История развития представлений и радиологии

Введение.

   Радиобиология –  наука об излучениях (от латинского  “радио” – излучаю). Термин медицинская радибиология обозначает учение о действии ионизирующего излучения на организм человека. Несмотря на то, что позитивные процессы постепенно завоевывают позиции на мировой арене, положение в мире остается сложным и непредсказуемым. Угроза развязывания вооруженных конфликтов с возможным применением современных средств поражения, в т.ч. оружия массового поражения сохраняется.

   Бурное развития ядерной энергетики и химической промышленности во многих странах мира в последние годы сделало угрозу радиоактивного и химического заражения обширных территорий реальной не только в случае применения ядерного и химического оружия, но и в случае разрушения объектов ядерно-топливного цикла и химической промышленности, находящихся в районе ведения боевых действий, обычным оружием или при их аварии в ходе промышленной эксплуатации. Это приведет к появлению новых категорий пораженных. В массовых масштабах возникнут специфические виды патологии, требующие специальных подходов при проведении профилактики и лечения. Существенно изменятся величина и структура санитарных потерь. Значительно увеличится число лиц с боевой терапевтической травмой, среди которых большую часть составят пораженные токсичными химикатами и ионизирующим излучением.

   Поэтому врач должен  глубоко знать военную токсикологию  и радиологию. Понимать сущность  патологических процессов, возникающих  при действии БТХВ и ионизирующих  излучений, уметь их распознавать. Эти знания должны послужить  основой для практической деятельности  врача при проведении им профилактических  и лечебно-эвакуационных мероприятий  при организации медицинской  помощи на этапах медицинской  эвакуации.

История развития представлений  и радиологии.

Медицинская радиология начала свое развитие с конца 19 и начала 20 столетия.

   Последняя своему рождению обязана трем замечательным открытиям. Это открытие немецким физиком Вильгельмом Рентгеном (1895) новых, невидимых для глаз лучей, названных впоследствии его именем, открытие французским химиком Анри Беккерелем (1896) явления естественной радиоактивности урана и, наконец, открытие Марией Склодовской-Кюри и Пьером Кюри (1998) новых элементов – радия и полония, которые испускают невидимые лучи, обладающие ионизирующим эффектом. До предложению Марии Кюри, это явление было названо радиоактивностью (от латинского radio – испускаю лучи).

   Уже вскоре после  открытия ионизирующего излучение  было обнаружено, что оно обладает  биологическим действием. Так,  И.Р. Тарханов, В.И. Зарубин, М.Н.  Жуковский и др. в своих работах  отмечали, что интенсивное воздействие  на организм рентгеновского и  гамма-излучения может приводить  к выраженным кожным реакциям, раздражению глаз, выпадению волос,  повреждению органов кроветворения,  нарушению функции нервной системы  и тяжелому общему поражению  организма. Применение ионизирующего  излучения в медицине без знания  его вредоносных свойств дорого  обошлось человечеству. Так, 1897 г.  Удин, Бертелеми и Дарье сообщили о 48 случаях поражения кожи рентгеновскими лучами, а в 1902 г. Гудман смог собрать уже 172 случая. От последствий излучения умерли представители медицинской науки: русский рентгенолог С.В. Гольдберг, известный французский радиотерапевт И. Бергонье. Обнаружение вредоносного действия ионизирующего излучения на организм явилось причиной интенсивных исследований в этой области и разработки эффективных мер противорадиационной защиты. Характеризуя в целом развитие медицинской радиологии в нашей стране в период до 1945 г., следует сказать, что в это время она развивалась только применительно к задачам использования излучений в медицинской практике. Предметом радиологии были лучевые осложнения у больных, возникающие в результате проведения рентгеновских процедур, и лучевые заболевания персонала рентгеновских кабинетов. Этой цели были посвящены и все экспериментальные работы по радиобиологии.

   Особенно интенсивно  стали изучать радиационные поражения  и одновременно разрабатывать  проблему медицинской противорадиационной  защиты в 1945 году после применения  США ядерного оружия в японских  городах Хиросима и Нагасаки.

   Ядерные взрывы  в Хиросиме и Нагасаки имели  мощность 22 и 12 кт. Общее число жертв, относимых к категории безвозвратных потерь, составляло в Хиросиме – 45000, в Нагасаки – 22000 человек.

   Число жертв, которые  можно было бы отнести к  категории санитарных потерь, составило  в Хиросиме – 91000, в Нагасаки  – 42000 человек. Приведенные цифры  дают представление о том громадном  объеме проводимых в данной  ситуации медицинских мероприятий.  Число случаев тяжелого лучевого  поражения в Хиросиме составляло 24562. Общее же число зарегистрированных  случаев лучевого поражения равнялось  37657.

