Радіаційна діагностика у медицині
Медична радіологія – наука, що використовує радіацію для отримання зображень внутрішніх органів людини, стала останніми роками важливою галуззю діагностики. Такий розділ, як радіографія, використовує радіоактивні випромінювання так само, як зазвичай використовуються рентгенівські промені, для просвічування тіла пацієнта. Однак знімки, що отримуються в цьому випадку, містять тонкі радіографічні ефекти, що вимагають для інтерпретації фахівців медиків-радіологів, і несуть мало інформації про функціонування внутрішніх органів.
Більш інформативна діагностична методика, при якій радіоактивна речовина вводиться в організм через стравохід або внутрішньовенно, а за його випромінюванням судять про розподіл цієї речовини в тілі людини. Ця методика дає можливість «позначити» хворий орган та вивчити особливості функціонування. Найчастіше використовуваний у цій галузі медицини радіонуклід ізотоп технеція-99, що випромінює ?-кванти з енергією 1-10 кеВ і має період напіврозпаду б годин.
Томографічний метол також став застосовуватися в радіомедиці. Зображення в цьому випадку отримують за допомогою камери (з радіоактивним джерелом камера обертається навколо пацієнта). Як радіоактивне джерело, крім ізотопу технеція, в медицині застосовують і ізотопи, що випускають ?-фотони нижчих енергій. Наприклад, ізотопи талію-201 (80 кеВ) та танталу-178 (55–65 кеВ) застосовуються для знімків серця, ізотоп тал-лію-201 – ще й для отримання зображень пухлини, ізотоп ксенону-133(80 кеВ) для обстеження легень .
До теперішнього часу встановлено, що радіочутливість організму залежить від величини поглиненої дози та сприйнятливості біологічного об'єкта до радіації. Її оцінюють різних біологічних рівнях по-різному.
Радіочутливість нарівні організму оцінюють за допомогою параметра Д50/30 - летальної дози, що викликає загибель 50% опромінених організмів протягом 30 днів після опромінення; а на рівні клітин – за допомогою дози, що позначається Д37. Справа в тому, що радіочутливість клітин найзручніше вимірювати в дозах, при яких на одну клітину в середньому припадає одне попадання ?-кванта або елементарної частинки. Оскільки акти потрапляння розподіляються випадково, деякі клітини уражаються двічі чи тричі, інші взагалі залишаються непораженными. За законами теорії ймовірності таких уражених клітин виявляється 37%. Тому Д37 взята за критерій оцінки радіочутливості клітин. Для загибелі клітин будь-яких типів на момент визначення Д37 приблизно однакова і становить 1,0 Гр. Чутливість інтерфазних (що спочивають) клітин різноманітніше, тому Д37 їм варіює від 0,5 до 3,0 Гр.
Вплив радіації на імунну систему організму
Кожна система в організмі виконує свої життєво важливі функції. Функції імунної системи розпізнавання та видалення з організму всього чужорідного: мікробів, вірусів, грибків і навіть власних клітин та тканин, якщо вони під впливом факторів довкілля змінюються та стають чужорідними. Таким чином, імунітетом називають здатність імунної системи організму до відторгнення чужорідних тіл.
Напрочуд різною виявилася чутливість до радіації біологічних макромолекул, що знаходяться і пробірці (поза організмом) та у складі живих клітин. Пошкодження всього 10-3-10-1 ДНК, що практично не вловлюється поза організмом, призводить до катастрофи, якщо ці макромолекули перебувають у складі живої клітини. Таку різницю можна пояснити насамперед двома причинами. По-перше, макромолекули ДНК, у тому числі складаються гени, унікальні. Вони містяться вядрі клітини у кількості однієї, двох чи кількох копій. Отже, повторюваність їх обмежена. По-друге, в живій клітині та в цілому організмі існують різного роду механізми, що багаторазово посилюють початковий ефект. Це посилення проявляється, наприклад, при тому, що зміна (мутація) всього лише одного гена в статевій клітині в подальшому – при заплідненні її та дозріванні плода – відтворює цю мутацію у всіх клітинах організму у формі відхилень у структурі та фізіологічних функціях.
Нині найповніше вивчений процес загибелі соматичних клітин у результаті опромінення. Розрізняють два основні різновиди загибелі клітин при їх контакті з радіацією: репродуктивну (у момент поділу клітин) та інтерфануз (у період спокою – між попереднім та наступним поділом). В обох випадках головна причина загибелі клітин криється в порушенні хромосом, а точніше в розриві молекул ДНК. Кожна хромосома складається із двох ниток ДНК. Залежно від потужності радіації розрив може статися в одній або обох нитках ДНК. Поодинокі розриви однієї нитки легко заліковуються (відновлюються). Для цього в клітині існує спеціальна система репарації з набором відновлювальних ферментів. А якщо відбувається одночасний розрив обох ниток? В цьому випадку нитки роз'єднуються, репарація стає неможливою, і клітина, як правило, гине.
