Эквивалентная доза при внутреннем облучении

Во всех случаях попадания радиоактивных веществ в организм создается опасность лучевого поражения. Определить дозу, полученную в результате внутреннего облучения, трудно, так как количество радиоактивного вещества, поступившего в организм, обычно неизвестно.

Внутренняя доза радиации — доза, полученная органами тела в результате воздействия радиоактивного материала, проникшего внутрь организма при вдыхании, с пищей или через порезы и раны. Она может состоять из любой комбинации а-, /?- и у-излучения, испускаемого попавшим внутрь радиоактивным материалом.

Источниками доз радиации могут быть вещества, проникшие внутрь организма при еде, питье, дыхании, через порезы или раны, или введённые в организм при медицинских процедурах. Размер радиационной дозы зависит от качественного и количественного состава (тип распада, активность) радионуклидов, от химической формы радионуклида и его состояния (молекулярно-дисперсное, аэрозоль, коллоид), от путей проникновения (пероральный, ингаляционный, через кожу), скорости и продолжительности его проникновения в организм, усвояемости изотопа из желудочно-кишечного тракта или лёгких, от характера его распределения, от скорости выведения радионуклида из критического органа и организма в целом (т.е. от времени его нахождения в организме, которое зависит от периода его полураспада и скорости выведения из организма) и т. п.

Для определения скорости поступления радионуклидов в организм человека необходимо знать такие параметры, как интенсивность дыхания, потребление питьевой воды и пищи, а для оценки дозы от попавших внутрь человека радионуклидов — параметры самого человека и некоторых его органов.

Радиоактивные изотопы при попадании в организм распределяются в тех органах, где уже имеются стабильные изотопы этого элемента или химически подобные ему. Известно, что мягкая биологическая ткань на 8о% состоит из воды, кости — из фосфата кальция, в состав гемоглобина крови входит железо и т. д. Изучение распределения радиоактивных изотопов в организме человека показало, что тритий распределяется равномерно по всему организму, фосфор на 70% усваивается костями, железо на 6о% переходит в кровь. В связи с неравномерностью распределения радиоактивных изотопов в организме и, следовательно, неравномерного облучения различных органов при расчёте доз при внутреннем облучении вводится понятие критического органа.

Критический орган — орган или ткань, часть тела, облучение которых в данных условиях может причинить наибольший ущерб здоровью облученного лица или его потомства.

Для человека критические органы — кроветворные органы, желудочно-кишечный тракт, эндокринные железы.

Орган является критическим, если он усваивает наибольшее количество радиоактивного вещества, поступившего в организм, играет важную роль в жизнедеятельности всего организма и обладает высокой радиочувствительностью. Установлены три группы критических органов и предельно допустимые дозы (ПДД) при внешнем и внутреннем облучении для каждой из групп.

Вследствие радиоактивного распада и минерального обмена происходит уменьшение концентрации каждой порции радионуклида, находящегося в организме. Количество радиоактивного изотопа в организме (при однократном введении) уменьшается в результате радиоактивного распада (?*) и биологического выведения (Лб). Оба процесса идут независимо друг от друга и могут быть охарактеризованы эффективной постоянной выведения л_Эфф, показывающей скорость изменения содержания радиоактивного изотопа в критическом органе:

Для расчёта поглощенных и эффективных доз, создаваемых в организме или критическом органе, используется понятие эффективного периода полувыведения радионуклидов из организма:

где Т₀фф — эффективный период полувыведения, Т — период физического полураспада, Г& — период биологического полувыведения радионуклида в процессе минерального обмена (Гэфф — время, за которое количество радиоактивного изотопа в критическом органе уменьшится в два раза).

Величина периода биологического полувыведения зависит от химической формы радионуклида и от физиологической функции органа. Если активность радионуклида уменьшается одновременно за счёт распада и биологического выведения, то эффективный период полувыведения меньше как Г, так и Гб. Если Т=Тб, то Гб равен половине от Г или Гб.

Динамика накопления эквивалентной дозы от излучения радионуклидов, находящихся внутри организма, определяется сочетанием кинетики поступления радионуклида в организм с кинетикой выхода его из организма. Общая доза складывается из дозы, полученной в ходе процесса поступления радионуклида (зависит от времени, в течение которого человек дышал загрязненным воздухом, пил радиоактивную воду, принимал пищу) и дозы, полученной уже после того, как поступление радиоактивных.

веществ было прекращено (зависит от времени пребывания в экологически чистом месте после удаления из опасной зоны).

Рис. 2. Кинетика уменьшения активности радионуклида в организме: 1 — за счёт радиоактивного распада; 2 — за счёт биологических процессов; з — общее выведение.

С точки зрения кинетики накопления дозы возможны два предельных случая: l) Однократная доза, когда время поступления радионуклида в организм очень мало; 2) Хроническое поступление, когда человек постоянно пьёт радиоактивную воду или дышит радиоактивным воздухом.

При хронической дозе облучения в организме (критическом органе) поддерживается постоянная концентрация радионуклида. Здесь доза линейно возрастает во времени. При однократном поступлении в разных ситуациях доза может возрастать по линейному закону или по закону l-exp (-Af). При больших временах (организм избавился от радионуклида) доза стремится к постоянному значению, пропорциональному активности изотопа, средней энергии излучения и периоду' выведения Г_Эфф.

Если в объекте облучения одновременно находятся а-, ри у-излучающие изотопы, то доза, полученная объектом облучения, является суммой соответствующих доз: