Радиационные поражения при внешнем облучении Биологические эффекты

Радиационные поражения при внешнем облучении

Биологические эффекты ионизирующих излучений Время Эффекты Доли секунды Поглощение энергии Секунды Повреждения в биомолекулах (ДНК, мембраны) Репарация повреждений Минуты Часы Дни Недели Месяцы Изменения в клетках Гибель клеток Гибель Клинические тканей и синдромы органов Мутации в половых соматических клетках Годы Десятилетия Века Генетические эффекты Лейкемия или рак

Классификация радиобиологических эффектов По значению для судьбы облученного организма Патологические Горметические По возможности наследования Соматические Генетические По срокам проявления Ближайшие Отдаленные Общие (тотальные) Местные (локальные) По локализации По характеру связи с дозой облучения Детерминированные Стохастические

Стохастические эффекты облучения – это поражения, которые являются результатом повреждения одной клетки или небольшого их числа; дозовый порог для их возникновения отсутствует; от дозы зависит лишь вероятность возникновения поражения, но не его выраженность (степень тяжести)

Детерминированные эффекты облучения – это поражения, которые являются результатом коллективного повреждения значительного числа клеток облученной ткани или организма в целом; проявляются при превышении порога дозы; вероятность их возникновения и степень выраженности зависят от дозы облучения

Дозовые пороги различных детерминированных эффектов < 0, 1 Гр – клинических эффектов лабораторных изменений не выявляется и > 0, 2 Гр – определяется увеличение числа хромосомных аберраций > 0, 4 Гр – развитие временной (обратимой) стерильности у мужчин > 0, 5 Гр – определяется преходящая депрессия кроветворения с лимфопенией и неспецифическая клиническая симптоматика (острая лучевая реакция) > 1, 0 Гр – лучевое поражение организма

Зависимость формы радиационного поражения от условий облучения Острое общее внешнее облучение Острая лучевая болезнь Острое местное облучение Местные лучевые поражения Сочетанное облучение Сочетанные радиационные поражения Комбинированное Комбинированные радиационное воздействие радиационные поражения Хроническое облучение Хроническая лучевая болезнь

Острая лучевая болезнь – это нозологическая форма, возникающая в результате острого внешнего относительно равномерного гамма- или гамма-нейтронного облучения всего организма или большей его части в дозе, превышающей 1 Гр

Критический орган (критическая ткань) Критическим называется орган (ткань), поражение которого в данном диапазоне доз определяет клиническую симптоматику и исход радиационного поражения всего организма 1 – 10 Гр – костный мозг 10 – 20 Гр – эпителий тонкого кишечника более 50 Гр – центральная нервная система

Клинические формы и степени тяжести острой лучевой болезни от внешнего облучения Клиническая форма Степень тяжести Доза облучения, Гр Смертность, % Сроки гибели 1– 2 – – Средняя 2– 4 5 40 – 60 Тяжелая 4– 6 50 30 – 40 6 – 10 95 11 – 20 Костномозговая Легкая Крайне тяжелая Кишечная - * - 10 – 20 100 8 – 16 Токсемическая - * - 20 – 50 100 4– 7 Церебральная - * - более 50 100 1– 3

Периоды течения острой лучевой болезни n n n Период общей первичной реакции на облучение Скрытый период или период мнимого благополучия Период разгара Период восстановления Период остаточных явлений Период отдаленных последствий

Основные синдромы периода общей первичной реакции на облучение n Диспептический синдром: анорексия, тошнота и рвота (>0, 5 – 1 Гр), диарея (4 – 6 Гр) n Астеновегетативный синдром: слабость и повышенная утомляемость (1 – 2 Гр), головная боль (4 – 6 Гр), головокружение (6 – 8 Гр), гипертермия (8 – 10 Гр)

Клинические проявления общей первичной реакции при облучении в различных дозах 1 – 2 Гр Начало Рвота Диарея Продолжительность 2 – 4 Гр 4 – 6 Гр более 6 Гр 2 ч 1– 2 ч 0, 5 – 1 ч 5 – 20 мин однократная повторная многократная неукротимая нет может быть есть 1– 3 ч до 1 сут до 2 сут более 2 – 3 сут

Основные синдромы периода разгара n n n n Панцитопенический синдром Синдром инфекционных осложнений Геморрагический синдром Диспептический синдром Токсемический синдром Синдром лучевой алопеции Кахексический синдром и др.

