Radiobioloogia ja kiirguskaitse (0)

Radiobioloogia ja kiirguskaitse
 
I. Sissejuhatus
 
Radiobioloogia mõiste
 
Inimene on püsivalt ioniseeriva kiirguse mõjusfääris.
Looduslik kiirgus, kunstlikult tekitatud kiirgus.
Inimtegevuse tõttu lisandub looduslikust foonist saadud elanikkonna keskmisele aastadoosile ca 15-20%, kusjuures kiirguse meditsiiniline kasutamine annab sellest põhiosa.
Radioloogiaosakonna töötajad peavad saama teadmised kiirgusfüüsikast ja –bioloogiast ning radioloogiast.
Nad peavad kindlustama patsiendi efektiivse diagnostika /ravi, kuid samas saavutama seda patsiendile ohutuimal viisil.
Samal ajal peab hästi töötav kiirguskaitseprogramm olema lülitatud rahvuslikku tervisekaitseprogrammi.
Põhjus, miks üldes rääkida radiobioloogiast - sest ta on kiirguskaitse teoreetiline alus.
 
Ioniseeriva kiirguse vastastoime elusorganismiga jaguneb kolmeks põhifaasiks (füüsikaline, keemiline ja bioloogiline).
1.      Füüsikalises faasis toimub energia neeldumine organismis.
Tekib ionisatsioon ja molekulide ergastumine ning vabade radikaalide teke
Kiirgus, nt rö-kiirgus, siseneb bioloogilisse süsteemi.
Esmane interaktsioon on elektroniga – see on phtalt füüsikaline protsess.
Füüsikud räägivad fotoelektrilisest efektist ja Comptoni hajumisest, kuna diagnostilises radioloogias kasutatavad energiad ei ole piisavad paari moodustumiseks.
Fotoelektrilise vastastoime käigus antakse kogu kogu footoni energia üle toimivale elektronile, Comptoni protsessi puhul tekib hajunud footon ja vaba elektron . Hajunud footon käitub nagu esmane footon, seni kuni tal jätkub energiat ja fotoelektrilise protsessi või Coptoni hajumise käigus tekib uusi vabu elektrone ja järjset väiksema energiaga footoneid. Kiired elektronid, mis kiirguse neeldumisel tekivad, aeglustatakse vastastoimes teiste absorbeeriva aine elektronidega. Kui selline kiire elektron kohtub aatomituumaga, on tulemuseks Bremstrahlung.
Selline energia ümberpaigutumise ahel jätkub, kuni allesjäänud energia on vastastoimeks liig väike.
Aine ja ioniseeriva kiirguse (elektronid, footonid ) vastastoime tulemuseks on energia deponeerimine ja ioonipaaride teke. Neid ilminguid kasutatakse kiirgusühikute defineerimisel, seega kiirguse avastamine sõltub sellest, kas me suudame mõõta neeldunud energiat või tekkinud laenguid.
Kui molekulid on energia neeldumise tagajärjel ergastatud olekus või ioniseeritud, tekivad keemilised muutused.
See annab võimaluse teha röntgenogramme või filmidosimeetriat.
Neeldunud energia võib salvestuda mõnedes kristallides, mis annab võimaluse TLD – ks.
Ioniseeriva kiirguse toimel elusorganismis tekkivate molekulaarsete muutustega kaasneb risk kahjustada organismi.
 
 

2.      Keemiline faas, vabade radikaalide teke.
Toimuvad keemilised reaktsioonisd, millest aktiivselt võtavad osa radiolüüsi produktid. Selle faasi käigus tekivad molekulaarsed muutused või mutatsioonid , ühesõnaga - tekivad rakkude elukeskkonna muutused.
Eluskoe või –organismi kiiritamisel tekib kahjustus ionisatsiooni ja vabade radikaalide tekke tõttu.
Vaba radikaal on molekul või molekulifragment, mille väliskihil on paaritu elektron.
Seetõttu on vaba radikaal väga reaktiivne.
Madala lineaarse energia transpositsiooniga kiirgused nagu rö-kiirgus toimivad vabu radikaale tekitades, kõrge lineaarse energia transpositsiooniga kiirgused toimivad ionisatsiooni kaudu. Loomulikult ei välista protsessid teineteist, kuid nende toimumine sõltub lineaarse energia transpositsioonist.
Rakk koosneb põhiliselt veest, seega toimub enamus energia neeldumisest vees. Kiirguse toimel veemolekulid ergastuvad ja ioniseeruvad ning tekivad vabad radikaalid. Meid huvitavaks lõpptulemuseks on muutused sellises biomolekulis nagu DNA.

3.      Bioloogiline faas.
Ioniseeriva kiirguse bioloogiline faas hõlmab bioloogilise süsteemi kiiritusjärgset muutumist. Tänu eelnevale keemilisele faasile tekivad ka biokeemilised muutused, mis algul ei ole nähtavad, kuid suurte kiirgusdooside puhuselt muutuvad jälgitavaks ja viivad rakkude surmani, mis võib massilise kahjustumise korral olla kogu organismi surma põhjuseks.
Tekkinud mutatsioonide tõttu võivad ilmneda hilised somaatilised kahjustused, nt vähk , leukeemia , mõjutades organismi edasist elukäiku.
 
Kui eluskoes neeldub ioniseeriv kiirgus, siis tekivad selles koes muutused, mille tulemuseks on - somaatilised mutatsioonid (põhjustavad vähiteket)

• -         geneetilised mutatsioonid (mõjutavad järeltulijaid)
  
• -         embrüo ja lootekahjustused , kui kiiritus toimub raseduse ajal
  
• -         kohene surm.
  

Rääkides ajast –
füüsikaline toimefaas on väga lühike, kestes nanosekundi.
Energia neeldumisprotsess vallandab teised faasid , see tähendab, et kui energia on neeldunud, siis pole enam tagasiminekut ja järgnevad keemilise ning bioloogilised muutused. Kui algset füüsikalist toimet ei saa vältida, siis kulgeb protsess paratamatult kirjeldatud viisil lõpuni.
Laialdase tunnustuse on leidnud kantserogeneesi mitmeastmeline mudel. See mudel räägib pöördumatute geneetiliste muutuste algtõukest (initiation) ja muutunud rakkude kloonide stimulatsioonist, mis laienevad ja arenevad pahaloomuliseks kasvajaks.
Vähi teke sõltub mitmetest faktoritest, kaasaarvatud keskkonnatingimused ja individulaalsed omadused. Lisa kiirgusdoosi suurusele sõltub kiirgusrisk veel geneetilistest eripäradest, soost, vanusest kiiritada saamise ajal, individuaalselst kiirgustundlikkusest ning sünergistilisest toimest ioniseeriva kiirguse ja muudes kartsionogeenide vahel. Ka dooside määratlemise, korrektsete riskimudelite, epidemioloogiliste andmete etc ebamäärasuse tõttu on kiirgusriski määratlemine ebakindel.
Teatakse, mis juhtub suurte kiirgusdooside puhul, kuid palju raskem on ennustada tulemust väikeste dooside puhul. Kasutada on väikesed doosid , mida saavad suured inimrühmad ja seega saab teha ainult statistilisi prognoose.
Kasutatakse kollektiivdoosi mõistet.
Tänaseks on leitud, et 10 000 inimSv suurune doos võiks põhjustada 400-500 vähijuhtu. Kuigi see on suur arv, pole seda õnnestunud tõestada.
Kuna uuringutel saadavad doosid kõiguvad väga palju, on arenguruumi piisavalt.
Keskmine elanikkonna doos tuleb hoida nii madalal kui võimalik. Arvestades meditsiinikiirguse osa kunstliku kiirgusdoosi sees, väheneks elanikkonna kiirguskoormus paremate radioloogiliste tehnikate ja parema diagnostilise tööga.
Mis mõjutab veel doosi?
AEG – siin on vähe teha, ülesvõtteajad on niigi väikesed.
Kaugus – kiirgus väheneb pöördvõrdeliselt kiirguse ruuduga – patsienti aitab see vähe, kuid personalikaitses on oluline.
Neeldumine – saab ära kasutada erinevat neeldumist erinevates materjalides, patsiendidoosi saab vähendada valides õige kV.
 
Justification – kas ekspositsioon on õigustatud?, kas tulu ületab riski?
Optimisation – tegevus peab olema organiseeritud selliselt , et saadav doos oleks nii väike kui otstarbekuse seisukohalt võimalik (ALARA)
Limitation - ekspositsioonidoos ei tohi ületada soovitatavaid piirdoose
 
 

Mida võiks patsient teada radioloogilistest uuringutest

 
Kui kahjutud on ioniseerivat kiirgust kasutavad uuringud?
 
 
Veel kolmkümmend aastat tagasi olid röntgeniuuringud ainukeseks võimaluseks näha veretult inimorganismi sisse. Tänapäeval on tavalise röntgenpildi kõrval mitmeid teisi nii kiirgust kasutavaid kui kiirgusvabu radioloogilisi uuringumeetodeid. Kas kiirgusvabad uuringud peaksid röntgeniuuringud kõrvale tõrjuma? Kui kahjulikud on röntgenuuringud? Järgnev tutvustus püüab selgitada röntgenuuringutest tulenevaid võimalikke riske ja võrrelda neid muude eluvaldkondade riskidega.
 
Röntgenikiirgust kasutavad radioloogilised uuringud
 
 
Röntgeniülesvõtted,
röntgenipildid, röntgenogrammid, radiogrammid – heal lapsel mitu nime – on kõigile tuntud. Raske on tänapäeval leida inimest, kellel ei oleks kordki elus tulnud “kopsupilti” või “hambaröntgenit” teha. Lisaks rindkere ja hammaste röntgenogrammidele tehakse väga sageli ka luude- liigeste ülesvõtteid. Röntgenipilte tehakse spetsiaalse aparaadiga, kus röntgenitorus tekitatud kiirgus suunatakse läbi uuritava piirkonna röntgenifilmile või detektorplaadile. Luudes ja tihedamates kudedes neeldub rohkem kiirgust, õhku sisaldavad ja madalama tihedusega koed lasevad suurema osa kiirgust läbi. Hiljem filmi ilmutades või ergastatud detektorplaati spetsiaalses laserkaameras “lugedes”, saadakse kujutis uuritud piirkonnast kõigile tuttava röntgeniülesvõttena või pildina arvutiekraanil.
Tavalise röntgenogrammi tegemisel saab uuritav väga väikese kiirgusdoosi (vaata tabelit).
 
Röntgenläbivalgustuseks,
röntgenoskoopiaks, fluoroskoopiaks või sageli lihtsalt läbivalgustuseks kutsutud uuringu ajal tekitavad uuritavat kehapiirkonda läbinud röntgenikiired fluorestseeruvale ekraanile kujutise, mille spetsiaalne kaamera videosignaaliks muundab ja mida saab liikuva kujutisena monitoriekraanil jälgida. Läbivalgustuse ajal saab radioloog teha uuritavast piirkonnast sihtülesvõtteid või salvestada kogu uuringu videolindile.
Läbivalgustusi kasutatakse sageli seedetrakti uurimiseks. Peale suure röntgenkontrastsusega baariumsulfaadi suspensiooni joomist muutuvad söögitoru, magu ja kaksteistsõrmiksool “nähtavaks”, nende kuju, asetsust, liikumist ja sisepinna reljeefi on hõlbus jälgida.
Läbivalgustustega saadavad kiirgusdoosid on mitmeid kordi suuremad röntgeniülesvõtetega saadavatest doosidest.
 
Kompuutertomograafia (CT)
on kõige keerukam röntgenikiirgust kasutav uuringumeetod. Uuritav lamab kitsal, läbi aparaadi keskosas asuva ümara ava liikuval uuringulaual. Aparaadi keskosa sees asuvad pöörlevad detektorid ja röntgenitoru . Uuringu ajal läbib röntgenitorus tekitatud kitsas kiirgusvihk järjest õhukesi ristlõikeid uuritavas piirkonnas. Osa kiirgusest neeldub, osa jõuab võimsa arvutiga ühendatud detektoriteni. Arvuti rekonstrueerib detektoritelt saadud informatsiooni põhjal uuritud kihtide kujutised, neid saab seejärel uurida monitoriekraanil või trükkida filmile . Salvestatud kihtide põhjal saab rekonstrueerida 3D kujutisi.
Kui uuritakse paljusid õhukesi kihte pikal alal võib uuringudoos olla suurem kui fluoroskoopial.
 
 

Radioaktiivsust kasutavad uuringud

 
Nukleaarmeditsiin ehk isotoopuuringud
Röntgeniuuringute kõrval on see teine võimalus kasutada kujutise tekitamiseks ioniseerivat kiirgust. Selmet kasutada röntgeniaparaati, süstitakse veeni, lastakse uuritaval sisse hingata või alla neelata väikese koguse radionukliidiga märgistatud ainet, mille kohta on eelnevalt teada, et ta koguneb kindlasse koesse või organisse. Näiteks luude uurimiseks kasutatakse preparaate, mis kogunevad luukoesse. Radionukliid kiirgab röntgenikiirgusega omadustelt sarnast gammakiirgust, mida on spetsiaalse kaamera abil võimalik registreerida ning impulsse pildiks muutes saada aimu kehas toimuvate protsesside kohta.
Radionukliidi põhjustatud radioaktiivsuse tase kehas langeb kiiresti, seetõttu võib kiirgusdoos olla võrdne või väiksem kui röntgenläbivalgustusel saadu . Uute preparaatide kasutuselevõtuga vähenevad isotoopuuringul saadavad kiirgusdoosid veelgi.
 
