Накопление в организме долгоживущих ДПР

22 Апреля в 14:36 961 0


Долгоживущие ДПР RaD (210Pb), RaE (210Bi) и RaF (210Ro) — это высокотоксичные радиоактивные изотопы.

Предел годового поступления RaD в организм составляет 2,8 • 102 Бк (НРБ-99).

Так, например, при приеме радоновых процедур в организм поступает очень незначительное количество изотопов.

При радоновой ванне объемом 200 л с концентрацией 1,5 кБк/л распадается 2,7 • 106 атомов радона.

После распада они превращаются в конечном итоге в атомы RaD, активность которого в организме будет равна 2,6 • 10-3 Бк.

Это составляет при приеме одной ванны примерно 1 • 10-5 от предела годового поступления RaD в организм, а при приеме курса из 15 процедур — 1,5 • 10-4.

При радоновых ингаляциях без ДПР (курс из 15 процедур по 15—20 мин с дозировкой 0,15 кБк/л) в организме накапливается 8 • 10-5 от предельно допустимого содержания RaD в организме. Если во вдыхаемом воздухе есть ДПР, то накопление RaD в организме возрастает в Зраза.

При питье радоновой воды, приготовленной с помощью препарата радия, необходимо учитывать накопление RaD в водном концентрате радона за время между его приготовлением и использованием. Расчеты показывают, что при питье радоновой воды в день ее приготовления (прием 1,3 МБк радона за курс) в организме накапливается 1,8 • 10-2 от предельно допустимого количества 210Ро в организме по НРБ-99. Если искусственно приготовленную радоновую воду пить через неделю после ее приготовления, то в селезенке накапливается на порядок больше 210Ро. Следовательно, для питьевых процедур следует применять свежеприготовленный водный концентрат радона.

Таким образом, при трех основных видах радоновых процедур накопление долгоживущих ДПР в организме больных опасности не представляет.

Поглощенные дозы излучения при основных видах радоновых процедур

Величины поглощенных доз излучения по органам и тканям определены в экспериментах на животных (крысы) и в испытаниях на человеке при радоновых ваннах (водных и воздушных), питье радоновой воды, радоновых ингаляциях. На основании этих исследований составлены формулы и таблицы для подсчета поглощенных доз излучения.

Для определения величины Дэкв необходимы:

  • концентрация (С) радона в воде или воздухе, используемых при проведении процедуры (ванны, ингаляции и др.), в нКи/л (кБк/л);
  • суммарная активность (А), вводимая в организм (при питье, ингаляциях и пр.) в мкКи;
  • среднее содержание в облучающей среде ДПР (N) в форме числа «скрытых» в 1 л среды альфа-распадов этих изотопов;
  • суммарная длительность (Т) процедур за курс лечения в мин;
  • масса тела больного (Р) в кг;
  • поверхность кожи больного (S), соприкасавшейся с содержащей радон средой, в м2.
На основании этих сведений по уравнениям, приведенным в таблице, рассчитывают ДЭКв. в миллибэрах, которая в большинстве случаев является суммой двух ее составляющих:

Дэкв.=Д1+Д2 (6.1)

где Д1 — облучение от радона, проникшего в организм из облучающей среды; Д2 — облучение от ДПР, содержащихся в облучающей среде и сорбирующихся на соприкасающихся со средой тканях и частично поступающих в организм.

В таблице приведены ориентировочные соотношения составляющих Д1 и Д2 для некоторых методик лечения, что позволяет произвести подсчет величины ДЭКв. ПРИ отсутствии сведений о содержании в воде или в воздухе облучающей среды процедуры ДПР.

Поглощенные дозы излучения при водных радоновых ваннах

Величину поглощенной дозы излучения (ДЭКв.) подсчитывают по формуле:

Дэкв. =Д1n1 +Д2n2, (6.2)

где n1 и n2 — коэффициенты неравномерности распределения величины Д по органам и тканям для каждого вида радоновых процедур.

Уравнения, приведенные в таблице для водных и воздушных ванн, неприменимы для расчета уровней облучения кожи при купании в проточных бассейнах, подводном душе-массаже, подводной гимнастике, где уровень осаждения ДПР на кожу больше, чем в обычных водных ваннах.

Из расчетов по формуле (6.1) с использованием таблицы следует, что при радоновых ваннах облучение всех внутренних органов по сравнению с кожей не превышает 1 %.

