Биологическое действие ионизирующих излучений. Формы и степени лучевой болезни людей и сельскохозяйственных животных.

Ионизирующие излучения имеют ряд общих свойств, два из которых способность проникать через материалы различной толщины и ионизировать воздух и живые клетки организма; заслуживают особенно пристального внимания.

При изучении действия излучения на организм были определены следующие особенности:

1.Высокая эффективность поглощённой энергии. Малые количества поглощённой энергии могут вызывать глубокие биологические изменения в организме.

2.Наличие скрытого, или инкубационного периода проявления действий ионизирующего излучения. Этот период часто называют «периодом мнимого благополучия».

Продолжительность его сокращается при облучении в больших дозах.

3.Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться. Этот эффект называется «кумуляцией».

4.Излучение воздействует не только на данный живой организм, но и на потомство. Это так называемый «генетический эффект».

5.Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению. При ежедневном воздействии дозы 0,002=0,005 гр. уже реагируют на облучение.

6.Не каждый организм в целом одинаково реагирует на облучение.

7.Облучение зависит от частоты. Одноразовое облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия, чем фракционированные.

Энергия, излучаемая радиоактивными веществами, поглощается окружающей средой. Вследствие воздействия ионизирующего излучения на организм человека, в тканях могут происходить сложные физические, химические и биологические процессы. Ионизирующие излучения, воздействуя на живой организм, вызывают в нём цепочку обратимых изменений, которые приводят к тем или иным биологическим последствиям, зависящим от воздействия и условий облучения.

Под влиянием ионизирующего излучения атомы и молекулы живых клеток ионизируются. Согласно одной точки зрения ионизация атомов и молекул, которая возникает под действием излучения, ведёт к разрыву связей в белковых молекулах, что приводит к гибели клеток и поражению всего организма.

Согласно другим воззрениям в основе действия радиоактивных излучений на организм человека лежат следующие процессы:

1.Поглощение энергии излучений веществами.

2.Образование активных свободных радикалов и ионов, превращение энергии излучения в химическую.

3.Развитие первичных радиохимических реакций после непосредственного облучения.

Под влиянием этих процессов в облучённом организме происходит ряд биофизических, физико-химических и других изменений:

1.В формировании биологических последствий воздействия ионизирующих излучений играют роль продукты радиолиза воды, которая, как известно, составляет до 70% в массе организма человека. Вода, под воздействием излучения, расщепляется на водород Н⁺ и гидроксильную группу ОН⁼, которые либо непосредственно, либо через цепь вторичных превращений образуют продукты с высокой химической активностью: гидратный оксид ОН и перекись водорода Н₂О₂. Эти соединения взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая её.

В результате ионизации молекулы воды образуют свободные радикалы Н и ОН по следующей схеме:

Н₂О …… Н + ОН;

Н₂О……. ОН + Н.

В присутствии кислорода образуются также свободный радикал гидроперекиси (НО) и перекись водорода (Н₂О₂), являющиеся сильными окислителями.

Получающиеся в процессе радиолиза воды свободные радикалы, обладая высокой химической активностью, вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и других структурных элементов биологической ткани, что приводит к изменению биологических процессов в организме.

Влияние радиоактивного излучения на организм человека в очень упрощённом виде можно представить следующим образом. Предположим, что в организме человека осуществляется нормальный процесс пищеварения. Пища, которая поступает, расщепляется на более простые соединения, которые потом поступают через мембрану внутрь каждой клетки и будут использованы как строительный материал для воспроизводства себе подобных (клеток), для компенсации энергетических затрат на транспорт вещества и их переработку. Во время воздействия на мембрану сразу же нарушаются молекулярные связи, атомы превращаются в ионы. Через разрушенную мембрану в клетку начинают поступать посторонние (токсичные) вещества, работа клетки нарушается. Если доза излучения небольшая, происходит рекомбинация электронов, то есть возврат их на своё место.

Молекулярные связи восстанавливаются, и клетка продолжает выполнять свои функции. Если доза излучения большая или много раз повторяется, то электроны не успевают рекомбинировать молекулярные связи не восстанавливаются; выходит из строя большое количество клеток, работа органов расстраивается, нормальная жизнедеятельность организма становится невозможной.

2.Нарушается синтез белка, что приводит к прекращению размножения клеток.

3. Прекращается регенерация тканей.

4. Поражается периферическая и центральная нервные системы.

5.Организм теряет иммунитет, нарушается обмен всех видов веществ (углеводного, водного, белкового, минерального, витаминного).

К чему это приводит?

1.Наступает гибель клеток и структурных элементов тканей (лейкопения, эритропения).

2. Наступает отравление – интоксикация организма продуктами распада тканей, а также необычными химическими веществами, образующимися в организме под влиянием излучений.

3 .Подавляется активность всех ферментных систем (оксидаз, холинэстераз).

4. Необычные продукты распада приводят к первичной аллергизации организма и к последующему аллергическому проявлению на повторные выделения этих веществ.

5. Появляется предрасположение к различным инфекционным заболеваниям и даже вызываемыми непотогенными микробами:

- нарушаются естественные защитные барьеры организма человека;

- антитела разрушаются, а новые не продуцируются или продуцируются слабо.

6. Поражается центральная нервная система, что приводит к нарушению нервной регуляции.

7. Поражается эндокринная система, нарушается эндокринная регуляция.

8. Нарушается проницаемость кровеносных сосудов, кровоизлияния.

9. Происходит изменение кроветворной функции, изменяется состав крови.