 

Ultraheli ja magnetresonantstomograafilised (MRT) uuringud

 
Ultraheli ja MRT kasutuselevõtt on väga olulised verstapostid radiodiagnostika arengus. Kumbki uuringumeetod ei kasuta ioniseerivat kiirgust ja tänaseni ei ole leitud, et kasutatavad ultrahelisagedused ja kõrgsageduslik magnetväli oleksid kahjulike kõrvalmõjudega.
Miks siis ei võiks ultraheli ja MRT-ga asendada kõiki teisi radioloogilisi uuringuid ? Kahjuks ei ole ükski uuringumeetod täiuslik. Kuigi ultraheli ja MRT abil saab tekitada detailseid kujutisi erinevatest kehapiirkondadest, ei anna nad siiski vastuseid kõigile radioloogi ja raviarsti ees seisvatele küsimustele ja ei suuda asendada kõiki röntgenuuringuid. Samuti tuleb arvestada, et kallihinnaline MRT- aparatuur pole igal pool kättesaadav ja magnetuuringuid ei saa teha patsientidel, kelle kehas on metallitükke või kellele on implanteeritud kardiostimulaator.
Kuigi ultraheli ja MRT kasutatakse järjest enam, jäävad ka röntgeni- ja gammakiirgust kasutavad uuringumeetodid veel pikaks ajaks olulisteks diagnostikameetoditeks.
 
 

Kas kahju toob kasu?

 
Kõik radiodiagnostilised uuringud toovad õigesti ja õigel ajal tehtuina patsiendile käegakatsutavat kasu. Radioloogilisel uuringul saadav informatioon on väga sageli määrava tähtsusega õige diagnoosi panemisel ja diagnoosist johtuva õige ravi määramisel. Seega on kasu tunduvalt suurem riskist, mis ioniseeriva kiirguse kasutamisega kaasneb. Kui võimalikud radioloogilise uuringuga seotud riskid tunduvad ikkagi suured olevat, tuleks raviarstiga läbi arutada, kuidas uuringu tegemata jätmine mõjutaks ravi. Kui ravi määramine on otseselt seotud uuringu tulemustega, on ju risk uuringust loobudes hoopis suurem võrreldes võimaliku kiirguskahjustusega.
 
 

Röntgenikiirgus võrrelduna loodusliku taustakiirgusega

 
Oleme paratamatult kogu elu eksponeeritud looduslikule kiirgusele, elamine on pidev iseenda kiiritamine. Taustakiirguse allikateks on maapind, millel käime, ehitusmaterjalid , millest on püstitatud meie kodud, õhk, mida sisse hingame, toit, mida sööme ning kosmiline kiirguse eest varjumine ei taha ka õnnestuda. 50-60% looduslikust taustakiirgusest tuleneb sissehingatavast radoonist, mis imbub välja maakoorest ja koguneb ehitustesse.
Iga radiodiagnostiline protseduur annab väikese kiirgusdoosi lisaks taustakiirgusele. Sõltuvalt uuringust võib saadav kiirgusdoos olla võrreldav mõnepäevase kuni mitme aasta loodusliku taustakiirguse doosiga (vaata tabelit).
Sagedasemad uuringud – kopsu, hammaste ja skeleti ülesvõtted – annavad väga väikese kiirgusdoosi, mis on võrdne mõne päeva taustkiirguse doosiga.
Uuringud, mille käigus tehakse mitmeid ülesvõtteid ja kasutatakse läbivalgustust (näiteks mao ja soolestiku uuringud), keha CT, luude isotoopuuringud annavad suuremaid doose. Kuid needki jäävad tunduvalt väiksemaks kogu elu jooksul saadavast taustkiirguse doosist.
 
 

Milline on kiirguse toime?

 
Kindlasti on rahustav teada, et tavalisel röntgeni või isotoopuuringul saadavad kiirgusdoosid on mitmeid tuhandeid kordi väiksemad doosidest, mis võiksid kohe põhjustada silmaga nähtavaid kahjustusi, näiteks nahakahjustust või kiirgushaigust. Ainus teadaolev toime konkreetsele uuringu läbi teinud patsiendile on võimalus vähi tekkeks aastaid või aastakümneid peale uuringu tegemist.
Riski suurus, saada aastaid hiljem peale radioloogilist uuringut pahaloomuline kasvaja , on ära toodud tabeli viimases tulbas.
 
 

Röntgeni- ja isotoopuuringute keskmine riskitase

 
Röntgeniuuringud
Nukleaarmeditsiin
Sama doos taustakiirgusest saadakse
Eluaegne lisarisk vähki haigestumiseks *
rindkere, hammaste või jäsemete luude-liigeste ülesvõtted
mõne päevaga
praktiliselt olematu risk
väiksem kui 1: 1 000 000
kolju , põskkoobaste või kaelapiirkonna ülesvõtted
mõne nädalaga
Minimaalne risk
1:1 000 000 kuni 1:100 000
mammograafia, puusaliigeste, lülisamba, kõhu- ja vaagnapiirkonna ülesvõtted või peapiirkonna CT

Kopsude või neerude isotoopuuring

mõne kuu kuni ühe aastaga
Väga väike risk
1:100 000 kuni 1:10 000
intravenoosne urograafia , mao ja soolestiku kontrastuuringud, rindkere või kõhupiirkonna CT

Luude isotoopuuring

mõne aastaga
Väike risk
1:10 000 kuni 1:1 000
* Toodud riskitasemed on väga väikesed võrreldes sellega, et tänapäeval haigestub vähki iga kolmas inimene (risk 1:3!).
 

Kiirgusrisk võrreldes teiste eluvaldkondade riskidega

 
Iga tegevusega kaasneb mingisugune risk – tegijal juhtub mõndagi. Tegevused hinnatakse “ohututeks” kui nendest tulenev oht, et midagi saatuslikku võiks juhtuda on allpool kokkuleptud taset.
Mida madalam on tase, seda ohutum on tegevus. Enamus inimesi peab tegevusi, mille risk on suurusjärgus 1:1 000 000 väga turvalisteks.
Kopsu-, hamba- ja skeletiülesvõtete tegemisega kaasuv risk langeb tähtsusetu riskitaseme astmesse (vähem kui 1:1 000 000). Keerukamate uuringute riskitase on minimaalne või madal.
Lennukiga lendamist loetakse tavaliselt väga turvaliseks, risk sattuda lennuõnnetusse on alla 1:1 000 000. Samas saab reisija 4 lennutunni jooksul kosmilise kiirguse tõttu umbes sama suure kiirgusdoosi kui kopsuröntgenit tehes.
Suurema doosiga uuringud – jämesoole röntgeniuuring, rindkere või kõhu CT, luude isotoopuuringud – jäävad madalasse riskikategooriasse (1:10 000 – 1:1000). Kuna meil kõigil on risk 1:3 haigestuda vähki ka siis, kui meil kunagi elu jooksul ei ole tehtud ühtegi röntgeniuuringut, siis on eelpoolmainitud suurema kiirgusdoosi gruppi kuuluvate uuringute tegemisel lisanduv riskitase ikkagi väga madal.
Nii kaua kui on kindalalt vajalik radioloogilise uuringu tegemine õige raviotsuse tegemiseks, tuleb uuringuga kaasuv risk lugeda väiksemaks ioniseerivast kiirgusest tulenevast väikesest kiirgusriskist. Samuti tuleb silmas pidada tõika, et kuna suuremat kiirguskoormust andvaid uuringuid tehakse tõsisemate tervisehäirete põhjuste väljaselgitamiseks, siis ka oodatav kasu tehtud uuringust on seda suurem, mida tõsisem on haigus.
 
 

Mis on mitmete sagedaste röntgeniuuringute tagajärg?

 
Iga üksik radioloogiline uuring kannab endast lisariski. Et hinnata mitmete uuringute koguriski, lihtsalt liidetakse erinevete uuringute riskitasemad. EI ole tähtis, kas uuringud tehakse lühikese ajavahemiku või mitme aasta jooksul, tehtud uuringutest tulenev kogurisk ei muutu.
Kui on juba tehtud mitmeid uuringuid ja tekib mure, et iga järgnev uuring võib riskitaset liiga suureks paisutada, tuleb edasisi uuringuid väga hoolikalt kaaluda. Enne uuringule saatmist peab raviarst olema kindel, et teist moodust diagnoosi ja ravi seisukohalt olulise informatsiooni saamiseks ei ole.
Veendu, et raviarst on teadlik eelnevalt tehtud uuringutest, see väldib uuringute asjatut kordamist.
 
 
Vanadusest väeti, noorusest nõrguke
 
Tõenäosus, et uuringuid on vaja sagedamini teha, kasvab vanusega. Kiirgusrisk vanematele inimestele on madalam kui tabelis näidatud, kuna kiirgusest tingitud vähi väljakujunemiseks on vähem aega kui noorel, seega on risk tunduvalt madalam.
Laste riskitase on seetõttu, et enamus nende elu on veel ees, kuni kaks korda suurem kui keskealistel samadest röntgeniuuringutest. Seega tuleb laste röntgenuuringute vajadust väga hoolega kaaluda. Kiirgusdoos tuleb hoida nii väikesena kui võimalik, ilma, et doosi vähendamine vähendaks uuringu kvaliteeti.
Arenev loode on kiirgusele tunduvalt tundlikum kui täiskasvanu, seega tuleb raseduse ajal röntgeniuuringutega eriliselt ettevaatlik olla. Pole põhjust muretseda näiteks käe või rindkere pildi tegemise pärast, kuna nende uuringute ajal ei jää loode kiiritatavasse piirkonda. Eriolukorras on uuringud, mille puhul loode jääb vahetusse uuritava piirkonna lähedusse või asub uuritavas piirkonnas. Ettevatust isotoopuuringutega, mille puhul isotoopi sisaldav veri võib läbida ka loodet.
Fertiilses eas naistelt küsitakse kriitilise piirkonna uuringute puhul alati võimaliku raseduse teadaoleva kohta.
Kui on kahtlus rasedusele või kindel rasedus , tuleb uuring võimalusel edasi lükata kuini lapse sündimiseni või järgmise menstruatsioonini. Võib esineda olukordi , kus uuringust sõltub raseda, seega ka loote tervis. Sel juhul tuleb risk tegemata uuringust lugeda suuremaks nii naisele kui lootele .
 
 

Pärilik risk

 
Suguorganite (munandid, munasarjad) eksponeerimisel kiirgusele tekib võimalus pärilike järeltulevatele põlvedele ülekanduvate pärilike haiguste või väärarengute tekkeks. Kuigi pärilikku kiirguse toimet ei ole inimestel täheldatud, tuleks ikkagi munandeid-munasarju kaitsta otsese kiirguse eest pliikummist kaitega. Kaitsed on vajalikud reproduktiivses eas patsentidel, kui uuritakse alakõhtu, vaagnapiirkonda, puusaliigeseid. Isegi siis ei ole gonaadide kaitsmine kõigi uuringute ajal otstargekas, kuna võib halvendada nähtavust uuritavas piirkonnas ja ära varjata olulist diagnostilist infot.
Ohutu kiirgustegevuse planeerimine
 

Kiirgusohutuse kava

There was a young lawer named Rex
Who was very deficient in sex
When charged with exposure
He said with composure
De minimus non curat lex
Kiirguskaitselisest rahvasuust NCRP vahendusel
Kiirgusohutuse kava kirjeldab kiirgustegevusega seotud meditsiinipersonali ja patsientide asjatu kiiritamise vältimise põhimõtted. Kava väljatöötamisel on lähtutud EV Kiirgusseadusest, tervishoiuministri radioloogiavaldkonda puudutavatest määrustest , Rahvusvahelise Kiirguskaitse-komisjoni ( ICRP ) soovitustest ja Rahvusvahelise Aatomienergia Agentuuri ( IAEA ) ohutusstandarditest.
 
