Uszkodzenia spowodowane promieniowaniem

Promieniowanie jonizujące uszkadza tkanki na różne sposoby, w zależności od rodzaju promieniowania, jego dawki, stopnia i rodzaju narażenia zewnętrznego. Objawy mogą być miejscowe (np. oparzenia) lub ogólnoustrojowe (np. ostra choroba popromienna). Diagnozę stawia się na podstawie historii narażenia na promieniowanie, a czasami na podstawie liczników alfa lub liczników Geigera. Leczenie urazu popromiennego polega na izolacji i (jeśli wskazane) dekontaminacji, ale na ogół wskazane jest leczenie wspomagające. W przypadku wewnętrznego skażenia określonymi radionuklidami stosuje się inhibitory absorpcji lub środki chelatujące. Rokowanie ocenia się, mierząc liczbę limfocytów w ciągu pierwszych 24–72 godzin.

Promieniowanie to fale elektromagnetyczne o wysokiej energii (promienie rentgenowskie, promienie gamma) lub cząsteczki (cząstki alfa, cząstki beta, neutrony) emitowane przez pierwiastki radioaktywne lub źródła sztuczne (takie jak lampy rentgenowskie i sprzęt do radioterapii).

Cząstki alfa to jądra helu emitowane przez różne radionuklidy (np. pluton, rad, uran), które nie wnikają w skórę głębiej niż 0,1 mm. Cząstki beta to wysokoenergetyczne elektrony emitowane przez jądra niestabilnych atomów (w szczególności ¹³⁷ Cs, ¹³¹ I). Cząstki te mogą wnikać w skórę na większą głębokość (1-2 cm) i powodować uszkodzenia nabłonka i warstwy podnabłonkowej. Neutrony to elektrycznie obojętne cząstki emitowane przez jądra niektórych radioaktywnych atomów i powstające w wyniku reakcji jądrowych (np. w reaktorach, akceleratorach liniowych); mogą wnikać głęboko w tkanki (ponad 2 cm), gdzie ich zderzenia ze stabilnymi atomami powodują emisję cząstek alfa i beta oraz promieniowania gamma. Promieniowanie gamma i rentgenowskie to wysokoenergetyczne promieniowanie elektromagnetyczne (tj. fotony), które może wnikać w tkankę ludzką na wiele centymetrów w głąb.

Ze względu na te cechy cząstki alfa i beta wywierają swój główny szkodliwy wpływ, gdy emitujące je pierwiastki radioaktywne znajdują się wewnątrz ciała (zanieczyszczenie wewnętrzne) lub bezpośrednio na jego powierzchni. Promienie gamma i rentgenowskie mogą powodować szkody w dużej odległości od źródła i są typową przyczyną ostrych zespołów popromiennych (patrz odpowiednia sekcja).

Jednostki miary. Rozróżnia się następujące jednostki miary: rentgen, grej i siwert. Roentgen (R) to natężenie promieniowania rentgenowskiego lub gamma w powietrzu. Graj (Gy) to ilość energii pochłoniętej przez tkankę. Ponieważ uszkodzenia biologiczne na grej różnią się w zależności od rodzaju promieniowania (są wyższe dla neutronów i cząstek alfa), dawkę w grajach należy pomnożyć przez współczynnik jakości, który jest inną jednostką - siwertem (Sv). Graj i siwert zastąpiły jednostki „rad” i „rem” (1 Gy = 100 rad; 1 Sv = 100 rem) we współczesnej nomenklaturze i są praktycznie równoważne przy opisywaniu promieniowania gamma lub beta.

Narażenie na promieniowanie. Istnieją dwa główne rodzaje narażenia na promieniowanie - skażenie i napromieniowanie. W wielu przypadkach promieniowanie ma oba skutki.

• Zanieczyszczenie to wniknięcie i zatrzymanie materiału radioaktywnego w organizmie, zwykle w postaci pyłu lub cieczy. Zanieczyszczenie zewnętrzne znajduje się na skórze lub ubraniu, z którego może spaść lub po prostu się zetrzeć, zanieczyszczając inne osoby i otaczające przedmioty. Materiał radioaktywny może być również wchłaniany przez płuca, przewód pokarmowy lub przenikać przez skórę (zanieczyszczenie wewnętrzne). Wchłonięty materiał jest transportowany do różnych miejsc w organizmie (np. szpiku kostnego), gdzie nadal emituje promieniowanie, dopóki nie zostanie usunięty lub dopóki nie ulegnie rozkładowi. Zanieczyszczenie wewnętrzne jest trudniejsze do usunięcia.
• Napromieniowanie jest efektem przenikającego promieniowania, ale nie substancji radioaktywnej (tj. nie ma skażenia). Z reguły efekt ten jest powodowany przez promieniowanie gamma i rentgenowskie. Napromieniowanie może obejmować całe ciało z powstawaniem objawów ogólnoustrojowych i zespołów popromiennych (patrz odpowiednia sekcja), lub jego niewielką część (np. podczas radioterapii) z objawami miejscowymi.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Patofizjologia uszkodzeń popromiennych

Promieniowanie jonizujące uszkadza mRNA, DNA i białka bezpośrednio lub poprzez tworzenie wysoce reaktywnych wolnych rodników. Wysokie dawki promieniowania jonizującego powodują śmierć komórek, podczas gdy niższe dawki upośledzają proliferację komórek. Uszkodzenie innych składników komórkowych powoduje postępującą hipoplazję, zanik i ostatecznie zwłóknienie. Uszkodzenie genetyczne może wywołać złośliwą transformację lub dziedziczne defekty genetyczne.

