BIOLOGICZNE SKUTKI
DZIAŁANIA
PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO
NA ORGANIZM CZŁOWIEKA
dr nauk med. Artur Stępień
BIOLOGICZNE SKUTKI
DZIAŁANIA
PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO
NA ORGANIZM CZŁOWIEKA
dr nauk med. Artur Stępień
Parametry promieniowania
wpływające na skutek biologiczny
Przenikliwość promieniowania (gamma i X >beta >alfa)
Właściwości jonizujące ,,gęstość jonizacji”
- (Alfa>beta >gamma i X)
Względny wskaźnik skuteczności biologicznej
Dawka i moc dawki pochłoniętej (im mniejsza tym bezpieczniejsza)
Czas oddziaływania promieniowania na organizm (krótki czas
ekspozycji, duże odstępy pomiędzy ekspozycjami)
Dawki pochłonięte wg.
Międzynarodowej Komisji Ochrony
Radiologicznej- ICRP
Dawki małe <0,2 greja
Dawki średnie powyżej 0,2 greja
Dawki duże 2-10 grei
Dawki bardzo duże (wysokie) – powyżej 10 grei
Promieniowanie
to wysyłanie i przenoszenie energii na
odległość. Może to dotyczyć zarówno określonej ilości
energii bez masy i ładunku elektrycznego jak i szybko
przemieszczających się nośników energii.
Jeśli ilość energii danego rodzaju promieniowania jest
wystarczająca do oderwania elektronu z zewnętrznej powłoki
atomowej i powstania jonów (potrzeba ok. 33 eV na jeden akt
jonizacji), mamy do czynienia z
promieniowaniem
jonizującym
.
Międzynarodowej Komisji Ochrony Radiologicznej (ICRP - International
Commission on Radiation Protection) :
*
efekty wczesne
promieniowania jonizującego na organizm człowieka
nazywane są skutkami (lub następstwami) deterministycznymi,
*
efekty późne
– skutkami (lub następstwami) stochastycznymi.
*
Skutki deterministyczne
pojawiają się wkrótce po napromienieniu wysokimi
dawkami.
*
Skutki stochastyczne
pojawiające się po napromienieniu organizmu niskimi
dawkami -przede wszystkim nowotwory, które mogą wystąpić nawet wiele lat
po napromienieniu organizmu człowieka.
Granica między zakresami dawek niskich i wysokich odpowiedzialnych za
skutki stochastyczne i deterministyczne nie jest dobrze określona i zależy,
między innymi, od WSB promieniowania.
Można przyjąć, że jest nią jednorazowa dawka około 0,2 Gy promieni X
lub gamma podana na całe ciało.
Wpływ promieniowania na płód:
Oprócz
skutków
ostrych
(deterministycznych)
i
późnych
(stochastycznych), dawki promieniowania jonizującego mogą wywołać
inne niekorzystne efekty zdrowotne w zarodku lub płodzie
napromienionym w pewnych okresach ciąży, po przekroczeniu pewnych
dawek progowych.
Do skutków tych, obserwowanych również wśród napromienionej
populacji Hiroszimy i Nagasaki, można zaliczyć zwiększoną podatność na
wystąpienie białaczki i wad wrodzonych, opóźnienia rozwoju umysłowego,
czy obniżenie ilorazu inteligencji.
Rodzaje promieniowania
jonizującego:
•
Promieniowanie
α
- szybko poruszające się jądra helu (dodatni
ładunek elektryczny, silna zdolność jonizacji ośrodka, przez który
przechodzą; mało przenikliwe);
•
Promieniowanie
β
-
- strumień szybko poruszających się elektronów
(ujemny ładunek elektryczny, właściwości jonizujące mniejsze niż
promieniowania
α
, zasięg w powietrzu - kilka metrów);
•
Promieniowanie
β
+
- strumień szybko poruszających się pozytronów
(dodatni ładunek elektryczny; właściwości jonizacyjne podobne do
promieniowania
β
-
);
•
Promieniowanie
γ
- promieniowanie elektromagnetyczne o długości
fali 5x10
-13
do 4x10
-11
m (większa przenikliwość i mniejsza zdolność
jonizacji niż promieniowanie beta).
Współczynniki ryzyka dla skutków
późnych – stochastycznych
Na podstawie analizy epidemiologicznej grup osób poddanych
działaniu promieniowania jonizującego ICRP w swoim Raporcie
Nr. 60 z roku 1990 zaleciła do zastosowania w ochronie
radiologicznej wartości
współczynników ryzyka
.
