Текст книги "Ядерные излучения и жизнь"

Автор книги: Вилен Барабой

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 18 страниц)

Особенности лучевой болезни, вызванной внутренним облучением и действием потоков нейтронов, протонов и т. п.

При попадании в живой организм значительного количества радиоактивных изотопов развивающиеся в нем изменения имеют совершенно ту же физическую природу, что и при воздействии излучений извне. Особенности внутреннего облучения носят поэтому главным образом количественный характер. Картина лучевого поражения во многом зависит от характера излучения, присущего данному изотопу (альфа-, бета– или гамма-излучатель), от его дозы и поведения в организме. Альфа-излучатели вызывают повреждение тканей на ограниченном участке, обычно в органе, в котором они накапливаются. Повреждения могут быть достаточно грубыми, ввиду высокой линейной плотности ионизации, присущей альфа-частицам. Изотопы, излучающие преимущественно бета– и гамма-лучи, дают более разлитое, менее локализованное повреждение тканей.

Серьезное значение имеет растворимость изотопа в жидкостях организма, способность всасываться через неповрежденную кожу (присущая главным образом жирорастворимым веществам), быстрота проникновения в кровь. За периодом всасывания изотопа, поступления в кровь наступает период его циркуляции по жидкостным системам организма и период постепенного связывания изотопа органами его фиксации. Соответственно особенностям поведения радиоактивных изотопов изменяется и картина лучевого поражения. Благодаря постепенности всасывания начало болезни протекает более постепенно, менее бурно, чем при внешнем облучении организма. Переходы от одного клинического периода болезни к другому выражены недостаточно четко. Поэтому в случае лучевого поражения, вызванного значительной дозой проникшего внутрь радиоактивного изотопа, правильнее применять термин "подострое", а не "острое" течение болезни.

Периоду циркуляции изотопа в крови соответствует состояние общего поражения организма, сходное с картиной третьего периода острой лучевой болезни, вызванной внешним облучением. В этот период преобладают симптомы раздражения нервной системы (головные боли, головокружения, раздражительность, повышение температуры), кроветворной системы (повышенное количество ретикулоцитов, молодых форм лейкоцитов в крови, кровяных клеток с определенными нарушениями), пищеварительного тракта (поносы) и т. п. Постепенно явления раздражения сменяются угнетением функций организма, в первую очередь угнетением кроветворения, сохраняющимся длительно и обусловливающим переход болезни (при фиксации в организме значительного количества изотопа) в хроническую форму. На фоне этого хронического процесса постепенно все более вырисовываются симптомы поражения отдельных органов, прежде всего тех, которые стали местом фиксации радиоактивного изотопа.

Изотопы, равномерно распределяющиеся в организме (тритий, натрий – 24, цезий – 137, рутений – 106, теллур – 127 и др.), дают картину тотального поражения организма, весьма близкую к картине острой или подострой лучевой болезни, вызванной внешним облучением. В поражающем действии других изотопов, имеющих в организме свое излюбленное место накопления, постепенно вырисовывается преимущественное поражение именно этих и соседних органов. Клиническая картина отравления организма такими изотопами имеет много общего с проявлениями местного или преимущественного поражения радиацией, действующей извне.

Изотопы, накапливающиеся в костях (стронций – 89 и – 90, кальций – 45, радий – 226, уран – 238, плутоний – 239, иттрий – 91, цирконий – 95), преимущественно поражают костную ткань, костный мозг и половые железы, что проявляется в длительном снижении уровня лейкоцитов, тромбоцитов, в малокровии, в неустойчивости и легкой ранимости кроветворной системы, в длительном бесплодии. В более отдаленные сроки реальна опасность развития злокачественных опухолей костей.

Радиоактивные изотопы, плохо растворимые в жидкостях организма и циркулирующие в них в виде коллоидных растворов (церий – 144, торий – 232, лантан – 140), захватываются элементами ретикуло-эндотелиальной системы и преимущественно поражают печень, селезенку, лимфатические узлы, вызывая уменьшение количества лимфоцитов и других форм белых кровяных телец, длительное нарушение выработки антител, крайнее ослабление защитных сил организма, облегчающее развитие воспалительных и иных болезненных процессов, нарушения функции печени и т. п.

