IONIZUJÚCE ŽIARENIE A ZDRAVOTNÉ RIZIKO

Transcript

1 IONIZUJÚCE ŽIARENIE A ZDRAVOTNÉ RIZIKO RNDr. Helena Cabáneková,, PhD. Doc. RNDr. Denisa Nikodemová,, PhD. Slovenská zdravotnícka univerzita

2 Pôsobenie IŽ Akceptuje sa niekoľko teórií pôsobenia IŽ na živý organizmus (zásahová, radikálová teória, teória duálnej radiačnej akcie, molekulárno - biologická teória) avšak spravidla neplatia jednoduché vzťahy Charakteristickým účinkom IŽ je na fyzikálno- chemickej úrovni ionizácia molekúl a na ňu nadväzujúce stabilizované poškodenie s ďalšími dôsledkami na bunečnej úrovni 2

3 Snaha o vysvetlenie účinkov IŽ na tkanivo zavedenie teórie priameho a nepriameho účinku priamy účinok prenos energie lokálna absorbcia energie ionizácia chemická zmena zasiahnutej štruktúry. druhotný význam charakteristický pre žiarenie s vysokou hustotou ionizácie (alfa, neutróny), 3

4 nepriamy účinok miesto chemickej reakcie (ionizácia, exitácia cia, disociácia cia) ) nie je totožné s miestom primárnej rnej absorbcie prenos energie v rámci molekuly a medzi molekulami sekundárne reakcie môže sa podieľať na celkovom poškodení až 80 % charakteristický pre žiarenie s nízkou hustotou ionizácie (rtg., gama) 4

5 Priamy účinok Nepriamy účinok 5

6 DNA a RNA najdôležitejšia biologická molekula (v bunke existuje veľmi obmedzený počet jej kópií, pritom obsahuje základné informácie o štruktúre a existencii bunky) u človeka obsahuje aj základné informácie o štruktúre a funkcii organizmu ako celku v každom okamihu jeho vývoja DNA je terčovou molekulou pre IŽ, dochádza však k poškodeniu aj iných molekúl (proteíny, lipidy) 6

7 Účinky IŽ na DNA a RNA Zlomy na jednom alebo oboch reťazcoch poškodenie chromatíd chromozómu chromozómové aberácie biologické dozimetre Chromozómov mové aberácie (dicentrick( dicentrické,, prstencové) typické poškodenie IŽ podľa výskytu v periférnej krvi pri znalosti zdroja žiarenia možno pomerne presne odhadnúť dávku Bunky so zmenenými vlastnosťami nádorové bujnenie mŕtva bunka je dobrá bunka 7

8 Pôsobenie IŽ na bunky Bunka môže m e byť poškoden kodená v kľudovom štádiu, kedy dochádza dza k morfologickým zmenám m v jadre bunky (pykn( pyknóza, karylóza za) alebo v protoplazme (koagulácia) Významnejšie je poškodenie bunky v čase jej delenia neprejaví sa okamžite, ale aža v čase keď bunka vstupuje do ďalšieho delenia 8

9 Pôsobenie IŽ na živé organizmy Nepriamy účinok Priamy účinok Xray γ ray e - P + O H H OH - H + H o OH o 9

10 Reparácia radiačných poškodení Zmeny vyvolané IŽ sú často reverzibilné Reparácia vedie k zmierneniu biologických účinkov Prejavujú sa na všetkých úrovniach organizmu (t.j. na úrovni poškodenia DNA, chromozómov, buniek, orgánov...) Prvotne sa jedná o reparačné pochody na úrovni DNA, avšak predpokladá sa, že reparácia poškodenia DNA nikdy nie je 100 % účinná 10

11 Faktory určujúce veľkosť biologických účinkov Rozsah a závažnosť biologického účinku IŽ na človeka závisí: spôsobu expozície (jednorazová/opakovaná, externá/interná) druhu žiarenia (jeho prenikavosť) veľkosti absorbovanej dávky veľkosti exponovanej časti tela/orgánu rádiosenzitivity buniek individuálnej biologickej variability exponovaného jedinca 11

12 Citlivosť buniek na pôsobenie IŽ Ľudský organizmus súbor bunkových populácií rôznych rastových charakteristík Pre komparatívne posudzovanie účinkov IŽ na biologické systémy sa zaviedli pojmy rádiosenzitivita rádiorezistencia 12

13 Rádiosenzitivita vysoká citlivosť na IŽ. I Sú to často sa deliace bunky, ako napr. bunky krvotvorných orgánov (kme( kmeňové bunky, aktívna kostná dreň), spermatogonie mužsk ských pohlavných orgánov, bazálne bunky pokožky ky Rádiorezistencia odolnosť voči pôsobeniu na IŽ. Sú to diferencované bunky, ako napr. svalové bunky, periférne nervy, CNS 13