Tkanki, które normalnie odnawiają się szybko i nieprzerwanie, są szczególnie wrażliwe na promieniowanie jonizujące. Komórki limfoidalne są najbardziej wrażliwe na promieniowanie, a następnie w kolejności malejącej komórki rozrodcze, dzielące się komórki szpiku kostnego, komórki nabłonka jelit, naskórek, hepatocyty, nabłonek pęcherzyków płucnych i dróg żółciowych, komórki nabłonka nerek, komórki śródbłonka (opłucnej i otrzewnej), komórki nerwowe, komórki kostne, komórki tkanki łącznej i komórki mięśniowe.

Dokładna dawka, przy której zaczyna się toksyczność, zależy od dynamiki napromieniowania, tj. pojedyncza szybka dawka kilku Grayów jest bardziej destrukcyjna niż ta sama dawka podawana przez tygodnie lub miesiące. Odpowiedź na dawkę zależy również od obszaru napromieniowanego ciała. Ciężkość choroby jest bezsporna, a śmiertelne przypadki występują przy napromieniowaniu całego ciała >4,5 Gy; jednak dawki kilkudziesięciu Grayów mogą być dobrze tolerowane, jeśli napromieniowanie jest rozłożone na długi okres czasu i skoncentrowane na małym obszarze ciała (np. leczenie raka).

Dzieci są bardziej podatne na uszkodzenia wywołane promieniowaniem ze względu na szybszą proliferację komórek i większą liczbę podziałów komórkowych.

Źródła promieniowania

Ludzie są stale narażeni na naturalne promieniowanie (promieniowanie tła). Promieniowanie tła obejmuje promieniowanie kosmiczne, z którego większość jest pochłaniana przez atmosferę. W związku z tym tło ma większy wpływ na osoby mieszkające w wysokich górach lub latające samolotem. Pierwiastki radioaktywne, zwłaszcza gaz radonowy, znajdują się w wielu skałach lub minerałach. Pierwiastki te trafiają do różnych substancji, w tym żywności i materiałów budowlanych. Ekspozycja na radon zwykle stanowi 2/3 całkowitej dawki naturalnego promieniowania.

Źródła promieniowania

Objawy zatrucia radiacyjnego

Objawy zależą od tego, czy promieniowanie jonizujące oddziałuje na cały organizm (ostry zespół popromienny), czy tylko na jego część.

Po napromieniowaniu całego ciała występuje kilka różnych zespołów. Zespoły te mają trzy fazy:

• faza prodromalna (od 0 do 2 dni po napromieniowaniu) z ogólnym osłabieniem, nudnościami i wymiotami;
• faza utajona bezobjawowa (1-20 dni po napromieniowaniu);
• ostra faza choroby (2-60 dni po napromieniowaniu).

Objawy zatrucia radiacyjnego

Diagnostyka uszkodzeń radiacyjnych

Po ostrym napromieniowaniu wykonuje się badania laboratoryjne, w tym CBC, chemię krwi i analizę moczu. W przypadku transfuzji krwi lub, jeśli to konieczne, przeszczepu komórek macierzystych określa się grupę krwi, zgodność i antygeny HLA. Liczbę limfocytów wykonuje się 24, 48 i 72 godziny po napromieniowaniu w celu oceny początkowej dawki promieniowania i rokowania. Kliniczne badania krwi powtarza się co tydzień. Jest to konieczne w celu monitorowania aktywności szpiku kostnego i, jeśli to konieczne, w zależności od przebiegu klinicznego.

Diagnostyka uszkodzeń radiacyjnych

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ]

Leczenie uszkodzeń popromiennych

Narażenie na działanie jonów może wiązać się z obrażeniami fizycznymi (np. w wyniku wybuchu lub upadku); towarzyszące obrażenia mogą być bardziej zagrażające życiu niż narażenie na promieniowanie i wymagają natychmiastowego leczenia. Leczenie poważnych obrażeń nie powinno być opóźniane do czasu przybycia służb diagnostyki i ochrony przed promieniowaniem. Standardowe środki ostrożności rutynowo stosowane w opiece nad urazami są wystarczające, aby chronić ratowników.

Leczenie uszkodzeń popromiennych

Prognozowanie uszkodzeń radiacyjnych

Bez opieki medycznej LD 50 (dawka powodująca śmierć u 50% pacjentów w ciągu 60 dni) dla napromieniowania całego ciała wynosi około 4 Gy; >6 Gy jest prawie zawsze śmiertelne. Przy dawkach <6 Gy, przeżycie jest możliwe odwrotnie proporcjonalnie do całkowitej dawki. Czas do zgonu jest również odwrotnie proporcjonalny do dawki (a zatem i objawów). Śmierć następuje w ciągu kilku godzin do kilku dni w przypadku zespołu mózgowego i zwykle w ciągu 3-10 dni w przypadku zespołu żołądkowo-jelitowego. W przypadku zespołu hematologicznego, śmierć jest możliwa w ciągu 2-4 tygodni z powodu wtórnej infekcji lub w ciągu 3-6 tygodni z powodu masywnego krwotoku. Pacjenci, którzy otrzymali dawki napromieniowania całego ciała <2 Gy, zwykle wracają do zdrowia całkowicie w ciągu miesiąca, chociaż możliwe są późne powikłania (np. rak).

W leczeniu LD50 wynosi około 6 Gy, w niektórych przypadkach pacjenci przeżyli po napromieniowaniu dawką 10 Gy.

[ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]