Радиоактивный цинк накапливается в поджелудочной железе, молибден – в радужной оболочке глаза, железо – в эритроцитах крови. Отравление ими может приводить к поражению этих органов. Проникновение в организм радиоактивного йода приводит к быстрому его накоплению в ткани щитовидной железы. Поскольку радиоактивный йод излучает сравнительно мягкие бета-лучи, его действие ограничивается преимущественно тканью щитовидной железы. Этим пользуются врачи, применяя радиоактивный йод с лечебной целью когда необходимо разрушить часть ткани этой железы (опухоль, некоторые формы зоба и т. п.). Другие изотопы частично накапливаются в печени. При внутреннем облучении могут преимущественно поражаться органы, через которые изотоп удаляется из организма (почки, желчные пути, кишечник).

Органы, в которых накапливаются радиоактивные изотопы, или пораженные внутренним облучением, чаще становятся жертвой последствий действия радиации (лейкемий, злокачественных опухолей, нефросклероза и т. п.).

Большой интерес представляет изучение особенностей поражающего организма действия потоков частиц высоких энергий, в первую очередь нейтронов, протонов, а также электронов. Если мощные потоки нейтронов возникают главным образом в ходе ядерных и термоядерных реакций, осуществляемых человеком, то с потоками протонов и электронов люди сталкиваются при освоении космического пространства. Более подробно об этом будет говориться в соответствующем разделе книги.

Если протоны и электроны при соприкосновении с живым телом вызывают в нем все тот же эффект ионизации (а также возбуждения), подобный действию рентгеновских и гамма-лучей, то действие нейтронов сложнее. Будучи незаряженными, эти частицы способны проникать внутрь атомов, вызывая внутриядерные реакции и, в частности, образование искусственных радиоактивных изотопов. После нейтронного облучения более или менее длительно сохраняется так называемая наведенная радиоактивность. За счет этого процесса организм может дополнительно получить некоторую дозу радиации. Описанный эффект играет главную роль при действии лишь так называемых медленных нейтронов, обладающих малой скоростью и энергией. Быстрые нейтроны, сталкиваясь с ядрами атомов, отдают им часть своей энергии, превращая их в ядра отдачи, вызывающие вторичную ионизацию. Особенно быстро нейтроны отдают свою энергию ядрам водорода – протонам. Поэтому вода – один из лучших поглотителей нейтронного облучения, а биологическое действие быстрых нейтронов в большой мере обусловлено ионизирующей активностью протонов отдачи.

Физические эффекты, вызываемые различными ионизирующими агентами, весьма сходны, поэтому мало отличаются и их биологические эффекты. Однако количественные различия могут быть значительными. Дело в том, что линейная плотность ионизации для протонов, нейтронов, альфа-частиц, как правило, значительно выше, чем рентгеновских и гамма-лучей. В пределах одной клетки протон или нейтрон успевает вызвать гораздо больше ионизации, а значит, и повреждений, чем гамма-квант. Поэтому при одинаковой физической дозе излучения биологический эффект альфа-частиц, протонов, нейтронов (с энергией несколько миллионов электрон-вольт) оказывается в 5 – 10 раз выше, чем у гамма-лучей. Но с увеличением энергии и скорости ионизирующих частиц число пар ионов на единицу их пробега уменьшается, а относительная биологическая эффективность (вычисленная по выживаемости, средней продолжительности жизни животных, срокам наступления периодов лучевой болезни, тяжести клинической картины, изменениям крови и т. п.) сначала уменьшается до единицы, а затем падает еще ниже. По данным советских авторов, протоны с энергией в 126 Мэв (мегаэлектронвольт) примерно столь же активны, как гамма-лучи, а протоны 660 Мэв почти вдвое менее эфективны, чем гамма-лучи (ОБЭ колеблется по разным показателям от 0,5 до 0,9 – 1,0).

Так обстоит дело с ранними проявлениями лучевого поражения. Что же касается отдаленных последствий, то здесь опасность потоков быстрых частиц вырисовывается особенно наглядно. Оказывается, лучевые катаракты особенно часто возникают после нейтронного облучения. Что же касается наиболее грозного последствия облучения организма – злокачественных новообразований, то после воздействия нейтронных и протонных потоков опухоли возникают весьма часто и в больших количествах. Экспериментальные данные советских авторов Ю. И. Москалева, В. Н. Стрельцовой, Е. Е. Чеботарева и других показали, что сравнительно небольшие дозы нейтронного облучения вызывают появление разнообразных злокачественных опухолей у 30 – 50% облученных крыс, причем формы опухолей необычны для данного вида животных. Очевидно, более грубые повреждения, вызываемые этими излучениями, способствуют злокачественному перерождению клеток.