14 Stupnica rádiosenzitivity Lymfatické tkanivo Črevná sliznica Kostná dreň Gonády Očná šošovka Pečeň, pankreas, ľadviny Nervové tkanivo 14

15 Vzťah dávky a účinku Z hľadiska h adiska ochrany zdravia pred žiarením m sa delia biologické účinky IŽI na Deterministické (prahov prahové, nestochastické) pri dosiahnutí určitej dávky, efekt zákonite z nastáva Stochatické (bezprahov (bezprahové) so stúpaj pajúcou dávkou d stúpa pravdepodobnosť vzniku poškodenia 15

16 Prahové - deterministické 100% Bezprahové - stochastické 100% 50% stúpa intenzita prejavov, existencia prahovej dávky, klinicky zväčša odlíšiteľné - akútna choroba z ožiarenia, - nenádorové poškodenie kože, -poškodenieočnej šošovky. D D pravdepodobnosť výskytu, neexistuje prahová dávka, klinicky neodlíšiteľné - zhubné nádory, - genetické zmeny. mutácia smrť bunky 16

17 Čo môže žiarenie spôsobiť? Smrť Nádorové ochorenie Kožné popáleniny Očné katarakty Neplodnosť Genetické poškodenie 17

18 Očakávané typy zdravotného poškodenia DETERMINISTICKÉ skoré -akútna choroba z ožiarenia -akútne lokálne zmeny -akútna dermatída -poškodenie fertility somatické -nenádorové neskoré poškodenie -chronická rádiodermatída -zákal očnej šošovky STOCHASTICKÉ neskoré - zhubné nádory genetické - genetické účinky u potomstva - poškodenie vývoja plodu 18

19 Akútna choroba z ožiarenia postradiačný syndróm vzniká po jednorázovom ožiareno iarení celého tela alebo jeho významnej časti vyšší ššími dávkami d prenikavého žiarenia podrobne popísan saná u obetí jadrového útoku na japonské mestá v roku 1945 a neskôr r aj u jednorázovo ožiareno iarených pracovníkov Černobyľskej JE priebeh choroby možno rozdeliť na na 4 etapy 19

20 Prodromálne štádium únava, celková skleslosť, bolesti hlavy... vznik príznakov do dvoch hodín závažnejšia prognóza nižšie dávky ústup príznakov do dvoch dní vysoké dávky príznaky nadväzujú priamo na 3.štádium Obdobie latencie bez klinických príznakov, hematologické a biochemické zmeny pretrvávajú dávka nad 6 Gy obdobie chýba, (1-2) Gy 3 týždne, (4-6) Gy 1 týždeň 20

21 Obdobie vystupňovaných klinických príznakov prudké zvýšenie teploty, krvácanie, hnačky, meningálny syndróm, nasofaringenálny syndróm väčšina zmien je dôsledkom sekundárneho poškodenia Obdobie rekonvalescencie, resp. exitus nástup po 6 8 týždňoch 21

22 Formy akútnej choroby z ožiarenia Hematologická (dreňov ová) celotelové ožiarenie: (1-2) Gy, typický obraz: dávky (3-4) Gy horúčka, infekčné komplikácie všetkv etkých systémov, zmeny v krvnom obraze zrútenie imunitného systému LD50/30-60 = 4 Gy Gastrointestinálna (črevná) okolo 10Gy príznaky od 4. dňa, d (6-10) Gy od 7. dňa krvavé hnačky, nepriechodnosť čriev, črevná perforácia dehytratácia organizmu, metabolický rozvrat 22

23 Toxemická a kardiovaskulárna rna (20-50) Gy úplný metabolický rozvrat, srdečné zlyhanie, kóma Nervová forma bezprostredne po dávkach 50 Gy výrazné klinické príznaky dezorientácia a zmätenosť zaznamenaná len v ojedinelých prípadoch 23

24 Možnosti liečby akútnej choroby Kauzálna (príčinná) terapia akútnej choroby z ožiarenia nie je známa Zabezpečenie vysokej úrovni starostlivosti o pacienta Semikauzálne terapie odporúčajú vysoké dávky antibiotík a antimikotík (minimalizovanie sekundárnych dejov a vyplavenie rádionuklidov z organizmu) Možnosť transplantácie kostnej drene 24

25 Akútne lokálne poškodenia Pri strate kontroly nad ZIŽ V prípade externého ožiarenia, dávka na kožu môže byť podstatne vyššia ako v inom orgáne akútne poškodenie kože radiačná dermatída (3 stupne) 25

26 I. stupeň dávka (3-4) Gy skorý prchavý erytrém (začervenanie kože) do 2 3 dní trvá cca 24 hod., potom kľudk neskorý erytrém vlastná odozva na ožiarenie klinický obraz v 2. aža 4. týždni t po ožiareno iarení 3. týždet deň po ožiareno iarení dávkou nad 3 Gy dočasn asná epilácia, dávkou d nad 6 Gy trvalá epilácia 26