Все эти изменения в организме приводят к заболеваниям.

Наибольшему подвергаются клетки красного кровяного мозга, щитовидная железа, лёгкие, внутренние органы, то есть органы, которые имеют высокий уровень деления. При одной и той же дозе излучения у детей поражаются больше клеток, чем у взрослых, поскольку у детей все клетки пребывают в стадии деления.

Специфика действия ионизирующих излучений на биологические объекты заключается в том, что производимый им эффект обусловлен не столько количеством поглощённой энергии в облучаемом объекте, сколько той формой, в которой эта энергия передаётся.

Никакой другой вид энергии (тепловой, электрической и др.), поглощённой биологическим объектом и том же количестве, не приводит к таким изменениям, какие вызывает ионизирующее излучение.

Реакция организма на облучение

В зависимости от величины поглощённой дозы облучения и индивидуальных особенностей организма вызванные изменения могут быть обратимыми или необратимыми. При небольших дозах поражения ткань восстанавливает свою функциональную деятельность. Большие дозы при длительном воздействии могут вызывать необратимое поражение отдельных органов или всего организма.

Любой вид ионизирующих излучений вызывает биологические изменения в организме как при внешнем (источник находится вне организма), так и при внутреннем облучении (радиоактивные вещества попадают внутрь организма, например пероральным или ингаляционным путём).

Рассмотрим действие ионизирующего излучения, когда источник облучения находится вне организма.

Биологический эффект ионизирующего излучения зависит от суммарной дозы и времени воздействия излучения, размеров облучаемой поверхности и особенностей организма. При однократном облучении всего тела человека возможны биологические нарушения в зависимости от суммарной поглощённой дозы излучения.

При облучении дозами, 100 – 1000 раз превышающую смертельную дозу, человек может погибнуть во время облучения.

Поглощённая доза излучения, вызывающая поражение отдельных частей тела, а затем смерть, превышает смертельную поглощённую дозу всего тела. Смертельные поглощённые дозы для отдельных частей тела следующие: голова 20 гр., нижняя часть живота 30 гр., верхняя часть живота 50 гр., грудная клетка 100 гр., конечности 200 гр.

Степень чувствительности различных тканей к облучению не одинакова, если рассмотреть ткани органов в порядке уменьшения их чувствительности к действию излучения, то получим следующую последовательность:

Лимфатическая ткань, лимфатические узлы, зобная железа,

Костный мозг, зародышевые клетки. Большая чувствительность кроветворных органов в радиации лежит в основе определения характера лучевой болезни. При однократном облучении всего человека поглощенной дозой 0,5 Гр через сутки после облучения может резко сократиться число лимфоцитов (продолжительность жизни которых и без того незначительная менее суток).

Уменьшается также и количество эритроцитов (красных кровяных телец) по истечении двух недель после облучения (продолжительность жизни эритроцитов примерно 100 суток).

Важным фактором при воздействии ионизирующих излучений на организм является время облучения. С увеличением мощности дозы поражающее действие излучения возрастает. Чем больше подробно излучение по времени, тем меньше его поражающее действие.

Неодинаковую чувствительность имеют организмы разного возраста. Чем моложе организм, тем он чувствительнее к радиации, чем сложнее организм, тем он более поражается радиацией.

Конечный результат облучения (кроме отдельных последствий) зависит не столько от полноты дозы, сколько от действия её мощности, или времени, за которое она была накоплена, а также характера её распределения. Это связано с тем, что в живых организмах в ответ на облучение включаются защитные механизмы системы адаптации и компенсации, которые должны обеспечить стабильность внутренней среды организма (гомеостаз) и обновить нарушенные функции. Результат зависит от соотношения количества повреждённых тканей к защитно – обновляющей способности организма.

Внешнее облучение альфа, а также бета частицами менее опасно. Они имеют небольшой пробег в тканяв и не достигают кроветворных органов. При внешнем облучении необходимо учитывать гамма и нейтронное облучение, которые проникают в ткань на большую глубину и разрушают её.

Степень поражения организма зависит от размера облучаемой поверхности. С уменьшением облучаемой поверхности уменьшается и биологический эффект. Так при облучении фотонами поглощённой дозы 450 рад участки тела площадью 6 см² заметного поражения не наблюдалось, а при облучении такой же дозой всего тела было 50% смертных случаев.

Радиоактивные вещества могут попасть внутрь организма при вдыхании воздуха зараженного радиоактивными элементами, с зараженной пищей или водой и, наконец, через кожу, а также при заражении открытых ран.

Попадание твёрдых частиц в дыхательные органы зависит от степени дисперсности частиц. Из проводившихся над животными опытов установлено, что частицы пыли размером менее 0,1 мкм. Ведут себя так же, как и молекулы газа т.е. при вдохе они попадают вместе с воздухом в лёгкие, а при выдохе вместе с воздухом удаляются. В лёгких может остаться самая незначительная часть твёрдых частиц. Крупные частицы размером более 5 мкм почти все задерживаются носовой полостью.

Гораздо чаще вследствие несоблюдения техники безопасности радиоактивные вещества попадают в организм через желудочно кишечный тракт.

Проникновение радиоактивных загрязнений через раны и через кожу можно предотвратить, если соблюдать соответствующие меры предосторожности.

Опасность радиоактивных элементов, попадающих тем или иным путём в организм человека, тем больше, чем выше их активность.

Степень опасности зависит от скорости выведения веществ из организма. Если радионуклиды, попавшие внутрь организма, однотипны с элементами, которые потребляются человекам с пищей (натрий, хлор, калий и др.), то они не задерживаются в организме, а выделяются вместе с ними.