Radioloogiliste uuringute põhjendatud kasutamine on kaasaegse meditsiinipraktika lahutamatu osa. Valdavalt kahjuliku bioloogilise toimega ioniseeriva kiirguse kasutamist radiodiagnostikas õigustab uuringutega saadava informatsiooni olulisus, mis kaalub üles suhteliselt madala kiirgusriski.
Kuid igasugune lisakiiritus suurendab elanikonna ja kiirgustöötajate kiirguskoormust ja seeläbi suureneb ka pöördumatute tervisekahjustuste tekke risk. Tuginetakse kiirguskaitse kolmele põhimõttele:
1.      kiirgustegevus peab olema alati põhjendatud

2.      kiirgusele eksponeerimist tuleb piirata

3.      kiirgust kasutades tuleb jälgida ALARA- printsiipi

Kiirguskaitse vajalikkusest ja teoreetilisest taustast

Inimesed on loodusliku kiirgusfooni ja ioniseeriva kiirguse kasutamise tõttu mitmetes eluvaldkondades pidavalt kiirguse mõjusfääris. Mõningane osa populatsioonis tekkivatest geneetilistest mutatsioonidest ja pahaloomulistest kasvajatest on põhjustatud looduslikust foonkiirgusest. Inimene ei saa looduslikku foonkiirgust kontrollida. Küll aga on kontrollitav kunstlikult tekitatud kiirgustase.
Diagnostiline mediitsiinikiiritus on suurim inimtegevusest tingitud elanikkonna kiirituse allikas ja lisab populatsiooni kogudoosile umbes ühe kuuendiku looduslikust foonist (Eestis on loodusliku foonkiirguse tase sõltuvalt geograafilisest asukohast ca 2-6 mSv aastas).
Neeldunud ioniseeriv kiirgus avaldab bioloogilist toimet, mille kahjulikkus sõltub kiirgusdoosi suurusest , ekspositsiooni eripärast (kas on tegemist ühekordse või korduvalt saadavate kiirgusdoosidega, kas kiiritatakse kogu keha või ainult osa sellest etc), kiiritatu vanusest, tervislikust seisundist jms.
Ka kõige väiksemad kiirgusdoosid ei ole täiesti riskivabad. Kiirguse bioloogilise toime aluseks on pöördumatud muutused DNA struktuuris, hilistoime väljendub somaatiliste ja pärilike muutuste tekkes . Somaatilisi muutusi kogeb kiiritada saanud isik oma nahal, pärilikud muutused võivad ilmneda alles mitmenda põlvkonna järglastel.
Suurte kiirgusdooside toime ilmeb üsna varsti peale kiiritust . Kindel, deterministlik kahjustus tekib ainult lävidoosist suuremate kiirgusdooside neeldumisel ja põhineb paljude rakkude kahjustusel.
Väikeste kiirgusdooside (siia kuuluvad ka patsientide ja personali kiirgusdoosid) potensiaalne hilistoimetoime (näiteks vähi teke) põhineb ühe raku kahjustusel, on juhuslik e. stohhastiline.
Kiirguskaitse seisukohalt eeldame, et hilismuutuste tekke risk on võrdeline kiirgusdoosi suurusega ja lävidoosi ei eksisteeri.
Erinevate kiirgusliikide (näiteks neutron või röntgenikiirguse) ühesuurused neeldunud doosid ei ole ekvivalentse bioloogilise toimega, mis tuleneb nende kiirguste neeldumise eripärast. Seetõttu kasutatakse efektiivse doosi mõistet. Efektiivne doos on kogu keha kudede ja organite summaarne doos, mille arvutamisel võetakse arvesse nii neeldunud kiirguse liiki kui ka kudede erinevat kiirgustundlikkust. Kiiritusriski suurus sõltub efektiivsest neeldunud doosist.

Patsiendi ja personali kiirgusohutuse meetmed

Meditsiinipersonali ja patsientide kiirguskaitse on teineteisest lahutamatud.
Kuna riskivaba kiirgustegevust ei saa olemas olla, üritame head meditsiinipraktikat, kiirgusohutuse nõudeid ja praeguse hetke majanduslikke võimalusi arvestades leida teed, kuidas nii personali kui patsientide riskitaset minimaalsena hoida. Riski alampiiriks jääb uuringu sooritamiseks vajaliku optimaalse kiirguse hulk.

Patsientide kiirgusdoosi mõjutavad tegurid

Patsientide kiirgusdoosi võivad asjatult suurendada mõttetud uuringud ja kordusülesvõtted, mille sagedasemaks põhjuseks on puudulik kommunikatsioon, vale ülesvõttetehnika, kiirguskaitsevahendite mittekasutamine või ebatäpselt töötav aparatuur.
Uuringu tegemise eelduseks on korrektselt vormistatud saatekiri.
Patsiendile tuleb lühidalt ja arusaadavat selgitada uuringu käiku , koostöö patsiendiga on uuringu õnnestumise aluseks.
Paljude radioloogiliste uuringute ajal peab patsient olema liikumatult. Kui tegemist on tervisliku seisundi või ea tõttu koostöövõimetu patsiendiga tuleb kinnihoidmiseks või õigesse asendisse fikseerimiseks kasutada abistajaid või pikemate uuringute puhul sedatsiooni.
Olulisemad patsiendi kiirgusdoosi mõjutavad tegurid on ära toodud järgnevas loetelus.
1.      Röntgenitoru kõrgepinge (kV).
Kilovoltaazhi suurendamine muudab röntgenikiirguse läbitungivamaks, väheneb kudedes rohkem neelduva madala energiaga ja halva läbimisvõimega footonite hulk ja patsiendi doos on väiksem. Tegelik tipppinge ei tohi märgatavalt erineda valitud pingest ja seda kontrollitakse kvaliteedimõõtmiste käigus.

2.      Läbivalgustuse ja ülesvõtte voolutugevus ja aeg.
Madalam voolutugevus (mA) ja lühem ekpositsiooniaeg vähendavad kiirgusdoosi.
Tuleb silmas pidada, et ülemäärane kV tõstmine ja mAs vähendamine halvendab ülesvõtte kontrastsust. Kuigi kiirgusdoos võib olla väike, ei pruugi ülesvõte olla diagnoositav. Optimaalsed kV ja mAs väärtused tuleb valida vastavalt uuritavale piirkonnale, need on ära toodud röntgeniuuringute kvaliteedikriteeriumides ja aparatuuri kasutusjuhendites. Kohustuslik nn kõvakiire tehnika kopsuülesvõtete puhul, mis võrreldes pehmekiire tehnikaga vähendab patsiendi doosi ca 70%.

3.      Kiirguse filtreerimine .
Lisafiltrite kombinatsioonid võimaldavad saada erinevateks ülesvõteteks vajalikku kalgimat või pehmemat röntgenikiirgust. Erilised nõuded on väljundkiirguse filtratsioonile mammograafides, kus kvaliteetse ülesvõtte saamiseks on vaja koherentset kiirgust. Pehmema kiirguse filtreerimine vähendab patsiendi doosi. Filtriteta aparaadiga töötamine on keelatud. Filtrite adekvaatsust kontrollitakse konstantsustestide tegemise ajal.

4.      Fookuskaugus .
Pikem fookuskaugus vähendab kiirgusdoosi (kauguse ruudu seadus). Levinuim fookuskaugus on 1 m, kopsuülesvõtetel 2 m. Liikuvate ülesvõtteaparaatide eripära nõuab lühikest fookuskaugust, seega kasutatakse neid aparaate vaid juhul, kui patsienti ei saa radioloogiosakonda transportida. Mobiilsed röntgeniseadmed on ole mõeldud asendama statsionaarseid aparaate.

5.      Hajukiirguse filter
Hajukiirguse filter vähendab kasseti ja filmiga kaldu olevate, kujutise kontuure hägustava ja teravust vähendava hajukiirguse jõudmist filmini . Vähene kiirgusdoosi suurenemine filtri kasutamisel tuleb lugeda õigustatuks, kuna paraneb ülesvõtte kvaliteet. Pediaatrilises praktikas ei ole väikelaste pildistamisel hajukiirte filtri kasutamine mõttekas, kuna laste keha mõõtmed on väikesed ja hajukiirgust tekib vähe.

6.      Uuritava pinna suurus
Kiirgusdoos sõltub kiiritatava pinna suurusest – mida suurem eksponeeritav pind, seda suurem doos. Huvialune piirkond tuleb täpselt välja kollimeerida. Täpne kollimeerimine on eriti oluline laste puhul ja siis, kui visualiseeritava kehaosa-organi lähiümbruses paikneb kiirgusele tundlikumaid elundeid ( gonaadid , silmad, rinnanääre, kilpnääre ).
Lisaks kiirgusdoosi vähenemisele on parem ka hoolikalt kollimeeritud ülesvõtte kvaliteet, kuna väiksema pinna kiiritamisel tekib vähem hajukiirgust. Kollimeerimist hõlbustab valgusaken. Keskkiire ja valgusvälja kokkulangevust tuleb kontrollida 1 kord kuus. RD uuematel aparaatidel on olemas ja vana aparatuuri väljavahetamisel nõutakse, et aparaadil oleks nii automaatne kollimeerimine kasseti suurusele, et vältida kasutatavast kassetist suurema kehapinna kiiritamist kui ka käsiti diafragmeerimise võimalus (kasutatavast kassetist väiksem kiirituspind).

7.      Ülesvõtete arv.
Mida rohkem ülesvõtteid (ka tehnilise praagi tõttu tehtud kordusülesvõtteid), seda suurem kiirgusdoos. Uuringute metoodika tuleb läbi mõelda, optimiseerides tehtavate ülesvõtete arvu.

8.      Läbivalgustused
Läbivalgustuse aeg peab olema võimalikult lühike, eelistada katkestustega läbivalgustust pidevale. Tuleks kasutada kvaliteetse elektronoptilise võimendi ja monitoriga aparatuuri. Uute läbivalgustusaparaatide soetamisel eelistada pulsseeriva läbivalgustuse võimalusega aparaati.
Põhimõtteks olgu - eelista võimalusel ülesvõtet läbivalgustusele ja röntgenikiirgust mittekasutavat uuringut röntgenikiirgust kasutavale uuringule.

9.      Filmi/tugevdusekraani tundlikkus, kasseti materjal
Ülesvõttesüsteem tuleb valida vajaliku tundlikkusega sõltuvalt, sellest, mida pildistatakse.
Tundlikke filmi-foolia kombinatsioone kasutades võib patsiendi doosi vähendada 3-5 korda pildikvaliteeti halvendamata.

10.  Pildistatava objekti paksus, kudede individuaalne absorbtsioonivõime
Kiirgusdoos sõltub patsiendi kehaehituse omapäradest. Kompressioonivöö kasutamine vähendab pildistatava piirkonna läbimõõtu ja kiirgusdoos on väiksem.

11.  Kaitsevahendite kasutamine
Patsiendi kaitsevahendite kasutamine on kohustuslik (gonaadide kaitsed, kaitsepõlled ja –tekid).

12.  Korrektne positsioneerimine ja filmide töötlemine
Kvaliteetne ülesvõte vähendab kordusülesvõtete vajadust.
 
Patsientide doosid erinevad suuresti erinevate uuringute kaupa.
Mõnede radioloogiliste uuringute puhul saadavad keskmised doosid on ära toodud järgnevas tabelis (andmed pärinevad uuringust 380 Inglismaa haigla kohta ja on analoogsed meil saadavate patsiendidoosidega).
Diagnostiline protseduur
Keskmine efektiivne doos
Doosile vastav kopsuü/võtete arv
Sama doos keskmisest looduslikust foonist
Röntgeniuuringud
 
 
 
Jäsemed (va puus )
2 MeV 5
a-osakesed, rasked tuumad , tuumade lõhustumisproduktid 20
 
Kiirguskaitse seisukohast on oluline ekvivalentne doos (HT), see on koes või organis neeldunud kiirgusdoosi ja kiirgusfaktori korrutis.
HT = wRDT,
kus on wR kiirgusfaktor ja DT koes T absorbeerunud doos.
Seega, kui neelduksid võrdsed doosid röntgen - ja a-kiirgust, siis röntgenkiirguse ekvivalentne doos oleks 5 korda väiksem a-kiirguse omast.
Ekvivalntse doosi mõõtühikuks on siivert (Sv).
Kuna kiirgusfaktoril ei ole ühikuid, siis 1Sv = 1 J×kg-1.
1Gy suurune neutronkiirgus ei ole 1Gy suuruse röntgenkiirgusega bioloogiliselt võrdne, kuid 1Sv neutron- või röntgenkiirgust on bioloogilisest aspektist võrdsed.
Kui kiirgusväli koosneb mitmest eri tüüpi kiirgusest, siis koe või organi ekvivalentdoos on võrdne mõjunud kiirguste ekvivalentdooside summaga.
 
Kui kogu keha saab ühtlaselt kiiritada, siis on stohhastiliste efektide tekke tõenäosus proportsionaalne ekvivalentdoosiga.
 
Tegelikkuses esineb tõeliselt ühtlasi kogu keha kiiritusi harva, eriti, kui kiirgusallikaks on mingis koes või organis asuv radionukliid.
Sageli erinevad erinevate organite doosid tunduvalt, samuti on koed erineva kiirgustundlikkusega.
On tõesti raske geneetilisi mutatsioone esile kutsuda pead või käsi kiiritades, kuid kilpnääre ja rinnanäärmed on kiirgusest tingitud vähile tunduvalt vastuvõtlikumad.
Arvestades erinevate kudede erinevat tundlikkust kiirguse stohhastiliste tagajärgede suhtes on välja töötatud kudede tundlikkust iseloomustavad faktorid, millega ekvivalentdoosi korrutades saadakse efektiivne doos.
Efektiivne doos on kõikide eksponeeritud organite ja kudede vastava koefaktoriga kaalutud ekvivalentdooside summa.
E = S wT×HT
T
 
Kude või organ Võimalik toime Koefaktor
(wT)
 
Gonaadid Geneetiliste mutatsioonide 0.20
tekke oht 2 põlvkonnal
järglastel
Punane luuüdi Leukeemia 0.12
Rinnanäärmed Vähk 0.05
Kopsud Vähk 0.12
Kilpnääre Vähk 0.05
Luupind Osteosarkoom 0.01
 
 
Eelnevalt mainitus suurused kehtivad üksikisiku kohta.
Grupi või populatsiooni kohta kasutatakse kollektiivse efektiivse doosi mõistet.
Kollektiivne ekvivalentne doos on populatsiooni keskmise ekvivalentse doosi ja eksponeeritud isikute arvu korrutis.
Kollektiivse doosi ühikuks on inim-siivert.
Kollektiivne efektiivne doos on sarnaselt keskmise efektiivse doosi ja eksponeeritud isikute arvu korrutis (ühik sama).
Kui 100 inimese keskmine efektiivne doos on 0.3Sv, siis kollektiivne efektiivne doos on 30 inimSv.
Kui 1000 inimese keskmine efektiivne doos on 0.03Sv, siis kollektiivne doos on endiselt 30 inimSv.
Liiga lihtsustatud lähenemine oleks arvata, et mõlemad kollektiivsed doosid põhjustavad võrdse arvu stohhastilisi efekte .
Küll aga saab kollektiivset efektiivset doosi kasutada jämedates joontes vähitekke ja geneetiliste kahjustuste ilmnemise tõenäosuse hindamiseks ja näiteks erinevate kiirguskatastroofide järgselt terviskahjustuste ligikaudse arvu prognoosimiseks.
Eelkõige statistilise väärtusega suurus, ei tohiks absolutiseerida ega väita, et mingi kindel kollektiivne doos peab ilmtingimata reaalselt põhjustama kindla arvu vähijuhtude tekke.
 