27 II. Stupeň po dávke d (15 20) Gy exudát (číry alebo krvavý pľuzgier) za normálnych podmienok obnova pokožky ky v 2. aža 3. týždnit III. Stupeň vyššie dávky vznik vredov a nekróz,, s odstupom času niekoľko mesiacov sekundárne vredy poškodenie ciev zásobujúcich kožu (postupy popáleninovej medicíny, plastický chirurg) Rakovina kože 27

28 Muž, vek 40 rokov, koronárna angiografia cca 120 min kožná nekróza 12 cm x 10 cm 28

29 Odcudzený ZIŽ nosený vo vrecku montérok 29

30 Dôležité faktory pre hodnotenie poškodenia kože Časové rozloženie dávky d dlhšie obdobie menší účinok Veľkos kosť ožiarenej plochy rovnaká dávka na menšom poli vyvolá menší účinok (priaznivé pôsobenie zdravého okolia) Rôzna rádiorezistencia rôznych častí tela 30

31 Poruchy plodnosti Z hľadiska h adiska vyvolania sterility sús muži rádiosenzitívnejší, u žien citlivosť závisí od veku Pri frakcionovanom režime ožiarenia o spôsobuj sobujú dávky: u mužov : (0,1-0,3) Gy prechodná oligospermia (0,5-2,0) Gy prechodná aspermia (2,0-3,0) Gy trvalá aspermia u žien : pod 1,5 Gy žiadne zmeny (2,5-8,0) Gy trvalá sterilita Problém : otázka druhotných pohlavných znakov 31

32 Poškodenie plodu I. Základný typ poškodenia smrť bunky Bunky zárodkovz rodkových tkanív v sús rádiosenzitívnejšie ako bunkové systémy dospelého organizmu Z hľadiska h vplyvu na vývoj v voj nového jedinca 0-22 týždeň? princíp všetko alebo nič 3-88 týždeň? riziko vzniku malformácií 8-15 týždeň? oneskorený psychický vývoj narodených detí 32

33 Poškodenie plodu II. Prahové dávky, pri ktorých vznikajú poškodenia boli sledované len na malých hlodavcoch, u ktorých zreteľný účinok nastáva v rozmedzí dávok (0,25-4) Gy Ožiarenie plodu dávkou 1 Sv znamená zníženie IQ zo 100 na 70 33

34 Neskoré nenádorové ochorenia Kategória neskorých účinkov nestochastického typu (prahové) Chronická radiačná dermatída (predčasné stárnutie kože) Atrofický typ (suchý, tenký a hladký epidermis trhliny v koži, sekundárne vredy, poruchy pigmentácie, lámanie nechtov) Ahypetrofický typ (silnejší epidermis,, výraznejšie kožné záhyby 34

35 Katarakta (zákal očnej šošovky) po jednorázovom alebo opakovanom ožiarení vyvíja sa pomerne dlhú dobu pri jednorázovom ožiarení rtg. (0,5-2,0) Gy a pri ožiarení neutrónmi a gama 1 Gy doba latencie minimálne 1 rok pri rozložení dávky prahová dávka (4-6) Gy doba latencie minimálne 2 roky 35

36 Zhubné nádory Najzávažnejšie neskoré bezprahové účinky IŽ Dlhá doba latencie (15 až 25 rokov) Neexistuje špecifická skupina nádorov spôsobená len IŽ, zvyšuje incidenciu bežne sa vyskytujúcich Kauzálnosť vzťahu medzi karcinogénom a expozíciou IŽ je len pre niektoré nádory: akceptovaná (žalúdok, pľúca, koža - karcinóm, prsná žľaza, štítna žľaza, krvotvorné orgány) pripúšťa sa (koža bazalióm,, hltan, pečeň, pamkreas, tenké a hrubé črevo, konečník) nejednotnosť (CNS, obličky, močový mechúr, deloha, ovárium,, hrtan, prištítne telieska 36

37 Genetické poškodenia Účinok IŽ na exponovaného jedinca, ktorý sa klinicky prejaví až u jeho potomstva Genetické mutácie postihujú potomstvo, neohrozujú vlastného nositeľa (rodičovskú generáciu Mutácia náhle vzniknutá neusmernená a trvalá zmena vlastností alebo znakov organizmu podmienená zmenou genetického materiálu génové mutácie (narušenie informácie pre určitú biologickú funkciu chromozómové odchýlky (zmeny ich počtu/tvaru) 37

38 Zo znalosti biologických účinkov IŽ sa vychádzalo aj pri stanovovaní základných princípov a kritérií radiačnej ochrany Pre vylúčenie možnosti deterministického poškodenia a minimalizáciu stochastických účinkov IŽ na zdravie pracovníkov so ZIŽ a vykonávajúcimi činnosti vedúce k ožiareniu, ako aj u obyvateľstva je v rámci RO odvodený systém limitovania dávok 38

39 Niektoré údaje z centrálneho registra dávok 39