System ograniczania ekspozycji na
promieniowanie:
*
uzasadnienie ekspozycji
* optymalizacja ekspozycji
(zasada alara)
* limitowanie dawek
Promieniowanie, a materiał
radioaktywny
•
Promieniowanie
- energia przenoszona na odległość
w formie cząsteczek lub fal
(alpha, beta, gamma,
neutrony)
•
Materiał radioaktywny
- substancja zawierająca
atomy emitujące w sposób spontaniczny
promieniowanie jonizujące.
Zasięg poszczególnych rodzajów
promieniowania jonizującego
Cząsteczki Alfa
Zatrzymywane przez kartkę papieru
Cząsteczki Beta
Zatrzymywane przez ubranie
Promieniowanie Gamma (X)
Zatrzymywane przez kilkanaście
centymetrów betonu lub
2 centymetry ołowiu
Źródło
promieniotwórcze
Neutrony
Zatrzymywane przez kilkadziesiąt
centymetrów betonu
Napromienienie, a skażenie substancją
promieniotwórczą
Napromienienie
:
absorpcja określonej dawki
promieniowania jonizującego
- nieszkodliwe dla otoczenia;
Skażenie
:
obecność substancji promieniotwórczej
na powierzchni (zewnętrzne) lub/i
wewnątrz ciała (wewnętrzne)
- możliwość napromienienia lub skażenia
otoczenia.
Rodzaje ekspozycji na
promieniowanie jonizujące
Napromienienie
Skażenie zewnętrzne
Skażenie wewnętrzne
Na wartość współczynnika ryzyka dla całego organizmu
człowieka składają się
współczynniki ryzyka dla
poszczególnych narządów
.
Są one różne, ze względu na
różną „promieniowrażliwość”
narządów / tkanek
.
Łącznie, składają się one na wartość 5 x 10
-2
Sv
-1
Innym sposobem obliczenia wartości współczynnika ryzyka
jest pomnożenie odpowiednich współczynników wagowych
tkanki
wT
, stosowanych do obliczania dawki skutecznej,
przez wartość współczynnika ryzyka wystąpienia
nowotworów ze skutkiem śmiertelnym (5 x 10
-2
Sv
-1
).
Wskaźnik wagowy dla tkanek
TKANKI / NARZĄD TKANKOWY WSKAŹNIK WAGOWY
(WT)
GONADY 0,20
SZPIK KOSTNY 0,12
JELITA 0,12
JAMA USTNA 0,12
PĘCHERZ MOCZOWY 0,05
PŁUCA 0,12
PIERŚ 0,05
WĄTROBA 0,05
PRZEŁYK 0,05
SKÓRA 0,01
TARCZYCA 0,05
POWIERZCHNIA KOŚCI 0,01
Współczynniki ryzyka wystąpienia nowotworów ze
skutkiem śmiertelnym zalecane przez ICRP
Tkanka lub narząd Współczynnik ryzyka 10
-2
[Sv
-1
]
Żołądek
1,10
Okrężnica
0,85
Płuca
0,85
Szpik kostny
0,50
Pęcherz moczowy
0,30
Przełyk
0,30
Gruczoły piersiowe
0,20
Wątroba
0,15
Jajniki
0,10
Tarczyca
0,08
Kości (powierzchnia)
0,05
Skóra
0,02
Razem (w przybliżeniu)
5,00
•
Średnia całkowitej dawki efektywnej otrzymanej w roku 2002 przez statystycznego
mieszkańca Polski wyniosła 3,36 mSv.
•
Największy udział w tej wartości, ok.74% (2,5 mSv), ma promieniowanie radionuklidów
naturalnych a wśród nich promieniowanie pochodzące od radonu stanowiące 40,5%(1,36 mSv).
Znaczną składową, wynoszącą ok. 25% (0,85 mSv) jest również dawka wynikająca ze
stosowania promieniowania w diagnostyce medycznej. Przewiduje się, że składowa ta ulegnie w
najbliższym czasie znaczącemu zmniejszeniu na skutek rezygnacji z masowych profilaktycznych
badań płuc prowadzonychdotychczas dla ludności naszego kraju metodą tzw. małego obrazka.
•
Wartość rocznej dawki efektywnej powodowanej promieniowaniem radionuklidów
pochodzenia sztucznego, które znalazły się w środowisku na skutek awarii jądrowych,
wyniosła 0,012 mSv, co odpowiada ok. 0,4% wartości całkowitej dawki efektywnej
przypadającej na statystycznego mieszkańca Polski.