 
Suurus Definitsioon Ühik
 
Absorbeerunud doos Energia massiühiku kohta Gy
Üksikisikule
Ekvivalentne doos Keskmine doos ´kiirgusfaktor Sv
Efektiivne doos Eksponeeritud kudede ekvivalent - Sv
dooside summa (iga koe ekvivalent-
doos korrutatud vastava koefaktoriga)
Populatsioonile
Kollektiivne efektiivne Keskmise efektiivse doosi ja inimSv
doos eksponeritud inimeste arvu korrutis
 
 
Dosimeetria
 
Kiirgusohu hindamiseks on vaja teada dooside suurust.
Mõõdetakse kas ekspositsiooni X, mis siis arvutuslikult muudetakse doosiks, või absorbeerunud doosi.
Dosimeetria põhineb kiirguse poolt aines põhjustatud füüsikalistel ja/või keemilistel muutustel.
Lisaks kasutatakse bioloogilist dosimeetriat, kromosoomide kujumuutuste alusel tehakse kindlaks, kas isik on saanud kiiritada.
Meditsiinis on dosimeetria igapäevases kasutuses kiiritusravis vajalike dooside määramisel ja kiirgussfääris töötavate inimeste individuaaldooside mõõtmisel.
Kiirgustöötajate individuaaldoose mõõdetakse kas foto- või termoluminestsentsdosimeetritega. See on rutiinne tegevus.
Ionisatsioonikamber sobib kiiritusravis kasutatavate dooside ning röntgenuuringute ajal hajunud ja otses kiirguse mõõtmiseks.
Ionisatsioonikambrit kasutatakse ka automaatse ekspositsiooniga röntgenaparaatides.
Patsientide doose on mõõdetud nii ionisatsioonikambri kui ka TLD abil.
Tähtsamad dosimeetria liigid ja nende põhimõte
 
 
 
 
Dosimeetria liik Aluseks olev nähtus
 
Ionisatsioonikamber Aine ionisatsioon
Fotodosimeetria Filmi tumenemine
Termoluminestsentsdosimeetria Energia sidumine aine kristall-
võres ja selle vabanemine
aine soojendamisel
Keemiline dosimeetria Molekulide struktuurimuutused
ja uute ühendite tekkimine
Kalorimeetriline dosimeetria Temperatuuri tõus
Bioloogiline dosimeetria Kromosoomide muutused
 
 
 
Kiirguskaitse ülesanded
 
Kiirguskaitse ülesandeks on
1. Vältida kliiniliselt olulisi kiirgusest tingitud deterministlikke tägajärgi, viies dooside piirangud allapoole deterministlike efektide tekkimise lävidoosi
2. Piirata stohhastiliste efektide tekke riski vastuvõetava tasemeni võrreldes sotsiaalsete vajaduste, väärtuste ja hüvede saavutamisega.
 
Neid eesmärke on võimalik saavutada vähendades ekspositsiooni nii madalale kui see on mõistlikult ja vastuvõetavalt saavutatav, st järgides ALARA printsiipi (as low as reasonable achievable), kehtestades piirdoose ja jälgides kiirgustöötajate ja rahvastiku kiiritust.
Kiirguskaitse seisukohalt eeldatakse, et stohhastiliste efektide tekke risk on proportsionaalne doosi suurusega, kusjuures lävidoosi ei eksisteeri.
Lisaks eeldatakse, et toime akumuleerub lineaarselt doosiga.
See ei kehti suuremate dooside puhul, kus doosi-riski vaheline sõltuvus on keerukam.
Eelpoolöeldut arvestades, millist piirdoosi me ka ei kehtestaks, kaasneb sellega alati mingi risk stohhastiliste efektide ilmnemiseks.
Seega on vaja põhjendada iga kiirguse kasutamise juht, kaaludes kahju ja kasu suurust, mida konkreetne kiirguse kasutamine inimesele või ühiskonnale toob.
 
 
Piirdoosid
 
Ekspositsiooni piirdoosid on aastatega muutunud vastavalt sellele, kuidas on suurenenud teadmised kiirguse bioloogilisest toimest ja kooskõlas sellega, kuidas ühiskonna, milles parajasti soovitatud piirid on välja töötatud ja kehtivad, arvamused on muutunud.
Käesoleva sajandi kolmekümnendatel kasutati tolerantse doosi kontseptsiooni . See oli doos, milles töötajad võisid pidevalt viibida, ilma, et neil oleks tekkinud mingit silmaga nähtavat ägedat kiirguskahjustust nagu näiteks nahapunetus .
Viiekümnendatel aastatel tõusid huviorbiiti hilisefektid.
Suurim lubatud doos seati paika nii, et kahjustuste tekke võimalus oleks nii väike, et risk oleks keskmiselt aktsepteeritav. Tol ajal tehtud katsed puuviljakärbse ja hiirtega veensid tunduvalt vähendama kiirgustöötajate lubatud piirdoose ja kehtestama doosilimiidid ka elanikkonnale. Geneetiline risk leiti olevat väiksem ja vähirisk suurem kui senini arvati.
Kaheksakümnendatel võrreldi NCRP poolt kiirgusest põhjustatud suremust vähki kiirgustöötajatel keskmise aastase suremusega tööõnnetuste tõttu tavalistes tööstusharudes.
Nende väheste näidete põhjal võib öelda, et kiirgustegevuse standardid põhinevad uurimuste ja arvamuste segul.
 
Kiirgustöötajate piirdoosid
 
Tänaseni erinevad näiteks USA NCRP ja ICRP (soovituslik Euroopa riikides) poolt välja antud piirdoosid.
 
 
NCRP (93) ICRP (91)
Kiirgustöötajad
Stohhastilised efektid
Lubatud kumulatiivne efektiivne 10 mSv´vanus 20 mSv aastas
doos 5 aasta jooksul
Lubatud aastane efektiivne doos 50 mSv aastas (20 mSv aastas)
Deterministlikud efektid
Lubatud aastane ekviv.doos
Silmaläätsele 150 mSv aastas sama
Nahale ja jäsemetele 500 mSv aastas sama
Loote kiiritus
Lubatud efektiivne doos 0.5 mSv kuus kokku 2mSv
kõhupiirkonda
Elanikkonna kiiritus
Lubatud aastane efektiivne doos, 1 mSv aastas
pidev või sage ekspositsioon
Lubatud efektiivne doos, 5 mSv aastas 5 aasta jooksul
1 mSv aastas
 
 
Kiirgustöötajate dooside vähendamine miinimumini põhineb heade aparaatide, õigete tööharjumuste ja heade praktiliste oskuste ja teadmiste ka otstarbekal tööruumide planeerimisel.
Uuringuid tuleks sooritada selliselt, et personalil poleks vaja vahetult uuringuruumis viibida.
Samuti tuleks tõkestada kiirguse levik kõrvalruumidesse.
Kiirgusavariidest saadav kiirituse võimalus meditsiiniasutuses on väike.
Personalile osaks saav kiirgus tuleb eelkõige läbivalgustustest ja väikelapse või ebaadekvaatse või abitu patsiendi kinnihoidmisest - abistamisest. Samuti saab personal suuremaid doose interventsionaalse radioloogia protseduuride ajal.
Personali doosi on võimalik vähendada kiirgusallikast kaugemale viimisega, tööaja lühendamisega, kaitsevahendite kasutamisega kiirgusväljas töötades, uuringutehnika täiustamisega ja kogemuste kasvuga.
Toimiva kiirguskaitse tähtsain eeldus on valmisolek võta arvesse kiirguskaitse seisukohad ja kujundada oma tööharjumused nende järgi.
 
Patsientide doosid
 
Kui ioniseerivat kiirgust kasutada patsiendi uurimiseks, saab ta paratamatult teatud kiirgusdoosi.
Kiirguskaitse eesmärgiks on piirata uuringuga kaasneda võivate somaatiliste ja geneetiliste kahjustuste tekke riski.
Riski alampiiriks jääb uuringu sooritamiseks vajaliku optimaalse kiirguse hulk.
 
 
Patsiendi doosi mõjutavad tegurid
 
Röntgentoru kõrgepinge (kVp)
Läbivalgustuse ja ülesvõtte voolutugevus
Kiirguse filtreermine
Fookuskaugus
Hajuva kiirguse elimineerimine - hajukiirte filter
Uuritava pinna suurus
Ülesvõtete arv ja läbivalgustusaeg
Seadme tundlikkus: film , foolia, kasset materjal, elektronoptiline võimendi
Ojekti paksus, kudede absorbtsioonivõime
Kaitsevahendite kasutamise
 
 
Röntgentoru kõrgepingel ja filtreerimisel on haige doosile oluline tähendus. Mõlema suurendamise muudab röntgenkiirgust läbitungivamaks, väheneb madala energiaga ja halva läbitungimisvõimega footonite hulk.
Kui fookuskaugus on väike, saab patsient suurema kiirgusdoosi. Levinuim on 1m fookuskauguse kasutamine, kopsupiltidel on fookuskaugus suurem.
Patsiendi doos on võrdeline kasutatud ekspositsioonipinna suurusega. Täpne kollimeerimine on eriti oluline laste puhul ja siis, kui visualiseeritava kehaosa-organi lähiümbruses paikneb kiirgusele tundlikumaid elundeid (gonaadid, silmad, rinnanääre, kilpnääre).
Hajukiirte filter parandab märgatavalt ülesvõtte kvaliteeti, kahaneb eelkõige hajunud, vähem otsese kiirguse osa.
Ülesvõttesüsteem tuleb valida vajaliku tundlikkusega sõltuvalt, sellest, mida pildistatakse.
Tundlikke filmi-foolia kombinatsioone kasutades võib patsiendi doosi vähendada 3-5 korda pildikvaliteeti halvendamata.
Kiirgusohutuse seisukohast tuleb ülesvõtet eelistada läbivalgustusele, läbivalgustuse aeg viia võimalikult lühikeseks. Siin aitab kaasaegne aparatuur.
Patsientide doosid erinevad suuresti erinevate uuringute kaupa.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
KOMPUUTERTOMOGRAAFILISTE JA KONVENTSIONAALSETE RÖNTGENUURINGUTE EFEKTIIVSETE DOOSIDE VÕRDLUS
(J.S. Huges, M.C. O’Riordan, NRPB-R263, 1993)
 
 
EFEKTIIVNE DOOS (mSv)
UURING Kompuutertomograafia Konventsionaalnerö-
uuring
 
 
Pea (kolju) 3.5 0.2
Lülisamba kaelaosa 1.9 -
Lülisamba rinaaosa 7.8 0.9
Rinkere 9.1 0.05
Kõht 8.8 1.4
Lülisamba nimmeosa 6.0 2.2
Vaagnapiirkond 9.4 1.2
Intravenoosne urograafia - 4.4
Magu - 3.8
Jämesool - 7.7
 
 
Erinevate uuringutega saadavad erinevad doosid ei oel üllatavad. Kuid erinevaid doose saadakse ka sama uuringuga.
 
RÖNTGENUURINGUTEL SAADAVAD EFEKTIIVSED DOOSID (mSv)
(B.G. Bennett, 1991)
 
seedetrakt
urograafia
koletsüsto
vaagen
kõht
lülisammas
kolju
rindkere
Prantsusmaa
8.3
10.4
7.2
1.6
2.6
2.5
1.6
0.3
Itaalia
9.1
7.4
3.2
1.9
0.6
0.2
0.2
Jaapan
1.6
0.7
0.6
0.3
0.3
0.4
0.09
0.05
Hispaania
10.2
7.0
2.3
1.5
1.0
0.2
0.2
NSVL
2.5
2.5
2.0
1.5
1.5
1.0
0.2
0.4
USA
3.5
1.6
1.9
0.6
0.6
0.5
0.1
0.07
 
Selliseid erinevusi võib seletada erinevate rutiinsete uurimismeetoditega, erineva diagnostilise aparatuuriga, patseientide erineva konstitutsiooniga etc.
Kuid ...
 
 
 
 
 
 
 
NAHAPINNA DOOSID LASTERADIOLOOGIAS MÕNINGATE PROJEKTSIOONIDE JA VANUSEGRUPPIDE LÕIKES
(Allikas CEC document XII/307/91; Quality Criteria for Diagnostic Radiographic Images in Paediatrics, 1992)
 
 
 
Minimaalne doos
 
 
Keskmine doos
 
Maksimaalne doos
 
Koljuülesvõte 10 k imikul
 
152
 
1260
 
4514
 
Rindkere 10 k imikul statsionaaraparaadiga
 
21
 
132
 
979
 
Rindkereülesvõte 10 k imikul palatiaparaadiga
 
34
 
129
 
718
 
Rindkereülesvõte
1000 g kaaluval imikul
 
11
 
68
 
 
386
 
Kõhupiirkonna ülesvõte 10 k imikul
 
77
 
651
 
3210
 
Lülisamba külgülesvõte 10 k imikul
 
107
 
1128
 
4351
 
Puusaliigesed 4 k imikul
 
18
 
398
 
1369
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Patsientide doosid rindkere radiograafial. Arvestatud on nii madala kui ka kõrge kV tehnikaid.
(Andmed H.M. Warren-Forward, D.A. Bradley, 1993)
 
PROJEKTSIOON NAHAPINNA DOOS (mGy)
Uuritute arv Minimaalne Maksimaalne Keskmine Variatsiooni-
doos doos doos protsent
PA 447 0.01 0.92 0.18 69.32
 
AP 27 0.08 0.9 0.42 46
 
LAT 49 0.29 3.59 1.07 84.2
 
 
Selline dooside kõikumine nagu on näha 10-kuuliste imikute dooside andmetest on seletatav ainult ülemäärase ekspositsiooni kasutamisega suurel arvul uuringutest.
 