Инертные радиоактивные газы (аргон, ксенон, криптон и др.), попавшие через лёгкие в кровь, не являются соединениями, входящими в состав ткани. Поэтому они со временем полностью удаляются из организма.

Некоторые радиоактивные вещества, попадая в организм, распределяются в нём более или менее равномерно, другие концентрируются в отдельных внутренних органах. Так, в костных тканях отлагаются источники альфа излучения (радий, уран, плутоний); бета излучения (стронций, иттрий); гамма излучения (цирконий).

Эти элементы химически связаны с костной тканью, очень трудно выводятся из организма. Продолжительное время удерживаются в организме также элементы с большим атомным номером (полоний, уран и др.). Элементы, образующие в организме легкорастворимые соли и накапливаемые в мягких тканях, легко удаляются из организма.

Заболевания, вызванные действием ионизирующих излучений.

К отдалённым последствиям соматического характера оотносятся разнообразные биологические эффекты, среди которых наиболее существенными являются:

- лейкемия;

- злокачественные новообразования;

- катаракта хрусталика глаз;

- сокращение продолжительности жизни.

Лейкемия, относительно редкое заболевание. По данным ВОЗ, годовые смертности от лейкемии на 1 млн. человек в 1955 году составили от 23 (Япония) до 74 (Дания).

Частота случаев возникновения лейкемии среди лиц, подвергшихся воздействию ионизирующей радиации, по данным ряда факторов, превосходит уровни, характерные для населения в целом. Большинство радиобиологов считают, что вероятность возникновения лейкемии составляет 1 – 2 случая на год на 1 млн. населения при облучении всей популяции дозой 1 бэр.

Злокачественные новообразования. Первые случаи развития злокачественных новообразований от воздействия ионизирующей радиации описаны ещё в начале XX столетия. Это были случаи рака кожи кистей рук у работников рентгеновских кабинетов. В дальнейшем была обнаружена возможность возникновения остеосарком при содержании радия 226 в организме в количествах, превышающих 0,5 мкКи. Описаны случаи развития злокачественных новообразований у шахтёров, подвергшихся длительному воздействию радиоактивных газов и аэрозолей, содержащихся во вдыхаемом воздухе в количествах, когда суммарная доза воздействия на бронхи могла достичь 1000 рад. Сведения о возможности развития злокачественных новообразований у человека пока ещё носят описательный характер, поэтому точно указать минимальные дозы не представляются возможным.

Развитие катаракт, наблюдалось у лиц, переживших атомные бомбардировки в Хиросиме и Нагасаки, у физиков, работающих на циклотронах, у больных, глаза которых подверглись облучению с лечебной целью. Одномоментная катарактогенная доза ионизирующей радиации, по мнению большинства исследователей, составляет около 200 бэр.

Скрытый период до появления первых признаков развития поражения обычно составляет от 2 до 7 лет.

Сокращение продолжительности жизни в результате воздействия ионизирующей радиации на организм обнаружено в экспериментах на животных (предполагают, что это явление обусловлено ускорением процессов старением и увеличением восприимчивости к инфекциям).

Продолжительность жизни животных, облучённых дозами, близкими к летальным, сокращается на 25 – 50 % по сравнению с контрольной группой. При меньших дозах срок жизни животных уменьшается на 2 – 4 % на каждые 100 рад.

Достоверных данных о сокращении сроков жизни человека при длительном хроническом облучении малыми дозами до настоящего времени не получено. По мнению большинства радиобиологов, сокращение продолжительности жизни человека при тотальном облучении в пределах 1-15 дней на 1бэр.

Формы и степени лучевой болезни и лучевых ожогов людей и сельскохозяйственных животных.

По времени появления эффектов, вызванных действиями ионизирующих излучений, выделяют следующие формы лучевой болезни:

- острая (ранняя);

- хроническая (поздняя).

Острая форма возникает в результате облучения большими дозами в течении короткого промежутка времени.

При дозах порядка тысяч рад поражение организма может быть мгновенным.

Хроническая форма развивается в результате продолжительного облучения дозами, которые превышают лимитные дозы (ЛД).

Степень лучевых (радиационных) поражений зависит от полученной дозы и времени, в течении которого человек подвергается облучению. Надо помнить, что не всякая доза облучения опасна для человека. Вам делают флюорографию, рентген зуба, желудка, сломанной руки, вы смотрите телевизор, летите на самолёте, проводите радиоизотопное исследование; во всех этих случаях подвергаетесь дополнительному облучению. Доза 200 – 300 рад, полученная за короткий промежуток времени, может нанести тяжёлые радиационные потери. Но если эту дозу получить в течении нескольких месяцев, это не приведёт к заболеванию. Организм человека способен вырабатывать новые клетки и в замен погибших при облучении появляются свежие, идёт процесс восстановления.

Доза облучения может быть:

- однократной;

- многократной.

Однократным считается облучение, полученное за первые четверо суток. Однократное облучение человека дозой 100 рад и больше называют острым облучением.

Если оно превышает четверо суток, считается многократным.

Соблюдение правил поведения и пределов допустимых доз облучения позволяет исключить поражения людей и животных.

Рассмотрим возможные последствия острого, однократного и многократного облучения людей и животных в зависимости от дозы.