Przeciętne wartości dawek efektywnych
otrzymywanych w trakcie procedur diagnostycznych
22,70
Wlew doodbytniczy
14,00
Badanie żołądka i przewodu pokarmowego
1,00
Małoobrazkowe zdjęcie płuc
0,11
Zdjęcie klatki piersiowej (duży format, PA)
2,20
Zdjęcie jamy brzusznej
3,50
Urografia
0,60
Zdjęcie miednicy
4,30
Zdjęcie kręgosłupa lędźwiowo-krzyżowego
3,00
Zdjęcie kręgosłupa piersiowego
0,10
Badania głowy
Dawka efektywna
[ m S v ]
Rodzaj badania RTG
wg. M.A. Staniszewska, Radiologia
Wielkości pomiarowe stosowane w
radiobiologii i ochronie radiologicznej
•
Aktywność promieniotwórcza (bekerel; Bq)
- ilość przemian jądrowych
w jednostce czasu; 1 Bq = 1·s
-1
•
Dawka ekspozycyjna (rentgen; R)
- suma ładunków jonów jednego
znaku wytworzona w jednostce masy ośrodka; 1 R = 2,58 ·10
-4
C/kg
•
Dawka pochłonięta (grej; Gy)
- ilość energii przekazana jednostce masy
ośrodka: 1 Gy = 1 J/kg
•
Dawka równoważna i skuteczna (siwert; Sv)
- iloczyn współczynnika
względnej skuteczności biologicznej i dawki pochłoniętej.
Działanie promieniowania na atomy
i makrocząsteczki
•
Napromienienie atomów powoduje ich jonizację lub wzbudzenie.
•
Skutkiem napromienienia (absorpcji energii) jest bezpośrednie lub
pośrednie uszkodzenie makromolekuł:
–
w mechanizmie bezpośrednim następuje inaktywacja bądź
zaburzenie funkcji kluczowych w danym systemie biologicznym
makromolekuł w wyniku jonizacji ich atomów.
–
uszkodzenie makromolekuł w mechanizmie pośrednim następuje
w wyniku oddziaływania na nie powstałych po napromienieniu
wolnych rodników.
Działanie promieniowania na komórki
Bezpośrednie działanie promieniowania powoduje uszkodzenie chromosomów w
jądrze komórkowym (N). Wolne rodniki (F), powstałe w wyniku oddziaływania
promieniowania z cząsteczkami wody powodują uszkodzenie kluczowych
makromolekuł np. DNA, błon (M) i organelli komórkowych (G)
Bezpośrednie i pośrednie działanie
promieniowania jonizującego na
DNA
Uszkodzenia DNA spowodowane
promieniowaniem jonizującym
Skutki pochłonięcia promieniowania jonizującego
PROMIENIOWANIE
DNA KOMÓRKI
USZKODZENIE BEZPOŚREDNIE LUB POŚREDNIE
MODYFIKACJA BIOLOGICZNA
USZKODZONE DNA
NAPRAWA
NAPRAWA NIESKUTECZNA / UTRWALENIE USZKODZEŃ
MUTACJE
ŚMIERĆ
KOMÓRKI
Działanie promieniowania na poszczególnych
poziomach organizacji materii (organizmu)
atomy i cząsteczki:
•
jonizacja,
•
tworzenie wolnych rodników,
•
zrywanie wiązań wewnątrzcząsteczkowych,
makrocząsteczki:
•
zmiany struktury i funkcji DNA, białek, lipidów błonowych,
komórki:
•
zahamowanie cyklu komórkowego – naprawa uszkodzenia,
•
śmierć komórki,
•
nasilenie różnicowania,
tkanki:
•
upośledzenie funkcji,
•
zanik funkcji.
Względna skuteczność biologiczna (WSB)
wybranych rodzajów promieniowania
jonizującego
10-20
Ciężki jony i jądra
5-20
Cząstki
α
5-10
Protony (różne energie)
1,0-11,0
Neutrony (różne energie)
1,0-1,7
Cząstki
β
0,7-1,2
X lub
γ
(inne energie)
1
X (przy napięciu 200 kV)
WSB
Rodzaj promieniowania
Radiowrażliwość komórek
Reguła Bergonié-Tribondeau
Najbardziej radiowrażliwe są komórki które:
•
aktywnie proliferują (dzielą się),
•
są nisko zróżnicowane (niewyspecjalizowane).
*
WYJĄTEK LIMFOCYTY
Radiowrażliwość komórek i tkanek
B. Duża
(+++)
Spermatocyty
Komórki prekursorowe
erytrocytów, limfocytów,
granulocytów
Komórki warstw pośrednich
nabłonka i naskórka
Rozrodcza (gonady)
Krwiotwórcza (szpik
kostny)
Nabłonkowa (jelita,
skóra)
Komórki
różnicujące się
(pula przejściowa
proliferująca)
Duża
(++)
Spermatogonie
Komórki macierzyste szpiku
Komórki krypt jelitowych i
warstwy podstawnej naskórka
Rozrodcza (gonady)
Krwiotwórcza (szpik
kostny)
Nabłonkowa (jelita,
skóra)
Komórki
macierzyste
(pula
wegetatywna)
Radiowra
żliwość
Przykłady komórek
Tkanka/Narząd
Kategoria
komórek/tkanek
Radiowrażliwość komórek i tkanek (c.d.)
