Файл: Биологические эффекты неравномерных лучевых воздействий..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 87
Скачиваний: 0
БИОЛОГИЧЕСКИЕ
ЭФФЕКТЫ
НЕРАВНОМЕРНЫХ
ЛУЧЕВЫХ
ВОЗДЕЙСТВИЙ
Под редакцией доктора медицинских наук Н. Г. Даренской
М ОСКВА АТОМ ИЗДАТ 1974
УДК 539.122.04 + 539.125.4.04 + 539.125.5.04
I у| Г, 'I ': , |
•' ' |
У ** |
• |
] |
*• * |
\ |
|
, |
|
SAJI/J |
L Ж " Ж б ч ь
Биологические эффекты неравномерных лучевых воздействий. Под ред. Н. Г. Даренской. М., Атомиздат, 1974, 136 с.
Книга, написанная ведущими советскими радиобиологами и клинициста ми, посвящена физическим и биологическим аспектам неравномерных внеш них лучевых воздействии (рентгеновского, гамма-, протонного и нейтронного излучений)к
Рассматриваются дозиметрические аспекты изучения характера распреде ления тканевых доз при различных условиях неравномерных воздействий в реальных ситуациях и эксперименте. Результаты клинических наблюдений и экспериментальные данные, полученные на животных разных видов, анали зируются с учетом особенностей распределения поглощенной дозы. Подведе
ны |
итоги основных направлений исследований, а также намечены ближай |
||||
шие |
задачи, |
требующие |
экспериментальной и теоретической разработки. |
||
|
Книга представляет большой интерес для физиков, работающих в обла |
||||
сти дозиметрии, врачей-клиницистов |
и радиобиологов, |
радиологов, онкологов |
|||
и других специалистов. |
43, список |
литературы— 440 |
названий. |
||
|
Таблиц |
28, рисунков |
Б |
50200—068 |
© Атомиздат, 1974 |
----------------- 68-74 |
||
|
034(01)—74 |
|
ВВЕДЕНИЕ
Среди физических факторов, оказывающих влияние на био логическое действие излучений, характер макропространственного распределения поглощенной дозы имеет существенное зна чение. В течение последних почти двух десятилетий радиобио логи стремились изучать лучевое поражение в условиях равномерного распределения поглощенных доз. Были опреде лены основные количественные закономерности биологического действия излучений и изучены особенности лучевого поражения при воздействиях в широком диапазоне доз.
Между тем анализ условий облучения людей при аварийных ситуациях показывает, что в большинстве случаев имело место
неравномерное |
распределение поглощенных |
доз по телу |
(А. К- Гуськова, Г. Д. Байсоголов, 1967, 1971; |
О. Г. Алексеева |
|
и др., 1962; Р. |
С. Бабаянц и др., 1965; Гемпельман и др., 1954; |
|
Андрюс и др., |
1962; Жамэ, Гонгора и др., 1966 |
и др.). Различ |
ные варианты неравномерных воздействий наблюдались при
взрывах атомных бомб |
в Хиросиме и Нагасаки (Ширабе, 1964), |
|
в профессиональных условиях работы с излучениями |
(А. Н.Ли- |
|
берман и др., 1970; В. |
А. Солдатова и др., 1969); |
они также |
возможны в условиях космических полетов (Ю. Г. Григорьев и др., 1965, 1970; Г. Ф. Невская и др., 1969, 1970).
Сопоставление особенностей клинических проявлений луче вого поражения у людей, подвергшихся облучению в условиях аварий, с изменениями у животных при равномерном облучении выявило некоторые различия, что потребовало постановки специальных исследований для изучения закономерностей раз вития лучевого поражения в различных условиях неравномер ного распределения поглощенных доз.
За последние годы в ряде коллективов нашей страны прове дены исследования по сравнению поражающего действия излу чений разных видов в условиях одностороннего и многосторон них лучевых воздействий, а также при субтотальных лучевых
воздействиях (М. П. Домшлак и др., 1966; Г. М. Аветисов, |
1967; |
|
Н. Г. Даренская, Г. М. Аветисов, 1969; Н. Я. Савченко, |
1967; |
|
А. Н. Либерман и др., 1969; |
Ю. Г. Григорьев и др., |
1965; |
Г. Ф. Невская и др., 1969; Г. |
С. Стрелин и др., 1962, 1968, |
1971; |
3
Б. Л. Разговоров, 1970; И. Г. Акоев и др., 1971). В результате исследований обнаружено снижение тяжести лучевого пораже ния при всех способах неравномерных воздействий и, в зави симости от характера дозовых нагрузок на отдельные области тела, выявлены своеобразные проявления лучевого поражения, обусловленные переоблучением отдельных участков тела. В этих условиях отмечено развитие синдромов, таких, как «оральный», желудочно-кишечный или преимущественное поражение кожи; наблюдалось также и различное сочетание этих синдромов с поражением кроветворной системы.
Обобщению накопленных к настоящему времени данных по эффектам неравномерных лучевых воздействий и посвящена кни га. Систематизация материалов и их анализ позволяют под вести итоги и наметить пути дальнейших исследований.
I. ОЦЕНКА НЕРАВНОМЕРНОСТИ ЛУЧЕВОЙ НАГРУЗКИ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ЧЕЛОВЕКА
В УСЛОВИЯХ ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА
Гамма-нейтронное излучение ядерного взрыва является од ним из поражающих факторов ядерного оружия, и его действие на человека зависит от характера ядерного заряда и от усло вий облучения [1].