При продолжительном облучении в организме наряду с процессами поражения происходят процессы восстановления. В связи с этим суммарная доза излучения, вызывающая один и тот же эффект, при продолжительном многократном облучении более высокая, чем при однократном. Дозы не приводящие к потере работоспособности при однократном и многократном облучении следующие:

- однократная ( в течении 4 суток) 50 рад;

- многократная: в течении 10 – 30 суток 100 рад;

- многократная в течении 3х месяцев 200 рад;

- многократная в течении года 300 рад.

Для сельскохозяйственных животных дозой не приводящей к снижению продуктивности и работоспособности, считается 100 рад.

Превышение указанной дозы вызывает заболевание лучевой болезнью. Лучевая болезнь, вызванная гамма облучением протекает, как правило, в острой форме и в зависимости от дозы может быть разной степени тяжести: лёгкой, средней, тяжёлой и крайне тяжёлой.

Первая – лёгкая степень тяжести острой лучевой болезни (однократное облучение) при дозе для людей 100 – 200 бэр (0,026 – 0,05 кулон/килограм), для с/х животных 150 – 250 бэр.

Лучевая болезнь первой степени у людей характеризуется короткой и лёгкой первичной реакцией, продолжительным латентным (скрытым) периодом, который продолжается 2 – 3 недели после чего, появляется лёгкая слабость, кратковременная головная боль, небольшое снижение лейкоцитов в крови. Сознание ясное, рвоты и тошноты нет. Не смертельно, лечение в течение одного месяца, восстановление крови через 4 месяца.

Лучевая болезнь сельскохозяйственных животных протекает без видимых клинических симптомов. У отдельных животных наблюдается незначительное скоропроходящее общее угнетение, частичный отказ от корма, периодические поносы, а у собак и свиней, иногда рвота. При исследовании периферической крови отмечают слабое уменьшение количества лейкоцитов. Тем не менее, у животных даже при лёгком поражении иммунные реакции угнетены, и сопротивляемость организма понижена. Заканчивается полным выздоровлением животных.

Вторая – средняя степень тяжести острой лучевой болезни (однократное облучение) при дозе для людей 200 – 300 бэр (0,05 = 0,1 кулон/килограмм) для с/х животных 250 = 450 бэр.

Лучевая болезнь второй степени у людей протекает в четкой выраженности (фазности) течения болезни.

Первый период – период первичной лучевой реакции, который длится от нескольких часов до трёх суток. Впервые минуты после облучения наступает общая слабость, головная боль, тошнота, рвота. Все эти явления сохраняются на протяжении 3х суток. У поражённого в этот период в начале появляются симптомы со стороны нервной системы – головная боль, возбуждение, раздражительность, угнетение. Затем возникают вегетативные нарушения в виде холодного пота, раздражения слизистых оболочек, пульс учащён, артериальное давление снижено. Со стороны желудочно-кишечного тракта наблюдается тошнота, сильная жажда, рвота, понос. Происходит раздражение костного мозга в периферической крови обнаруживается лейкоцитоз, гемоглобин и число эритроцитов в этот период могут возрастать. Повышается температура тела.

Второй период - «период мнимого благополучия» (скрытый). Длительность этого периода составляет 2 =3 недели.

С четвёртого дня после облучения самочувствие больного улучшается и он считает, что уже выздоровел. Скрытый период может в широкой степени варьировать в зависимости от дозы облучения. При тяжёлой форме лучевой болезни она может отсутствовать. Наблюдается зависимость между длительностью скрытого периода и тяжестью болезни, чем он короче, тем тяжелее в последствии будет протекать заболевание.

В период «мнимого благополучия» болезненные явления почти исчезают, прекращается рвота, появляется аппетит, улучшается сон, в меньшей мере беспокоят головные боли, головокружение. Температура снижается до нормальной. В это время больной жалуется на слабость и быструю утомляемость. О том, что заболевание продолжает развиваться свидетельствует изменение крови, развивается лейкопения, продолжает нарастать лимфопения. Количество эритроцитов уменьшается, падает их осмотическая стойкость, снижается число тромбоцитов.

Третий период - период разгара лучевой болезни – длиться 2 – 3 недели.

Период характеризуется:

- резким ухудшением состояния больного связанным с углублением поражения системы крови;

- угнетением иммунитета;

- развитием инфекционных осложнений;

- язвено-некротическим изменениям.

Жалобы больных: на слабость, сильные головные боли, бессонницу, устрашающие сновидения, галлюцинации (зрительные, слуховые), отсутствие аппетита, рвота.

При смотре лежачие больные находятся в пассивном положении, сознание у больных спутанное т.е. плохо ориентируются, на вопросы отвечают медленно. На коже всего тела появляется сыпь виде мелкоточечных кровоизлияний, пузырей, язв. У больных выпадают волосы (эпиляция), в начале на голове виде плеши, затем полное облысение и полная эпиляция. Со стороны полости рта наблюдаются язвенные изменения, дёсны разрыхлённые и кровоточат при малейшем надавливании на них. На слизистой оболочке языка, твёрдого и мягкого нёба – участки язв. Температура тела повышается до 38 – 40⁰ С и держится на высоких цифрах длительное время. Со стороны сердечно – сосудистой системы обнаруживаются признаки дистрофии миокарда, пульс 100 – 120 ударов в минуту, аритмичный, артериальное давление снижается, отклонения ЭКГ от нормы.

Дыхательная система у больных с острой лучевой болезнью страдает чаще всего в результате инфекционных осложнений – развиваются ангины, очаговые пневмонии, гангрена лёгких.

Нарушение пищеварения, обмена веществ, приводит к резкому снижению веса.

Количество эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и гемоглобина продолжает снижаться.

