Стохастические эффекты

Эпидемиологические наблюдения за подвергшимся облучению и выжившим населением Хиросимы и Нагасаки (76 тыс. чел.) подтвердили существование второго типа патологического эффекта, вызываемого ионизирующим излучением, который ранее был обнаружен у радиологов в первой половине 20–го века (у этих людей частота онкологических заболеваний была намного выше, чем у остального населения). Такая повышенная частота онкологических заболеваний проявлялась даже у людей, подвергшихся облучению на уровне ниже порога возникновения детерминированных эффектов. Однако было невозможно точно спрогнозировать, у кого из людей возникнет рак в связи с облучением, или указать, оценивая данные прошлых лет, в каких случаях раковые заболевания могли быть вызваны облучением. Исходя из этого, такие патологические эффекты были названы стохастическими или вероятностными. Основными стохастическими эффектами являются канцерогенные и генетические эффекты, имеющие длительный латентный (скрытый) период, измеряемый десятками лет после облучения.

Канцерогенные эффекты. Злокачественные новообразования (ЗНО), индуцированные ИИ у человека, изучают с 1902 г., когда было зарегистрировано появление рака кожи на руках людей, работавших с излучением, т. е. примерно через 7 лет после открытия Рентгеном Х-лучей. Злокачественные новообразования - широко распространенное явление в живой природе. В организме постоянно существует фон раковых клеток в виде некоего равновесия между их возникновением и гибелью.

Раковая опухоль возникает под воздействием ионизирующего излучения тогда, когда клетка начинает бесконтрольно делиться. В результате формируется одиночная крупная масса клеток или группа более мелких образований. Возникновение раковой клетки - это генетический процесс, реализуемый на молекулярном уровне с последующим рождением поврежденной материнской клеткой новой дочерней клетки с новыми свойствами, которые неподконтрольны охранным системам организма. Первопричиной являются нарушения в генетическом механизме, которые называются мутациями. Если мутация произошла в соматической клетке, то последствия образования раковой опухоли коснутся только данного организма. Следствием облучения могут быть лейкозыи другие злокачественные новообразования – рак легких, молочной железы, кожи, щитовидной железы и пр. Вероятность рака выше при более высоких дозах, но степень серьезности (тяжесть) любого ракового заболевания, вызванного облучением, не зависит от дозы.

Злокачественные опухоли у человека имеют разный по длительности латентный период - от 2 лет до 25 лет, а иногда 40 и более лет. Он зависит от интенсивности обмена ткани, еепролиферативной активности (т.е. способности к размножению), от дозы, от мощности дозы, от пола, от возраста при облучении, от ряда других сопутствующих факторов.

Генетические эффекты. Если клетка, поврежденная воздействием излучения, является зародышевой клеткой, функция которой – передавать генетическую информацию потомству, не исключено, что различные последствия наследственного характера будут присутствовать у потомков человека, подвергшегося облучению. Причем замечено, что мужские половые клетки более чувствительны к мутациям, по сравнению с женскими половыми клетками.

4.5 Концепция беспороговой линейной зависимости «доза – эффект»

При отсутствии прямых доказательств отсутствия стохастических эффектов в области малых доз и с учетом необходимости осторожного, гуманного подхода к нормированию радиационного воздействия при выработке норм радиационной безопасности, за основу была принята гипотеза об отсутствии порога для стохастических эффектов облучения и о линейной зависимости между дозой и эффектом. Эта гипотеза в виде официальной концепции принята за основу при оценке и прогнозировании ущерба от использования ионизирующего излучения Международной комиссией по радиологической защите (МКРЗ) и Научным комитетом по действию атомной радиации ООН (НКДАР ООН) в 60–тых годах. Чаще всего эту гипотезу называют концепцией беспороговой линейной зависимости «доза — эффект» .

Соответствующие коэффициенты линейной связи между дозой облучения и различными стохастическими эффектами устанавливают на основе известных данных о случаях смерти в результате возникновения злокачественных опухолей и генетических дефектов в первых двух поколениях потомства облученных лиц при больших дозах.

Эти данные были получены в результате многолетних наблюдений за населением, переживших атомные бомбардировки в Хиросиме и Нагасаки (67 тыс. человек) и получивших индивидуальные дозы более 1 Зв. Перенос этих коэффициентов пропорциональности в обычные условия облучения (область малых доз) на основе линей ной беспороговой концепции (ЛБК) заведомо завышает реальный радиационный риск.

Радиационный риск – вероятность возникновения у человека или его потомства какого-либо вредного эффекта в результате облучения.

Основываясь на ЛБК можно записать для внешнего облучения всего тела излучением одного вида:

R = r Е (4.1)

где R – индивидуальный пожизненный риск возникновения стохастических эффектов (случаев в год);

r – коэффициент пожизненного риска (коэффициент пропорциональности, определяемый по наклону прямой 1 зависимости «доза – эффект» на рис. 4.3);

Е – индивидуальная эффективная доза облучения.

В «Нормах радиационной безопасности (НРБ-99)» установлено значение коэффициента пожизненного риска сокращения длительности периода полноценной жизни в среднем на 15 лет на один стохастический эффект (от смертельного рака, серьезных наследственных эффектов и несмертельного рака, приведенного по вреду к последствиям от смертельного рака). Величина коэффициента для производственного облучения: r = 5,6 х 10^-2 1/чел.-Зв или 5,6 х 10^-2 случаев на 1 чел.-Зв.

Рис. 4.3 Зависимость «доза – эффект»

Эффект облучения R

(радиационный риск)

· ·

· ·

·

область · область

малых больших

доз доз

1 2

Доза D

200 мГр 1 Гр

1 – прямая линия, иллюстрирующая концепцию беспороговой линейной зависимости «доза-эффект».

2 – пороговая «альтернативная» модель поведения прямой в области малых доз.

Это означает, что работник из числа персонала группы А при достижении суммарной индивидуальной эффективной дозы в 1 Зв увеличивает свой индивидуальный пожизненный риск смерти от уровня «естественного рака» на 5%. Поскольку почти 25% от всех причин смертей составляет уровень «естественного рака», то вероятность умереть от рака для этого работника составит 30%. Соответственно коэффициент пожизненного риска для населения составляет r = 7,3 х 10^-2 случаев на 1 Зв в год при Е < 200 мЗв/год. Для получения величин коллективного риска коллективная доза персонала и населения умножается на соответствующие значения коэффициентов риска.

Дата добавления: 2014-01-06