Особенности лучевой болезни, вызванной внутренним облучением и действием потоков нейтронов, протонов и т. п.

При попадании в живой организм значительного количества радиоактивных изотопов развивающиеся в нем изменения имеют совершенно ту же физическую природу, что и при воздействии излучений извне. Особенности внутреннего облучения носят поэтому главным образом количественный характер. Картина лучевого поражения во многом зависит от характера излучения, присущего данному изотопу (альфа-, бета- или гамма-излучатель), от его дозы и поведения в организме. Альфа-излучатели вызывают повреждение тканей на ограниченном участке, обычно в органе, в котором они накапливаются. Повреждения могут быть достаточно грубыми, ввиду высокой линейной плотности ионизации, присущей альфа-частицам. Изотопы, излучающие преимущественно бета- и гамма-лучи, дают более разлитое, менее локализованное повреждение тканей.

Серьезное значение имеет растворимость изотопа в жидкостях организма, способность всасываться через неповрежденную кожу (присущая главным образом жирорастворимым веществам), быстрота проникновения в кровь. За периодом всасывания изотопа, поступления в кровь наступает период его циркуляции по жидкостным системам организма и период постепенного связывания изотопа органами его фиксации. Соответственно особенностям поведения радиоактивных изотопов изменяется и картина лучевого поражения. Благодаря постепенности всасывания начало болезни протекает более постепенно, менее бурно, чем при внешнем облучении организма. Переходы от одного клинического периода болезни к другому выражены недостаточно четко. Поэтому в случае лучевого поражения, вызванного значительной дозой проникшего внутрь радиоактивного изотопа, правильнее применять термин "подострое", а не "острое" течение болезни.

Периоду циркуляции изотопа в крови соответствует состояние общего поражения организма, сходное с картиной третьего периода острой лучевой болезни, вызванной внешним облучением. В этот период преобладают симптомы раздражения нервной системы (головные боли, головокружения, раздражительность, повышение температуры), кроветворной системы (повышенное количество ретикулоцитов, молодых форм лейкоцитов в крови, кровяных клеток с определенными нарушениями), пищеварительного тракта (поносы) и т. п. Постепенно явления раздражения сменяются угнетением функций организма, в первую очередь угнетением кроветворения, сохраняющимся длительно и обусловливающим переход болезни (при фиксации в организме значительного количества изотопа) в хроническую форму. На фоне этого хронического процесса постепенно все более вырисовываются симптомы поражения отдельных органов, прежде всего тех, которые стали местом фиксации радиоактивного изотопа.

Изотопы, равномерно распределяющиеся в организме (тритий, натрий - 24, цезий - 137, рутений - 106, теллур - 127 и др.), дают картину тотального поражения организма, весьма близкую к картине острой или подострой лучевой болезни, вызванной внешним облучением. В поражающем действии других изотопов, имеющих в организме свое излюбленное место накопления, постепенно вырисовывается преимущественное поражение именно этих и соседних органов. Клиническая картина отравления организма такими изотопами имеет много общего с проявлениями местного или преимущественного поражения радиацией, действующей извне.

Изотопы, накапливающиеся в костях (стронций - 89 и - 90, кальций - 45, радий - 226, уран - 238, плутоний - 239, иттрий - 91, цирконий - 95), преимущественно поражают костную ткань, костный мозг и половые железы, что проявляется в длительном снижении уровня лейкоцитов, тромбоцитов, в малокровии, в неустойчивости и легкой ранимости кроветворной системы, в длительном бесплодии. В более отдаленные сроки реальна опасность развития злокачественных опухолей костей.

Радиоактивные изотопы, плохо растворимые в жидкостях организма и циркулирующие в них в виде коллоидных растворов (церий - 144, торий - 232, лантан - 140), захватываются элементами ретикуло-эндотелиальной системы и преимущественно поражают печень, селезенку, лимфатические узлы, вызывая уменьшение количества лимфоцитов и других форм белых кровяных телец, длительное нарушение выработки антител, крайнее ослабление защитных сил организма, облегчающее развитие воспалительных и иных болезненных процессов, нарушения функции печени и т. п.

Радиоактивный цинк накапливается в поджелудочной железе, молибден - в радужной оболочке глаза, железо - в эритроцитах крови. Отравление ими может приводить к поражению этих органов. Проникновение в организм радиоактивного йода приводит к быстрому его накоплению в ткани щитовидной железы. Поскольку радиоактивный йод излучает сравнительно мягкие бета-лучи, его действие ограничивается преимущественно тканью щитовидной железы. Этим пользуются врачи, применяя радиоактивный йод с лечебной целью когда необходимо разрушить часть ткани этой железы (опухоль, некоторые формы зоба и т. п.). Другие изотопы частично накапливаются в печени. При внутреннем облучении могут преимущественно поражаться органы, через которые изотоп удаляется из организма (почки, желчные пути, кишечник).