 
 
Kiirguskaitse põhiprintsiibid
 
Stohhastilisi efekte ei saa täielikult välistada, sest neil puudub lävidoos.
Alati on risk saada kiirgust kasutades eksponeeritud.
Arvestades ülaltoodud kiirgusriski olemust, on ICRP poolt välja töötatud järgmised kiirguskaitselised põhimõtted.
 
1.    Kiirgustegevus peab alati olema põhjendatud (justification)

2.    Eksponeerimist kiirgusele tuleb piirata (limitation)

3.    ALARA- printsiibi jälgimine (optimisation)
 
 
Kiirgusdoosid ja nende toime
 
Inimesed on pidevalt eksponeeritud looduslikest ioniseeriva kiirguse allikatest pärit kiirgusele, mida nimetatakse looduslikuks fooniks ja mille põhilised allikad on
1.    maakoores sisalduvad radioaktiivsed ained

2.    radioaktiivse gaasi vabanemine pinnasest (Rn)

3.    kehasisesed radioaktiivsed elemendid (40K)

4.    maale jõudev kosmiline kiirgus maailmaruumist
 
Kosmiline kiirgus
 
Kosmiline kiirgus koosneb väga suure energiaga oskestest, peamiselt päikeselt, teistelt tähtedelt ja kosmilistest kataklüsmidest pärinevatest prootonitest.
Kosmilise kiirguse osakesed toimivad maa ülemistes atmosfäärikihtides ja põhjustavad madalama energiaga osakeste vooge. Enamus tekkinud osakestest ei jõua maapinnani, vaid neeldub maa atmosfäärikihtides. Merepinna kõrgusel koosneb kosmiline kiirgus põhiliselt muoonidest, lisaks vähemal määral gamma -kiirgust, neutroneid ja elektrone.
Kuna maa atmosfäär toimib kaitsekilbina, on merepinnast kõrgemal saadav kosmilise kiirguse doositase suurem.
Järgnev joonis näitab 55 laiuskraadil ja minimaalne päikese aktiivsuse juures esinevat sõltuvust erinevatest osakestest tingitud ekvivalentse doosi ja kõrguse vahel.
 
 
 
Maakoore radioaktiivsus
 
Maakera formeerumisel üle 4 miljardi aasta tagasi oli selles protsessis osalenud ainete seas hulgaliselt radioaktiivseid isotoope. Lühema poolsetusajaga isotoobid on aja jooksul lagunenud ja ainult väga pika poolsetusajaga isotoobid (100 miljonit aastat või rohkem) ning nende laguproduktid on siiani säilinud.
Kolm põhilist looduses esinevat radionukliidi on 238U, 235U ja 232Th. Nende lagunemisel eraldub kiirgust ja tekivad lühema poolestusajaga tütarisotoobid, mis omakorda lagunevad kuni stabiilsete elementide tekkimiseni. 238U, 235U ja 232Th on igaüks aluseks erinevale radioaktiivse lagunemise ahelale. Mainitud raskete radioaktiivsete elementide perekondade esindajaid leidub kõikjal maakoores ja nende tekitatud on suurem osa kiirgusfoonist.
Need radionukliidid on organismisiseselt radooni ja selle laguproduktide kiirguse ning välise gammakiirguse allikaks.
 
Radooni lagunemine
 
222Rn on üks 238U lähtuva radioaktiivse lagunemise tütarproduktidest. Radoon on gaas . Maakoorest välja tunginuna seguneb ta õhuga . Radooni sisaldava õhu sissehingamisel ladestuvad radooni lagunemisel tütarproduktid, mis teatavasti ei ole gaasilised ained hingamisteedesse või satuvad tolmuosakeste jms liitununa sissehingatava õhuga kopsudesse. Tulemuseks on kopsude kiiritus Rn-rea lagunemisel eralduvate alfa- ja beeta-osakestega.
Üks 1979.a. tehtud uurimus näitas, et mitmete Kanada linnade elanike aastane kopsudoos oli vahemikus 2mSv ja 8mSv (keskmiselt 5 mSv). Sellisest doosist tingitud kopsukahjustuste tekke risk on võrdne 0.6 mSv suurusest kogukeha doosist põhjustatud riskiga .
Tänaseks on tõestatud, et Rn lagunemisel tekkiv kiirgus on elanikkonna kiirguskoormuse seisukohalt suurima osakaaluga.
 
Väline gammakiirgus
 
Maapinnas paiknevad radionukliidid väljastavad lagunemisel ka gammakiirgust, kusjuures kiirguse intensiivsus sõltub pinnase koostisest. Näiteks põhiliselt lubjakivi sisaldava pinnase kohal 1 meetri kõrgusel on aastane keskmine kiirgusdoos 0.2 mGy piires, graniidipinnase puhul on vastav väärtus 1.0 mGy. Arusaadavail põhjustel on pinnasekiirgus paikkonniti erinev.
Järgneval diagrammil on näidatud erinevatest looduslikest allikatest aasta jooksul saadavad ekvivalentdoosid.
 
Keha loomulik radioaktiivsus
 
Inimkehas on pidevalt väiksesid radioaktiivsete ainete koguseid, mis pärinevad toiduainetes sisalduvatest radioaktiivsetest isotoopidest. Ainuke inimkehas märkimisväärsemat kiirguskoormust andev element on 40K. Näiteks 70 kg kaaluva inimese kehas on ca 140g kaaliumit, enamus sellest paikneb lihastes. Umbes 0.01% kaaliumikogusest on 40K, millest eralduv kiirgus annab ekvivalentse doosi ca 0.2mSv aastas.
14C, mis tekib atmosfääri ülemistes kihtides kosmilise kiirguse mõjul tuumade transformeerumise käigus, annab ca 10 mikroSv aastas.
 
Kõrge loodusliku kiirgusfooniga piirkonnad.
 
Mõnedes maakera piirkondades on looduslik kiirgusfooni tase märgatavalt kõrgem keskmisest tasemest. See on tingitud suurematest radioaktiivsete isotoopide kogustest maapinnas, vees või ehitusmaterjalides, millest antud piirkonna hooned on tehtud.
Asustatud piirkondadest on kõrge radiatsioonitasemaga alasid Brasiilias, Prantsusmaal, Indias, Egiptuses ja ka Vaikses ookeanis asuv Nive saar. Keskmised aastase ekvivalentdoosi väärtused kõiguvad nendes piirkondades 2 - 13 mSv piires. Mainitud piirkondade elanikkonna uurimisel ei ole leitud, et pärilike väärarendite hulk või vähki haigestumine oleks nendes piirkondades kõrgem kui madalama loodusliku fooniga piirkondades.
Muidugi tuleb arvestada seika, et on küllalt keerukas interpreteerida nimetatud gruppide statistilisi võrdlusandmeid kontrollgruppidega, sest enamasti ei ole võimalik elimineerida muid võimalikke kahjulikke mõjusid, uurimaks ainult kiirguse kahjustavat toimet.
Teave kiirguse bioloogilisest toimest põhineb siiski muudel uuringutel. Sellele vaatamata võime kõrge loodusliku fooniga piirkondade elanikkonna uurimisandmetele tuginedes öelda, et on ebatõenäoline, et doosidelt loodusliku fooniga võrreldav inimtegevusest tingitud kiirgus tekitaks populatsioonis sellise arvu bioloogilisi häireid , mida oleks võimalik statistiliselt tõestada.
 
Meditsiinikiiritus
 
Arstliku tegevuse tulemusena on arenenud maade elanikkond aastaid saanud arvestatavaid kiiritusdoose, enamus nendest on seotud röntgendiagnostikaga.
Keskmised efektiivsed patsiendidoosid on erineva suurusega erinevat tüüpi röntgenuuringute lõikes:
 
 
 
Röntgenülesvõte
Läbivalgustus
Kompuutertomograafiline uuring
 
 
0.01-2 mSv
1-10 mSv
1-25 mSv
 
 
 
Keskmised efektiivsed doosid uuringute kaupa oleksid järgmised:
 
 
 
Efektiivne doos (mSv)
 
Piirkond
Keskmine
 
Dooside kõikumine
Lülisamba lumbaalosa AP
0.9
0.09 - 6.87
Rindkere PA
0.02
0.0 - 0.18
Kolju AP
0.06
0.01 - 0.21
Kõht AP
1.03
0.08 - 8.09
Lülisamba torakaalosa AP
0.48
0.07 - 3.13
Vaagen AP
1.14
0.12 - 5.28
 
Kusjuures soovitatavate nahapinna dooside väärtuste järgimisel tüüpiliste täiskasvanute diagnostiliste radiogrammide tegemiseks (IAEA Publication Safety Series No.115-1; International Basic Safety Standards for Protection against Ionizing Radiation and for the Safety of Radiation Sources, Vienna 1995) õnnestuks kindlasti maksimumdoose vähendada.
 
Uuring
Nahapinnadoos
(mGy)
Lülisamba lumbaalosa
AP
LAT
10
30
LSL
 
40
Abdomen
AP
10
Kops
AP
LAT
0.3
1.5
Puusaliigesed
AP
10
Lülisamba torakaalosa
AP
LAT
7
20
Hambaülesvõtted
 
Periapic
AP
7
5
Kolju
PA
LAT
5
3
 
Kogu populatsiooni lõikes moodustab kogu meditsiinikiiritusest väiksema osa pahaloomuliste kasvajate ja muude haiguste kiiritusravi ning radioisotoopide kasutamine diagnostilistel ning ravi eesmärkidel.
 
Muud kiirguse allikad
 
Radioaktiivne saast atmosfääris tehtud tuumarelvade katsetustest lisab igaaastasele doosile praegu ca 10 mikroSV aastas. Värvitelerid, suitsuandurid, keraamika, lennukiga lendamine jm väiksemad kiirgusallikad lisavad ca 3 mikroSv. Kiirgussfääri töötajate doosid lisavad keskmiselt 3 mikroSv kogu populatsioonile. Tabelis on näidatud keskmine elanikkonna ekvivalentdoos looduslikust foonist ja inimtegevusest
 
 
 
Somaatilised ja pärilikud muutused
 
Kiirguse bioloogiline toime inimestel viib somaatiliste ja pärilike muutusteni.
Somaatilisi muutusi kogeb kiiritust saanud isik oma nahal, pärilikud muutused võivad ilmneda alles mitme põlvkonna pärast.
 
Mõnda rakubioloogiast
 
Kõik elav koosneb ühest rakust või paljudest rakkudest. Rakud moodustavad koe, spetsialiseerunult funktsioneerivad koed organi.
Täiskasvanu organismis on enamuses küpsetes rakkudes hiiglaslikud molekulid - kromosoomid, mis sisaldavad informatsiooni teise identse indiviidi loomiseks.
Inimese rakkudes on 23 kromosoomipaari . Erinevad on spermarakud ja munarakud, st sugurakud , mis sisaldavad poole vähem kromosoome. Inimese sugurakus on 23 üksikut kromosoomi.
Esimene uue inimolendi rakk tekib spermaraku ja munaraku ühinemisel, mõlemas sisaldunud 23 kromosoomi moodustavad 23 kromosoomipaari. Seega on järglastel tunnusjooni mõlemalt vanemalt.
Uue indiviidi areng kulgeb läbi miljardite rakujagunemiste, enne kui sünnib uus inimene. Geneetiline info sisaldab ka juhiseid uute sugurakkude moodustumiseks, seega ühe isiku karakteristikud võivad edasi kanduda paljudele järeltulevatele põlvedele.
 
Loomulik mutatsioon
 
Kromosoomides talletatud geneetiline informatsioon sarnaneb matriitsi või koodiga, mida reprodutseeritakse miljoneid kordi äärmise täpsusega. Kuigi eksisteerivad efektiivsed kahjustuse kõrvaldamise mehhanismid , on võimalik täielikult kahjustada geneetilist koodi väliste mõjurite poolt.
Kui kood on kahjustatud, kandub moondunud info ikkagi endise täpsusega edasi nagu oleks tegemist alginfoga. Kui info teisenemine toimub sugurakus, on tegemist pärilike muutusega. Kui kahjustatud sugurakk osaleb viljastumisel, kandub kahjustus edasi kõikidele uue tekkiva organismi rakkudele, ka neile, millest hiljem saavad sugurakud. Seega, algsest mutatsioonist tingitud defekt võib säilida läbi mitmete generatsioonide.
Pärilikud mutatsioonid võivad olla kahjulikud ja kasutoovad. Kahjulikud elimineeruvad järkjärgult populatsioonist, kuna kahjustusega indiviididel on väiksem tõenäosus saada järglasi kui kahjustusteta isikutel. Mida tõsisem on kahjustus, mis kaasub mutatsiooniga, seda kiiremini ta elimineeritakse. Ja vastupidi, keskmiselt kahjustavad mutatsioonid võivad püsida generatsioone, enne kui need järkjärgult elimineeritakse. Kasulikud mutatsioonid on aidanud meil saada nendeks, kes me oleme praegu.
Suurel hulgal agensitel on mutageensed omadused, on tõenäoline, et praeguste teadmiste juures teame vaid murdosa neist. Lisaks, muutused sugurakkudes võivad tekkida välise kahjustuseta (assault). Mutageenide nimestus on suur hulk kemikaale, kindlad ravimid ja füüsikalisi faktoreid nagu kõrge temperatuur gonaadidele ja ioniseeriv kiirgus. 6-9% kõigist elusalt sündinud lastest on tõsisemaid pärilikke kõrvalekaldeid.
Looduslikul foonil arvatakse olevat väga väike osa mutatsioonide tekkes. Suurimad ohud peituvad kemikaalides, millele me oleme tavaolukorras eksponeeritud.
 
