Файл: Быховский, А. В. Горячие аэрозольные частицы при техническом использовании атомной энергии.pdf

росферы карбида урана 235UC2 диаметром несколько десятых долей миллиметра помещали на кожу спины обезьян с получением дозы облучения от 1300 до 52 000 рад. Дозы более 10 000 рад вызывали эритему на небольших участках кожи с наличием микроскопиче-

Расстояние до проекции центра микросферы}мки

Рис. 1.14. Вероятность образования опухоли герми­ нативным слоем кожи в зависимости от его расстоя­ ния до проекции центра микросферы [168].

ских изменений в коже и подкожной клетчатке, кото­

В опытах на людях [168] три облученные в реакто­ ре мощностью 8 Мет микросферы карбида урана диа­ метром 174, 159 и 140 мкм находились на коже в тече­ ние 1,6; 5,3 и 6,1 ч соответственно, в результате чего

зования опухоли 8,1-ІО-4; 1,8-10-3 и 2,0-10_3. Наиболее выраженная реакция заключалась в небольшом сухом шелушении и образовании пигментированного пятна

46

(«веснушки»). По расчету, для получения одной опу­ холи требовалось облучение наибольшей дозой по мень­ шей мере 500 участков, и проведенные опыты были явно не предназначены для экспериментальной проверки воз­ можности канцерогенного эффекта. Такие опыты, по сообщению авторов, запланированы ими на будущее. Таким образом, в настоящее время получены первые экспериментальные свидетельства биологического эф­ фекта горячих частиц на кожу человека.

Канцерогенный эффект при локальном облучении легочной ткани показан в ряде экспериментов, в кото­ рых использовали непосредственное трансплевральное и трансторакальное введение в легкие радиоизотопных ис­ точников [182—186].

Проблеме локального облучения органов дыхания посвящена работа [193], в которой исследовано влияние интратрахеального введения соединений 144Се на органы дыхания крыс. Животным вводили раствор хлористого церия 144СеС1з или суспензию нерастворимых частиц фтористого церия 144CeF3.

Оказалось, что хлористый церий образует нераство­ римые, прочно связывающиеся с легочной тканью соеди­ нения, удаление которых из легких осуществлялось медленнее, чем нерастворимых частиц фтористого церия; как показывают помещенные в работе авторадиограммы, распределение радиоцерия, осевшего в легких из хлори­ стой соли, оказалось неравномерным, с наличием много­ численных «горячих» участков. Из-за выраженной за­ держки радиоцерия в легких доза облучения после введения растворимого хлористого церия была значи­ тельно выше (15—50 крад), чем для фтористого церия (0,7—5 крад). Экспериментальные точки, характеризую­ щие зависимость частоты опухолей легких у животных от дозы облучения легких, легли на одну кривую (рис. 1.15), в связи с чем автор работы высказал пред­ положение об отсутствии принципиальной разницы между действием нерастворимых и растворимых частиц. Однако наличие участков локального облучения в обоих сериях опытов и значительное различие между приме­ ненными в них уровнями облучения исключают возмож­ ность объективно оценить роль локального облучения в этих опытах. Кроме того, поскольку были обнаружены обширные опухоли, Воган [111] считает сомнительной возможность установить в этих опытах отношение сте-

47

псин злокачественных изменений к точному значению дозы.

Бейр [195] в дискуссии по своему докладу сообщил, что единичные частицы 239Ри не вызывают развития опухолей легких у мышей, однако каких-либо количест­ венных данных по этому вопросу не привел. Кроме того, в самом докладе Бейра и в работе [110] показано,

раны плутониевой стружкой в месте укола развилась опухоль; в иссеченных тканях обнаружено 5,5-ІО-8 кюри плутония, в опухоли найдены предраковые изменения, и доза облучения прилегающих к скоплению плутония клеток оценена в 75 Мрад.

Вопросу о роли неоднородности распределения дозы облучения в пространстве, с точки зрения радиационной защиты, посвящен обстоятельный обзор Воган [111]. В противовес точке зрения Лоца [192], считавшего несу­ щественным учет локального облучения легких, автор на1

48

основании анализа экспериментальных данных пришел к следующим выводам:

«а) неравномерность распределения дозы излучения важна только для канцерогенеза, если она относится к чувствительной ткани, т. е. стволовым клеткам внутри органа, подвергающегося риску;

б) местонахождение максимальной концентрации изотопа в некоторый период времени не обязательно яв­ ляется местом наибольшего риска, даже если оно при­ урочено к чувствительной ткани. Меньшая мощность дозы в течение длительного времени может оказаться более канцерогенной, чем кратковременное действие вы­ сокой мощности дозы;

в) имеется ряд количественных доказательств, что неоднородное распределение остеотропных изотопов в костях и 1311 в щитовидной железе может играть важ­ ную роль в канцерогенезе;

г) имеется ряд количественных и качественных дока­ зательств того, что для канцерогенеза в легких может иметь значение неоднородность распределения следую­ щих изотопов: радона и его дочерних продуктов, плуто­ ния, полония и церия, а для канцерогенеза в почках — неравномерность распределения полония».

До настоящего времени в связи с чрезвычайно серьезными техническими трудностями не удалось осу­ ществить опыты с локальным облучением легких и уста­ новить для легочной ткани кривую зависимости канцеро­ генного риска от дозы облучения, аналогичную той, ко­ торая получена для кожи (см. рис. 1.12). Тем не менее авторы работы [168] использовали расчетную модель, разработанную для случая облучения кожи, чтобы про­ иллюстрировать возможную зависимость канцерогенной опасности радиоактивных частиц 239РиОг для легочной ткани от их размера. Дозовые нагрузки на структурные элементы легких, вычисленные на основании измерений активности гистологических препаратов, были пересчи­ таны в значения канцерогенного риска для отдельных клеток на основании графика (см. рис. 1.12) и путем ин­ тегрирования оценена степень канцерогенной опасности для легких человека в целом при содержании в них 0,016 мккюри 239Ри, соответствующем предельно допусти­ мой нагрузке для этого изотопа (табл. 1.4).