Со стороны почек и мочеводных путей – в моче наблюдаются эритроциты, обнаруживается белок и уробилин.

Таким образом, в период разгара болезни у больных с лучевой болезнью превалируют следующие синдромы:

- апластическая анемия;

- геморрагический диатез;

- дистрофия миокарда;

- поражение желудочно-кишечного тракта;

- поражение центральной нервной системы;

- исчезновение иммунитета;

- развитие инфекционных осложнений.

Четвёртый период – исход заболевания – длиться 1 год и более.

Смерть через 1,5 – 2 месяца может быть у 20% поражённых.

При благоприятных условиях может наступить медленное выздоровление (при лечении выздоровление наступает через 2 – 3 месяца):

- температура снижается за 1,5 – 2 месяца;

- исчезает головная боль, нормализуется сон;

- отрастают волосы;

- большая часть изменений со стороны внутренних органов исчезает;

- восстанавливается гематологические показатели (восстановление крови через 6 месяцев).

- остаточные явления:

- астения, снижение трудоспособности;

- ослабление памяти;

- нарушение половых и детородных функций;

- раздражительность, ослабление процессов торможения;

- относительная лейкемия, прогноз всегда серьёзен:

Опухоли, лейкозы, анемия, преждевременное старение.

Лучевая болезнь средней степени с/х животных развивается у половины животных, облучённых полулетальной дозой. При лучевой болезни средней степени в отличие от лучевой болезни 3-ей степени кровоизлияния встречаются редко, клинические признаки развиваются медленно и проявляются слабо, отдельные из них могут даже отсутствовать. Улучшение общего состояния животных наступает через 20 – 30 дней после облучения.

Третья – тяжёлая степень тяжести острой лучевой болезни (однократного облучения) при дозе для людей 400 – 600 бэр (0,1 - 0,15 кулон/килограмм), для с/х животных 450 -750 бэр.

Лучевая болезнь третей степени у людей выражается сильными головными болями, рвотой (через 30 мин. – 3 часа, два раза и более в сутки), понос с кровяным стулом.

Болезнь протекает в четыре этапа:

Первый этап начинается сразу после облучения и до 2 – 3 суток. Через час неукротимая рвота; все признаки лучевой болезни проявляются резко; иногда потеря сознания или резкое возбуждение, количество лейкоцитов, а затем и эритроцитов, тромбоцитов резко уменьшается.

Второй этап, скрытый или «мнимого благополучия продолжительностью 5 – 6 дней.

Третий этап, разгар лучевой болезни, наступает после 18 – 20-го дня болезни от момента облучения: наблюдается выпадение волос, кожные поражения, головная боль, температура 39 – 40^оС, тошнота, рвота, кровоизлияния в слизистую оболочку и кожу, некроз слизистых оболочек в области дёсен, ввиду ослабления защитных сил организма появляются различные инфекционные осложнения.

Четвёртый этап – разрешение.

Смерть наступает у 50% облучённых людей и животных, а без лечения у 70% в течение месяца, чаще от инфекционных осложнений или от кровотечений.

Лучевая болезнь третей и четвёртой степени у сельскохозяйственных животных.

В клинических проявлениях острой лучевой болезни различают четыре периода:

- начальный, когда возникают первичные реакции организма на воздействие ионизирующей радиации;

- второй, (латентный);

- третий, разгар болезни (токсический);

- четвёртый, исход (выздоровление, переход болезни в хроническое течение или гибель животного).

Степень проявления клинических признаков и паталогоанотомических изменений зависит от тяжести поражения, индивидуальных и видовых особенностей организма. Все периоды лучевой болезни проявляются, как правило, при тяжёлой и средней степени лучевой болезни.

В течение первых суток после облучения или в момент облучения у животных следующие признаки начального периода лучевой болезни: нарушение координации движений, кратковременное возбуждение, сменяющееся вялостью, угнетением, иногда отказ от корма. Одновременно с этим нарушается тонус и моторика желудочно-кишечного тракта. При исследовании периферической крови обнаруживают нестойкое увеличение количества эритроцитов и лейкоцитов, сменяющейся лейкопенией. Количество лимфоцитов резко снижается уже в первые сутки после облучения. Такое состояние продолжается от нескольких часов до двух суток, а затем в течение 5 – 6 дней (иногда более) наступает улучшение общего состояния. В это время животные по внешнему виду не отличаются от здоровых, имеют хороший аппетит и нормальную температуру тела.

Затем наступает второй, скрытый, период течения болезни, длительность которого обусловливается дозой облучения и состоянием животного. Одним из основных симптомов этого периода является изменение крови, прежде всего состава белой крови, которое характеризуется снижением количества лейкоцитов – лейкопенией. Особенно быстро снижается содержание лимфоцитов. Спустя сутки от начала скрытого периода количество лейкоцитов при лёгкой степени поражения снижаются примерно на 40%, а лимфоцитов – на 50 %, при среднем поражении – соответственно на 50 и 70 %, при тяжёлом на 70 и 80 %. Через несколько дней уменьшается количество тромбоцитов, что способствует снижению свёртываемости крови и предрасполагает к кровотечению. Уменьшается количество остаточного азота и хлорида в крови. После этого наступает разгар лучевой болезни.

При тяжёлых поражениях скрытый период может отсутствовать, и выраженная клиническая картина наступает сразу за начальным периодом. Такие животные через 5 – 10 суток, как правило, погибает.