   Однако, если с травматическими повреждениями и ожогами военные врачи встречались на всех войнах, то поражения, вызванные ионизирующими излучениями, явились новым и специфическим видом поражения. Анализ безвозвратных потерь показал, что в 50% случаев причиной гибели пострадавших явились тяжелые ожоги, в 30% – лучевые поражения и в остальных 20% – механические травмы. Очень сильным было и психологическое действие ядерного взрыва.

   В 1954 г. на атолле  Бикини был произведен США  термоядерный взрыв. Хотя взрыв  был воздушным, в зону реакции,  вследствие высокой мощности (15 мт), было вовлечено большое количество грунта и образовалось громадное радиоактивное облако. Выпадающими осадками было загрязнено примерно 15000 км? территории (акватории) по следу движения облака. Подверглись радиоактивному загрязнению 6 населенных островов Тихого океана.

   Воздействию радиоактивных  осадков подверглись в общей  сложности 289 человек. Взрывы в  Хиросиме, Нагасаки и на Бикини  показали, что лучевые поражения  – это своеобразный вид боевой  травмы, которая может иметь массовый  характер в условиях войны  с применением ядерного оружия.

   В связи с этим  область радиобиологических исследований  значительно расширилась. Объектом  изучения военной радиологии  становятся различные формы и  виды радиационных поражений.  Активно исследуются патогенез  острой лучевой болезни и механизмы  развития отдельных радиационных  синдромов. Важным этапом в  развитии военной радиологии  явилось открытие в конце сороковых  годов радиозащитного эффекта.  Работы по изысканию эффективных  и малотоксичных радиопротекторов  были развернуты во многих  лабораториях мира. В результате  выполнения этих работ было обнаружено большое число достаточно эффективных радиопротекторов, имеющих различную химическую структуру.

   Большая заслуга  в изучении и лечении лучевых  поражений принадлежит ведущим  специалистам нашей страны в  этой области: С.Н. Александрову, Г.Д. Байсоголову, П.Д. Горизонтову, Э.Я. Граевскому, Ю.Г. Григорьеву, А.Н. Гуськовой, И.И. Иванову, А.М. Кузину, Л.А. Ильину и др.

   Результаты исследований этих и других авторов нашли отражение во многих монографиях и трудах конференций, в пособиях для врачей и студентов, среди которых следует назвать “Основы радиационной биологии” (ред. А.М. Кузин), “Лучевая болезнь человека” (А.И. Гуськова, Г.Д. Байсоголов), “Руководство по медицинским вопросам противорадиационной защиты” (ред. А.И. Бурназян), “Неотложная помощь при острых радиационных воздействиях” (ред. Л.А. Ильин).

   Значительное число  исследований в области медицинской  радиологии было проведено в  ВмедА под руководством и непосредственном участии А.А. Орбели, А.С. Мезжухина, А.И. Белянина, Е.В. Гембицкого, Г.И. Алексеева, Н.В. Бутомо, А.В. Попова и других.

 Предмет и задачи военной радиобиологии.

   Предметом изучения  военной радиологии является  этиология, патогенез, диагностика  и лечение различных видов  боевых радиационных поражений,  а также вопросы противорадиационной  защиты и организации оказания  медицинской помощи пораженным.

   В своей практической деятельности военные радиологи, решая ряд специфических военно-прикладных задач, широко используют достижения современной радиобиологии и медицинских наук и прежде всего – медицинской радиологии, которая в свою очередь сформировалась и развивается, базируясь на достижениях радиационной химии, биофизики ионизирующих излучений, радиационной биохимии, радиационной генетики и цитологии, радиационной иммунологии и патофизиологии лучевых травм.

    Основными задачами  военной радиологии являются:

   – разработка комплекса  мероприятий по противорадиационной  защите личного состава;

   – изучение клиники  и патогенеза различных видов  боевых радиационных травм;

   – изыскание средств  медикаментозной защиты личного  состава войск от лучевых поражений  и средств, направленных на  сохранение боеспособности личного  состава, подвергшегося воздействию  ионизирующих излучений;

   – разработка средств  и методов лечения острой лучевой  болезни и комбинированных радиационных  поражений. 

   Глубокое знание  лучевой патологии и механизмов  развития поражений позволяет  патогенетически обосновать наиболее эффективное профилактические и лечебные мероприятия и правильно организовать оказание медицинской помощи пораженным.

   Токсикология и  медицинская радиология являются  самостоятельными научными дисциплинами. Однако они имеют много общего.

   Раздел токсикологии  радиоактивных веществ в одинаковой  степени относится к токсикологии  и радиологии. Действительно, принципы  поступления, распределения и  выведения из организма радиоактивных  веществ подчиняются тем же  общим закономерностям, что и  нерадиоактивных. Поэтому кинетические  закономерности, выявление в опытах  с радиоактивными веществами  используют как в радиологии, так и в токсикологии.

   Будучи частью военно-медицинской  науки, военная радиология в  своих организационных основах  опирается и неразрывно связана  с развиваемой в наших Вооруженных  Силах военно-медицинской доктриной  этапного лечения с эвакуацией  по назначению.

   Военные радиологи  работают в тесном контакте  с военно-полевыми терапевтами,  хирургами, а также со специалистами  по организации и тактике медицинской  службы и представителями военной  гигиены. Эти специалисты принимают  непосредственное участие в решении  задач по организации и проведению  медицинской сортировки, оказанию  помощи и лечению пораженных  на ЭМЭ, а также в разработке  комплекса мероприятий по защите  войск от поражающего действия  ядерного оружия и противорадиационной  защиты личного состава при  пребывании его на радиоактивно  зараженной местности.

ВИДЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ И ИХ СВОЙСТВА. 

Ионизирующие излучения (ИИ) получили свое название по свойству, отличающему их от большинства остальных излучений — способности вызывать ионизацию атомов и молекул в облучаемом веществе. Все ИИ подразделяются на электромагнитные и корпускулярные. 

1. Электромагнитные ионизирующие излучения. 

В зависимости от источника электромагнитные ИИ подразделяются на тормозное, характеристическое и у-излучение. Тормозное излучение возникает при замедлении в электрическом поле (например, окружающем атомные ядра) ускоренных заряженных частиц. Характеристическое излучение обусловлено энергетическими перестройками внутренних электронных оболочек возбужденных атомов, а у-излучение является продуктом ядерных превращений радиоактивных элементов (радиоизотопов).

Совокупность тормозного и характеристического излучений  называют рентгеновским излучением (в англоязычной литературе чаще употребляют термин «Х-излучение»). В земных условиях оно всегда имеет искусственное происхождение, в то время как у-излучение может иметь как искусственное, так и естественное происхождение.

Наиболее важные свойства электромагнитных ИИ стали  известны человечеству уже через 50 сут после их обнаружения В. К. Рентгеном. 28 декабря 1895 г. он вручил председателю вюрцбургского физико-медицинского общества тезисы, содержащие характеристику Х-излучения, актуальную и в наши дни.

 
Взаимодействие электромагнитного  ИИ с атомами вещества может протекать  в формах фотоэффекта, комптон-эффекта и образования элек-трон-позитронных пар.

Фотоэффект —  поглощение одной из внешних электронных  оболочек атома всей энергии фотона с превращением ее в кинетическую энергию «выбитого» из атома электрона. Этот эффект преобладает при энергии фотонов до 0,05 МэВ.

Комптон-эффект —  передача электрону лищь части энергии фотона; остальная энергия передается вторичному («рассеянному») фотону, который взаимодействует с атомами по механизму фотоэффекта или комптон-эффекта. При энергиях квантов от 0,1 до 2,0 МэВ (например, в случае проникающей радиации ядерного взрыва) на долю комптон-эффекта приходится до 99—100% поглощенной веществом энергии у-излучения.

Образование электрон-позитронных  пар при прохождении у-кванта в непосредственной близости от ядра атома — это основной вид взаимодействия фотонов с веществом при их энергии более 50 МэВ, его удается наблюдать лищь в лабораторных условиях.

Образующиеся при  поглощении квантов электромагнитного  излучения ускоренные заряженные частицы (фотоэлектроны, комптоновские электроны) являются вторичным, но первостепенным по значимости фактором ионизации и возбуждения атомов в облучаемом веществе. Поэтому рентгеновы и у-лучи называют косвенно ионизирующими излучениями.

Энергия фотонов  определяет не только их ионизирующую, но и проникающую способность. Высокоэнергетические («жесткие» — по определению В. К. Рентгена) электромагнитные излучения легко проникают вглубь тела человека и животных, вызывая ионизацию во всех клетках организма. Напротив, «мягкие» рентгеновы лучи, которые получают при напряжении на аноде рентгеновской трубки величиной в несколько кВ, задерживаются в основном кожей, не оказывая существенного прямого действия на глубоко лежащие ткани.

2. Корпускулярные ионизирующие излучения

К корпускулярным ИИ относят нейтроны и ускоренные заряженные частицы.

Нейтронное излучение  возникает при бомбардировке  атомного ядра ускоренной заряженной частицей или фотоном высокой  энергии. Помимо лабораторных условий, такой путь реализуется при взрывах атомных боеприпасов, где источником этих частиц служат цепные реакции деления ядер ²³⁵U или ²³⁹Ри. Другой путь образования нейтронов -- синтез ядер легких элементов — дейтерия (jD²), трития ОТ³) и лития (3U⁶), происходящий при взрывах термоядерных (водородных) боеприпасов.