Наконец, животные, перенесшие нейтронное облучение, нередко гибнут через несколько месяцев, по-видимому, из-за глубокого повреждения иммунологических, защитных механизмов, из-за пониженной сопротивляемости организма. Таким образом, потоки частиц высоких энергий, наряду с общим ионизирующим действием, сходным с эффектом гамма-лучей, обладают и некоторыми специфическими отличиями, обусловленными иной линейной плотностью ионизации и проявляющимися как в ранний период, так и в отдаленные сроки после облучения.

Хроническая лучевая болезнь

Следствием неполного выздоровления после перенесенного острого радиационного поражения может быть хроническая лучевая болезнь. Однако эта болезнь может развиться и вне связи с острой формой под влиянием длительного воздействия на организм небольших доз внешнего облучения, а также при постоянном внутреннем облучении за счет осевших где-то в организме радиоактивных изотопов.

Начальные признаки хронической лучевой болезни, характерные для ее первого периода (легкая раздражительность, утомляемость, головная боль, головокружение, общая слабость) настолько неспецифичны, нестойки, что их легко относят за счет всяческих недомоганий, простудных заболеваний, переутомления и т. п.

Картина крови на этом – первом этапе развития болезни такая же, как при острой лучевой болезни: преобладают явления раздражения кроветворных органов, что проявляется в увеличении продукции лейкоцитов (в том числе и лимфоцитов), особенно молодых форм, а также ретикулоцитов. Наряду с явлениями стимуляции кроветворения могут быть и противоположные сдвиги в виде уменьшения уровня лейкоцитов, измененных форм клеток и т. п. Чаще всего наблюдаются волнообразные колебания числа клеток около уровня нормы, снижение кровяного давления, неустойчивость пульса. На этом этапе болезни изменения носят нестойкий, функциональный характер и в результате отдыха и лечения (нередко обычного санаторного) полностью проходят.

Однако при продолжающемся действии малых доз облучения болезнь прогрессирует, вступает во второй этап. Развивается потливость, снижается кровяное давление, выделение желудочного и кишечного соков, головная боль резко усиливается и становится постоянной, ухудшается память. Начинают появляться признаки повышенной проницаемости и ломкости сосудов: при легких ушибах или даже без них образуются кровоподтеки, часто возникают носовые кровотечения, стоматиты, усиливается выпадение волос. Количество лейкоцитов в крови падает ниже 2 тыс. Снижается количество тромбоцитов. Появляется много дегенеративных, токсических форм клеток крови. Нарушается функция желез внутренней секреции. Вследствие общего ослабления организма легко возникают инфекционные осложнения – бронхиты, воспаления легких, кишечника, желчных путей. Из-за ослабления реактивности организма эти воспалительные процессы протекают без сильной температурной реакции, но со значительным общим угнетением.

В последнем периоде хронической лучевой болезни все описанные явления прогрессируют, приобретая необратимый характер. Развивается глубокая дегенерация внутренних органов, организм почти утрачивает способность восстанавливать разрушенные клетки, кроветворение угасает. Стойкое понижение кровяного давления сочетается с множественными кровоизлияниями, легко возникают и тяжело протекают инфекционные процессы.

Однако такой тяжелый, далеко зашедший процесс наблюдается чаще всего в экспериментальных условиях. Люди же, подвергающиеся риску облучения малыми дозами ионизирующей радиации, находятся под постоянным медицинским надзором, у них систематически берется кровь на анализ. В случае появления самых первых, еще нестойких признаков хронического лучевого заболевания или только при подозрении они получают дополнительный отпуск и соответствующее общеукрепляющее лечение. Эти несложные, но своевременно принятые меры устраняют опасность тяжелых осложнений, развития лучевого поражения и гарантируют сохранение здоровья и работоспособности.