Органы, в которых накапливаются радиоактивные изотопы, или пораженные внутренним облучением, чаще становятся жертвой последствий действия радиации (лейкемий, злокачественных опухолей, нефросклероза и т. п.).

Большой интерес представляет изучение особенностей поражающего организма действия потоков частиц высоких энергий, в первую очередь нейтронов, протонов, а также электронов. Если мощные потоки нейтронов возникают главным образом в ходе ядерных и термоядерных реакций, осуществляемых человеком, то с потоками протонов и электронов люди сталкиваются при освоении космического пространства. Более подробно об этом будет говориться в соответствующем разделе книги.

Если протоны и электроны при соприкосновении с живым телом вызывают в нем все тот же эффект ионизации (а также возбуждения), подобный действию рентгеновских и гамма-лучей, то действие нейтронов сложнее. Будучи незаряженными, эти частицы способны проникать внутрь атомов, вызывая внутриядерные реакции и, в частности, образование искусственных радиоактивных изотопов. После нейтронного облучения более или менее длительно сохраняется так называемая наведенная радиоактивность. За счет этого процесса организм может дополнительно получить некоторую дозу радиации. Описанный эффект играет главную роль при действии лишь так называемых медленных нейтронов, обладающих малой скоростью и энергией. Быстрые нейтроны, сталкиваясь с ядрами атомов, отдают им часть своей энергии, превращая их в ядра отдачи, вызывающие вторичную ионизацию. Особенно быстро нейтроны отдают свою энергию ядрам водорода - протонам. Поэтому вода - один из лучших поглотителей нейтронного облучения, а биологическое действие быстрых нейтронов в большой мере обусловлено ионизирующей активностью протонов отдачи.

Физические эффекты, вызываемые различными ионизирующими агентами, весьма сходны, поэтому мало отличаются и их биологические эффекты. Однако количественные различия могут быть значительными. Дело в том, что линейная плотность ионизации для протонов, нейтронов, альфа-частиц, как правило, значительно выше, чем рентгеновских и гамма-лучей. В пределах одной клетки протон или нейтрон успевает вызвать гораздо больше ионизации, а значит, и повреждений, чем гамма-квант. Поэтому при одинаковой физической дозе излучения биологический эффект альфа-частиц, протонов, нейтронов (с энергией несколько миллионов электрон-вольт) оказывается в 5 - 10 раз выше, чем у гамма-лучей. Но с увеличением энергии и скорости ионизирующих частиц число пар ионов на единицу их пробега уменьшается, а относительная биологическая эффективность (вычисленная по выживаемости, средней продолжительности жизни животных, срокам наступления периодов лучевой болезни, тяжести клинической картины, изменениям крови и т. п.) сначала уменьшается до единицы, а затем падает еще ниже. По данным советских авторов, протоны с энергией в 126 Мэв (мегаэлектронвольт) примерно столь же активны, как гамма-лучи, а протоны 660 Мэв почти вдвое менее эфективны, чем гамма-лучи (ОБЭ колеблется по разным показателям от 0,5 до 0,9 - 1,0).

Так обстоит дело с ранними проявлениями лучевого поражения. Что же касается отдаленных последствий, то здесь опасность потоков быстрых частиц вырисовывается особенно наглядно. Оказывается, лучевые катаракты особенно часто возникают после нейтронного облучения. Что же касается наиболее грозного последствия облучения организма - злокачественных новообразований, то после воздействия нейтронных и протонных потоков опухоли возникают весьма часто и в больших количествах. Экспериментальные данные советских авторов Ю. И. Москалева, В. Н. Стрельцовой, Е. Е. Чеботарева и других показали, что сравнительно небольшие дозы нейтронного облучения вызывают появление разнообразных злокачественных опухолей у 30 - 50% облученных крыс, причем формы опухолей необычны для данного вида животных. Очевидно, более грубые повреждения, вызываемые этими излучениями, способствуют злокачественному перерождению клеток.

Наконец, животные, перенесшие нейтронное облучение, нередко гибнут через несколько месяцев, по-видимому, из-за глубокого повреждения иммунологических, защитных механизмов, из-за пониженной сопротивляемости организма. Таким образом, потоки частиц высоких энергий, наряду с общим ионизирующим действием, сходным с эффектом гамма-лучей, обладают и некоторыми специфическими отличиями, обусловленными иной линейной плотностью ионизации и проявляющимися как в ранний период, так и в отдаленные сроки после облучения.