IONIZÁLÓ SUGÁRZÁS Az ionizáló sugárzások fizikája és dozimetriája A környezetünkben előforduló ionizáló sugárzások Biológiai sugárreakciók Az ionizáló sugárzás hatása a szervezetre Sürgősségi ellátás és kezelés Az ionizáló sugárzások ártalmainak a megelőzése Az ionizáló sugárzások fizikája és dozimetriája Korpuszkuláris sugárzás alfasugárzás» He-részecskék bétasugárzás» elektronok, pozitronok neutronsugárzás» töltés nélküli részecskék -ionizáló képesség Elektromágneses sugárzás röntgensugárzás» fotonok gammasugárzás» gammafotonok -penetráló képesség, nagy energia és hatótávolság Alapfogalmak I Radioaktív anyag radioaktivitás jelenségét hozza létre -természetes és mesterséges úton létrejött radioaktív izotópok keverékei Toxicitás szempontjából: I. rendkívül veszélyes csoport: 90Sr, 226Ra, 233U, 239Pu II. nagyon veszélyes csoport: 45Ca, 60Co, 131J, 230U III. közepesen veszélyes csoport: 24Na, 59Fe, 42K, 58Co, 32P, 14C, 18F IV. kevéssé veszélyes csoport: 3H, 59Ni, 71Ge, természetes tórium, természetes uránium Alapfogalmak II Sugárzás természete Zárt forrás - a radioaktív anyag kijutása akadályozott Nyitott forrás - a környezetet sugárzással szennyezi Külső besugárzás - a kölcsönhatás a sugárzó forrás és a szervezet között a szervezeten kívül eredő forrásból származik. Belső besugárzás - a sugárzó forrás a szervezetbe jut Radioaktív szennyeződés - a nem kívánatos sugárzás értéke meghaladja a természetes radioaktivitás sugárzási szintjét Alapfogalmak III Felezési idő Fizikai felezési idő - azt az időtartamot jelenti, amely alatt a radioaktív anyag bomlása felére csökken Biológiai felezési idő - az az idő, amely alatt az élő szervezetbe jutott radioaktív anyag fele kiürül Effektív felezési idő - a kettő szorzata elosztva összegükkel
Alapfogalmak IV Törvényszerűségek - Mindenfajta sugárzás energiája a távolság négyzetével fordított arányban csökken. - A kevéssé elnyelhető, a rövid hullámhosszú, nagy energiájú sugarak kemények, áthatolóképességük nagy. A jól elnyelhető, hosszabb hullámhosszú, kisebb energiájú sugarak lágyak, áthatolóképességük kisebb. - Bármely sugárféleség esetében fennáll a lehetőség, hogy annak energiáját az emberre nézve veszélytelen szintre gyengítsük elnyeletés útján. Azt a szervet, szervrendszert, amely egy adott sugárzó anyagra nézve a legérzékenyebb (halmozódás, lassú ürülés, különös sugárérzékenység stb.) kritikus szervnek tekintjük. Alapfogalmak V Sugárimmunológiai alapfogalmak - Az aktív immunizáció utáni besugárzás általában nem befolyásolja az antitestképződést. - Az aktív immunizáció előtt a szervezetet ért besugárzás elnyomja az antitestképződést. - Az antitestképzés elnyomásának mértéke függ az elszenvedett sugárdózistól és attól, hogy mennyi idő telt el a besugárzás és az immunizáció között. - Passzív immunizálás általában eredményes besugárzás után is. Egységek Radioaktivitás Curie (Ci), Becquerel (Bq) Besugárzási dózis röntgen (R), C/kg Elnyelt (abszorbeált) dózis rad, gray (Gy) 1Gy = 100 rad Relatív biológiai effektivitás (RBE) R = 1 nagy: alfa, neutron Biológiai dózis = elnyelt dózis X RBE 1Sv = 100 rem rem, sievert (Sv) Dózismérés Minden készülék egy sugárérzékelő részből (detektor) és egy regisztráló részből áll. Az