Mała/
b.mała
(-)
Kom. ośrodkowego i
obwodowego układu nerwowego
Krążące granulocyty, erytrocyty
(wyjątek - limfocyty obwodowe)
Komórki powierzchni
nabłonka i naskórka
Nerwowa
Krew obwodowa
Nabłonkowa
(jelita,skóra)
Nieodnawialne
komórki
zróżnicowane
(pula krańcowa)
Średnia/
Mała
(+/-)
Kom. endotelialne naczyń
Kom. śródmiąższowe nerek,
wątroby, gruczołów
Osteocyty, chondrocyty, kom.
mięśniowe
Śródbłonkowa (nacz.
krwionośne)
Narządy miąższowe
Tkanki łączne
Komórki
zróżnicowane
(pula przejściowa
nieproliferująca)
Radiowra
żliwość
Przykłady komórek
Tkanka/Narząd
Kategoria
komórek/tkanek
Czynniki warunkujące rodzaj i nasilenie
zmian popromiennych w komórkach,
tkankach i narządach
rodzaj promieniowania;
dawka i moc dawki (rozłożenie ekspozycji w czasie);
faza cyklu komórkowego;
zdolność naprawy uszkodzeń przez komórkę;
stężenie tlenu wewnątrzkomórkowego;
temperatura tkanki;
płeć;
czynniki ochronne i uczulające na promieniowanie.
Skutki pochłonięcia promieniowania
jonizującego
O stre za b urze nia
m ie js c o w e
O stra c ho ro b a
p o p ro m ie nna
W c z e s n e
Z m ia ny
zw yro d nie nio w e
U p o śle d ze nie lub
za nik funk c ji
fizjo lo g ic znych
O d le g łe
U p o ś le d ze nie
um ys ło w e
Z a b urze nia
w zro s tu i c zynno ś ci
m ó zg u
A b o rc je
sp o nta niczne
T e r a t o g e n e z a
D e t r m in is t y c z n e
N o w o tw o ry
Z m ia n y w
k o m ó r k a c h
s o m a t y c z n y c h
W a d y
ro zw o jo w e
C ho ro b y
d zie d ziczne
Z w ię k s zo na
p o d a tno ś ć
na no w o tw o ry
Z m ia n y w
k o m ó r k a c h
r o z r o d c z y c h
S t o c h a s t y c z n e
Biologiczne skutki ekspozycji na
promieniowanie jonizujące
Skutki somatyczne i genetyczne
Skutki somatyczne
– zmiany chorobowe ujawniają się u osoby
napromienionej.
wczesne: choroba popromienna, miejscowe uszkodzenie skóry,
późne: zmętnienie soczewek, nowotwory, niepłodność, skrócenie czasu
życia, zahamowanie wzrostu i rozwoju, aberracje chromosomowe.
Skutki genetyczne
– zmiany chorobowe pojawiają się u potomstwa osoby
napromienionej.
SKUTKI
DETERMINISTYCZNE
Skutki deterministyczne promieniowania
jonizującego
Występują po osiągnięciu określonego progu dawki
pochłoniętej;
Wiele komórek musi ulec zniszczeniu lub uszkodzeniu;
Wraz ze wzrostem dawki zwiększa się nasilenie objawów;
Mogą pojawić się już po kilku/kilkunastu godzinach od
ekspozycji.
Przykłady: rumień skórny, ostra choroba popromienna, zaćma,
zaburzenia płodności
Dawki progowe dla niektórych skutków
deterministycznych w radiowrażliwych tkankach
> 0,1
> 0,4
0,5 – 2,0
5,0
soczewka oka
początki zmętnienia
zaćma
> 0,2
> 2,0
0,65
2,5 – 6,0
jajniki
przejściowa bezpłodność
trwała bezpłodność
0,4
2,0
0,15
3,5 – 6,0
jądra
przejściowa bezpłodność
trwała bezpłodność
> 0,4
0,5
szpik kostny
zaburzenie hematopoezy
Dawka roczna przy
przewlekłej ekspozycji
[Gy/rok]
Jednorazowa
dawka całkowita
[Gy]
Tkanka i skutek
Rodzaj uszkodzenia popromiennego w zależności od
wielkości eksponowanej powierzchni ciała.
