Absorbirana in ekvivalentna doza sevanja

• Sevanje je oddajanje energije v obliki elektromagnetnega valovanja ali delcev.
• Ionizirajoče sevanje ima dovolj energije, da pri interakciji s snovjo povzroča ionizacijo.
• Primeri ionizirajočega sevanja: rentgenski žarki, žarki γ, kozmični žarki, helijeva jedra (žarki α), elektroni (žarki β) in nevtroni.
• Ionizirajoče sevanje lahko povzroči okvare bioloških sistemov.
• Biološki sistemi imajo popravljalne mehanizme za odpravo škodljivih učinkov ionizacije.
• Če ionizacijska okvara preseže sposobnost popravljanja, se pojavijo škodljivi učinki, kot so smrt celic, okvara celične delitve ali neželene posledice v hčerinskih celicah.
• Velike doze sevanja lahko povzročijo akutne motnje v delovanju tkiv in organov, kar se klinično pokaže kot sevalna bolezen.
• Nizke doze sevanja lahko povečajo možnost nastanka raka in škodljivih dednih učinkov pri potomcih.

Absorbirana in ekvivalentna doza sevanja

• Biološki učinki sevanja so odvisni od prejete doze.
• Absorbirana doza meri količino prejete energije na enoto mase tkiva, merjena v grayih (Gy, J/kg).
• Ekvivalentna doza upošteva biološko učinkovitost različnih vrst ionizirajočega sevanja, merjena v sievertih (Sv, J/kg).
• Ekvivalentna doza je absorbirana doza sevanja, ki ima enak biološki učinek kot 1 Gy žarkov γ, ki jih seva 60Co.
• Razlike v biološki učinkovitosti se upoštevajo z utežnimi faktorji za vsako vrsto sevanja (npr. žarki α imajo utežni faktor 20, žarki γ in rentgenski žarki imajo utežni faktor 1).

Stohastični in deterministični učinki sevanja

• Stohastični učinki so naključni in jih je mogoče dokazati le z epidemiološko-statistično obravnavo večje populacije.
• Primer stohastičnih učinkov je pojavljanje levkemije ali raka.
• Verjetnost za pojav stohastičnih učinkov se povečuje z ekvivalentno dozo, resnost učinka pa ni odvisna od doze.
• Varne meje za stohastične učinke ni mogoče postaviti.
• Povprečen posameznik prejme letno okrog 2–3 mSv sevanja iz naravnih virov.
• Umetni viri sevanja prispevajo še dodatne 2–3 mSv, predvsem zaradi rentgenskega slikanja.
• Mednarodna komisija za varstvo pred sevanji (ICRP) priporoča, da prebivalci ne bi smeli prejeti več kot 1 mSv iz umetnih virov letno.
• Za ljudi, ki poklicno delajo z viri sevanja, je največja dovoljena letna doza 20 mSv.
• Če je presežen prag okrog 250 mSv (0,25 Sv), se pojavijo deterministični učinki, ki se obvezno pokažejo pri vsakem izpostavljenem posamezniku.
• Deterministični učinki so sorazmerni ekvivalentni dozi in predvidljivi za posameznika.

Mehanizem radiacijske okvare

• Okvara celic temelji na biokemični poškodbi DNA, ki jo povzroči neposredni zadetek verige DNA ali posredna okvara z reaktivnimi kisikovimi zvrstmi.
• Pri sevanju z majhno gostoto ionizacije je večji del učinka posreden, pri veliki gostoti ionizacije pa prevladuje neposredni učinek.
• Posledice okvare DNA so točkovne mutacije in kromosomske aberacije.
• Za odpravljanje posledic sevanja so ključni mehanizmi, ki popravljajo napake v DNA.
• Občutljiva tarča je tudi DNA mitohondrijev.
• Spremenjena zgradba DNA vodi v moteno sintezo beljakovin.
• Oksidacija beljakovin je pomemben znotrajcelični signal radiacijske okvare.
• Pri velikih dozah so prizadete tudi druge biološko pomembne makromolekule, kar vodi v motnje membranskih funkcij.
• Biokemične okvare DNA in drugih molekul lahko povzročijo smrt celic, okvaro delitve, atrofijo ali preživetje z neopaznimi poškodbami.
• Deterministični učinki so posledica propada ožarčenih celic, stohastični učinki pa so posledica neletalnih mutacij.

Radiosenzibilnost celic in Bergonié-Tribondeaujev zakon

• Deleče se celice so bolj radiosenzibilne kot celice v G0 fazi celičnega ciklusa.
• Bergonié-Tribondeaujev zakon pravi, da je radiosenzibilnost celic sorazmerna njihovi razmnoževalni aktivnosti in obratno sorazmerna stopnji njihove diferenciranosti.
• Najbolj radiosenzibilne celice so v fazi M celičnega ciklusa.
• Intrinzična radiosenzibilnost celic ni vedno sorazmerna stopnji proliferacijske aktivnosti.
• Za ionizirajoče sevanje so najbolj občutljive celice spermatogoniji, eritroblasti, limfociti in oociti.
• Manj občutljive celice so diferencirane in v fazi G0 celičnega ciklusa (npr. nevroni, mišična vlakna).