В тех редких случаях, когда мероприятий санаторного типа оказывается недостаточно, чтобы полностью устранить явления начавшегося хронического процесса, прибегают к медикаментозному лечению. Оно включает обязательно средства, успокаивающе действующие на нервную систему: бром, легкие снотворные из группы препаратов барбитуровой кислоты, а также средства, повышающие жизненный тонус (женьшень, китайский лимонник, элеутерококк, пантокрин и др.). При явлениях угнетения кроветворения повторно применяют переливание крови и ее компонентов (лейкоцитной и тромбоцитной массы, плазмы) или кровозаменителей (белково-солевых смесей), вводят витамины В₆, B₁₂, фолиевую кислоту, а также стимуляторы кроветворения – нуклеиновокислый натрий, лейкоген, тезан и др. Однако в тяжелых случаях стимуляторы неэффективны и даже вредны, так как могут ускорить истощение кроветворной системы. Поэтому при тяжелых формах хронической лучевой болезни ограничиваются переливаниями крови и ее компонентов, чтобы восполнить потребность организма (это так называемое заместительное лечение). Чтобы уменьшить проницаемость сосудов, дают аскорбиновую кислоту, рутин и другие препараты витамина Р, серотонин и его производные, е-аминокапроновую кислоту, викасол, хлористый кальций. Для лечения инфекционных осложнений применяют антибиотики.

Питание больных хронической лучевой болезнью во всех случаях должно быть обильным, полноценным, содержать в достаточном количестве витамины, белки, минеральные соли и быть легко усвояемым.

Отдаленные последствия облучения организма

Многолетние наблюдения за жителями Хиросимы и Нагасаки, пережившими атомное нападение, а также многочисленные экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что в большинстве случаев в организме, который подвергался действию значительных доз радиации и перенес острую или хроническую лучевую болезнь, через много лет могут развиться самые разнообразные болезненные процессы. В одних случаях отдаленные последствия облучения прямо связаны с действием радиации и являются закономерным итогом скрыто текущего процесса. В других случаях облучение создает известные предпосылки, способствующие развитию нового тяжелого недуга. Однако в обоих случаях несомненная роль облучения побуждает отнести эти болезненные процессы к числу последствий лучевого поражения организма.

Какие же новые испытания ожидают организм, сумевший победить непосредственную опасность, связанную с лучевым повреждением? К числу отдаленных последствий облучения относятся лучевые катаракты, злокачественные опухоли, в том числе опухоли кроветворной ткани (лейкозы, эритремии), нарушения развития плода и потомства облученных организмов, нарушения деятельности многих систем организма, явления преждевременной старости, сокращение продолжительности жизни.

Лучевые катаракты (помутнения хрусталика) развиваются как при действии ядерных излучений на глаз, так и под влиянием общего облучения организма. Особенно часто наблюдаются катаракты при длительном действии нейтронов. Японские ученые установили, что у людей, находившихся на расстоянии до 4 км от места взрыва, лучевые катаракты развились в 25 – 30% случаев, причем с момента взрыва проходило от нескольких месяцев до 12 лет и больше.

Злокачественные опухоли возникают после перенесения как общего внешнего облучения, так и внутреннего облучения радиоактивными изотопами. Под влиянием мягких рентгеновских лучей и потоков электронов, не проникающих глубоко внутрь организма, через много лет могут развиться опухоли кожи и подкожной клетчатки. Жесткие рентгеновские и гамма-лучи, имеющие большую проникающую способность, со временем могут вызвать развитие опухолей в более глубоко расположенных органах. Когда ученые еще не знали о вредном действии этих лучей и не прибегали к каким-либо мерам предосторожности, через 20 – 30 лет после начала деятельности у врачей-рентгенологов в ряде случаев наблюдалось развитие рака кожи, особенно часто – кожи рук, которыми врачи под контролем рентгеновского экрана производили те или иные манипуляции. Первый достоверный рентгеновский рак кожи был описан немецким ученым Фрибеном в 1902 г., т. е. всего через шесть лет после открытия лучей Рентгена, у 33-летнего рентгенотехника, который четыре года занимался демонстрацией рентгеновских трубок, для чего подставлял под луч свои руки; на тыльной части правой кисти развился рак кожи. Одно из опаснейших последствий длительного облучения организма малыми дозами радиации и кратковременного действия большими мощностями – развитие опухолей кроветворной системы. Чаще всего опухолевый процесс поражает те клетки костного мозга, которые участвуют в образовании лейкоцитов крови и особенно чувствительны к действию лучей. Опухоль этой ткани обычно вызывает усиленное образование белых кровяных телец – белокровие, лейкемию, или лейкоз. Такая форма опухолевого процесса развивается весьма бурно и злокачественно. Как показали наблюдения за жителями Хиросимы и Нагасаки, число заболеваний лейкозами среди людей, перенесших ядерный взрыв, начало возрастать примерно через шесть-семь лет после окончания войны и в настоящее время превышает число заболеваний среди необлученных в три-четыре раза. У лиц, находившихся ближе к месту взрыва, лейкемия возникала чаще, чем у тех, кого отделяло от этого места большее расстояние, и примерно в 15 раз чаще, чем у необлученных. Значительно реже, чем лейкозы, развиваются опухоли красной кроветворной ткани – так называемые эритремии. Они протекают гораздо менее злокачественно и лучше поддаются лечению.

