Облучение — это воздействие излучениями. Облучение может осуществляться от источников инфракрасного, ультрафиолетового и ионизирующего излучений (см. Излучения ионизирующие, Инфракрасное излучение, Ультрафиолетовое излучение). Человек подвергается постоянному облучению от природных источников радиации (см. Космическое излучение, Радиоактивность). Значительная часть населения периодически подвергается облучению при медицинских обследованиях (см. Радиоизотопная диагностика, Рентгенологическое исследование) или лечебных процедурах (см. Лучевая терапия). Небольшой контингент людей связан с периодическим облучением в профессиональных условиях при работе с источниками излучения. Источники излучения могут находиться вне облучаемого объекта и таким образом осуществлять наружное (внешнее) облучение организма. Некоторые источники α-, β- и γ-излучений (см. Альфа-излучение, Бета-излучение, Гамма-излучение, Изотопы) при введении непосредственно в кровь, а также при попадании через рот или дыхательные пути в организм обусловливают и внутреннее его облучение. Источники, распределяющиеся с током крови по всему телу (например, Na24), создают практически равномерное облучение, при котором величины поглощенных доз (см. Дозы ионизирующих излучений) во всех точках тела одинаковы. При избирательном накоплении радиоактивных источников излучения в каких-либо органах или тканях создается преимущественное их облучение. Например, радиоактивные изотопы стронция (см.), фосфора (см.), как и стабильные изотопы этих элементов, сосредоточиваются главным образом в костях, радиоактивные изотопы йода (см.) — в щитовидной железе, цезия (см.) — в мышцах. Для лучевой терапии главным образом злокачественных опухолей используют одностороннее, двустороннее или многостороннее облучение из нескольких источников проникающего излучения или одного такого источника, передвигающегося вокруг тела. Наиболее часто в этих целях применяют высокоэнергетическое γ-излучение (например, Со60) или рентгеновское излучение (см. Кобальт, радиоактивный, Рентгеновское излучение). Ультрафиолетовое, инфракрасное, а также α-излучения поглощаются лишь поверхностными слоями кожи, β-излучения различных изотопов проникают в среднем на глубину нескольких миллиметров. Область их применения — лечение воспалительных, кожных, нервных заболеваний. В противоположность общему (тотальному) облучению всего тела, применяемому очень редко в лечебной практике, парциальные облучение захватывают лишь крупную его часть (например, таз, конечность), а локальные (местные) облучения — небольшой участок тела, пораженный патологическим процессом. Тотальное облучение всегда оказывает на организм более сильное действие, чем любой вариант парциального и локального облучения. Например, рентгеновское γ-облучение руки в дозе 600 р вызывает менее серьезные изменения, чем общее облучение организма в той же дозе.
Излучение может распределяться как равномерно по всей глубине тканей, так и неравномерно. При равных дозах равномерное облучение оказывает более сильное воздействие, чем неравномерное облучение.
Биологический эффект зависит не только от пространственного распределения излучения в теле, но и от так называемого фактора времени облучения. Под фактором времени понимают зависимость биологического эффекта от временного распределения излучения, т. е. от кратности и ритма облучения и мощности дозы ионизирующего излучения. Облучение может проводиться однократно за короткий промежуток времени (однократное кратковременное облучение). Если при таком облучении организм подвергается воздействию в большой дозе, говорят об остром облучении. Острое облучение человека может быть в условиях военного времени в случае применения атомного оружия, а также в мирное время при авариях на производствах, связанных с использованием источников ионизирующих излучений. Острые облучения организма приводят к развитию острой лучевой болезни (см.).
Облучения могут осуществляться несколькими фракциями с различными промежутками времени (фракционированное, или дробное, облучение). Локальные фракционированные облучения применяют в клинике при лучевой терапии больных преимущественно злокачественными заболеваниями. При использовании в этих случаях больших доз излучения (несколько тысяч рентгенов) у больных могут наблюдаться различные реакции, характерные для лучевой болезни легкой степени.
Облучение организма может быть непрерывным в течение длительного времени (непрерывное, или протяженное, облучение). Оно может встречаться в профессиональных условиях при нарушении правил техники безопасности. Такие облучения иногда приводят к развитию хронической лучевой болезни. Как острая, так и хроническая формы лучевой болезни возникают при воздействии на организм излучениями с высокой проникающей способностью. Мало проникающие излучения при внешнем воздействии могут причинить резко выраженные лучевые повреждения (см.) поверхностных тканей без развития лучевой болезни.
Одной из наиболее сложных проблем в радиобиологии является выяснение закономерностей при облучении с различными мощностями доз излучения. В целом установлено, что биологический эффект с увеличением мощности дозы излучения в большинстве случаев возрастает. Установлено, например, что при локальном рентгеновском облучении с мощностью дозы 500 р/мин эритема (см.) у человека возникает при 500—600 р, а при воздействии с мощностью дозы 0,5 р/мин та же реакция кожи развивается только при дозе 2250 р. Выявленная закономерность учитывается в онкологической практике.
Облучение — это естественное или искусственное, контролируемое человеком лучевое воздействие на живые и неживые объекты (применение термина «иррадиация» в этом значении неправильно).