elnyelt sugárzási energiát a regisztráló rész fizikai vagy kémiai úton jól mérhető hatássá (fény, fotokémiai elváltozás stb.) alakítja át. Doziméter (dózismérő készülék) Személyi - ionizációs kamrás készülékek Tömeges - kémiai doziméterek Munkahelyi - filmdoziméterek Sugárszennyeződés - Geiger-Müller féle számláló vagy más szennyezettséget mérő készülék -levegő, víz, élelem -széklet, vizelet, vér A környezetünkben előforduló ionizáló sugárzások Minden lakos kisebb-nagyobb sugárterhelést kap. Természetes sugárforrások kozmikus sugárzás világűrből érkező -sztratoszféra és troposzféra atommagjaival ütközve szekunder sugárzást vált ki
kőzetek alkotóelemeként előforduló radioaktív izotópok és levegőbe jutó leányelemeik -földkéregben, épületek -vulkanikus kőzetek emberi szervezetben természetes úton lerakódott radioaktív izotópok - 40K, 14C, 222Rn, 220Th, 226Ra Mesterséges sugárforrások diagnosztikus és terápiás röntgenkészülékek -kb. 10%-a a medencére és az alhasra irányul világítóórák televízió-vevőkészülékek radioaktív izotópok -orvostudomány, kémia, ipar radioaktív csapadék -az atomenergia felszabadításából származik -atomrobbantások, balesetek foglalkozási radioaktív expozíció -orvosi és ipari röntgenlaboratóriumok, gyorsító berendezések, elektronmikroszkópos laboratóriumok -uránbányászat, ércdúsító, nukleáris létesítmények Nemzetközi Sugárvédelmi Bizottság becslése átlagosan évi 2,1 msv lakosonként -1,35 msv természetes -0,75 msv mesterséges Sejtek, szövetek sugárérzékenysége Bergonié-Tribondeaux szabály -a pusztulást vagy károsodást mindig a legsugárérzékenyebb szövetek és szervek morfológiai és funkcionális károsodása okozza -a szövetek és a szervek sugárérzékenységét sejtjeinek differenciáltsági foka, proliferációs képessége és anyagcseréjének intenzitása határozza meg Morfológiai érzékenység -legnagyobb: csontvelő, nyirokszövet, tímusz, limfociták, gonádok (here, petefészek, germinatív sejtek) -közepes: vesetubulusok, tüdő, verejték- és faggyúmirigyek, szaruhártya és szemlencse, epidermis, hasnyálmirigy, pajzsmirigy -viszonylag sugárrezisztens szervek: máj, szív, harántcsíkolt izomzat, idegrendszer, porc- és csontszövet -legkevésbé sugárérzékeny: érett vörösvértest Funkcionális érzékenység -neurovegetatív és központi idegrendszer, mellékvese és pajzsmirigy, vérképző rendszer, gonádok
Egyéb sugárbiológiai alapelvek A sugárzásnak az emberi szervezetre kifejtett hatása több tényezőtől függ: 1. A megsugárzott szövet mennyiségétől. Minél nagyobb az átsugárzott térfogat, annál nagyobb arányosan az általános sugárhatás. 2. A megsugárzott szövet helyétől a szervezetben, mert a különböző szövetféleségek, szervek sugárérzékenysége eltérő. 3. Az alkalmazott összdózissal az előidézett sugárhatás nagyjából arányos. 4. Az egyes sugáradagok (frakciók) nagyságától. Minél kisebbek az egyes frakciók, minél hosszabb időre elnyújtottabb a sugárexpozíció, a szervezet annál inkább kiheveri a károsodást. 