Таблица. Уравнения для подсчета составляющих Д1 и Д2 величины Дэкв. (в мбэр или мкЗв)
Уравнения для подсчета составляющих Д1 и Д2 величины Дэкв. (в мбэр или мкЗв)

Таблица. Соотношение величин Д1 и Д2 при наиболее часто встречающихся условиях
Соотношение величин Д1 и Д2 при наиболее часто встречающихся условиях

Таблица. Коэффициенты поглощенной дозы излучения для органов и тканей больного (водные и воздушные радоновые ванны)
Коэффициенты поглощенной дозы излучения для органов и тканей больного (водные и воздушные радоновые ванны)

Примеры расчета величин поглощенных доз излучения с использованием вышеприведенных уравнений и таблиц

Необходимо определить величину Д кожи и печени больного, принявшего курс водных радоновых ванн (10 ванн по 15 мин) с дозировкой 40 нКи/л (1,5 кБк/л) и поверхностью погружения кожи в воду ≈ 1,3 м2 (S).

По формуле из таблицы вычисляют величину

Д, = 2,8•10-4•40•150•1,3 = 2,2 мбэр;

Д = 7,5•10-2•1,5•150•1,3 = 22 мкЗв;

По таблице определяют вторую составляющую Д2:

Д2 = 1,4 • Д1 = 1,4•1,1 = 3,1 мбэр, 31 мкЗв.

Величину Дэкв. для кожи и печени подсчитывают по уравнению 6.2 с использованием коэффициентов распределения из таблицы для кожи и печени соответственно.

Величину Дэкв. для кожи и печени подсчитывают по уравнению

При приеме местных радоновых ванн величину ДЭКв. рассчитывают аналогично, но с использованием составляющих Д1 и Д2, приведенных для этих ванн в таблице. При подсчете величины ДЭКв. коэффициенты распределения определяются через их величину для общих водных радоновых ванн, однако с учетом площади погруженной в радоновую ванну кожи S (см2).

n1 = 24 : S и n2 = 41 : S.

Дозиметрические данные свидетельствуют о том, что при водных радоновых ваннах основному облучению подвергается кожа больного. При местных ваннах облучение больного уменьшается пропорционально погруженной в воду площади кожи. Облучение самой погруженной в воду кожи при местной и общей процедуре при прочих равных условиях практически одинаково.

Поглощенные дозы излучения при воздушно-радоновых ваннах (ВРВ)

В таблицах приводятся уравнения для подсчета Д1, Д2 и Дэкв. в непроточных ВРВ. Пользуясь таблицей, проводят подсчет величины Д для конкретных органов и тканей.

В проточных ваннах с той же дозировкой радона величины поглощенных доз будут в 1,5—2 раза выше при прочих равных условиях. Для определения Д2 в уравнении, приведенном в таблице, необходимо знать величину N — «скрытую» энергию ДПР, содержащихся в единице объема бокса ВРВ, по определенной методике. Однако ввиду громоздкости этого метода на практике приходится использовать приближенные уравнения, приведенные в таблице.

Поскольку радон из дозирующего устройства поступает в бокс ВРВ практически без ДП, можно теоретически вычислить число распавшихся в боксе за время процедуры атомов радона и полное число распавшихся в боксе альфа-активных атомов короткоживущих ДПР. В ВРВ за время процедуры распадается «n» атомов радона, число которых может быть подсчитано по уравнению:

n = n0 • (1 - e-лt) (6.3)

где n0 — исходное число атомов радона; л — константа распада радона и t — время экспозиции.

Полное число альфа-распадов в боксе от образовавшихся там за t минут атомов RaA составит 2n. Зная процент оседания на кожу образовавшихся в боксе ДП, можно подсчитать поглощенную дозу излучения в коже (Дк) по уравнению:

можно подсчитать поглощенную дозу излучения в коже (Дк) по уравнению (6.4)

где ОБЭ — относительная биологическая эффективность альфа-излучения, принимаемая равной 20, Еср — усредненная энергия альфа-излучения RaA и RaC, равная 7,35 Мэв; К — доля альфа-излучения, попадающая в кожу, равная 0,5; m — масса кожи человека (1500г); 1,6 • 10-6 — коэффициент перехода от Мэв к эргам; 10 000 — коэффициент перехода от эргов к Зв; Q — концентрация радона, нКи/л; (2n) — полное число альфа-распадов в объеме бокса при t = 1 мин и концентрации радона в нем Q = 1 нКи/л, равное 2,7 • 106 альфа-распада в 600 л; t — время процедуры в мин; К' — доля ДП, оседающая на кожу больного в боксе от полного числа альфа-распадов в нем за время процедуры и после ее окончания, равная 0,05 по данным экспериментальных исследований. Решая это уравнение, получим:


Дк= l,05•Q•t (мкЗв). (6.5)

Отсюда следует, что при Q = 40 нКи/л и t = 300 мин; Дк — 12,6 мЗв, т.е. доза облучения кожи в боксе составляет примерно 1 мкЗв на 1 нКи/л (37 Бк/л) радона за 1 мин процедуры.