Панцитопенический синдром Нормальное состояние После облучения

Число нейтрофилов Динамика числа нейтрофилов после облучения в различных дозах Норма <1 Гр 1 -2 Гр 2 -5 Гр >5 -6 Гр Сроки после облучения, сут

Число лимфоцитов Динамика числа лимфоцитов после облучения в различных дозах Норма <1 Гр 1 -2 Гр >5 -6 Гр 2 -5 Гр Сроки после облучения, сут

Число тромбоцитов Динамика числа тромбоцитов после облучения в различных дозах Норма <1 Гр 1 -2 Гр >5 -6 Гр 2 -5 Гр Сроки после облучения, сут

Число эритроцитов Динамика числа эритроцитов после облучения Сроки после облучения, сут

Кишечный синдром Развивается после облучения в дозах 10 – 20 Гр Критической тканью является эпителий тонкого кишечника

Периоды течения кишечной формы острой лучевой болезни n n n НАЧАЛЬНЫЙ ПЕРИОД: тошнота, рвота, анорексия, прогрессирующая общая слабость, гиподинамия, диарея, снижение АД, эритема, высокая температура тела, боли в животе, миалгии, артралгии, головные боли ЛАТЕНТНЫЙ ПЕРИОД: кратковременное, не более 3 сут, улучшение общего состояния, однако проявления заболевания полностью не исчезают ПЕРИОД РАЗГАРА: резкое ухудшение состояния, диарея, повышение температуры тела до 39– 40 0 С, анорексия и атония желудка, нарушение процессов всасывания в кишечнике, быстрое снижение массы тела, обезвоживание, интоксикация, эндогенное инфицирование, агранулоцитоз, геморрагии на слизистой желудка и кишечника

Церебральный лучевой синдром n n Развивается после облучения в дозах свыше 50 Гр Начинается с развития синдрома ранней преходящей недееспособности, патогенез которого определяется усиленной утилизацией АТФ в реакциях поли-АДФрибозилирования В дальнейшем подключаются сосудистые расстройства Гибель пострадавших наступает на 1 – 3 сут в 100 % случаев

Лучевые поражения при неравномерном облучении n n n Неравномерным считается облучение, при котором перепад поглощенных доз по телу превышает 10 – 15 % При небольших перепадах доз клиническая картина неравномерного поражения мало отличается от классической формы острой лучевой болезни Особенности клинической картины проявляются при коэффициенте неравномерности более 3 и максимальной дозе облучения свыше 10 Гр

Особенности лучевых поражений при неравномерном облучении n n снижение эффективности биологического действия излучений на критические системы организма преобладание в клинической картине заболевания симптомов, отражающих нарушение функций органов и тканей, подвергшихся облучению в наибольшей степени уменьшение с ростом Кн вклада кроветворного синдрома в суммарное поражение и возрастание роли орофарингеального и кишечного синдромов, лучевого поражения кожных покровов модификация клинического течения костномозгового и кишечного синдромов

Особенности клинической картины поражений нейтронами n n более выражены симптомы первичной реакции на облучение, клинические проявления кишечного синдрома и синдрома ранней преходящей недееспособности большая глубина лимфопении в период первичной реакции на облучение, более раннее развитие агранулоцитоза, более выраженная кровоточивость более частое развитие местных поражений слизистых оболочек и кожных покровов более частые случаи тяжелых отдаленных последствий

Особенности клинической картины поражений нейтронами n n n Несмотря на БОЛЕЕ ТЯЖЕЛОЕ ТЕЧЕНИЕ основных синдромов острой лучевой болезни БОЛЕЕ БЛАГОПРИЯТНЫЙ ПРОГНОЗ меньшая степень повреждения кроветворения и более раннее его восстановление вследствие сохранения участков неповрежденного костного мозга более быстрое восстановление кишечного эпителия за счет неповрежденных стволовых клеток эпителия тонкой кишки вследствие неравномерного характера облучения самих петель тонкого кишечника

Местные лучевые поражения возникают при локальном или неравномерном облучении Являются наиболее часто встречающимся видом лучевой патологии Сопровождают около половины случаев острой лучевой болезни человека

Классификация местных лучевых поражений n Местные лучевые поражения кожных покровов (лучевые дерматиты) – ранние и поздние проявления n Местные лучевые поражения слизистых оболочек (лучевые мукозиты, лучевые эпителииты) – лучевой орофарингеальный синдром

Периоды течения местных лучевых поражений кожи n n n Первичная эритема Скрытый период Период разгара Период разрешения процесса Период последствий лучевого ожога

Степени тяжести местных лучевых поражений кожи n n Острый лучевой дерматит I степени тяжести (эритематозный дерматит) - облучение в дозах 8 -12 Гр Острый лучевой дерматит II степени тяжести (экссудативная или буллезная форма дерматита, влажный эпидермит) - облучение в дозах 12 -30 Гр Острый лучевой дерматит III степени тяжести (язвенный дерматит) - облучение в дозах 30 -50 Гр Острый лучевой дерматит IV степени тяжести (дерматит с явлениями некроза) – облучение в дозах 50 Гр и выше

Клиническая картина острого лучевого дерматита средней степени тяжести

Клинический исход острого лучевого дерматита средней степени тяжести

Лучевой орофарингеальный синдром – это радиационное поражение слизистых оболочек полости рта, глотки и гортани, возникающее при гамма- или гамманейтронном облучении области головы и шеи в дозах свыше 5 -7 Гр Поражение всех отделов ротоносоглотки развивается после облучения в дозах свыше 10 Гр При облучении в дозах свыше 15 Гр лучевой орофарингеальный синдром является причиной летального исхода в 50 % случаев