Ostra choroba popromienna (OChP)
OChP z/bez uszkodzeń miejscowych
Miejscowe uszkodzenie popromienne
z/bez OChP
Równomierne napromienienie
całego ciała
Nierównomierne napromienienie
całego ciała
Napromienienie miejscowe
Rodzaj uszkodzenia
Wielkość napromienionej
powierzchni ciała
Ostra choroba popromienna
( Morbus postradialis acuta)
Zaburzenia o charakterze ogólnoustrojowym, do których
doszło w wyniku napromienienia zewnętrznego całego
ciała dużymi dawkami promieniowania przenikliwego
albo silnego skażenia wewnętrznego i/lub zewnętrznego.
Ostra choroba popromienna
objawy nie są swoiste wyłącznie dla uszkodzenia popromiennego, ale
łącznie tworzą wysoce charakterystyczny zespół;
kombinacja objawów pojawia się w kolejnych etapach choroby w
ciągu godzin/dni po ekspozycji;
czas trwania i ciężkość poszczególnych etapów choroby zależą od:
całkowitej dawki pochłoniętej;
szybkości z jaką dawka została pochłonięta;
dystrybucji promieniowania w organizmie
(całe ciało/napromienienie miejscowe).
Postacie kliniczne OChP
•
Postać hematologiczna (hematopoietic):
1 – 6 Gy
•
Postać żołądkowo–jelitowa (gastrointestinal):
6 – 20 Gy
•
Postać nerwowo-naczyniowa (cerebrovascular): >20 – 30 Gy
Okresy rozwoju ostrej choroby popromiennej
przy umiarkowanym przebiegu po ok. 2 miesiącach objawy
chorobowe stopniowo ustępują (mogą jednak pojawić się
powikłania i nawroty choroby).
IV OKRES
(rekonwalescencja)
manifestacja objawów charakterystycznych dla poszczególnych
postaci klinicznych (hematologicznej, żołądkowo – jelitowej i
nerwowo – naczyniowej)
III OKRES
(rozwinięta choroba
popromienna)
ustąpienie objawów okresu I, trwa do 6 tygodni.
II OKRES
(bezobjawowy;
utajenia)
manifestacja niespecyficznych objawów klinicznych (nudności,
wymioty, biegunka), pojawiających się w ciągu kilku godzin po
napromienieniu.
I OKRES
(objawy zwiastujące;
prodromalne)
Przebieg kliniczny i rokowanie w OChP
•
I
o
(lekki) < 2 Gy
– rokowanie dobre, pomoc ambulatoryjna
albo samowyleczenie
•
II
o
(średni) 2 – 4 Gy – wymaga leczenia szpitalnego,
u nie leczonych śmiertelność
do 50%
•
III
o
(ciężki) 4 – 6 Gy – wymaga leczenia szpitalnego,
śmiertelność nawet do 100%
•
IV
o
(bardzo ciężki) > 6 Gy – praktycznie śmiertelność 100%
Objawy i skutki zdrowotne napromieniowania
całego ciała promieniowaniem X
lub gamma powyżej 0,25 Gy
sporadyczne
przypadki
(przy braku
leczenia)
ponad 50%
niezdolnych do pracy
zwiększona
częstotliwość
spadek liczby limfocytów
we krwi w ciągu 1 dnia;
anoreksja, nudności w ciągu 48h
hematopoetyczna postać OChP
1,0-2,0
brak
sporadyczne
przypadki
niezdolności do pracy
nieco zwiększona
częstotliwość
spadek liczby limfocytów we krwi
w ciągu 1-2 dni; przejściowe
niedomagania fizyczne
0,5-1,0
brak
zdrowi
sporadycznie
przejściowy spadek liczby
limfocytów we krwi
w ciągu 1-2 dni
0,25-0,5
brak
zupełnie zdrowi
brak
brak uchwytnych zaburzeń
<0,25
Śmiertelność
Stan
napromienionych
Zakażenia
związane z ekspozycją
na promieniowanie
Objawy laboratoryjne
i kliniczne
Dawka
[Gy]
100%
(pomimo leczenia)
w ciągu 1-3 dni.
porażenia
mózgowo-sercowe;
wszyscy nie-zdolni
do pracy w ciągu
kilku minut
nie zdążą się
rozwinąć
mózgowo-naczyniowa
postać OchP
>20-30
100%
(pomimo leczenia)
w ciągu 1-2 tyg.
b.ciężki; wszyscy
niezdolni do pracy
w ciągu kilkunastu
minut
powszechne
o ciężkim przebiegu;
powszechne
posocznice
żołądkowo-jelitowa
postać OChP
10-30
do 100%
(pomimo leczenia)
w ciągu 3-4 tyg.