5. A sugárzás intenzitása is jelentős befolyással van a sugárreakcióra, bizonyos határok között. Az ionizáló sugárzás hatása a szervezetre Heveny általános hatások heveny sugárbetegség Heveny helyi sugárhatások Idült általános hatások idült sugárbetegség Idült helyi sugárhatások Belső (inkorporált) sugárzás hatásai Hatások <100 msv nincs magzati hatás <300 msv nincs felnőtt hatás 300-700 msv enyhe vérképeltolódás pár hét múlva 2. hónapra helyrejön -1 Sv egyszerű tünetek, magától elmúlhat 1 Sv = 100 rem Heveny sugárbetegség 0-50 rem: nincsenek kóros tünetek 50-100 rem: klinikailag enyhe tünetek, vérképelváltozás teljes gyógyulással jár 100-200 rem: I. fokú heveny sugárbetegség jellemzőek az általános klinikai tünetek 0-5%-ban halálos kimenetel gyógyulást követő szövődménymentesség 200-300 rem: II. fokú heveny sugárbetegség 5-15%-os halálozás 300-450 rem: III. fokú heveny sugárbetegség letalitása eléri az 50%-ot 450-600 rem: IV. fokú heveny sugárbetegség rövid prodromális szak vérzések, súlyos klinikai tünetek, vesekárosodások a szervezet ellenállóképességének csökkenése 50-90% közötti halálozás 600 rem felett: gyakorlatilag elkerülhetetlen a halálos kimenetel
Szakaszai I. prodromális szak -általános klinikai tünetekkel jár: fejfájás, szédülés, hányinger, hányás, hasmenés -könnyű esetekben a klinikai tünetek egy-két nap alatt megszűnnek II. lappangási szakasz -ideje a dózis nagyságával csökken: percekben mérhető igen nagy dózisok esetében, míg könnyebb formákban heteket tarthat III. tulajdonképpeni heveny sugárbetegség -tünetei lázzal, hidegrázással, vérzésekkel kezdődnek -a laboratóriumi vizsgálatok kimutatják a csontvelő és a vérkép érintettségét: lymphopenia, granulopenia, eritropenia, trombocytopenia -a fagocita reakció, ezáltal a szervezet ellenállóképessége minimálisra csökken -gyakoriak a másodlagos fertőzések -súlyos formákban az első napokban veseérintettség is kimutatható -gyakoriak a neurovegetatív tünetek, az epiláció, a gyomor-bélrendszeri érintettség IV. premortális fázis/ elhúzódó rekonvaleszcencia -a javulási szakasz hosszú, a tünetek lassan maradnak ki -a csontvelő normális működése igen lassan, fokozatosan következik be -a fertőzések miatt különböző szövődmények lehetségesek -laboratóriumi tünetek: a limfocita- és a trombocitaszám gyors csökkenése, a granulocitaszám átmeneti emelkedése után bekövetkező lassú süllyedése, a csontvelő mitotikus indexének csökkenése, a béta-aminoizovajsav fokozott kiválasztása -átmeneti javulás után a klinikai és laboratóriumi tünetek ismét jelentkezhetnek Klinikai formák 1. központi idegrendszeri forma -rendszerint rövid lappangási idő és súlyos kimenetel 2. gyomorbélrendszeri forma -pár napos lappangási idő és nagyszámú szövődmény 3. hematopoetikus forma -hosszabb lappangási időt követő lassú lefolyással és gyógyulással 4. vegyes forma kórisme -az expozíció ismerete, a klinikai tünetek, a vérkép minőségi változásai kezelés -az elsősegélynyújtástól eltekintve kórházi kezelést igényel prognózis -nagyobb dózisok esetén kedvezőtlen, a későbbi szövődmények lehetősége minden esetben fennáll halál többnyire a fellépő shockállapot (égési sérülések) miatt -később a vérképzőrendszer elégtelensége, a gastrointestinalis nyálkahártya károsodása, a KIR károsodása, vascularis sérülések, másodlagos fertőzések következtében Heveny helyi sugárhatások -leggyakoribb a bőr érintettsége: bőrpír, eritéma, hólyagképződés, fekély, epiláció, pigmentképződés, bőratrófia, a körmök pusztulása nehezen gyógyuló bőrfekély alakulhat ki, különösebb vérképelváltozás nélkül
