Действие инкорпорированных радионуклидов

Радионуклиды, попавшие в организм, называются инкорпорирован­ными. В отличие от внешнего облучения, опасность радионуклидов, по­павших внутрь, обусловлена рядом причин:

1. Некоторые радионуклиды обладают способностью избирательно накапливаться в отдельных органах и тканях, называемых критическими (до 30 % йода накапливается в щитовидной железе, которая доставляет только 0,03 % массы тела). Локальные поглощенные дозы в этом органе могут оказаться большими.

2. Для оценки суммарного содержания радионуклида в организме служит отношение максимально накопленного количества данного эле­мента в организме или органе к величине ежедневного поступления. Это отношение называют кратностью накопления. Кратность накопления зави­сит от скорости всасывания изотопа, скорости его выведения из организ­ма, периода полураспада (табл. 6.3).

Таблица 6.3

Кратность накопления радионуклида в критических органах в расчете на 1 кг массы

Для инкорпорированных радионуклидов характерно значительное время облучения до момента выведения нуклида из органа или уменьше­ния активности вследствие радиоактивного распада нуклида. Продолжи­тельность облучения зависит от периода полураспада Т_1/2и периода его полувыведения из организма Т_в, представляющего время, в течение кото­рого количество радиоактивных изотопов в организме уменьшается вдвое. С учетом этого вводится эффективный период Т_эфф, представляющий вре­мя, в течение которого активность изотопа уменьшается вдвое:

                                                (6.1)

С увеличением Т_эффвозрастает, как правило, радиотоксичность изо­топа. Это происходит вследствие того, что растет суммарная доза излуче­ния. При инкорпорировании радионуклидов с периодом полураспада бо­лее 10 лет на первый план выступает их химическая токсичность; для ра­дионуклидов с периодом полураспада, равным примерно 10 годам, прояв­ляются в равной степени и радиационная, и химическая токсичность, а для радионуклидов с периодом полураспада менее года - преимущественно радиационная. При низкой концентрации вклад химической токсичности будет минимальным или вообще не проявится.

Однако:исследований о химической токсичности стабильных ядер, образующихся в результате распада радионуклидов, практически нет. Например, высоко биологически активный цезий превращается после распада в барий, который образует химически токсичные соли (за исключением сульфата бария).

Из-за радиоактивного распада и обмена происходит либо уменьше­ние концентрации радионуклидов в организме при однократном поступ­лении, либо накопление при хроническом поступлении. Поэтому при рас­чете поглощенной дозы, созданной инкорпорированными радионуклида­ми, следует учитывать параметр Т_эфф(табл. 6.4 –6.6).

Таблица 6.4

Коэффициенты всасывания и периоды полувыведения радиоактивных изотопов

Примечание: ЖКТ – желудочно-кишечный тракт

Таблица 6.5

Биологические Т_в, и эффективные Т_эффпериоды полувыведения радионуклидов цезия из некоторых органов и эффективная энергия Е_эфф, передаваемая этим органом при облучении (определяет коэффициент качества)

Таблица 6.6

Биологические Т_в, и эффективные Т_эффпериоды полувыведения радионуклидов cтронция из некоторых органов и эффективная энергия Е_эфф, передаваемая этим органом при облучении при облучении

    Накопление радионуклидов в организме или отдельном органе при их длительном поступлении описывается формулой:

,                              (6.2)

где А - активность радионуклидов в рассматриваемом органе, Бк, F — ско­рость поступления радионуклидов в организм (орган), Бк/cym; t - время нако­пления, сут; Т_эфф -эффективный период полувыведения радионуклидов, сут.

    При хроническом поступлении радиоактивного цезия его общее содер­жание в организме увеличивается, но довольно скоро, как следует из формулы, примерно через год, наступает равновесие, поскольку [l–ехр(- 0,693 t/T_эфф)] »1. Это означает, что ежедневное поступление цезия уравновешивается его биологическим выведение и распадом. При хроническом поступлении ра­дионуклидов стронция-90 происходит их постепенное накопление пре­имущественно в костной ткани. Эффективный период их полувыведения при этом значительно увеличивается. Стронций-90 относится к тем радионуклидам, которые не достигают равновесия в организме человека даже в те­чение 50 лет. Это означает, что его ежесуточное поступление приводит к по­степенному накоплению.

остеотропные - накапливаются в костях (кальций, стронций, торий, радий, итрий, цирконий);

накапливаю­щиеся в печени (полоний, церий);

концентрирующиеся в мышцах (калий, рубидий, цезий);

в селезенке и лимфатических узлах (рутений, ниобий);

в щитовидной железе (йод);

равномерно распределяющиеся в организме (тритий, углерод, инертные газы) (табл. 6.7).

Таблица 6.7

Период полураспада Т_1/2. Период биологического выведения Т_в,и эффективная энергия Е_эффнекоторых радионуклидовпри воздействии их излучения на критический орган