b.ciężki; wszyscy
niezdolni do pracy
w ciągu kilkunastu
minut
powszechne
o ciężkim przebiegu;
częste posocznice
żołądkowo-jelitowa
postać OchP
6-10
>50%
(przy braku leczenia)
w ciągu 3-4 tyg.
ciężki; wszyscy
nie-zdolni do pracy
w ciągu kilku godz.
powszechne
o ciężkim przebiegu;
częste posocznice
hematopoetyczna
i żołądkowo-jelitowa
postać OChP
4-6
do 50%
(przy braku leczenia)
w ciągu 4-6 tyg.
wszyscy niezdolni
do pracy w ciągu
kilkunastu godzin
wyraźnie zwiększona
częstotliwość,
ciężki przebieg
j.w.; wzrost, następnie spadek
liczby granulocytów
w ciągu 1-3 dni ;
hematopoetyczna postać
OChP
2-4
Śmiertelność
Stan
napromienionych
Zakażenia związane
z ekspozycją
na promieniowanie
Objawy laboratoryjne
i kliniczne
Dawka
[Gy]
Ramowy plan postępowania z osobą podejrzaną
o ekspozycję na promieniowanie jonizujące
udzielenie pierwszej pomocy i ewakuacja;
dekontaminacja;
wstępne ustalenie dawki;
leczenie specjalistyczne;
rekonwalescencja.
Sposoby szacowania dawki
pochłoniętej
dozymetria fizyczna;
czas pojawienia się i trwania oraz nasilenie objawów klinicznych
okresu zwiastunów: nudności, wymioty, biegunka, gorączka, spadek
RR, zaburzenia OUN, rumień skóry, depilacja;
badania laboratoryjne: liczba limfocytów krwi obwodowej, aberracji
chromosomalnych w limfocytach, poziom amylazy, glukozy,
sperminy, badania kału i moczu, biopsja zęba.
Przewlekły zespół popromienny
upośledzenie sprawności fizycznej i psychicznej;
upośledzenie wydolności układu krwiotwórczego i odpornościowego;
przedwczesne występowanie lub nadmierne nasilenie procesów
inwolucyjnych i zwyrodnieniowych;
upośledzenie czynności rozrodczej;
większa podatność na zakażenia;
upośledzenie mechanizmów adaptacyjnych i regeneracyjnych;
dyskretne zmiany morfologiczne i zaburzenia czynnościowe różnych
narządów i układów;
dyskretne zaburzenia czynności ośrodkowego układu nerwowego i
regulacji neuro-hormonalnej.
POPROMIENNY
ZESPÓŁ SKÓRNY
Miejscowe uszkodzenie
popromienne
powstaje w wyniku napromienienia małych powierzchni ciała
wysokimi dawkami promieniowania jonizującego, podczas gdy reszta
ciała eksponowana jest na niewielkie dawki, co z reguły nie wywołuje
OChP;
jest jedynym następstwem w ponad 2/3 wypadków radiacyjnych;
jest najczęstszym czynnikiem wikłającym OChP;
brak ujednoliconego sposobu leczenia.
Popromienne zmiany skórne
15
50-80
Zmiany atroficzne,
depigmentacja
>25
>21
Martwica
>20
14-21
Owrzodzenia
15-25
15-25
Pęcherze
15-30
20-28
Wilgotne złuszczanie
5-10
25-30
Suche złuszczanie
>3
10-18
Depilacja
>3
10-20
Rumień właściwy
6
1-2
Wczesny rumień
Dawka progowa ( Gy )
Czas pojawienia się
Objaw
Przebieg kliniczny popromiennego zespołu skórnego
nieokreślone
lata - dekady
naczyniaki
nowotwory
blizny i owrzodzenia
I.
II.
III.
Późna
trwałe
postępujące
trwałe lub
postępujące
6mc. – 2 lata
nieokreślone
lata
rumień, teleangiektazje,
epilacja, łamliwe paznokcie
rogowacenie
atrofia skóry, owrzodzenia
III + obj. jak w przewlekłej egzemie
I.
II.
III.
VI.
Przewlekła
2 – 4mc.
6 – 9 tyg.
rumień, utrata barwnika
bielactwo
owrzodzenia, łamliwa skóra
I.
II.
III
.
Podostra
2 – 12 tyg.
dni - 2 tyg.
rumień, epilacja, suche złuszczanie
pęcherze, wilgotne złuszczanie
owrzodzenie (ostra martwica)
I.
II.
III.
Ostra
4 – 36 h.
min -godz.
świąd
rumień
ból, uczucie pieczenia
I.
II.
III.