С точки зрения исследования тканевых доз у- и нейтронной компонент мгновенной радиации наибольший интерес представ ляет взрыв малой мощности. В этих условиях ^-нейтронное излучение оказывается важным поражающим фактором, при чем преобладает нейтронное излучение, существенно поглощае мое телом человека [2].
Возможное распределение тканевой дозы нейтронов и у-из- лучения в теле человека, находящегося па открытой местности, в случаях большого (малые калибры, малые расстояния) и ма лого (большие калибры, большое расстояние) вклада нейтро нов представлено на рис. 1. При этом были использованы дан ные о спектрально-угловом распределении нейтронного и у-излучепий в воздухе [1] и результаты расчетов | 2].
Виден различный ход ослабления дозы нейтронов и у-нзлу- чения. Если доза у-излучения уменьшается монотонно от поверх ности тела, обращенной к источнику, и перепад дозы от перед ней к задней поверхности, т. е. коэффициент неравномерности (/Си) составляет 2,3, то доза нейтронов, также спадая от перед ней поверхности, затем несколько возрастает у задней. Макси мальный перепад дозы достигает пяти, а перепад дозы между передней и задней поверхностями — трех. Такой характер изме нения нейтронной дозы обусловлен тем, что заметный вклад вносят рассеянные нейтроны, за счет которых и создается доза на задней от источника поверхности тела. Суммарная доза у-нейтронного излучений также убывает с глубиной не монотон но, а несколько возрастает у задней поверхности. Минимумы суммарной дозы и дозы нейтронов расположены не на одной глубине.
В тех случаях, когда доза обусловлена практически только у-излучением (см. рис. 1), наблюдается монотонное изменение дозы с глубиной, перепад достигает 2,5, и нет необходимости иметь подробные сведения о распределении компонентов дозы.
5
В связи с отмеченной неравномерностью в распределении дозы нейтронов в теле человека и необходимостью изучения их
Рис. 1. Глубинное распределение дозы в теле чело века при большом (--------) и малом (-----------------)
вкладах нейтронов в суммарную дозу (за 1,0 при нята суммарная доза у-нейтронного излучения на по верхности тела, обращенной к источнику излучения).
биологического действия в качестве примера было рассчитано
йзодозное распределение нейтронов в эллиптическом |
сечении |
||||
торса |
человека |
для односто |
|||
роннего облучения |
(рис. |
2). |
|||
Как видно, наибольшая |
не |
||||
равномерность |
|
наблюдается |
|||
вдоль |
малой |
|
оси (/Сн=20). |
||
При |
остром |
внешнем |
у- |
||
воздействии на человека пора |
|||||
жение определяется в основ |
|||||
ном дозовыми |
нагрузками |
на |
|||
кроветворную |
систему. В свя- |
Рис. 2. Йзодозное распределение ней тронов ядерного взрыва в эллиптиче ском сечении торса человека, раду, Усм2/нейтрон (стрелкой обозначено направление потока нейтронов). Для перехода к единичному потоку ней тронов приведенные значения умнр-
жить на два.
Л
зи с этим радиобиологов в первую очередь интересуют дозы, поглощенные клетками красного костного мозга.
Анализ литературных данных показал, что красный костный мозг распределен по скелету человека неравномерно [3]. Наи большая часть костного мозга сосредоточена в костях таза, позвоночнике и костях черепа (26, 27 и 13% соответственно). Наблюдаются значительные различия в содержании красного костного мозга в ребрах и позвоночнике, например: в двенадца том ребре его в пять раз меньше, чем в седьмом, а в первом грудном позвонке в три раза меньше, чем в пятом поясничном,
ит. п.
Вкачестве примера вычислено распределение дозовой на
грузки на красный костный мозг, локализованный в костях торса человека при действии нейтронов ядерного взрыва. Рас чет распределения красного костного мозга сделан для стандарт ного человека. При этом не учитывали микроструктуру костей и принимали, что концентрация костного мозга, локализованного в той или иной кости, постоянна. Для упрощения расчета торс человека был разбит на три секции: грудная клетка (между 7-м шейным и 10-м грудным позвонками), верхняя часть живота и таз. Кости скелета, попадающие в перечисленные секции, пред ставлены на рис. 3 в виде проекции на горизонтальную плос кость. Можно видеть, что красный костный мозг распределен по торсу человека неравномерно: наибольшая концентрация его приходится на кости крестца.
а
Рис, 3. Распределение красного костного мозга в костях грудной клетки (а).
7
4
а
Рис. |
3. |
Распределение красного костного мозга в верхней части |
живота |
(б) |
и |
таза (в). (Числа обозначают позвонок и соответствующее |
ребро.) |
Для удобства расчета эллиптическое сечение фантома торса человека разбивали на ячейки, для каждой из которых было определено содержание красного костного мозга в граммах. Зная изодозиое распределение нейтронов (см. рис. 2), определя
ло |
- |
С\> |
|
-Q |
Грудная |
|
|
|
--------- клетка |
|
--------- Живот |
<Ъ |
.......... Таз |
--------- Сумма |
§ 30
1Ь 20 25 30-10'
Доза, рад/нейтрон
Рис. 4. Распределение массы красного костного мозга по дозе.
ли дозу нейтронов в той или иной ячейке при облучении со сто роны груди. На основании полученных данных представили зависимость распределения массы красного костного мозга от дозы излучения (рис. 4) отдельно для трех частей скелета и для всего торса.
Видно, что облучение костного мозга нейтронами является неравномерным и неодинаковым для разных частей торса. Наибольшую дозу получает костный мозг, находящийся в ко стях грудной клетки; наименьшую — в позвоночнике, на уровне рерхней части живота, Если за 100% принять среднюю дозу
9