В естественных условиях облучение совершается при посредстве видимого света, тепловых лучей, ультрафиолетового излучения, космической радиации, гамма-излучения земной коры, излучения радона воздуха и радиоактивных элементов, рассеянных в природе и входящих в состав тканей живых организмов (см. Излучения ионизирующие, Космическое излучение).
В результате активной деятельности человека осуществляются направленные облучения с использованием различных природных и искусственно создаваемых излучений. Для целей облучения создают искусственно ультрафиолетовое излучение — коротковолновое (КУФ) и длинноволновое (ДУФ), тепловые лучи, ультракоротковолновое излучение (УКВ), рентгеновское излучение, а также используют альфа-, бета-, гамма-излучения радиоактивных веществ, электронное, протонное и нейтронное излучения, получаемые при помощи ускорителей частиц и ядерных реакторов.
Облучение широко применяют в гигиенических и лечебных целях, в сельском хозяйстве и промышленности. Облучение солнечным светом, КУФ, ДУФ, УКВ, тепловыми лучами и отчасти ионизирующей радиацией используются в физиотерапии. Микробиологи применяют лучевую стерилизацию. Рентгеновское, бета-, гамма-, нейтронное, электронное и протонное облучение имеют значение в лечении различных заболеваний, особенно злокачественных новообразований. Эти облучения составляют предмет лучевой терапии — рентгенотерапии, телегамматерапии, электронной терапии (см. Электронное излучение), протонной терапии (см. Протонное излучение), нейтронозахватной терапии (см. Нейтронная терапия). Облучение при помощи источников ионизирующих излучений служит также экспериментально-биологическим целям.
Можно следующим образом классифицировать облучение, применяемые в медицинской науке и практике: 1) облучение экспериментальных объектов; 2) гигиенические облучение; 3) облучение с целью стерилизации перевязочных материалов (бинтов, ваты), бактериальных препаратов и посуды, лекарственных препаратов; 4) терапевтические облучение.
По характеру лучевого воздействия различают наружное облучение — из внешних природных или искусственных источников и внутреннее облучение, осуществляемое в результате радиоактивного распада непосредственно в облучаемой среде, например в тканях и жидкостях организма. Примером внутреннего облучения служит лучевое воздействие, оказываемое при распаде радиоактивных микроэлементов, содержащихся в тканях живых организмов. Внутреннее облучение может совершаться в результате включения в биологическую цепь (почва — растения — животные — человек) радиоактивных изотопов (главным образом Sr90) — продуктов атомного распада, выпадающих на почву после испытаний или применения атомного оружия. Внутренним облучением с терапевтическими целями пользуются при помощи вводимых per os или парэнтерально радиоактивных изотопов фосфора, йода и др. В терапевтической практике применяют также внутриполостное и внутритканевое облучение, вводя в полости и ткани открытые и закрытые препараты — источники бета- и гамма-излучения (см. Лучевая терапия).
В природных условиях, профессиональной практике, в клинической и экспериментальной радиологии может иметь место различное в пространственном отношении облучение. Лучевое воздействие на весь объект носит название тотального (или общего) облучения, воздействие на его часть — парциального облучения. Облучение частей тела, произвольно избранными пределами, называют локальными. Примером локального облучения служат лучевые воздействия на патологический очаг в лучевой терапии при помощи ограниченных пучков наружного излучения, внутритканевого или внутриполостного введения радиоактивных препаратов. Примером строго локального облучения может служить воздействие в экспериментальных целях на клеточные структуры тончайшими пучками протонов. Внутреннее облучение в зависимости от характера распределения радиоактивного изотопа в тканях может быть тотальным (например, при введении Na24) или локализованным в результате избирательного накопления в органе (например, J131 в щитовидной железе, Sr90 в костях). Равномерность облучения определяется особенностями взаимодействия излучения с веществом (см. Излучения ионизирующие).
В количественном отношении облучение характеризуют по экспозиционной дозе излучения. Различают облучение в малых, умеренных и больших дозах. Эти количественные определения не имеют безотносительного значения. Не существует определенных диапазонов малых, средних и больших доз в отношении всех биологических последствий облучения. Это объясняется прежде всего различной радиочувствительностью биологических объектов. Кроме того, эффекты облучения зависят не только от дозы излучения, но и от относительной биологической эффективности (ОБЭ) данного вида излучения и временного распределения излучения (см. Радиобиология).
При оценке значимости облучения для населения его характеризуют по дозе сравнительно с уровнем дозы природного излучения (см. Дозы ионизирующих излучений), средний уровень которого принимается за 100 миллибэр в год.
Диапазоны доз, принятые для групп населения, имеющих профессиональное отношение к облучению, оцениваются в соответствии с предельно допустимыми дозами (ПДД) излучения. Уровень облучения в профессиональной практике определяется по следующей зависимости: 5(N—18), где 5 — ПДД за год (в бэрах), а разность, заключенная в скобки,— число лет, проработанных в условиях облучения. Для данного возраста N — это максимальная величина, поскольку лицам, не достигшим 18 лет, работа в условиях облучения запрещена.