Objawy pierwotne
Czas
trwania
Początek
Objawy
Typ
Faza kliniczna
Typ I: <10Gy; II: 10-20 Gy; III: >20 Gy; IV: min 1cGy/dzień
po 14 tyg.
po 8-miu mc.
SKUTKI STOCHASTYCZNE
Skutki stochastyczne
•
Mechanizm “wszystko albo
nic”
•
Stopień nasilenia niezależny
od dawki
•
Częstość wystapienia
skutków zależna od dawki
•
Zależność bezprogowa;
•
Nowotwory, efekty
dziedziczne
C
zę
st
oś
ć
ef
ek
tu
Dawka
Efekty odległe
•
Czynniki osobnicze; wiek, płeć, stan zdrowia;
•
Czynniki związane z ekspozycją: moc dawki, LET,
czas, lokalizacja źródła, rodzaj ekspozycji
(jednorazowa, frakcjonowana, ciągła).
Ryzyko zgonu z powodu nowotworów
popromiennych wśród ofiar wybuchów
nuklearnych w Hiroszimie i Nagasaki
0,05
0,04
0,06
0,1
Białaczka
1,0
0,82
1,18
1,0
Białaczka
0,55
0,45
0,65
0,1
Guzy lite
11
9
13
1,0
Guzy lite
Średnio dla
obojga płci
Mężczyźni
Kobiety
Prawdopodobieństwo [%] zgonu
z powodu choroby nowotworowej
Pochłonięta
dawka [Sv}
Rodzaj
nowotworu
Wg. UNSCEAR 2000
Okres utajenia różnych nowotworów
popromiennych
25
Raki płuc
10 – 20
Nowotwory tarczycy
10 – 15
Mięsaki kości
2 – 10
Białaczki
Przeciętny okres utajenia [lata]
Typ nowotworu i umiejscowienie
Częstość występowania nowotworów w populacji poddanej
działaniu różnych czynników karcynogennych
< 1
Medyczne procedury diagnostyczne i leki
< 2
Zanieczyszczenie środowiska
2
Promieniowanie jonizujące
2
Światło słoneczne
2
Styl życia (brak ruchu)
3
Spożycie alkoholu
< 4
Predyspozycje genetyczne
4-10
Toksyny chemiczne (narażenie zawodowe)
5-10
Przewlekłe infekcje wirusowe, bakteryjne i inne
20-25
Dieta wysokoenergetyczna, wysokotłuszczowa,
o dużej zawartości soli, uboga w warzywa i owoce
20-25
Palenie tytoniu
Odsetek nowotworów
złośliwych
Czynnik
wg.: Burkart i wsp., 1997 oraz Tubiana, 2000.
Ryzyko wystąpienia chorób dziedzicznych związanych
z indukcją zaburzeń genetycznych u potomstwa osób
narażonych na działanie promieniowania jonizującego
1,19
Ogółem
-
Wieloczynnikowe
0,15
Związane z mutacją recesywną
1,00
Związane z dominującą mutacją autosomalną
1,00
Związane z mutacją w obrębie chromosomu X
0,04
Związane z anomalią chromosomalną
Prawdopodobieństwo [%]
wystąpienia po pochłonięciu 1 Gy
promieniowania X lub
γ
Choroby dziedziczne
Zaburzenia psychiczne obserwowane
wśród ludności terenów Białorusi
skażonych w wyniku katastrofy w Czarnobylu
12,6
Nerwice lękowe
16,6
Zaburzenia afektu
35,8
Nerwice i choroby psychiczne,
w tym:
Odsetek w populacji [%]
Zaburzenie
Źródła radiofobii
•
Brak dostatecznej wiedzy o działaniu promieniowania jonizującego
(szczególnie małych dawek);
•
Kojarzenie każdej ekspozycji na promieniowanie ze śmiercią, wadami
genetycznymi i/lub nowotworami;
•
Trudność oceny stopnia zagrożenia;
•
Brak wiary w możliwość skutecznej ochrony;
•
Brak rzeczowej informacji;
•
Celowe lub nieświadome wyolbrzymianie zagrożenia.
Monitoring, kontynuacja tylko
zadań krytycznych, ewakuacja IAW
rozkazami dowódców
Możliwość zwiększonej
śmiertelności także z
powodu chorób
nienowotworowych
Wzrost ryzyka
2%-6%
250-750 mGy
(25-75 cGy)
1E
Monitoring jak dla osób zawodowo
narażonych.
Rozważenie ewakuacji z miejsc
skażenia.