Под влиянием длительного вдыхания радиоактивной пыли, а также газообразных радиоактивных веществ – радона и его продуктов – развивается рак легкого. Именно рак легкого скрывался под маской так называемой "болезни рудокопов", наблюдавшейся в Иоахимстале (Чехословакия). Опасность рака легкого должна учитываться и при работе в урановых рудниках.

В случае проникновения в организм долгоживущих радиоактивных изотопов создаются условия для длительного облучения органов и тканей и, следовательно, для развития опухолей. При этом преимущественно поражаются именно те органы, в которых накапливаются изотопы и которые получают наибольшую дозу облучения. Изотопы, накапливающиеся в костях (радий, торий, стронций и др.), вызывают развитие саркомы костей. Саркома челюсти, развивавшаяся у работниц часовой фабрики, явилась следствием попадания в рот светящегося состава, содержавшего соль радия. Накопление в организме радиоактивного цезия-137 способствует возникновению опухоли печени.

Однократное воздействие значительной дозы радиации или длительное внешнее или внутреннее облучение организма относительно малыми дозами вызывает со временем и серьезные нарушения в системе кроветворения. Одним из распространенных последствий облучения, по данным эксперимента и клиники, является стойкое повышение артериального давления. Повреждение почечной ткани при выведении радиоактивных изотопов из организма приводит к замещению разрушенных клеток функционально неполноценной соединительной тканью. Этот процесс нефросклероза еще больше усиливает гипертонию. В облученном организме быстрее развиваются склероз сосудов, повреждения мышцы сердца, что также сказывается с возрастом. Таким образом, через десятки лет организм, перенесший мощное или длительное облучение, не гарантирован от возникновения опухолей и от других последствий действия радиации.

Облучение организма матери в период беременности оказывает серьезнейшее влияние на развитие плода. Большая доза лучей может вызвать внутриутробную гибель плода, преждевременные роды или уродства, нередко несовместимые с жизнью, а также аномалии внутренних органов, помутнения роговицы и т. п. Роды у матерей, облученных во время беременности, протекают тяжело из-за слабости родовой деятельности и разнообразных осложнений. Дети, облученные внутриутробно, подвергаются опасности развития лейкоза и тяжело переносят детские заболевания.

Опасность возникновения уродств существует и в тех случаях, когда будущие родители подвергаются облучению до зачатия. Повреждения нуклеопротеидных структур половых клеток родителей могут привести к временной стерильности и нарушению нормального развития плода.

Описанные отдаленные последствия облучения встречаются лишь у немногих лиц, подвергшихся облучению. Однако некоторые последствия в большей или меньшей степени наблюдаются у всех организмов, подвергшихся действию ядерных излучений. Многочисленными опытами и наблюдениями установлено, что после интенсивного или длительного облучения сокращается продолжительность жизни организма, во всех органах и тканях происходят изменения, которые можно охарактеризовать, как раннее, преждевременное старение. Чем больше доза радиации, тем значительнее укорачивается жизнь. Таким образом, благополучный исход острой или хронической лучевой болезни и отсутствие серьезных отдаленных последствий облучения не спасают живой организм от этого универсального эффекта. Даже в самом благополучном случае лучевая болезнь не проходит бесследно. Ее вредное влияние распространяется за пределы жизни данного облученного организма и может сказаться на протяжении жизни нескольких поколений его потомков.