Mutatsioonid: eksperimentide tulemused
 
Ioniseeriva kiirguse mutageenne võime avastati 1927 aastal puuviljakärbsega tehtud eksperimentide käigus.
Hiljem tehti hulgaliselt katseid hiirtega, et määrata muutusi mutatsioonide esinemissageduses peale kiiritust.
Eksperimentides kasutati ära ligi miljon hiirt , et üldse mingit tähenduslikku tulemust saada ja isegi siis oli tulemusi keeruline interpreteerida.
 
Loomkatsete tulemused:
 
1. Erinevad mutatsioonitüübid erinesid tunduvalt tundlikkuselt kiirituse suhtes.
2.   0.1-2.0 Sv oli vaja loomuliku mutatsioonitaseme kahekordistamiseks

3.   Isased olid tundlikumad, kindla doosi puhused muutused olid sagedasemad isastel katseloomadel.
4. Kui katseloomade paaritamise ja kiirituse vahele jäeti piisav ajavahe , siis mutatsioonide tase kahanes minimaalseks.
5. Kui kiiritati teatud ajavahemiku vältel, siis efekt oli väiksem võrreldes ühekordse sama suure doosi mõjuga.
 
Inimese mutatsioonitaset on veelgi raskem mõõta, sest enamus kromosoomi mutatsioone ei muuda fenotüüpi enne kui kromosoomipaari mõlemas kromosoomis on tekkinud sama teisenemine ja enamus mutatsioone on nii väikesed, et neid on väga raske mõõta. Mutatsioone võiks uurida näiteks välja selgitades eelsoodumusi mingitele haigustele või seedetrakti tegevuse efektiivsust uurides. Kuid juba eelsoodumuse esinemist ennast on väga raske välja selgitada, samuti on keeruline tõestadada, et mutatsioon, mis tekitab eelsoodumuse on põhjustatud just kiirguse toimest.
Üliraske on määratleda, kas patsiendi südamehaigus on subtiilse mutatsiooni või
keskkonnastressi (toitumine, töö iseloom, isikuomadused) tulemus.
 
Pärilikud muutused
 
Suurim kiiritatud inimeste grupp, mis on uuringuteks olemas, on H&N ellujäänute järglased.
Käesoleva ajani on emaihus kiiritatud laste grupis ilmnenud eelsoodumus leukeemiasse haigestumiseks ja sagedasem vaimne mahajäämus.
Peale rünnakuid eostatud ja sündinud laste grupis ei ole täheldatud kõrvalekaldeid looduslikust foonist tingitud mutatsioonide tasemest.
Ehkki negatiivsed tulemused võiksid meid julgustada, on uuritute arv (30 tuhat kiiritatud vanema järglast) liiga väike usaldusväärse statistilise analüüsi tegemiseks. Arvestada tuleb ka asjaolu, et mõni mutatsioon võib ilmneda alles mitme põlvkonna pärast.
Parim, mida me antud situatsioonis teha saame, toetuda loomkatsete andmetele.
 
Kiirgusest tingitud pärilik risk
 
Tõsiste pärilike muutuste ilmnemise risk järgnevas 2 põlvkonnas peale mõlema vanema kiiritust on arvestuslikult 1% 1 Sv kohta. Risk kehtib dooside kohta, mida vanemad saavad esimesest elupäevast kuni viimase lapse soetamiseni. Ükskõik kui suur oleks ka vanemate kiiritusdoos peale viimase lapse eostamist, ei oleks sel pärilikkuse seisukohast tähendust, sest võimalikke mutatsioone ei kanta edasi. Oletatakse, et risk on doosiga proportsionaalne, seega kui vanemad saavad 1 mSv suuruse doosi 1 Sv asemel, siis tõsiste pärilike muutuste risk järglastel on tuhandik 1%.
 
Hilised somaatilised muutused
 
Somaatiliste rakkude kahjustused võivad lisaks kiirgusele tekkida ka keemiliste, füüsikaliste ja bioloogiliste agensite mõjul. Kiirgusest tingitud muutused saavad olla hilise või varajased, sõltuvalt kiirguse tüübist ja doosi suurusest. Somaatilisteks hilismuutusteks on vähi ja katarakti teke.
 
Somaatiliste rakkude mutatsioonid ja vähk
 
Hilised muutused saavad ilmneda ainult paljunevatel somaatilistel rakkudel. Tundlikumad on kiirelt paljunevad rakud. Muutused ühe raku kromosoomi struktuuris kantakse üle selle raku tütarrakkudele. Kiiritus võib rikkuda rakkude delikaatset keemilist tasakaalu põhjustades muutusi rakkude paljunemise kiiruses või hoopis hävitada kiiritatud raku.
Somaatilise raku sellise käitumise põhjuseks on mutatsioon. Sugurakkude puhul kandub mutatsioon üle järglastele ja kahjustus ilmneb järglastel. Somaatiline mutatsioon on tähenduslik ainult konkreetsele indiviidile.
Kui mutatsioon tingib somaatilise raku paljunemise kontrollimatu tõusu, siis antud piirkonnas kasvab plahvatuslikult tütarrakkude hulk. Sellisel juhul jagunevad tütarrakud sageli vajalikule küpsusastmele jõudmata. Tulemuseks on organismile mittevajalike ja kahjulike rakkude hulga tohutu kasv, mis kasutavad keha toitaineressursse. Selline kude on kasvaja. Kui rakud jäävad sinna, kus nad tekkisid ja ei tungi otseselt ümbritsevatesse kudedesse, on tegemist healoomulise kasvajaga.
Kui kasvaja infiltreerib naaberkudesid ja põhjustab algkoldest eemal sekundaarset kasvu st metastaase, on tegemist pahaloomulise kasvaja e vähiga. Kas vähk on fataalne või mitte, sõltub koest, milles vähk kasvab, tema kasvukiirusest ja kui kiiresti ta avastatakse ning alustatakse ravi.
 
Kiirgusest põhjustatud vähid inimestel
 
Kiirguse vähkitekitav toime on hästi dokumenteeritud. Paljud sajandialguse teadlased, kes ei tajaunud kiirguse kahjustavat toimet surid naha-ja luuvähki või leukeemiasse.
Kahekümnendatel aastatel kasutati kellade numbrilaudade värvimiseks raadiumit, mis pani numbrid helendama. Et pintsliotsa teravaks muuta, niisutasid värvijad seda suus ja neelasid iga kord alla väikese koguse raadiumt sisaldavat värvi. Raadium ladestus luudes ja värvijatel tekkisid 8 - 40 aasta möödudes luukasvajad.
Raadiumi sisaldanud värvi kasutanud isikuid jälgides ja uurides, tehti kindlaks, et mida suurem oli doos, seda rohkem esines uuritute hulgas vähki haigestumist.
 
UK 6500 anküloseeriva spondüliidiga patsienti raviti röntgenkiirgusega. Keskmine doos oli 3 Gy . 6500 patsiendist 30 tekkis leukeemia, oodatud leukeemiate arv nii suures grupis oleks olnud 7.
 
Ligi 80 000 H&N ohvrit on hoolega uuritud, ellujäänutest 126 surid leukeemiasse. See on kaks korda suurem, kui samasuuruses grupis eeldaks . Leukeemia teke oli seotud ohvri asukohaga plahvatushetkel, seega sõltus kiirgusdoosist, kõrgem oli leukeemiate teke suuremaid doose saanute grupis.
See tõestab doosi ja toime vahelist sõltuvust - mida suurem on doos, seda suurem on risk.
Samuti suurenes haigestumine mao-, kopsu- ja rinnavähki. Need tekkisid hulk aega hiljem ja kuna jälgimine jätkub, avastatakse uusi vähijuhte ka veel praegu.
 
Jaapani aatompommi ohvrite uurimisel saadud andmed näitavad, et on olemas kindel ajavahemik (latentsiperiood) kiiritada saamise ja sellest tekkinud vähist põhjustatud surma vahel. Keskmine latentsiperiood leukeemia puhul on 10 aastat, teiste vähkide puhul enam kui 20 aastat. Isegi praegu, kui pommiplahvatustest on möödas üle 50 aasta, esineb nendes piirkondades ikka veel keskmisest kõrgemat haigestumist vähki.
 
 
Suurte kiirgusdooside toimete väikestele doosidele ekstrapoleerimine.
 
 
Pole kahtlust, et inimestel, kes on saanud kiiritada suurte (kuni paar Gy) doosidega, tekib mõne aja möödumisel erinevaid vähivorme.
Samuti on teada, et madala LET-ga kiirguse (rö-, gamma- ja beetakiirgus) doosid saaduna pika aja jooksul (näit aasta) on väiksema toimega kui sama doos saaduna mõne tunni jooksul. Kõrge LET-iga kiirguste puhul on vastupidi. Samas ei ole
bioloogilise toime tugevus täpselt proportsionaalne saadud doosiga, väiksemate dooside bioloogiline toime muutub järjest vähem ”efektiivseks”. Et üle kanda riski suurust suurelt doosilt ja doosi-tasemelt väikesele doosile ja doositasemele kasutatakse doosi ja doositaseme efektiivsuse faktorit e DDTEF (ingl. DDREF). Madala LET-iga kiirgustele on soovituslik DDTEF=2.
Kui 10 inimest võtavad igaüks 100 tabletti aspiriini korraga, siis vähemalt 9 neist sureb . See on suur doositase, mille puhul võib tõmmata parelleeli aatompommiohvrite kiirgusandmetega. Mis aga juhtub, kui sama aspiriinikogus, st 1000 tabletti, jagada 1000 inimese vahel? Selline jaotumine oleks sarnane kiirgussfääri töötajate doosidega, kus suur hulk inimesi saab väga väikese kiirgusdoosi. Kasutades lineaarset ekstrapoleerimist nagu kiirguse puhul, saaksime ikkagi 9 surnut. On selge, et selline ekstrapolatsioon pole tõene, keegi ei sure 1 tableti aspiriini võtmisest.
Aspiriini-analoogiat kasutades tekib ilmne viga, mis viitab ühele tähtsale asjaolule. Paljude ravimite puhul eksisteerib kindel lävidoos, millest väiksemate dooside kasutamine on normaalsele inimesele absoluutselt ohutu. Sellisel juhul ei saa suure doosi efekte ekstrapoleerida väikestele doosidele.
Kiirguse põhjustatud vähi tekkel sellist kindlat lävidoosi otseselt ei ilmne. Aspiriini üledoseerimisel sureb ohver seetõttu, et tema maks ja neerud pole võimelised piisavalt kiiresti organismi kemikaalist puhastama. Kuid kehas pole ühtagi spetsiifilist organit, mille ülesandeks oleks kõrvaldada kiirguse poolt tekitatud kahjustusi, kuigi on teada, et rakutasemel on võimalik teatud liiki kahjustusi parandada. Küsimus, kas vähi tekke lävidoos on olemas või ei, on senini teadlaste vaidlusobjektiks. Lõplike andmete puudumise tõttu eeldatakse, et täiesti kahjutut kiirgusdoosi pole olemas. Võimalik, et vähitekke lävidoos on olemas, kuid senini pole tema olemasolu kindlalt tõestatud, seega on kindlam eeldada, et ka kõige väiksem doos võib kahjustada (kuigi väga väikese tõenäosusega). Seetõttu tuleks ka kõige väiksemast mittevajalikust kiirgusdoosist hoiduda.
Sellist toimet nagu vähi tekkimine ja geneetiline kahjustus peetakse stohhastilisteks, e juhuslikeks, sest neid vallandav muutus tekib juhuslikult ja muutuse tekkimiseks pole lõplikku lävidoosi. Samuti ei sõltu vähi või geneetilise kahjustuse raskusaste doosi suurusest, ainult tõenäosus, et vastav muutus tekib, suureneb doosi kasvades. Praegused riski suuruse hinnangud fataalse ja mittefataalse vähi ning tõsiste pärilike muutuste kohta on toodud järgnevas tabelis.
 
 
Eksponeeritud elanikkond
Kahjustus (% Sv kohta)
 
Fataalne vähk
Mittefataalne vähk
Raske pärilik kahjustus
Kokku
Täiskasvanud kiirgustöötajad
Kogu elanikkond
 
4.0
 
5.0
 
0.8
 
1.0
 
0.8
 
1.3
 
5.6
 
7.3
 
 
Tabel: Stohhastilise toime ilmnemise arvatav tõenäosus
 
Tabelist lähtub, et kui kogukeha doos on 1Sv, siis eksponeeritul on 4% võrra suurem tõenäosus haigestuda aastaid peale kiiritust surmaga lõppevasse vähki. Sõna suurem kasutatakse seetõttu, et tavaliselt on inimese vähki suremise võimalus 20-25%, see 4% lisanduks.
 

