18. Účinky ionizujícího záření na lidský organismus
1
Nestochastické (deterministické) účinky záření jsou ve své podstatě neovlivnitelné,
např. výbuch atomové pumy, havarijní ozáření při práci s nějakým zdrojem záření,
nezvládnutá radioterapie, aj..
Stochastické účinky jsou náhodné, a můžeme se proti nim nějak chránit (stíněním, čas
pobytu, apod.)
Mezi nestochastické účinky patří:
Akutní nemoc z ozáření při celotělovém ozáření vysokými dávkami (poruchy krvetvorby,
trávicího ústrojí nebo CNS).
Nemoc se projevuje při ozáření ekvivalentní dávkou cca 2 Sv, prahová hodnota je 1 Sv.
Projevy nemoci z ozáření:
1. fáze: nevolnost, skleslost, bolesti hlavy, změny v krevním obraze
2. fáze: období latence
3. fáze: rozvinutí počátečních příznaků, padání vlasů, vnitřní krvácení, náchylnost
k infekcím
Ozáření dávkou vyšší než 50 Sv
neurologická forma nemoci (psychická dezorientovanost, zmatenost, křeče,
bezvědomí, smrt během několika hodin či dní)
lokální akutní poškození kůže (radiační dermatitida)
(prahová dávka 3 Sv, nejčastější typ při nehodách se zdroji záření)
zarudnutí kůže hlubší poškození kožní tkáně vznik vředů
poškození plodu (prahová dávka 0,05 Sv)
poruchy plodnosti, u mužů je prahová dávka 0,1 – 1 Sv, u žen min. 1,5 Sv
zákal oční čočky (prahová dávka 1,5-2 Sv)
2
Stochastické účinky (náhodné)
jsou důsledkem poškození malého počtu buněk (stačí jen jediné).
mohou se projevit při jednorázovém ozáření podprahovou dávkou z hlediska
nestochastických účinků nebo při chronickém ozařování určité tkáně nebo celého
těla malými dávkami.
podprahové dávky nevyvolávají v krátké době po ozáření žádné klinicky
pozorovatelné příznaky.
poškození, ale mohou způsobit s jistou pravděpodobností poškození za delší dobu.
stochastické účinky ozáření se projevují za delší dobu po léčbě nádorů
ozařováním.
Projevy:
nádorová onemocnění (latentní období 10-40 let)
leukémie (latentní období 5-20 let)
genetické poškození další generace
3
na základě stochastických účinků se definuje absolutní roční riziko jako pravděpodobnost
výskytu určitého onemocnění u jedné osoby během jednoho roku při ozáření
ekvivalentní dávkou 1 Sv.
při ozáření malými dávkami se předpokládá tzv. konzervativní přístup, který předpokládá,
že stochastické účinky mohou být způsobeny i mutací jediné buňky (tj. bezprahový přístup)
při odhadování rizika malých dávek se počet případů poškození stanovuje lineární
extrapolací podle absolutního ročního rizika
Př. skupina 106 ozářených osob:
dávka
(Sv)
počet případů (nad přirozený výskyt
po uplynutí doby latence)
1 57
0,01 0,57
4
Sled událostí v živé tkáni po ozáření
5
6
Hormeze Projevuje se jako stimulující účinky malých dávek záření.
zvýšená fixace dusíku bakteriemi
urychlení klíčení semen
rychlejší vzcházení rostlin a rychlejší růst
u lidí pak jde o léčivé účinky radioaktivních koupelí v lázních (zmírnění
revmatických onemocnění, zpomalení degenerativních změn obratlů, vliv na
metabolismus atd.)
7
Léčebné a diagnostické účinky ionizujícího záření
Teleterapie (dálkové ozařování)
kobaltové zářiče (60Co, ~ 1013-1015 Bq)
brzdné záření z betatronu 4-25 MeV
cesiové zářiče (pro nádory do 5 cm pod povrchem )
lineární urychlovač (elektrony 7-20 MeV, pro nádory v malých hloubkách)
Kontaktní terapie
na povrch těla nebo těsně pod něj se přikládá plošný -zářič
Brachyterapie (vnitřní ozařování)
zářič (ve formě drátků, perliček apod.) se zavádí tělesnými dutinami do těsného kontaktu
s nádorovým ložiskem
Endoterapie
metoda je založená na vpravování nuklidu do tkáně (injekčně např. do kloubních pouzder,
nebo metabolickými pochody – jod od štítné žlázy)
Radioimunoterapie
radionuklid se naváže na monoklonální protilátku nebo receptorový ligand, který se
selektivně v těle váže na specifický antigen nebo receptor v nádorových buňkách.
Vysoká specificita cílové tkáně pro značenou protilátku je nadějná pro léčení
disseminovaných (roztroušených) metastáz. Ozařování se zpravidla provádí frakcionovaně
po 2 Gy, max. celková dávka bývá 50-60 Gy
Borová terapie
pacientovi se podá sloučenina obsahující bor (např. Na2B12H11SH), která se
metabolickými procesy selektivně koncentruje v nádorové tkáni. Nádor se pak ozáří
pomalými neutrony 10B(n, )7Li. Částice i ionty 7Li pak ničí okolní nádorovou tkáň
díky vysoké lineární ionizaci.
8
Pozitronová emisní tomografie (PET)
Metoda je založena na reakci pozitronů s hmotou, kdy anihilací vznikají dva gama
fotony a o energii 0,51 MeV. Po svém vzniku se oba gama fotony od daného místa
anihilace vzdalují v úhlu 180 a jsou registrovány odpovídajícími detektory.
Jako radiofarmakum se nejčastěji používá 18F-glukóza = 18F-FDG,
18F je pozitronický zářič, poločas přeměny méně než 2 hodiny.
Metoda spočívá v tom, že nádory a metastázy přednostně po aplikaci
radiofarmaka vychytávají tuto glukózu. Pozitronický zářič v nádoru či metastáze
se přeměňuje s poločasem přeměny necelé 2 hodiny za vzniku 2 kvant gama,
která se registrují. Měření je schopno dodat informace o umístění nádoru, jeho
velikosti apod.
Značená glukóza se zpravidla vyrábí automatickými metodami v místě blízko
spotřeby, což je příslušný přístroj pro PET.
Dnes se PET často kombinuje s CT nebo MR.
18 F se získává v lokálním cyklotronu v MOÚ na Žlutém kopci v Brně.
9
Linka na výrobu 18 F
značené glukózy v MOÚ,
Brno
10
Účinky ionizujícího záření na hmyz
hmyz je vůči působení ionizujícího záření více než 100x odolnější než obratlovci
ozáření hmyzu vede buď ke sterilizaci hmyzu nebo k jeho usmrcení
Hubení hmyzu v přírodě může být také realizováno ve vypěstování a vypouštění
sterilních samečků v množství, které převyšuje jejich přirozený výskyt
Potemník
(při ochraně
skladovaného obilí)
100 Gy sterilizace
5.103 Gy usmrcení
Dřevokazný hmyz
(červotoči, tesaříci) 500 Gy usmrcení
Účinky ionizujícího záření na mikroorganismy (radiační sterilizace)
zdravotnický materiál
dezinfekce kalů z odpadních vod
radiační ošetření potravin (prodloužení doby jejich trvanlivosti – potraviny
se ozařují zmražené)
Účinky ionizujícího záření na rostliny
ozařování semen vede k užitečným mutacím (radiační šlechtění)
ozáření vede k omezení klíčivosti (např. u brambor)
11