В практике лучевой терапии оценивают воздействие на очаг поражения (облучение в необходимой и достаточной дозе), а также степень облучения здоровых тканей. Поэтому учитывают дозу в очаге поражения, интегральную дозу, поглощенную всем телом, и особо — дозу, полученную тканями, окружающими очаг поражения. В практике противовоспалительной лучевой терапии применяют разовые дозы в диапазоне от нескольких до 100—150 рад при ограниченном числе облучения. При ряде неопухолевых заболеваний разовые дозы возрастают до 150—200 рад, а суммарные — до 2000—3000 рад. Лечение злокачественных новообразований требует применения разовых доз в 200—250 рад, нередко в 2—4 раза больших суточных доз, а суммарная доза за курс лечения (6—8 недель) может достигать 6000—8000 рад и более. Данные о максимальном облучении тканей в условиях лучевой терапии приведены в таблице.
| Облучаемый орган или ткань | Характер реакции | Опасный уровень дозы, рад |
| Скелетная мышца Сердце Кости Хрящ Костный мозг Кожа Кишечник Нервная ткань (неврон) Мочевой пузырь Легкие Почки Хрусталик глаза Яичко Яичник |
Атрофия Нарушения, определяемые на ЭКГ Остеопороз, переломы Задержка развития Анемия, лейкопения Острый радиодермит Понос Нарушения проводимости Цистит Нарушение вентиляции Интерстициальный нефрит Катаракта Азооспермия Кастрация |
7000 5000 5000 500 500 6000 1500 4000 6000 3000 3000 4000 1500 3500 |
Примечание: облучение на протяжении 6—8 недель; поля облучения широко включают облучаемый орган.
Поражающее действие облучения характеризуется минимальной смертельной дозой (МСД), дозой половинной выживаемости (СД50) и минимальной абсолютно смертельной дозой (МАСД). Для человека МСД — 200 рад, СД50—400 рад, МАСД—600 рад (при однократном тотальном облучении) (см. Дозы ионизирующих излучений).
Дозовые зависимости биологического действия излучения справедливы при учете ОБЭ данного вида излучения. Поэтому принято характеризовать облучение через экспозиционную дозу в биологических эквивалентах рентгена (бэр). Чтобы выразить дозу в бэрах, умножают величину дозы в рентгенах на коэффициент ОБЭ. Дозовая зависимость может характеризовать облучение при учете его временных параметров. В этом отношении следует различать прежде всего однократное (разовое) и дробное (фракционированное) облучение. Каждое данное облучение может совершаться с различной мощностью дозы Р. В зависимости от величины Р облучение — протяженное (термины «протрагированный», «протрагирование» не рекомендуется) или интенсивное. Длительные малоинтенсивные облучения получили название хронических. Интенсивные облучения осуществляются с Р порядка десятков р/мин и выше, протяженные — единиц или долей единицы р/мин. Облучение прерывистое, совершающееся с чередованием импульсов излучения и пауз между ними, характеризуют как импульсное, или ультрафракционированное. Такой характер имеют, например, тормозное и электронное излучения, получаемые при помощи бетатрона или линейного ускорителя.
Облучения характеризуются физическими, а искусственно создаваемые излучения — также и техническими параметрами. Основной физической характеристикой является величина энергии используемого излучения (энергии квантов или частиц), измеряемая обычно в килоэлектронвольтах (кэв) или мегаэлектронвольтах (Мэв). Рентгеновское излучение, применяемое в терапии и диагностике, характеризуют по энергии генерирования. Для терапевтических облучений используют рентгеновское излучение с энергиями генерирования: 7—9 кв (букки-терапия), 30—60 кв, иногда и более (близкофокусная рентгенотерапия), 60—120 кв (поверхностная рентгенотерапия), 150 кв (полуглубокая рентгенотерапия), 180—250 кв (глубокая рентгенотерапия). Поскольку спектральный состав рентгеновского излучения зависит не только от энергии генерирования, но и от формы кривой напряжения, создаваемого данным аппаратом, от материала анода трубки, материала и толщины фильтров, принято характеризовать рентгеновское облучение по слою половинного ослабления (Д), выраженного в мм алюминия или меди. При характеристике рентгеновского облучения указывают также величину тока, проходящего через трубку (в ма), что вместе с величиной энергии и фокусным расстоянием ориентирует в отношении интенсивности облучения. В диагностической практике используют рентгеновское излучение с энергиями генерирования от 30 до 110 кв.
Как при лечебном, так и при диагностическом применении излучений имеют большое значение учет и оценка неиспользуемой радиации. Меры противолучевой защиты позволяют ограничить лучевое воздействие в соответствии с нормами ПДД, принятыми для профессиональных условий. Особое значение имеет ограничение облучения. при рентгенологических исследованиях (главным образом контингентов людей, находящихся в воспроизводительном периоде жизни). Совершающееся в рентгенодиагностической практике облучение может обусловить дополнительное к природному лучевое воздействие в размерах, достигающих 0,2 естественного фона радиации. Эта величина благодаря различным организационным, техническим и методическим мерам имеет тенденцию к снижению.