Периоды течения лучевого орофарингеального синдрома n Начальный период: n Латентный период: n Период разгара: n Период восстановления развивается спустя 4 -8 часов после облучения; проявляется сосудистой реакцией слизистых оболочек в виде покраснения, отека, опалесценции, появления отпечатков зубов до нескольких часов продолжается от двух недель наблюдается после облучения в дозах свыше 10 Гр; проявляется в виде гиперемии, отека, очагового и сливного эпителиита различной степени тяжести вплоть до язвенно-некротического, нарушений слюноотделения (ксеростомия), фарингита, ларингита, болей при глотании и прохождении пищи по пищеводу; продолжается от 2 недель до 1, 5 месяцев

Сочетанные радиационные поражения это вид поражений, который является результатом одновременного или последовательного воздействия внешнего излучения, аппликации на кожу и слизистые оболочки радионуклидов, их поступления внутрь организма через органы дыхания и пищеварения, а Чернобыль, 26. 04. 1986 также раневые и ожоговые

Особенности сочетанных радиационных поражений n n n более выраженная первичная реакция на облучение деформация динамики цитопенического синдрома за счет разнонаправленного действия бета- и гаммаизлучения на кроветворение более ранние и более выраженные проявления эндогенной интоксикации, геморрагического синдрома увеличение частоты поздних летальных исходов повышение риска отдаленных последствий облучения

Комбинированные радиационные поражения Хиросима, 6. 08. 1945 Нагасаки, 9. 08. 1945 это вид поражений, возникающий при одновременном или последовательном воздействии на организм ионизирующих излучений и поражающих факторов нелучевой этиологии

Особенности комбинированных радиационных поражений n n n наличие у пострадавшего признаков двух или более патологий преобладание одного, более тяжелого и выраженного в конкретный момент патологического процесса, так называемого “ведущего компонента” взаимовлияние (взаимное отягощение) нелучевых и лучевых компонентов, проявляющееся в виде более тяжелого течения патологического процесса, чем это свойственно каждому компоненту в отдельности

Периоды течения комбинированных радиационных поражений n n Острый период или период первичных реакций на лучевые и нелучевые травмы Период преобладания нелучевых компонентов Период преобладания лучевого компонента Период восстановления

Хроническая лучевая болезнь n Хроническая лучевая болезнь – это форма лучевой патологии, которая развивается при длительном (месяцы, годы) воздействии на организм ионизирующего излучения в дозах, существенно (в 10 раз и более) превышающих уровни, допустимые для профессионалов

Дозовая и временная зависимость развития хронической лучевой болезни n n Уровень доз, необходимый для развития хронической лучевой болезни, должен превышать 0, 1 Гр в год и суммарно достигать величины не менее 0, 7 -1, 5 Гр. Сроки развития заболевания варьируют в пределах от 1 -2 до 5 -10 лет

Периоды течения хронической лучевой болезни n n n В развитии хронической лучевой болезни продолжающемся радиационном воздействии и после его прекращения или снижения интенсивности облучения можно выделить три основных периода: период формирования заболевания; период восстановления; период последствий и исходов

Клинические формы хронической лучевой болезни n n хроническая лучевая болезнь, вызванная преимущественно внешним гамма-излучением или воздействием инкорпорированных радионуклидов, относительно равномерно распределяющихся во всех органах и системах организма (3 H, 24 Na, 137 Cs и др. ); хроническая лучевая болезнь, вызванная инкорпорацией радионуклидов с четко выраженной избирательностью депонирования (226 Ra, 89 Sr, 90 Sr, 210 Po и др. ) или местным облучением от внешних источников

Отдаленные последствия облучения n n n Неопухолевые последствия облучения Канцерогенные эффекты облучения Сокращение продолжительности жизни

Неопухолевые последствия облучения n Функциональные расстройства регуляторных систем (астено-невротический синдром, вегето-сосудистая дистония и т. п. ) n n Склеротические и дистрофические процессы Гиперпластические процессы (гиперплазия тканей щитовидной железы и т. п. ) n Лучевая катаракта

Лучевая катаракта n Лучевая катаракта (пострадиационное помутнение хрусталика глаза) – отдаленное детерминированное последствие тотального облучения организма или местного облучения хрусталика n Пороговая доза для возникновения катаракты после однократного рентгеновского облучения для глаза человека составляет 2 Гр

Радиационный канцерогенез n n Радиационный канцерогенез относится к числу стохастических эффектов Основной причиной злокачественной трансформации облученной клетки являются нелетальные повреждения генетического материала или повышение нестабильности ядерной ДНК

Вероятность радиационного канцерогенеза n n Вероятность возникновения опухоли в результате радиационного воздействия оценивается как один дополнительный случай на 20 человек, облученных в дозе 1 Гр Относительный риск возникновения злокачественных новообразований в течение всей жизни выше для облученных в детстве

Сроки развития лейкоза и рака после облучения Все другие виды раковых заболеваний Лейкозы 0 10 20 30

Сокращение продолжительности жизни n Радиационное воздействие приводит к сокращению продолжительности жизни на 5 -6 % от средней видовой продолжительности жизни на каждый зиверт эквивалентной дозы общего однократного облучения

Лекция окончена Благодарю за внимание