Вычисление величины Дк с использованием формул, приведенных в таблице, дает величину в 15 мЗв. Эта цифра близка к полученной по предложенной нами формуле 6.5. Очевидно, что предлагаемый нами способ расчета величины Дк при ВРВ более прост и точен, чем ранее приводимый.

В проточные и непроточные ванны радон поступает сразу после извлечения его из воды и поэтому практически без ДП. В связи с этим содержание ДП в воздухе бокса ВРВ к концу процедуры не превышает 2—5 % от равновесного.

На курорте Ходжа-Оби-Гарм проточность воздуха в процедурных кабинах небольшая (2—3 воздухообмена в час). Это ведет к существенному накоплению ДПР и очень малому сдвигу между радоном и его ДП. Поэтому Дк в этих условиях достигает 170 мкЗв. Такую же дозу получает кожа больного при приеме им водной радоновой ванны с концентрацией радона 1,5 кБк/л или пятигорской ВРВ с концентрацией 0,34 кБк/л.

Приведенные данные свидетельствуют также о том, что разные виды и даже разновидности радоновых процедур можно сравнивать между собой по эффективности действия только при равных дозовых нагрузках. Концентрация радона и его ДП в воде и воздухе лечебных процедур может быть при этом совершенно разная, в связи с чем возникает необходимость определения поглощенных доз излучения при сравнении лечебной эффективности различных видов радоновых процедур.

Поглощенные дозы при радоновых ингаляциях

Наблюдается значительная зависимость поглощенных доз при радоновых ингаляциях от содержания в воздухе ДПР. При вдыхании чистого радона без ДП наибольшему облучению подвергаются корковый слой почек, кожа, легкие. С нарастанием в воздухе Д11Р вплоть до равновесного с радоном содержания резко увеличиваются лучевые нагрузки на органы дыхания, что в итоге требует ограничения верхнего диапазона дозировок. В связи с этим при подсчете поглощенных доз излучения при радоновых ингаляциях необходимо определять величину N — «скрытую» энергию ДПР во вдыхаемом воздухе. Подсчет величин Дь Д2 и Дср проводят по уравнениям таблиц и коэффициентов.

При гипертермии, если температура воздуха достигает 40—41 °С, облучение организма за счет большого накопления радона в тканях увеличивается примерно вдвое.

Поглощенные дозы при питье радоновой воды

При питье радоновой воды наибольшему облучению подвергаются желудок и смежные с ним органы (сальник, брыжейка, печень, селезенка). После еды радон дольше задерживается в содержимом желудка, более длительно всасывается, медленно из него выводится, что приводит к несколько большему облучению организма, чем при приеме радоновой воды натощак. Подсчеты величин Д проводят по уравнениям, приведенным в таблице, подсчеты коэффициентов.

Таблица. Коэффициенты распределения поглощенной дозы излучения органов и тканей больного при питье радоновой воды
Коэффициенты распределения поглощенной дозы излучения органов и тканей больного при питье радоновой воды

В заключение следует отметить, что на величину Д при ваннах могут влиять температура окружающей среды и содержание в ней СО2. Патологическое состояние организма не оказывает, как правило, существенного влияния на формирование дозовых нагрузок, исключение представляют пораженные участки кожи и слизистых, где дозовые нагрузки увеличиваются за счет большего осаждения на эти места ДПР.

Дозовые нагрузки при проточных ваннах и купании в бассейнах с радоновой водой изучены недостаточно. Очевидно, что при этих процедурах за счет большего осаждения на кожу ДПР ее облучение будет несколько большим, чем при приеме обычных водных радоновых ванн.

Не изучены дозовые нагрузки при таких процедурах, как радоновый душ на голову и гинекологические орошения, а также местные процедуры, как водные, так и воздушные.

Поглощенные дозы при радоновых аппликаторах

Величину Дэкв. в слое, соответствующем глубине проникновения альфа-частиц в кожу, можно подсчитать по уравнению:

Величину Дэкв. в слое, соответствующем глубине проникновения альфа-частиц в кожу, можно подсчитать по уравнению (6.6)

где N — полное число альфа-распадов; Е — усредненная энергия излучения альфа-частиц, равная 7,5 Мэв; 1,6•10-6 — коэффициент перехода от Мэв к эргам; ОБЭ — относительная биологическая эффективность альфа-излучения, равная 20; К — поправка на геометрию, равная 0,5; 10 000 — коэффициент перехода от эргов к Зв; m — масса 1 см2 кожи, равная 0,072 г/см2.

