Działanie promieniowania jonizującego na organizmy żywe

Działanie promieniowania jonizującego na organizmy żywe
Skutki biologiczne działania promieniowania jonizującego wiążą się przede wszystkim z tą częścią promieniowania,
która została w danej substancji pochłonięta, tj. zamieniona np. na pracę jonizacji, przemiany chemicznej, na ciepło itp..
Można je podzielić na:
a) stochastyczne – są to skutki, których źródłem są zmiany w pojedynczych komórkach. Związane to jest z jonizacją lub
wzbudzeniem atomów i molekuł, co prowadzi do zakłócenia ich roli w funkcjonowaniu komórek organizmu.
Szczególnie niebezpieczne są uszkodzenia DNA, które mogą wywołać śmierć komórki lub jej modyfikację, jeżeli
uszkodzenie nie zostanie naprawione. Zmodyfikowana komórka zachowująca zdolność reprodukcji, może
zapoczątkować klon, który doprowadzi do rozwoju nowotworu.
b) deterministyczne – występują dopiero po przekroczeniu pewnej dawki progowej. Prowadzi to do przejściowej lub
stałej utraty przez narządy ciała zdolności do funkcjonowania, co może doprowadzić do śmierci napromieniowanego
osobnika. Efekty te występują wtedy, gdy zbyt duża liczba komórek narządu lub tkanki zostanie zniszczona lub
pozbawiona zdolności reprodukcji.
Czynniki wpływające na skutki biologiczne promieniowania jonizującego:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
wielkość pochłoniętej energii na jednostkę masy (tzw. dawka pochłonięta),
rodzaj promieniowania jonizującego,
rozkład dawki w czasie,
rodzaj narządu lub tkanki, jakie zostały napromieniowane,
wielkość napromieniowanego obszaru ciała,
odporność indywidualna,
wrażliwość gatunkowa (najmniej odporne są ssaki a najbardziej mikroorganizmy).
Podstawowe wielkości dozymetrii fizycznej:
a) dawka pochłonięta D – stosunek energii przekazanej przez promieniowanie (
(m) i wielkości tej masy
) pewnemu elementu materii
Dawniej stosowano jednostkę zwaną radem, 1 rad = 0,01 Gy = 1 cGy, czyli 1 Gy = 100 rad.
b) dawka skuteczna (efektywna) E :
- współczynnik wagowy uwzględniający rodzaj promieniowania jonizującego (tabela 1)
- współczynnik wagowy uwzględniający rodzaj napromieniowanej tkanki lub narządu (tabela 2)
c) śmiertelna dawka promieniowania
– zdefiniowana jest jako dawka, która powoduje śmierć 50% osobników
danego gatunku w ciągu trzydziestu dni po napromieniowaniu. (tabela 3)
Uwaga: W przypadku, gdy dany narząd otrzymał dawki pochodzące od różnego rodzaju promieniowania, należy
zsumować dawki efektywne od każdego rodzaju promieniowania.
Działanie promieniowania jonizującego na organizmy żywe
Strona 1
Tabela 1. Wartości współczynników
Tabela 2. Wartości współczynników
Rodzaj i zakres energii promieniowania (R)
wR
Fotony wszystkich energii
1
Gruczoły płciowe
0,20
Elektrony wszystkich energii
1
Szpik kostny
0,12
Protony > 2 MeV
5
Płuca
0,12
Cząstki alfa, ciężkie jony, fragmenty rozszczepienia
20
Żołądek
0,12
Pęcherz moczowy
0,05
Gruczoły sutkowe
0,05
Wątroba
0,05
Tarczyca
0,05
Skóra
0,01
Pozostałe
0,05
Całe ciało
1,00
Neutrony:
< 10 keV
10 keV do 100 keV
> 100 keV do 2 MeV
> 2 MeV do 20 MeV
> 20 MeV
5
10
20
10
5
Tabela 3. Śmiertelna dawka promieniowania
Narząd lub tkanka
wT
przy jednorazowym napromieniowaniu całego organizmu
promieniowaniem X
Wirusy
5000
Nietoperz
150
Ameba
1000
Kura
10
Osa
1000
Szczur
8
Wąż
800
Małpa
5
Ślimak
200
Człowiek
2,5 – 3
Ryba
8,5
Pies
2,6
Tabela 4. Wartości progowe dawek powodujące skutki deterministyczne.
Organ lub tkanka
Jądra
Jajniki
Soczewka oka
Szpik kostny
Efekt
Dawka efektywna
jednorazowa [Sv]
czasowa niepłodność
0,15
trwała niepłodność
3,5 – 6,0
trwała niepłodność
2,5 – 6,0
dostrzegalne zmętnienie
0,5 – 2,0
katarakta
5,0
odwracalne zahamowanie funkcji
krwiotwórczej
0,5
Zadanie domowe
1. Podczas wykonania jednego zdjęcia rentgenowskiego człowiek otrzymuje dawkę efektywną dla płuc równą około 1
milisiverta. Ilu prześwietleniom w ciągu roku musiałby zostać poddany człowiek, aby otrzymał sumaryczną dawkę
równą 3 siverty?
2. Tarczyca pewnego człowieka otrzymała 0,2 Gy w postaci promieniowania gamma oraz 0,1 Gy w postaci
promieniowania alfa. Oblicz sumaryczną dawkę efektywną otrzymaną przez tarczycę człowieka.
3. Dawka efektywna pochłonięta przez cały organizm pewnego człowieka wyniosła 0,2 siverta. Ile dżuli energii w postaci
promieniowania neutronowego (o energii neutronów poniżej 10 kiloelektronowoltów) otrzymał człowiek, jeżeli jego
masa wynosiła 60 kilogramów?
Działanie promieniowania jonizującego na organizmy żywe
Strona 2