Третий период развивается примерно через 7 – 15 дней после воздействия радиации. При этом общее состояние животных резко ухудшается. Типичные признаки этого периода следующие:

- повышение температуры тела, нарушение сердечнососудистой деятельности, слабость и угнетение, жажда;

- кроме того, появляются кровоточивость дёсен, множественные кровоизлияния на слизистых оболочках и в подкожную клетчатку;

- наблюдаются носовые кровотечения, отёк головы, носоглотки, гортани;

- часто развивается конъюнктивит, язвенный стоматит и серозно-катаральный ренит с появлением истечения из ноздрей, язвенно-некротическое воспаление отделов пищеварительного тракта, сопровождающееся кровавым поносом;

- возможны случаи кровотечения в желудке, кишечнике, матке, мочевом пузыре и др.

- в периферической крови обнаруживается резкая лейкопения с лимфоцитопенией, позднее эритропения и снижение содержания гемоглобина;

- появляются слюнотечение, рвота.

Выпадение волос начинается через 1 – 2 недели после облучения. Волосы в начале легко выдёргиваются, а затем выпадают клочьями, в результате чего образуются участки облысения. Это продолжается в течение нескольких недель. Затем по мере выздоровления волосяной покров восстанавливается.

Наряду с перечисленными признаками имеется ряд особенностей течения лучевой болезни в зависимости от вида животных. Так у крупного рогатого скота в разгар болезни наблюдаются тяжёлые расстройства функций желудочно-кишечного тракта, сопровождающиеся профузными кровавыми поносами; как правило наблюдаются слюнотечения, быстро наступает истощение, нарушается сердечно-сосудистая деятельность.

У лошадей развиваются признаки, напоминающие клиническую картину инфекционного энцефалимиелит – манежные движения, неудержимое движение вперёд, быстро прогрессирующая лимфопения и лейкопения.

У овец и коз лучевая болезнь сопровождается серозно-катаральными ринитами. Конъюнктивитами и выпадением шерсти вплоть до облысения всего тела, появляются множественные кровоизлияния под кожу, повышается температура тела.

У свиней в начале болезни появляется рвота, часто возникает отёк легких.

У собак отмечаются рвота и резко выраженные нарушения деятельности пищеварительного тракта (кровавый понос).

У домашней птицы наблюдаются подёргивания головы, затруднение дыхания, угнетение, отёк и синюшность бородки, анемия гребня, серозное истечение из носовых отверстий, понос.

При тяжёлой степени болезни некоторые животные гибнут уже в первые часы после облучения.

Если животное не погибло в течение месяца, то наступает четвёртый период, постепенное выздоровление, которое может длиться очень долго, сопровождаясь то улучшением, то ухудшением состояния животного. Иногда болезнь принимает хроническое течения. Плохие условия содержания, неполноценное кормление животных, переохлаждение и перегревание их тела, как правил, ведёт к рецидиву лучевой болезни. Особо опасны осложнения инфекциями.

Особенности течения лучевой болезни при внутреннем облучении.

В клиническом проявлении острой лучевой болезни, возникающей в результате попадания радиоактивных веществ внутрь организма, являются некоторые особенности, в частности: отсутствует начальный период: во время скрытого периода выражен лейкоцитоз; количество тромбоцитов и эритроцитов заметно не изменяется; продолжительность скрытого периода более короткая по сравнению с внешним гамма излучением в сопоставимых дозах облучения; не происходит выпадения волос; более типично выражены симптомы расстройства функции органов пищеварения. В результате внутреннего заражения кровь, моча, фекалии, молоко становится радиоактивным, что легко обнаруживается с помощью радиометрических приборов.

Четвёртая – крайне тяжёлая степень тяжести острой лучевой болезни (однократного облучения), при дозе для людей более 600 бэр (0,15 кулон/килограмм), для с/х животных более 750 бэр.

Лучевая болезнь четвёртой степени у людей – сильная слабость, головная боль, через 15 минут после облучения неукротимая рвота (через 10– 30 минут, многократная), потеря сознания, понос, непроходимость кишечника, смерть наступает в течение 10 суток.

Лучевые ожоги

Другой формой острого лучевого поражения являются лучевые ожоги. При облучении, вследствие попадания веществ на открытые участки кожи, могут образовываться лучевые дерматиты и ожоги. Лучевые ожоги возникают в результате воздействия излучений на определённые участки тела. Обширные ожоги обычно развиваются при действии на кожу бета частиц.

Лучевые ожоги характеризуются:

- длительным скрытным периодом (от нескольких часов до трёх недель);

- упорным течением из-за поражения глубоких слоёв кожи и ниже лежащих тканей.

Лучевые ожоги часто развиваются одновременно с лучевой болезнью, что отягощает состояние пострадавшего и затягивает выздоровление.

Поражение имеет несколько стадий:

- ранняя реакция;

- инкубационный период;

- период острого воспаления;

- период выздоровления.

Ранняя стадия наступает через несколько часов после действия радиоактивных веществ, появляются покраснения кожи, которое через некоторое время исчезает.

С наступлением инкубационного периода никаких внешних признаков у человека не возникает.

Период острого воспаления – начинается с покраснения кожи, потом появляется зуд, отечность и боль в местах ожога, отёк и боль постепенно исчезают. В тяжёлых случаях появляются вслед за отёками пузырьки, наполненные прозрачной жидкостью, которые увеличиваются и сливаются. При очень больших дозах облучения на их месте возникают язвы, которые плохо заживают. В дальнейшем в результате отёка глубоких тканей происходит нарушение их кровообращения и питания, приводящее к некрозу и гангрене. Некроз может доходить до надкостницы и кости. Загрязнение ожогов может привести к загрязнению крови и смерти.