В этих вычислениях, выполненных с помощью ЭВМ, предполагалось, что в каждом случае вся допустимая

нагрузка 239Pu складывалась из частиц одного и того же размера, и в табл. 1.4 приведено общее число таких ча­ стиц размером от 0,1 до 4 мкм. Результаты вычислений показали, что канцерогенная опасность при обычном размере пылевых частиц 0,2 мкм составляет лишь 0,015, т. е. в 67 раз меньше, чем в случае, если то же количе­ ство 239Ри представлено частицами большего размера (0,8 мкм и выше). Как указывают авторы, ввиду отсут­ ствия прямых экспериментальных подтверждений расче­

тов они предлагаются не как «истинная» величина ве­ роятности опухоли, но как свидетельство возможной значительной зависимости этой вероятности от размера частиц. Авторы приводят пример ошибки, возможной при усреднении дозы: средняя доза для легких человека при предельно допустимом содержании в легких 0,016 мккюри 239Ри и экспозиции 720 суток составляет лишь 3,24 рад, тогда как около 3 -105 клеток фактически поглощают более 95% общей энергии излучения и получают дозу до 1,6 Мрад.

В работе Гизамена [43] сделана попытка учесть один из возможных биологических аспектов, связанных с за­ держкой в легких а-излучающих аэрозольных частиц, — летальное действие на окружающие клетки, исключаю­ щее возможность их злокачественного перерождения. Как показано в работе [197], вызываемые у собак под влиянием частиц Ри 02 опухоли имеют эпителиальное происхождение, а на основании исследований [198, 199] и [200] можно считать, что поток а-частиц более одной частицы в год на поперечное сечение клеточного ядра

50

популяции уменьшает число потенциально раковых кле­ ток вдвое.

Согласно выполненным расчетам годичный поток из­ лучения, летальный для всех эпителиальных клеток об­ лучаемого объема, испускают частицы 239Ри размером около 1,75 мкм или частицы 238Ри размером примерно 0,25 мкм. Автор отмечает приблизительный и иллюстра­ тивный характер своих расчетов, подчеркивая лишь то, что канцерогенная опасность не соответствует общей ве­

объеме возможна лишь при полной неподвижности а-из- лучающей частицы;

б) принятая автором количественная оценка леталь­ ного эффекта облучения основана на опытах, проведен­ ных с общим облучением легочной ткани [200], тогда как, по данным В. 3. Яськовой и др. [73, 75, 77], полу­ ченным в культуре эпителиальной ткани и в условиях целостного организма, при микролокальном облучении даже очень высокие дозы не вызывают летального эф­ фекта;

в) в случае ß-активной частицы любой активности на периферии от зоны летально облученных клеток всегда должна иметься зона возможного злокачественного роста.

По мнению Гизамена [43], при современном уровне знаний попытки теоретически описывать в деталях со­ отношение между уровнем радиации и канцерогенной реакцией ткани рискованны. Более разумный и надеж­ ный подход — попытаться экспериментально определять число возникающих опухолей на одну радиоактивную частицу как функцию интенсивности ее излучения при относительно низких тканевых нагрузках. По словам Дина и Лангхэма [168], их работа имела в первую оче­ редь цель стимулировать развитие биологических иссле­ дований по оценке риска точечного облучения.

Определенные экспериментальные возможности для проведения таких биологических опытов намечены в ра­ ботах В. 3. Яськовой, С. И. Тарасова, Э. М. Китаева и др. [73-78].

Развивая исследования А. В. Быховского, В. В. Се­ дова и И. Н. Мулина [196], вводивших внутривенно круп­ ным животным радиоактивные эмболы, которые током

4* 51

крови доставляются в легкие и там задерживаются, ав­ торы разработали экспериментальную модель локально­ го облучения легких применительно к опытам на крысах.

и активностью по 60Со около ІО-9 кюри. 91% введен­ ных внутривенно частиц задерживался в тонковетвистых

сацией в кровеносных капиллярах оправданно вычисле­ ние кумулятивной дозы облучения структурных элемен­ тов легких по расстоянию до фиксированных частиц.

В проведенных до настоящего времени опытах объем исследований был недостаточен для получения сведений о канцерогенном воздействии точечного облучения, одна­ ко в перспективе на основе использования техники то­ чечного облучения легочной ткани с помощью эмболов вероятно получение сведений, которые позволят уточнить оценку канцерогенного риска на клеточном уровне и установить экспериментально абсолютное число (поро­ говое для возникновения опухолей при точечном облуче­ нии) частиц и их активность.

С гигиенической точки зрения, показанная расчетом вероятность того, что относительно более крупные горя­ чие частицы связаны с относительно большим канцеро­ генным риском, заслуживает самого серьезного вни­ мания.

* *

*

В недавней публикации А. Лонга [201] на основе уче­ та особенностей влияния горячих частиц приведен кри­ тический анализ рекомендаций МКРЗ относительно пре­ дельно допустимой активности плутония в легких 0,016 мккюри и ПДК плутония в воздухе рабочей зоны 4 -ІО-14 кюри/л. По заключению МКРЗ, риск, связанный с таким облучением, «достаточно мал по сравнению с полезными результатами практики» и «не превышает той степени опасности, которая принята допустимой во мно­ гих других промышленных или научных профессиях с

1 Остальные частицы, вероятно, прошли в венозную систему лег­ ких через сосуды большего размера.

52