Kontynuacja wyłącznie działań
priorytetowych
Możliwość zwiększenia
prawdopodobieństwa
śmierci także z powodu
chorób nienowotworowych
Wzrost ryzyka
0.8% -2%
100-250 mGy
(10-25 cGy)
1D
Monitoring jak dla osób zawodowo
narażonych
Możliwość wystąpienia
odległych skutków, zakaz
szczepień przez 3 miesiące
Wzrost ryzyka
wystąpienia
choroby
nowotworowej
0.4% - 0.8%
50-100 mGy
(5-10 cGy)
1C
Monitoring i dokumentacja jak dla
osób zawodowo narażonych
Maksymalny limit roczny
dla osób zawodowo
narażonych
Wzrost ryzyka
wystąpienia
choroby
nowotworowej
0.04% - 0.4%
5-50 mGy
(0.5-5 cGy)
1B
Monitoring i dokumentacja jak u
osób narażonych
W granicach limitu dawek
dla populacji
Wzrost ryzyka
wystąpienia
choroby
nowotworowej do
0.04%
0.5-5 mGy
(0.05-0.5cGy)
1A
Brak
20%ryzyko wystąpienia
nowotworu
Ryzyko
populacyjne
<0.004%
< 0.5 mGy
(<0.05 cGy)
0
Postępowanie medyczne
Uwagi
Ryzyko
wystąpienia
skutków
stochastycznyc
h
Całkowita
dawka
pochłonięta
Poziom
narażenia
(RES)
AMed P6(C)
Charakterystyka wybranych wypadków radiacyjnych
0-5,3 Sv
Całe ciało;
γ
129 (napromienieni)
200 ewakuowanych
Przypadkowe otwarcie pojemnika
z radionuklidem
Goiania (Brazylia) 1987
30-500 mSv
Średnio: 120 mSv
0,1-2,5 Gy
Średnio: 0,3 Gy
Średnio: 60 mSv
800 osób > 200 mSv
0,1-10 Gy
45%<100 mSv
47% 100-250 MSv
0,02%>500 mSv
Średnia CEDE: 6-7 mSv
Całe ciało;
γ
.
Tarczyca (I-131) (dzieci)
CEDE* - promieniowanie
γ
Tarczyca (I-131) (dzieci)
135.000 (mieszkańcy obszaru do
30 km od reaktora)
270,000 (mieszkańcy strefy
kontrolnej)
600,000 (pracownicy usuwający
skutki awarii)
75 mln (mieszkańcy części
europejskiej)
Wybuch reaktora nuklearnego
Czarnobyl (Ukraina,
ZSRR), 1986
Max. 850
µ
Sv
Średnio:15
µ
Sv
Całe ciało;
γ
.
Osoby w promieniu 80 km
Awaria reaktora nuklearnego
Three Mile Island (Stany
Zjednoczone) 1978
<1 mSv
Tarczyca (I-131)
Pożar reaktora nuklearnego
Windscale (Wielka
Brytania) 1957
0-4 Gy
2.000 osób>1,0 Gy
Całe ciało,
γ
.
Wewnętrzne (Sr-90, Cs-137)
124,000 (mieszkańcy nabrzeża)
7,500 ewakuowanych w latach
1953-1960
Usuwanie odpadów
promieniotwórczych do rzeki
i jeziora.
Rzeka Tecza, Jezioro
Karaczi (Południowy
Ural, ZSRR) 1949-1956
1-2 Gy
3-15 Gy
2-6 Gy
Całe ciało;
β
i
γ
.
Tarczyca (I-131)
Całe ciało;
β
i
γ
.
267 (mieszkańcy atolu)
23 (rybacy)
Przypadkowe ekpozycje podczas
testów broni termojądrowej
Atol Bikini (Wyspy
Marshall’a) 1954
0-6 Gy
Średnio: 0,16 Gy
2.500 osób>1.0 Gy
Całe ciało; neutrony i
γ
.
195.000
Eksplozja bomb atomowych
Hiroszima i Nagasaki
(Japonia) 1945
Pochłonięta dawka
Rodzaj ekspozycji
Liczba osób napromieniowanych
Źródło ekspozycji na
napromieniowanie
Miejsce i data
Wypadek Radiacyjny – Centrum Onkologii
Białystok
●
27 luty 2001 – 5 pacjentek poddawanych radioterapii z powodu raka sutka;
●
Akcelerator liniowy NEPTUN 10P;
●
Przejściowy brak prądu podczas napromieniania;
●
Dwie pacjentki podczas trwania napromienienia – “palenie” skóry – zaprzestanie
kolejnych ekspozycji;
●
Wstępnie oszacowane dawki (kalkulacja matematyczna): ~100 Gy
●
Testy biologiczne (wycinki żeber 3 pacjentek) – pochłonięta dawka: 60 – 80 Gy