По расчетам по формуле 6.6 при активности радонового аппликатора 37 кБк/см2 (по гамма-излучению), доза альфа-излучения на первом микроне кожи от поверхности составляет 90 Зв, бета-излучения — 3 мЗв, гамма-излучения — 1 мЗв.

Средняя доза альфа-излучения на весь облученный эпидермис составляет 28,1 Зв/37 кБк/см2, средняя доза бета-облучения — 0,9 Зв/37 кБк/см2 Из этих расчетов, в частности, следует, что доза бета-облучения кожи более чем на порядок ниже, чем альфа-облучения.

При использовавшихся ранее повязках с ДП торона отмечено, что доза альфа-облучения кожи в 3— 5 раз больше, а бета-облучения — в 2—4 раза меньше. При лечебном применении тороновых повязок почти у всех больных отмечалась эритемная реакция, при радоновых — только в отдельных случаях. Эритема, как известно, связана в основном с альфа-облучением кожи. При радоновых повязках альфа-облучение кожи меньше, а бета- — больше, чем при тороновых.

Возможно что бета-излучение в радоновых повязках имеет немаловажное значение, но для выяснения этого вопроса необходимо проведение исследований с использованием радоновых аппликаторов, в которых альфа-излучение будет поглощаться специальным экраном, пропускающим бета-излучение.

При лечении радоновыми аппликаторами используется курс из 10 процедур с активностью 18,5—37 кБк/см2, доза альфа-облучения кожи 440—900 Зв, бета-излучения 15—30 Зв, гамма-излучения 5—10 мЗв. Это достаточно высокие лучевые нагрузки. Однако с точки зрения радиобиологии существенное значение имеет облучение только росткового слоя клеток эпидермиса, которые находятся на глубине около 50 мкм от поверхности кожи, куда доходит очень небольшая часть излучения альфа-частиц с поверхности аппликатора.

То, что часть радонового излучения аппликатора достигает росткового слоя эпидермиса, подтверждается появлением на коже эритемной реакции при дозах альфа-излучения на поверхности в несколько десятков крад. Степень облучения росткового слоя эпидермиса зависит от толщины эпидермиса на данном участке тела и от того, что в конце пробега альфа-частиц их линейная плотность ионизации резко возрастает, а также и ряда других причин. Только с учетом этого можно оценить реальные величины облучения росткового слоя кожи.

В связи с этим к современным дозиметрическим оценкам облучения кожи следует относиться как к весьма приближенным, особенно при использовании их для определения допустимых уровней облучения кожи при применении радоновых аппликаторов. Тем не менее достаточно высокие дозы бета-облучения от радоновых аппликаторов (до 30 Зв за курс), что в 60 раз превышает уровень допустимого годового облучения кожи профработников за год, и наличие сопутствующего, хотя и небольшого гамма-облучения кожи позволяет рекомендовать применение радоновых альфа-аппликаторов только в тех случаях, когда другие методы терапии малоэффективны.

Это ограничение практически не касается использования других методов радоновых процедур.

Рассмотрение уровней облучения организма, его органов и тканей при применяемых ныне методиках лечения позволяет сделать вывод о том, что при радоновых ваннах внутренняя среда организма облучается меньше, чем при питье и ингаляции. Существенно и то, что в первом случае облучению подвергается наименее чувствительный орган — кожа.

При радоновых ингаляциях облучение дыхательных путей тем значительнее, чем больше ДП содержится во вдыхаемом воздухе. В этих условиях усиливается, хотя и в меньшей степени, облучение других тканей внутренних органов, в которые ДПР поступают с кровью из легких. При всех видах радоновых процедур меньше облучаются мозг, мышцы, кости, гонады (исключение составляют гинекологические орошения радоновой водой).

С дозиметрических позиций лечебное действие малых доз излучения при радоновых процедурах находит свое объяснение в особенностях временного и пространственного распределения доз излучения при этом виде лучевой терапии. Пиковая мощность дозы при радоновых процедурах в десятки—сотни раз превышает фоновую (временная неравномерность); коэффициент неравномерности распределения по отдельным органам и тканям достигает 40 и на внутриорганном уровне возрастает еще в несколько раз (пространственная неравномерность). Увеличение мощности дозы в сотни раз позволяет для достижения того же биологического эффекта действия снизить в несколько раз общую дозу облучения.

И.И.Гусаров
Похожие статьи
показать еще
 
Общее в медицине