В зависимости от поглощённой дозы радиации имеют место ожоги:

- первой степени, при дозе до 500 бэр;

- второй степени при дозе до 800 бэр;

- третей степени при дозе до 1200 бэр;

- четвёртой степени при дозе выше 1200 бэр.

Ожоги проявляются в разных формах:

- от выпадения волос, шелушения и лёгкой пигментации кожи, при первой степени ожога;

- до язвенно-некратичесских поражений и образования трофиесских язв, при четвёртой степени лучевого поражения.

Медицинскую помощь при лучевых поражениях необходимо оказывать в сжатые сроки.

Внешнее воздействие бета частиц на людей и с/х животных.

При наружном заражении радиоактивными веществами наблюдаются бета ожоги кожных покровов. У людей наиболее часто отличаются поражения кожи на руках, голове в области шеи, пояснице.

В зависимости от условий, при которых животные подвергаются облучению, различные участки кожи имеют неодинаковую степень поражения. Так, если животное проходит по местности, где уже выпали осадки по следу радиоактивного облака, будут подвергаться бета ожогам участки тела, соприкасающиеся с зараженными объектами (почвой, растительностью и т.п.). В этих случаях поражения наиболее вероятны в области межкопытной щели, суставов конечностей, паха и вымени, морды, по окружности рта, носовых отверстий и глаз.

Если животное находится на открытой местности во время формирования следа радиоактивного облака, радиоактивные вещества оседают в основном на спину, голову, где преимущественно и могут развиваться бета поражения кожи.

Воздействие радиоактивных веществ на сельскохозяйственные растения.

Радиоактивные вещества поступают в растения двумя основными способами: загрязнение растений радиоактивными веществами, которые выпадают из атмосферы непосредственно на растения и усвоение радионуклидов с грунта. В вегетационный период загрязнение растений радионуклидами может происходить одновременно двумя способами.

Загрязнения сельскохозяйственных растений обуславливаются: природой радиоизотопов, условиями внешней среды, физико-химическими свойствами радиоактивных веществ и биологическими свойствами растений.

Уровни радиоактивного загрязнения растений зависят от концентрации радионуклидов в атмосфере и интенсивности их выпадения. Значительную роль играет дисперсность радиоактивных веществ, чем больше частицы, тем меньше их задерживается на растениях. На степень фиксации растениями радионуклидов влияют химические свойства. В растения проникают наиболее подвижные радионуклиды, в первую очередь йод и цезий.

На степень радиоактивного загрязнения растений влияют морфологические особенности. Задержка растениями радиоактивных веществ увеличивается с ростом и развитием вегетативной массы, с горизонтальным размещением листьев и стеблей, наличием складок.

На уровни радиоактивного загрязнения существенно влияют условия внешней среды. Повышенная влажность воздуха увеличивает степень удержания на растениях радиоактивных веществ, наоборот большой дождь смывает их с растений.

Уменьшение загрязнения растений радионуклидами со временем уменьшается, в связи с воздействием всех факторов внешней среды: смывание дождём, сдувание ветром, падением отмерших старых листьев.

Облучение растений осуществляется радиоактивными веществами, которые находятся на растениях и на поверхности грунта.

Излучение, поглощаемое отдельными растениями, испускается радиоактивными частицами, лежащими на этом растении, а также находящимися на поверхности почвы или соседних растениях. В зависимости от размеров частиц, густоты травостоя или плотности насаждений, формы листа и характера его поверхности (гладкая или опущенная) на растениях задерживается от 8 до 25 % оседающей на землю радиоактивной пыли. Показатели эти зависят как от густоты травостоя на единицу площади (чем гуще травостой, тем больше удерживается радиоактивных осадков), так и от формы листа и характера его поверхности (на опущенную или морщинистую поверхность листа прилипает больше радиоактивной пыли, чем на гладкую поверхность).

В радиационном поражении растений в отличие от людей и животных главную роль играет бета, а не гамма излучение. Это объясняется тем, что бета частицы, обладая определённой массой и меньшей скоростью, сильнее поглощаются растениями, имеющими за счёт листьев очень большую поверхность непосредственного контакта с частицами, препятствовать чему практически невозможно.

Вклад бета излучения в общую поглощённую растениями дозу излучения в первые часы после выпадения может в 10 раз и более превышать вклад гамма облучения, а это значит, что доза облучения, получаемая растениями, в 10 раз выше экспозиционной дозы гамма излучения, измеренной дозиметрическим прибором.

Радиоактивные вещества, выпадающие на растения, не только загрязняют поверхность, но и всасываются через листья внутрь (йод, цезий), а оказавшись в почве (особенно долго не задерживаются) и в её верхнем слое (5 -7 см), начинают поступать в растения через корневую систему.

Поскольку для этого нужно некоторое время, в течение которого короткоживущие изотопы распадаются, то из почвы поступают долгоживущие радионуклиды, и в первую очередь стронций 90. Радиоактивные изотопы, поступающие в растения через корневую систему, депонируется в основном в листьях и стеблях и значительно меньше (до2 %) в зерне. Цезий 137 лучше, чем стронций 90, всасывается через поверхность листа, но хуже усваивается из почвы через корневую систему. В зёрнах проса, кукурузы, озимой ржи стронций 90 накапливается в 3 -4 раза меньше, чем в зёрнах бобовых и гречихи. Пшеница и овёс занимают промежуточное положение. В расчёте на 1 кг сухого вещества в клубнях картофеля его накапливается также в 4 – 6 раз меньше, чем в корнях сахарной и кормовой свеклы, в 10 – 20 раз меньше, чем в корнях брюквы и турнепса. Меньше, чем клевер, усваивает стронций 90 тимофеевка. Травы естественных угодий накапливают его в 3 раза больше, чем травы на вспаханной почве. Из трав естественных угодий в бобовых и разнотравье содержится этого изотопа в 3 – 4 раза больше, чем в злаковых. На вспаханной почве высокой загрязнённостью стронцием 90 отличаются многолетние и однолетние бобовые травы, а также капуста кормовая, ботва брюквы и турнепса.

