют место сходные процессы (удвоение участка - дубликация; потеря одного или нескольких участков - деляция; повороты участка - инверсия; перенос из одной позиции в другую – транслокация и т.д.), различаясь лишь размерами структурных единиц, принимающих участие в формировании мутации.
Многоклеточный организм по сравнению с клетками и клеточными популяциями имеет дополнительные уровни организации: тканевой, органный и целостный организм.
По клинической картине различают три патогенетических механизма лучевого поражения:
1) при малых дозах в качестве критической ткани выступает костный мозг;
2) при более высоких дозах гибель наступает вследствие поражения ткани кишок;
3) при еще более высоких дозах – вследствие церебральных нарушений.
При оценке биологического действия ионизирующей радиации руководствуются правилом Бергонье и Трибондо, согласно которому радиочувствительность клеток в ткани тем выше, чем выше их репродуктивная активность и меньше степень дифференциации.
110.Принципы количественной радиобиологии.
Основные принципы количественной радиобиологии основаны на том, что передача энергии излучения характеризуется: 1)дискретностью; 2) статистичностью взаимодействия; 3) неодинаковым значением биологических структур в жизнедеятельности клетки.