Kiirgusest põhjustatud katarakt

 
Katarakt on silmaläätse transparentsuse langus või kadumine. Tavaliselt kaasneb katarakt vananemisega, sageli on ka mitmete ainevahetust häirivate haiguste (nt diabeet) tüsistuseks.
Silmalääts on eripärane selle poolest, et tal puudub kahjustatud rakkude asendamise võimalus. Seega kahjustatud läbipaistmatuks muutunud rakke ei asendata loomulikul teel.
Erinevalt vähi tekkest on aga kiirgusel katarakti tekkeks kindel lävidoos. Kui kogu elu jooksul saadud silmaläätse kiirgusdoos on väiksem kui 7.5Sv, ei teki sellist läätse hägustumist kiirguse toimel, mis võiks halvendada nägemist .
Kiirguse toimet, millel on kindel lävidoos, nimetatakse deterministlikuks e määratud toimeks. Deterministlikku toimet ei ilmne lävidoosist väiksema kiirgusdoosi puhul, kuid lävidoosist suurematel doosiväärtustel suureneb kahjustuse raskusaste proportsionaalselt doosi suurenemisega.
 

Varased somaatilised tagajärjed

 
Hilised somaatilised tagajärjed, millest on siiani juttu olnud (vähk, katarakt) ilmnevad alles teatud latentsusperioodi möödudes. Varased somaatilised tagajärjed on sellised, mida eeldaksime lühikese ajavahemiku möödumisel ennem peale ühekordset kiiritust kui peale pidevat kiiritamist. Intensiivne kiiritus toimub lühikese ajavahemiku, nt ühe päevaga. Sel juhul ilmnev toime on ka deterministlik, kuna esineb paremini või halvemini väljendunud lävidoos, millest väiksemate dooside puhul sellist toimet ei ilmne. Järgnev tabel näitab mõnede deterministlike toimete lävidooside vahemikke nii ühekordsete kui pikemaajaliste kiirituste kohta.
 
 
 
 
Organ ja toime
 
Ühekordne neeldunud doos (mGy)
Kestev doositase (mGy/a)
Testised

Ajutine steriilsus

Püsiv steriilsus
 
150
3500 -6000
 
400
2000
Ovaariumid

Steriilsus

 
2500-6000
 
>200
Silmalääts

Nähtav hägustumine

Nägemiskahjustus
 
500-2000
2000-10 000
 
>100
>150
Luuüdi
Vereloome aeglustumine
Täielik aplaasia
 
 
500
3000-5000
 
 
>400
 
 
Tabel: Mõningate deterministlike toimete orienteeruvad lävidoosid.
 
Toodud lävidoosid kehtivad ainult antud organi või koe lokaalse ekspositsiooni korral, sellises suurusjärgus kogukeha doos oleks letaalne nagu ka nähtub tabeli viimaselt realt.
 

Kiirguse toime rakkudele

Kõige kergemini kahjustuvad ühekordse suure kiirgusdoosi puhul need koed ja organid , mille rakud paljunevad kiiresti. Sellisteks kudedeks ja organiteks on nahk, vereloomeorganid, gonaadid ja seedetrakti limaskest . Teades nende funktsiooni võime ette kujutada, mis juhtub kui rakkude taasloomine neis kudedes lakkab. Ühekordse suure kiirgusdoosi sümptomid on tuntud ägeda kiiritustõvena.
Kui üks kude on teisest tundlikum kiirgusele, siis on ta kiirgustundlikum e radiosensitiivsem. Pidevalt uuenevad koed on organismis kõige kiirgustundlikumad.
 

Iseuuenevate kudede funktsioon

Alltoodud funktsioonidest lähtuvalt on tähtsaimad ellujäämise seisukohalt vereloomeorganid ja seedetrakt. Kuigi väga kõrgete kiirgusdooside puhul võib surm saabuda kesknärvisüsteemi rakkude kahjustuse tagajärjel, ilma et iseuuenevate kudede kahjustus üldse jõuaks välja kujuneda.

Kude

Talitlus
Nahk
 
 
Gonaadid
Vereelemendid

Erütrotsüüdid

Leukotsüüdid

 

Antikehad

 

Trombotsüüdid

Seedetrakt

 
Säilitab niiskust
Kaitseb allasuvaid kudesid
Hoiab ära bakterite sissetungi
Sigimine
 
Hapniku transport
Võitlus infektsioonidega, antikehade tootmine
Kehavõõraste bakterite ja molekulide hävitamine ja desaktiveerimine
Osalemine vere hüübimises
Seedefermentide sekretsioon , toitainete imendumine toidust, kaitse bakterite sissetungi vastu
Suurte kogukeha dooside toime
 
Järgmises tabelis on loetletud toime, mis võib ilmneda kuni 10 Gy suuruste kogukeha dooside puhul.
 
 
Ühekordne doos (mGy)

 

Toime

 
0-250
Nähtavat kliinilist toimet ei ole.
Hilistoime võib esineda, kuid on väga väikese tõenäosusega.
250-1000
Kerged nihked verepildis, mis hiljem kaovad iseeneslikult. Võimalik kerge iiveldus .
Tõsisem kaugtoime on võimalik kuid ebatõenäoline.
1000-2000
Iiveldus, väsimus , võimalik oksendamine .
Visalt paranev tsütopeenia.
2000-3000
Iiveldus ja oksendamine esimeselt päeval.
Kahenädalane latentsiperiood, millele järgneb üldine haigestumine isutuse, kõhulahtisuse ja mõõduka kaalulangusega.
Võimalik surm 2-6 nädala jooksul, kuid enamuse eelnevalt tervete inimeste paranemine on suure tõenäosusega võimalik.
3000-6000
Iiveldus, oksendamine ja kõhulahtisus esimestel tundidel peale kiiritust.
Lühike latensiperiood, millele järgneb isutus , halb enesetunne, kaalulangus, verejooksud , nahaverevalumid, kõhulahtisus ja farüngiit.
Nõrgemate surm esimeste nädalate jooksul, lõpptulemusena sureb 50% inimestest, kes said doos oli üle 3500 mGy.
6000 ja rohkem
Iiveldus, oksendamine ja kõhulahtisus esimestel tundidel.
Väga lühike latentsiperiood, millele järgneb kõhulahtisus, verejooksud, nahaverevalumid, kurgupõletik, palavik esimese haigusnädala lõpuks.
Kiire kaalulangus ja surm teise nädala lõpuks, kusjuures lõplik suremus enamasti 100%-line.
 
Tabel: Kogukehadooside eeldatav toime.
 
Suuremate dooside puhul (10 Gy ja rohkem) tekib ülitugev seedetrakti kahjustus, mille puhul on võimatu toitu seedida ja kaob ka seedetrakti bakteritevastane barjäär. Surm on vältimatu . Veelgi kõrgemate dooside puhul (100 Gy või rohkem) tekib kõikide kudede tõsine kahjustus. Aju ja kogu närvisüsteemi kahjustus on siin põhjuseks, miks surm on tundide küsimus.
 
 
 

Kiirguskahjustuse ravi

 
Suure ühekordse kogukeha doosi kahjustuste ravimeetodid on ära toodud järgnevas tabelis.
 
Ravi

Põhjus

Täielik voodirežiim
Vereelementide säilitamine
Steriilne keskkond
Kokkupuute vähendamine bakteritega
Antibiootikumid
Võitlus infektsiooniga
Vereülekanded
Vereelementide asendamine
Intravenoosne toitmine
Seedetrakti säästmine
 
 
6-8 Gy suuruste dooside puhul on rakendatud ka mõningase eduga luuüdi transplantatsiooni, kuigi surm on nii suurte dooside puhul väga suure tõenäosusega
Kiiritus mingile kindlale kehapiirkonnale põhjustab palju väiksemaid kahjustusi ja riski kui kogukeha kiiritus. Kuigi kiiritatud alal võib kahjustus olla tõsine, kompenseerivad selle kahjustamata koed.
 
 
Naha beetakiiritus e põletus.
 
Suure kogukeha doosi puhul on nahakahjustus tavaliselt ebaoluline. Surmav doos tekitab vaid kerge nahapunetuse ja karvade väljalangemise.
Kuid ühekordse suuredoosilise beetakiirituse puhul kahjustub ainult nahk, kuna enamusel beetaosakestest pole piisavalt energiat, et tungida nahast sügavamale. Nahakahjustus sõltub saadud doosist.
 
Ühekordne beetakiiritus (Gy)
Toime
2-5
Nahapunetus (erüteem)
20
Nahakahjustus, villide teke
30
Väljendunud nahakahjustus, haavandumine
 
Lokaalsete nahadooside puhul tekkivate nahakahjustuste ravi on sarnane tavalise nahapõletuse raviga . Erinevalt termilise põletusega, paraneb naha kiirituskahjustus aeglasemalt ja esineb ka nahaaluse koe kahjustust.
 

Radiatsioonist tingitud steriilsus

 
Kiirguse toimel võib tekkida steriilsus. Kiiritus võib tekitada rakkude jagunemise vähenemisele testistes või viljastumisvõimeliste munarakkude hävimise ovaariumides.
Ühekordne 2 Gy suurune doos täiskasvanud mehe gonaadidele põhjustab ajutise steriilsuse (mitte impotensuse), mis võib kesta mõned kuud. Üle 5 Gy suurune doos põhjustab nii meestel kui ka naistel püsiva steriilsuse. Loomulikult on siin tegemist ainult lokaalse doosiga, sellise suurusega kogukeha doos oleks surmav.
 
 

Kiirguse toime raseduse ajal

 
Eelnevates loengutes olen rõhutanud, et kiirelt jagunevad rakud on kiirgusele tundlikumad. Areneva loote puhul jagunevad rakud väga kiiresti ja seega on ka kiirguskahjustuse oht suurim. Looteeas saadud kiirgusdoos on suurima kahjustava toimega võrreldes indiviidi ülejäänud elu jooksul saadava võimaliku kiiritusega.
 
Sensitiivne e tundlik periood
 
Mõned päevad peale eostamist jaguneb viljastatud munarakk väga kiiresti. Preembrüonaalses staadiumis ei ole jagunev viljastatud munarakk veel emakaseina kinnitunud ja ei saa seega toitaineid ning tema suurus ja mass ei kasva. Peale ca üheksa päeva möödumist on embrüo kindlalt pesastunud emakaseina ja sellest hetkest alates kasvab ta ka suuruses ning algab rakkude diferentseerumine silmade, närvisüsteemi, jäsemete etc moodustumiseks. Erinevate organite ja jäsemete moodustumise ajal on embrüo väga tundlik haiguste, ravimite ja kiirguse suhtes.
Taliomiid, mida Euroopa riikides anti rasedatele, et pärssida hommikust iiveldust, põhjustas tugevaid lootekahjustusi. Samuti võivad embrüot selles perioodis kahjustada mitmed viirusnakkused, näit punetised, põhjustades ränki väärarenguid. Mõõdukail kiirgusdoosidel võib selles perioodis olla samuti väga halbu tagajärgi. Võivad tekkida mitmed defektid nagu suulaelõhe, jäsemete kängumine, aju arenguanomaaliad etc. Organogenees toimub kindlas järjekorras, kiirituskahjustus tabab neid organeid, mis arenesid kiiritada saamise ajal.
Kuigi kiiritus võib põhjustada kahjustusi ükskõik, millises embrüo või loote arengufaasis, on siiski kõige tundlikum periood organogenees, mis vältab 9. päevast kuni 6 nädalani eostumisjärgselt
Mõned andmed on kättesaadavad jaapani naiste kohta, kes olid rasedad Hiroshima ja Nagasaki aatompommi plahvatuste ajal. Suured kiirgusdoosid põhjustasid raseduse iseeneslikke katkemisi. Naised, kelle rasedus säilus, said ‘katsealusteks’, kelle laste peal sai hiljem ‘hinnata’ kiirguskahjustuse suurust. Sündis aju arenguanomaaliatega, vaimse arengu peetusega lapsi. Teadmised väga suuri doose saanud loodetest leidsid kõrvutamist ema kõhupiirkonna rö-ülesvõtete ajal väikesed kiirgusdoose saanud loodete andmetega .
Uuritud rasedatelt sündinud laste kohta käivaid andmeid on ka kritiseeritud, kuna rö-uuringuid tehti eelkõige probleemsetel, mitte tervetel rasedatel . Ema haigusega seotud võimalike lootekahjustuse väljalülitamiseks vaadati uuringute tulemused uuesti läbi ja võeti arvesse ainult uuringuid, kus rö-uuring tehti mitmikraseduse kindlakstegemiseks.
Kuna ka sellistel lastel leiti kahjustusi ja polnud alust arvata, et kaksikud oleksid olnud kuidagi eriliselt kiirguskahjustuse tekkele tundlikud, siis võib järeldada, et loote kiirguskahjustus võib telkkida ka suhteliselt väikese kiirgusdoosi juures.
Seetõttu ei kasutata rö-uuringuid enam rasedusepuhuste probleemide diagnoosimiseks, see uuringumeetod on täiesti ultraheliuuringte poolt välja tõrjutud, mille puhul siiani kahjulikke kõrvalmõjusid ei ole leitud.
 
Kümne päeva reegel
 
Tõsisemad praktilised probleemid tekivad aegajalt, kui naisel tehakse mitmeid alakehale suure kiirguskoormusega uuringuid ja rasedus selgub alles hiljem.
Varajane rasedus ei pruugi teada olla, samuti ei pruugi alati õnnestuda varajast rasedust diagnoosida. Paradoks on selles, et just raskesti kinnitatava varajase raseduse ajal ei tohiks areneva embroü suure tundlikkuse tõttu rö-uuringuid teha.
Ainus kindel lahendus probleemile on kiirituse vältimine võimaliku varajase raseduse ajal. Seda on võimalik saavutada, kui ioniseerivat kiirgust kasutavaid uuringuid tehakse fertiilses eas naistele ainult 10 päeva jooksul peale menstruatsiooni algust, st tsükli I faasis, kus eeldatavasti naine ei saa olla rase . Kuigi 10-päeva reegli rakendamine on mõnevõrra häiriv uuringute järjekorra ja töö organiseerimise seisukohast, on siiski selle silmaspidamine loote kaitsmise seisukohalt soovitatav ja rakendatav .
 