Mehanizmi nastanka in oblike sevalne bolezni (akutnega radiacijskega sindroma)

• Sevalna bolezen se razvije, kadar celo telo ali večji del telesa prejme veliko dozo ionizirajočega sevanja v kratkem času.
• Faze sevalne bolezni: inicialna faza (slabost, bruhanje, limfopenija), latenčna faza (brez simptomov, upadanje krvnih celic), manifestna faza (hematološka, gastrointestinalna, možganska oblika), okrevanje ali smrt.
• Bolezenska slika je posledica motnje v delovanju tkiv in organov zaradi sevalne okvare celic.
• Klinična slika se razvije, ko je prizadeta funkcija kakšnega organa zaradi okvare radiosenzibilnih celic.

Vzroki nastanka sevalne bolezni

• Sevalna bolezen je večinoma posledica uporabe jedrskega orožja, nezgod v reaktorjih ter industrijskih, vojaških ali raziskovalnih ustanovah.
• Za povzročitev sevalne bolezni se morajo ionizirajoči žarki absorbirati dovolj globoko v organizmu (nevtroni, žarki γ, rentgenski žarki, elektroni).
• Radionuklidi lahko pridejo v organizem z vdihavanjem, zaužitjem ali absorpcijo skozi kožo.

Smrtnost pri sevalni bolezni

• Doze od 0,25 Sv do 2 Sv so subletalne, kar pomeni, da povzročijo samo spremembe v krvni sliki ali lažjo obliko bolezni.
• Doze med 2 in 5 Sv so letalne doze, pri katerih določen odstotek obsevane populacije umre v roku 60 dni (LD0 = 2 Sv, LD50 = 3,5 Sv, LD100 = 5 Sv).
• Pri dozah nad 5 Sv navadno umrejo vsi ožarčeni ljudje.
• S sodobnim zdravljenjem se je maksimalna doza za preživetje premaknila s 6–7 Sv na 8–11 Sv.
• Pridružene poškodbe in škodljivosti znižajo prag za škodljive učinke sevanja.
• Zelo velike doze (nad 1000 Sv) povzročijo takojšnjo smrt.

Oblike sevalne bolezni

• Oblike sevalne bolezni so hematološka, gastrointestinalna in možganska.

Hematološka oblika sevalne bolezni (sindrom kostnega mozga)

• Povzročajo jo doze od 1 do 10 Sv.
• V inicialni fazi se pojavita limfopenija in prehodna nevtrofilija.
• Razvijejo se nevtropenija, trombocitopenija in anemija.
• V manifestni fazi se pojavljajo krvavitve in okužbe.
• Zdravljenje vključuje transfuzije, rastne dejavnike in presaditev kostnega mozga.

Gastrointestinalna oblika sevalne bolezni (sindrom prebavnega trakta)

• Povzročajo jo doze od 10 do 40 Sv.
• V inicialni fazi se pojavi slabost, bruhanje in driska.
• Temeljna okvara prizadene matične celice sluzničnega epitelija.
• Epitelij se ne obnovi, kar vodi v moteno absorpcijo, krvavitve in septikemijo.

Možganska oblika sevalne bolezni (cerebrovaskularni sindrom)

• Povzročajo jo doze nad 40 Sv.
• Kaže se kot slabost, bruhanje, glavobol, konvulzije, koma in smrt.
• Temelji na okvari mikrocirkulacije v možganih z možganskim edemom.

Drugi učinki velikih doz in pozne posledice pri preživelih

• Na koži se pojavi eritem, mehurji, razjede in vnetna celična infiltracija.
• Epilacija se pojavi zaradi radiacijske okvare lasnih mešičkov.
• Okvara endotelijskih celic povzroči zožitev, zaporo in propad žil.
• Posledice prizadetosti žil so ishemija, atrofija in fibroza tkiva.
• Pri preživelih lahko ostanejo trajna epilacija, atrofija kože, strikture prebavil in sterilnost.
• Katarakta se pojavi pri dozah nad 0,52 Sv.
• Pri preživelih se pogosteje pojavljajo levkemija, kostni sarkom in druge vrste raka.
• Pri potomcih se lahko pojavijo malformacije.
• Ožarčenje zarodka med kortikogenezo vodi v umsko manjrazvitost.

Patofiziološki temelji zdravljenja

• Pri notranji kontaminaciji je pomembno preprečevanje vstopanja radionuklidov v tkiva ali pospešitev njihovega izločanja.
• Kalijev jodid (KI) zavira vstopanje radioaktivnega joda v ščitnico.
• Izločanje radionuklidov se lahko pospeši z diuretiki in kelatorji.
• Pomembni so podporni ukrepi, kot so transfuzije, rastni dejavniki, presaditev kostnega mozga, parenteralna prehrana in zdravljenje okužb.

Sevanje je oddajanje energije. Ionizirajoče sevanje lahko povzroči okvare bioloških sistemov. Velike doze sevanja lahko povzročijo akutne motnje v delovanju tkiv in organov. Biološki učinki sevanja so odvisni od prejete doze.