При інтенсивному опроміненні гинуть будь-які клітини, що діляться (репродуктивна загибель), і насамперед ті, які мають двонитковий розрив ДНК. Інтерфазна загибель пов'язана з процесом дозрівання клітин, що «покоюються», і є долею лише небагатьох типів клітин, до яких входять лімфоцити. Інтерфазні клітини гинуть швидко – протягом першої доби після опромінення. Механізми її не до кінця вивчені.Існує уявлення, що інтерфазна загибель – це прискорення природної, генетично запрограмованої загибелі клітин. Спочатку під впливом радіації руйнується ДНК, а потім відбувається невідновлюване порушення цілісності клітинних мембран. Така форма загибелі спостерігається не тільки при радіаційному опроміненні, а й при дії на клітини УФ-променів.
Таким чином, розглянуті нами два типи клітинної загибелі є причиною радіаційного ураження вищих організмів. При цьому у зв'язку із загибеллю лімфоцитів спустошуються органи імунної системи почергово, у два етапи. Раннє спустошення виникає внаслідок інтерфазної загибелі. Більше, пізніше настає через репродуктивну загибель клітин. Репродуктивної загибелі схильні всі тканини, що інтенсивно оновлюються. До них входять кровотворна, імунна, генеративна тканини, слизові тканини кишечника і т. д. Саме їх ураження становить найбільшу частину патологічного процесу, який називають променевою хворобою.
Променева хвороба
Променева хвороба - це наслідок вражаючої дії радіації, що виникає ззовні або від радіонуклідів, що потрапили в організм.
Розрізняють три ступені тяжкості променевої хвороби: легку (1,0–2,5 Гр), середню (2,5–4 Гр) та тяжку (4–6 Гр). При більш високих дозах розвивається украй важка форма хвороби зі швидким розвитком та загибеллю організму (табл. 1). У зв'язку з цим у розвитку променевої хвороби проявляються чотири відповідні стадії її прояву.
На першій легкій стадії хвороба починається поступово, без скарг з боку хворого, хоча під час медичного дослідження відзначаються зміни складу крові. Потім з'являються скарги на загальне нездужання, слабкість, стомлюваність, погіршення апетиту, розлад сну, сухість та лущенняшкіри, ламкість кісток, але закономірнішими є зміни крові.
Шкала біологічних наслідків при загальному опроміненні організму
Доза (грей) Біологічний ефект
Менш 10-3 Придушення життєдіяльності
(2–3) 10-3 Оптимум життєдіяльності
(2–50) 10-3 Стимуляція життєдіяльності
(5–10) 10-2 Зареєструватись мутаціями
0,1-0,5 Тимчасова чоловіча стерильність
0,5–1,0 Порушення кровотворення, первинні порушення імунітету, подвоєння мутації, почастішання злоякісних утворень
1,0-2,5 Легка стадія протікання променевої хвороби
2,5-4,0 Середня стадія (скорочення середньої тривалості життя на 3-9 років)
4,0-6,0 Тяжка стадія (кістково-мозкова форма променевої хвороби)
6,0-10,0 Кишкова форма променевої хвороби (важка поразка слизової тканини кишечника, летальний кінець через 3-12 днів)
10–100 Церебральна форма променевої хвороби (коматозний стан, летальний кінець через 1–2 години)
Близько 2000 Смерть під променем
Друга (середня) стадія променевої хвороби характеризується наростанням всіх симптомів першої стадії, які набувають яскравішого вираження. Хворі скаржаться на часті головні болі, погіршення пам'яті, неприємні відчуття в серці, ослаблення статевого почуття, безсоння. З'являються підшкірні крововиливи, кровоточивість ясен. Припинення контакту з радіацією та наполегливе лікування дають значне поліпшення стану здоров'я. При продовженні контакту захворювання перетворюється на наступну стадію.
Третя стадія – важка. Вона характеризується насамперед малооборотними ознаками захворювання. У хворого відзначається різка слабкість, апатія, байдужість до навколишнього, наполегливі головні болі з запамороченням, нудота, блювання, різке зниження пам'яті тапорушення сну, різко виражені зміни складу кропу, нерідко відзначаються ознаки локальних уражень: дрібні крововиливи у головний мозок та внутрішні органи. Хворі потребують постільного режиму. Повне одужання не настає.
Четверта стадія перебігу хвороби дуже важка. На місці численних крововиливів виникають виразки. Опірність до інфекцій практично відсутня. Більшість хворих гине.