Радиоактивные вещества, выпадающие на растения из атмосферы, не только загрязняют их, но и частично всасывают внутрь. В частности, внутрь через листья наиболее активно всасываются изотопы йода и цезия, хуже изотопы стронция и других элементов. Радиоизотопы поступают в растения также из почвы, при этом лучше усваиваются изотопы стронция и хуже изотопы других элементов.

Лучевое поражение растений проявляется в замедлении роста и развития, снижения урожайности, понижении репродуктивного качества семян, клубней, корнеплодов.

Пищевое качество урожая также снижается. Тяжёлое поражение приводит к полной остановке роста и гибели растений через несколько дней или недель после облучения.

Летальные дозы однократного облучения растений в фазе вегетации могут быть: тис 800 рад, сосна 1000 рад, ель 1020 рад, лук репчатый 1500, овёс 1300 рад, кукуруза 4200 рад, ячмень 4350 рад, пшеница 4500 рад, горох 4600 рад, берёза, дуб 8000 рад, природные травы 12000 рад, помидоры 12400, картофель 12600 рад, сахарная свекла 13400 рад, лён 20700 рад, фасоль 30000 рад.

Облучение растений может быть: внешним, внутренним, смешанным. При внешнем облучении бета частицы равномерно облучают все органы. Внутреннее облучение растений осуществляется тогда, когда радиоактивные вещества поступают в растения через корневую систему и листья. Наличие источников внешнего и внутреннего излучения даёт смешанное облучение.

Степень радиоактивного заражения (от замедления роста до полной потери урожая и гибели всех растений) зависит в основном от следующих факторов: полученной дозы облучения и радиочувствительностью растений во время облучения. Радиочувствительность растений количественно характеризуется величиной дозы, которая вызывает определённый эффект, замедления роста, снижения урожайности, частичную или полную их гибель.

Неодинаковая чувствительность растений к облучению обуславливается объёмом их клеточных ядер, размером хромосом и содержанием ДНК в клетке. При объёме ядер, большем размере хромосом и повышении содержания ДНК в клетках растения отличаются более высокой радиочувствительностью.

Радиочувствительность растений сильно зависит от фазы развития их во время облучения и формирования репродуктивных органов.

Так пшеница, просо, ячмень и другие злаковые культуры наиболее чувствительны в фазе выхода в трубку, кукуруза, в стадии выброса султана, гречиха, бобовые, в фазе ранней фазе бутонизации, картофель и корнеплоды в фазе проростков.

Качество семян наиболее сильно снижаются при облучении в фазе колошения у зерновых и цветения у бобовых. В овощных культурах семена наиболее радиочувствительны в фазе начала бутонизации.

Семена растений разных видов также отличаются неодинаковой чувствительностью к облучению, в связи с чем выделяют растения радиочувствительные (фасоль, кукуруза, рожь, пшеница), среднечувствительные (горох, соя, чечевица, овёс, ячмень, подсолнечник) и устойчивые (лён, люцерна, клещевина, табак).

При облучении радиочувствительных семян дозой 20000 рад прорастание их угнетается, а последующий рост растений замедляется. Чтобы такое же угнетающее действие у семян сркднечувствительных, их необходимо облучить дозой 20000 – 100000 рад; семена же устойчивых растений следует в таком случае облучить дозой до 150000 – 200000 рад. Семена сосны, ели, кедра, пихты теряют всхожесть на 50 % при облучении дозой 1000 рад, а семена лиственных пород, при облучении дозой 500 рад.

Степень поражения растений зависит от величины накоплений ими дозы облучения:

- нормальный вид растений, доза облучения 10 % от смертельной;

- снижение роста на 10%,, доза облучения 25 %;

- снижение роста на50%, доза облучения 34 %;

- резкое угнетение роста, доза облучения 60 %;

- гибель половины растений, доза облучения 75 %;

- полная гибель растений, доза облучения 100 %.

При выпадении радиоактивных веществ на лесные массивы продукты деления задерживаются преимущественно кронами деревьев (40 – 90 %), причём лиственных пород лучше, чем хвойных. Атмосферные осадки и ветер перемещают радиоизотопы под полог леса.

Часть их проникают внутрь древесных пород, и распространяется либо равномерно по всему стволу (берёза), либо преимущественно в наружных слоях ствола (сосна). Значительное количество радиоактивных веществ будет поглощено грибами и ягодами и будет содержаться в мясе диких зверей и птиц.

Радиоактивные осадки, оседающие на растения не только поражают их, но и загрязняют урожай.

Загрязнённость урожая радиоактивными веществами зависит от следующих факторов:

- плотности оседания радиоактивных веществ;

- первичного задержания радиоактивных осадков в момент их выпадения на поверхность растений, что зависит от вида растений, размеров и различия частиц выпадения;

- потерь радиоактивных частиц от загрязнённых растений, которые обусловлены смыванием частиц дождём, встряхиванием ветром, опадением отмерших загрязнённых листьев.