-katarakta jöhet létre -a gonádok érzékenysége meglehetősen nagy férfiaknál 100-200 rad dózis már átmeneti sterilitást okozhat Idült sugárbetegség -hosszabb idő után jellegzetes kóros elváltozások -a tünetek a gyakorlatban rendszerint összefolynak, elmosódnak aszteno-vegetatív tünetek: fejfájás, szédülés, alvászavar, étvágycsökkenés, libido-csökkenés illetve menstruációs zavarok, fáradékonyság, ingerlékenység perifériás vérkép tünetei: állandó leukopenia, kifejezett neutropenia, relatív lymphocitosis, kisebbfokú trombocitaszám-csökkenés, kóros morfológiai alakok megjelenése, vérszegénység leukémiás kórképek és rák: -a leukózisok nagyobb számban jelentkeznek -bizonyított tény a röntgenorvosok, röntgentechnikusok bőrrákja -a radontartalmú levegőt belégző bányászok bronchuscarcinomája -a rádiumot és mezotóriumot tartalmazó világítófestékekkel dolgozó munkások osteosarcomája -a tímuszbesugárzott gyermekek pajzsmirigyrákja többszörösen gyakoribbak: -menstruációs zavarok, elsődleges sterilitás, veleszületett károsodások -genetikai hatás - spontán mutációk halmozódása -a kromoszómasérülések szomatikus és funkcionális károsodásokat hozhatnak létre -magzati elhalás -obliterativ endarteritis, pericarditis, hipotireózis, tüdőfibrózis, hepatitis, intestinalis szűkület, nephritis -az életkor megrövidülése, az öregedés meggyorsulása Idült helyi sugárhatások -idült radiodermatitis -jellemző a hiperpigmentált hiperkeratózis, száraz bőr, gyakori eritémák, hegesedések, a szőrzet elhullása -nehezen gyógyuló fekélyek alakulhatnak ki -bőrcarcinoma -katarakta Belső (inkorporált) sugárzás hatásai -elég ritkán fordul elő -az elváltozások súlyosak, mivel a szervezetbe került radioaktív anyagok állandó sugárforrást jelentenek, a kiürítés nehézkes, a kórismézés nem mindig történik meg -sajátos klinikai és laboratóriumi tünetekben nyilvánul meg Sürgősségi ellátás és kezelés -hatékony sürgősségi ellátás, szükséges intézkedések -radioaktív izotóp esetében: kelátképzés - komplexonos gyógyszeres kezelés (EDTA Na2Ca), blokkolás, hígításos terápia kiürítés meggyorsítására fokozott folyadék-bevitel és diuretikumok
-tüneti és fenntartó kezelés -ágynyugalom, folyékony-pépes fehérjedús étrend, lelki támogatás Főbb feladatok -a vízháztartás egyensúlyának biztosítása -a vérzések csillapítása -a fertőzések megelőzése -hányáscsillapítás -vitaminok közül a korai szakban B6-, C-, később B1-, B12-vitamin -az emésztőrendszer kímélése céljából kalóriát szolgáltató perfúzió biztosítása -a besugárzott egyén elkülönítése -a fellépő szövődmények kezelése Amennyiben a sugáradag nagy, életmentő lehet a megfelelő orvosi ellátás és ápolás. -vérátömlesztés -csontvelőátültetés -antibiotikumok alkalmazása -folyadék- és elektrolitpótlás -egyéb kezelési formák Az ionizáló sugárzások ártalmainak a megelőzése Sugárvédelmi alapelvek Munkahelyi teendők A lakosságot érintő teendők Az orvosi alkalmazásból származó teendők Irányadó szintek Kémiai sugárvédelem Sugárvédelmi alapelvek -alkalmazása: ha haszon és nincs más módszer - ésszerű sugárterhelés Jogszabályrendszer -dóziskorlátok -maximálisan megengedett értékek -külön kategória: foglalkozásszerűen sugár-forrásokkal dolgozók és a lakosság egyedei -kritikus csoportok: a nukleáris létesítmények közelében élők, az orvosi sugárexpozíciónak kitett betegek -rendkívüli események, sugárbalesetek, nukleáris balesetek Munkahelyi teendők műszaki-szervezési, egyéni és orvosi megelőzés -sugárhigiénés normák -műszaki védelem biztosítása -helyes munkaszervezés -egyéni védőeszközök használata -előzetes és az időszakos orvosi vizsgálatok
