Działanie promieniowania jonizującego na organizmy żywe
Transkrypt
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