Sugárhigiénés normák egésztest-besugárzás esetén a megengedhető maximális dózisterhelés: Hazai normák Foglalkozási - 50 msv (5 rem) évi Lakossági - 5 msv (0,5 rem) évi AEÁ Nemzeti Sugárvédelmi Bizottsága Foglalkozási - 0,1 rem/hét Lakossági - 0,01 rem/hét Röntgenértékek rutin mellkasröntgen 1-2 msv alhasi röntgen 15 msv fogröntgen 0,2 msv J-szcintigráfia 2-10 msv Foglalkozási expozíció -a gonádok, vérképző szervek, üvegtest, fej, törzs megengedett maximális dózisa évi 5 rem (0,1 rem/hét) -egyéb (izolált) szervek esetén 15 rem/év (0,3 rem/hét) -a csont és bőr besugárzásánál 30 rem/év (0,6 rem/hét) -a kéz, alkar, láb, boka sugárterhelése során 75 rem/év (1,5 rem/hét) Műszaki védelem -laboratóriumok, nukleáris létesítmények telepítése, belső elrendezése, berendezése, a keletkező radioaktív hulladékok eltávolítása, a radioaktív izotópokkal szennyezett felületek sugármentesítése röntgendiagnosztikai vagy -terápiás munkahelyek -biztosítani kell a szükséges helyiségeket, a sugárforrástól legalább 1,5 m-re elhelyezett sugárvédett helyet, az ólomüveg figyelőablakot, a megfelelő szellőztetést stb. Helyes munkaszervezés -a sugárzásban eltöltött idő a lehető legrövidebb, a dózisteljesítmény a lehető legkisebb, a sugárzásnak kitett testfelület minél kisebb legyen különös gondot fordítva a gonádok és a vérképző szervek védelmére. Röntgenlaboratóriumok: szűrők, sugárgyengítő anyagok alkalmazása, a sugárkéve ésszerű beszűkítése, takarások Izotóplaboratóriumok: a sugárforrás és az ember közötti távolság növelése, elnyelő rétegek kialakítása Egyéni védőeszközök - ólomgumi védőkötény vagy védőkesztyű - sapka, plexi szemüveg, külön alsónemű és védőcipő - filmdozimetriai ellenőrzés -műszaki és egészségügyi felvilágosítás
Orvosi vizsgálatok -részletes belgyógyászati kivizsgálás -teljes vérkép és vizeletvizsgálat -nagy aktivitású munkahelyen dolgozóknál negyedévenként -közepes aktivitásúaknál félévenként -alacsony aktivitással dolgozóknál évenként A lakosságot érintő teendők - folyamatos sugárfigyelőszolgálat - atomrobbantások végleges eltiltása, környezet védelme, a radioaktív szennyvizek és hulladékok kezelése stb. -minden felvételkészítés alapos orvosi mérlegelést igényel -a terhesség első harmadában a magzat sugárexpozícióját maximálisan kerülni kell Az orvosi alkalmazásból származó teendők -irányadó dózistartományok, radioaktivitás mennyiségek megjelölése -mérlegelni kell a diagnosztikai vagy terápiás előnyöket a hátrányokkal szemben -a páciensek sugárterhelése a szükséges legkisebb legyen -a beteg minimális sugárterhelését összeegyeztetni a felvétel elfogadható minőségével, kiválasztani a lehető legalkalmasabb radioaktív gyógyszert és aktivitást -korlátozott vagy tiltott használat: terhes vagy feltehetően terhes nők, szoptató anyák, gyermekek