 
Kokkuvõte
 
 
Loodusliku kiirgusfooni põhjustajateks on looduslikud ja inimtegevusest tingitud kiirgusallikad ja fooni keskmine suurus on ca 2mSv aastas.
Somaatilise kiirgustoimed ilmnevad kiiritatud indiviidil, pärilikud toimed tulevad ilmsiks tema järglastel.
Üldiselt on risk kiirgusest tingitud päriliku kahjustuse tekkeks populatsioonis kõrgeim kahe järgneva generatsiooni ulatuses. Mõlema vanema 1Sv suurune doos suurendab riski 1% võrra.
Vähk ja katarakt on kiirgusest tingitud somaatilised hilistoimed. Risk saada surmaga lõppev vähk on 4% 1Sv kohta.
Doosipiirangud e limiidid põhinevad eeldusel , et suuri lühikese aja jookul saadud dooside toimeid saab ekstrapoleerida e üle kanda väikeste pika aja jooksul saadud dooside toimete ennustamiseks. Enamuse kiirguskaitse ekspertide arvates on selline lähenemine piisavalt ettevaatlik ja ohutu.
Kiirguse varajane toime tekib lühiaegsete suurte kiirgusdooside puhul. Ühekordsed doosid alla 250 mikroGy ei põhjusta tõenäoliselt silmaga nähtavaid tagajärgi.
3.5 Gy suurune ühekordne doos põhjustab 50% kiiritatute surma mõne nädala kuni 1 kuu jooksul peale kiiritust, juhul kui ravi ei rakendata.
Stohastilisteks e juhuslikeks nimetatakse neid toimeid (tavaliselt hilistoimed), millel ei ole lävidoosi. Kiirgustoime riski suurus kasvab doosi kasvades, kuid kahjustuse raskus ei ole doosist sõltuv.
Deterministlikud e määratud toimed, on need, millel esineb lävidoos. Nende puhul kahjustuse raskus on sõltuvuse s doosi suurusest, mida suurem doos, seda rängem kahjustus. Kahjustus ei teki allpoll lävidoosi ja tekib alati, kui kiirgusdoos on suurem kui lävidoos.
Ägedat kiirguskahjustust ravitakse vereelementide säilitamise ja rohkendamise abil, lisaks organismi antibakteriaalseid mehhanisme toetav ravi.
Lokaalne kiiritus tingib alati palju väiksema kahjustuse kui sama suurusega kogukehadoos.
Areneva loote kõik rakud paljunevad väga kiiresti ja on seetõttu kiirguskahjustusele väga tundlikud.
 
 
 
Kiirguse neeldmisel bioloogilises koes tekivad ionisatsioonid ja ergastumised, mis ei ole paigutatud juhuslikult, vaid asetsevad piki üksikute laetud osakeste kulgu, kusjuures ‘muster’, mis tekib, on iseloomulik kiirguse tüübile.
Röntgenkiirguse footonid tekitavad kiireid elektrone, osakesi, millel on väga väike mass ja üks laenguühik. Neutronite neeldumisel vabanevad prootonid , millel on sarnaselt elektronidele küll üks laenguühik, kuid mille mass on ligikaudu 2000 suurem kui elektronil . Alfaosakestel on kaks laenguühikut ja nende mass on omakorda 4-kordne võrreldes prootoniga. Alfaosakeste laengu-massi suhe erineb ligikaudu 8000 -kordselt elektronide laengu-massi suhtest. Selle tulemusel on erinevate osakeste poolt tekitatud ionisatsioonide ruumiline paigutus vägagi erinev. Simulaatori abil on võimalik erinevate osakeste võimalikku teekonda iga ionisatsiooni eraldi täpikesega märkides nähtavaks muuta.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Madala energiaga elektron (5keV), mis võiks olla liikuma radiodiagnostikas kasutusel oleva energiaga rö-footoni poolt, jätab õrna jälje.
Ionisatsioone märkivad kohad sellel jäljel on hästi eristatavad, seega võime nimetada rö-kiirgust hõredalt ioniseerivaks kiirguseks
1MeV energiaga elektron, mis võiks olla liikuma pandud näiteks Co-60 eralduva gammakiirguse poolt, on veelgi hõredamalt ioniseeriv.
Suurema energiaga elektronid liiguvad hõredamalt ioniseerides.
Suure massiga laetud osakeste liikumine tekitab tiheda ionisatsioonide jada, seega võime neid kiirgusi nimetada tihedalt ioniseerivateks.
Sarnaselt elektronidega liiguvad ka suurema energiaga prootonid hõredamat ioniseeride kui väiksema energiaga prootonid.
 
Lineaarne energia ülekanne (LET)
 
LET on energiahulk, mis on kandub üle laetud osakese liikumistee ühe pikkusühiku kohta.
Ühikuks on KeV/mm
Laetud osaksete lineaarne energia ülekanne (L) on energia ja pikkuse muutuse jagatis dE/dl, kus dE on kindla energiaga laetud osakese poolt dl pikkuse distantsi läbimisel keskkonda paigutatud keskmine energia
L=dE/dl
Kui meil oleks tegemist monoenergeetiliste osakestega, siis oleks nende tee ühesugune ja LETil oleks praktiline tähendus.
Tegelikult koosnevad kiirgused laiast spektrist erineva energiaga osakestest, mis teeb asjad komplitseeritumaks.
Arvestada võib nii teekonna keskmise ( teekond jagatakse võrdsetesse osadesse, arvutatakse energiahulk iga lõigu kohta ja leitakse keskmine energia) kui ka energia keskmise järgi
Tüüpilised LET väärtused
Kiirgus
LET.,KeV/μm
60-Co γ-kiirgus
 
0,2
 
250 kV rö-kiirgus
 
2,0
 
10-MeV prootonid
 
4,7
 
150 MeV prootonid
 
0,5
 
14-MeV neutronid
teekonna keskm 12
 
energia keskm 100
2,5 MeV α-osaksed
 
166
 
2 GeV Fe ioonid
 
1000
 
 
 
 
 
 
 
Rakkude elulemuskõverad
 
Reproduktiivne surm
 
 
Rakkude elulemuskõvera kuju
 
Rakkude hävimise mehhanismid
 
DNA on märklaud
Kiiritati eraldi rakutuuma ja tsütoplasmat. Tsütoplasma doosid küündisid üle 250Gy ja ei mõjunud rakkude paljunemisvõimele, kuid juba mõne alfaosakese tungimine tuuma võis osutuda surmavaks.
Katsed, mis tõestavad, et DNA on peamine märklaud:
1. Rakud surevad, kui neide DNAsse sisestatakse radioaktiivset triitiumiga märgistatud tümidiini. Alfa-kiirgus, mis eraldub, on väga väikses levikuga ja doos seega äärmiselt lokaliseeritud.
2. Teatavad tümidiini analoogid, eriti halogeniseeritud pürimidiinid, inkorporeeritakse valikulisest tümiini asemel DNAsse. Tõuseb selliselt töödeldud rakkude kiirgustundlikkus, tundlikkus on otseses sõltuvuses inkorporeeritud pürimidiinide hulgast. Asendatuna desoksüuridiinidega sellist tagajärge ei teki, sest uridiine ei inkorporeerita DNAsse.
3. Samad tegurid, mis modifitseerivad rakkude letaalsust mõjutavad ka nii kvalitatiivselt kui ka kvantitatiivselt sarnaselt kromosoomikahjustuste teket.
4. Varased uurimused on näidanud viiruse kiirgustundlikkuse sõltuvust tema suurusest. Paljude taimede kiirgustundlikkus sõltub nende kormosoomise suurusest.
5. Esineb korrelatsioon rakkude esimese kiiritusjärgse jagunemise ajal ilmnevate kromosoomiaberratsioonide ja rakkude puuduliku võime vahel moodustada elujõulisi kolooniaid.
 
Apoptoos ja mitootiline surm
 
Apoptoos – programmeritud surm.
Apoptoseeruvad peale kiiritust enamasti hematopoeetilised ja lümfoidrakud, enamuse kasvajarakkude puhul esineb võrdlselt nii apoptoosi kui mitootilist surma, mõnede kasvajatüüpide puhul on mitootiline rakusurm ainuke viis. Apoptoos peale kiiritust on p53-sõltuv protsess, bcl-2 on apoptoosi supressor.
Mitootliline surm – rakud surevad katsel paljuneda, sest kromosoomid on kahjustatud, aluseks on asümmeetrilised kahjustused.
Lihtsustatud skeem kromosoomikahjustuse ja rakkude surma omavahelisest sõltuvusest.
Rakud, kus on tekkinud ditsentriline või ringkromosoom, kaotavad reproduktsioonivõime. Selliste aberratsioonide tekke eeduseks on kahe kromosoomi katkemine. Väikeste dooside puhul võib kaks katkemist tekitada röntgeni või gammakiirguse footoni poolt liikuma lükatud üksik elektron. Tõenäosus, et kaks katkemist omavahel ühinevad moodustamaks letaalset aberratsiooni, on proportsionaalne doosiga. Seega on doosi-toime graafik väikeste dooside puhul lineaarne. Suuremate dooside puhul võivad katkemised tekkida kahe erineva elektroni toimel. Tõenäosus, et kahe katkenud kromosoomi vahel tekib ühinemine ja moodustub asümmeetriline kromosoom , on vastavuses doosi ruuduga. Kui eksponentne komponent domineerib , paindub doosi-toime kõver allapoole ja muutub kaarjaks.
 
Kiirgustundlikkus ja rakkude vanus
 
Rakutsükli pilt.
Täieliku rakutsükli ajal peab rakk S faasis sünteesima identse kromosoomikomplekti ja mitoosifaasis kindlustama selle võrdse jagunemise tütarrakkude vahel.
Rakutsükli regulatsioon käib üle erinevate tsükliinsõltuvate kinaaside perioodilise aktivatsiooni. Aktiivsena on iga CDK kompleksis vastava tsükliiniga. Erinevad CDK-tsükliinkompleksid on vajalikud, et fosforüliseerida mitmesuguseid valgusubstraate, mis juhivad rakutsüklis selliseid sündmusi nagu näiteks DNA replikatsiooni käivitamine või mitoosi alustamine. CDK-tsülkiinikompleksid on ka osalised kontrollis, et ükski erinev rakutsükli etapp ei käivituks valel ajal.
Ulatuslik CDK-tsülkiinida aktiivuse regulatsioon mitmete transkriptsiooni ja posttranskriptsiooni mehhanismide poolt kindlustab täpse ajastuse ja koordineerituse rakutsükli kulgemises. CDK katalüütiline kompleks on iseenesest inaktiivne ning peab ühinema tsükliiniga ja vajab teroniinjäägi fosforüliseerimist, et täielikult aktiviseeruda. CDK-tsükliinkompleks desaktiveeritakse kas türosiinjäägi, mis asub adenosiintrifosfaatsideme piirkonnas, fosforüliseerimisega või ühinemisel tsükliinkinaasi inhibeerivate proteiinidega. Peale täielikku rakutsüklit kompleks inaktiveeritakse pöördumatult mediaator ubikitiini poolt degradeerides kompleksist tsükliini. S-faasi minekut kontrollitakse tsükliinide D; E; ja A poolt.
 
Molekulaarsete kontrollpunktide geenid
p34
 
Kiirguskahjustuse liigid
 
Surmav kahjustus
subletaalne kahjustus
potensiaalselt letaalne kahjustus
 
 
Doositaseme toime

Kiirguse bioloogilise toime tagajärjed ja risk

 
Keskmine aastane kiirgusdoos
 
15% on aasta keskmisest doosist on inimtegevusest tingitud, 85% looduslik foon.
Inglismaal on keskmine aastane doos elanikkonnale 2.6 mSv.
 

Veelkord deterministlikud ja stohhastilised efektid

 
Kui kiirguse tekitatud rakkude kahjustust ei korrigeerita adekvaatselt, võib tekkida piiratud reproduktsiooni- ja eluvõimega rakk või elujõuline modifitseeritud rakk, mille mutatsioon säilib ja kandub edasi tütarrakudele.
Nende kahe rakumuutuse tagajärjed on täiesti erinevad organismi suhtes, kuhu need rakud kuuluvad.
 
Enamuse kudede funktsioonivõime ei halvene, kui mõned selle koe rakkudest hävivad.
Kuid kui kaotatud rakkude arv on piisavalt suur, ilmneb nähtav kahjustus, mille aluseks on koe või organi funktsioonivõime kadu või halvenemine.
Tõenäosus, et selline kahjustus tekib väga väikeste dooside korral, on nullilähedane.
Kuid mingist kindlast doosist alates hakkab kahjustuse tekke tõenäosus proportsionaalsest doosi suurusega kasvama ja saavutab kiiresti 100% taseme.
Kahjustuse raskus sõltub lävidoosist suuremate dooside korral otseselt doosi suurusest, mida suurem on doos, seda rängem on kahjustus.
Selliseid tagajärgi nimetatakse deterministlikeks.
Deterministlikul tagajärjel on lävidoos ja tagajärje raskus on doosist sõltuv.
Näiteks võib tuua kiirguskatarakte, -dermatiiti, steriilsust etc.
 
Tagajärg on erinev kui kiiritatud rakk on eluvõimeline, kuid muteeritud.
Sellesse gruppi jäävad pärilikud kahjustused ja vähi teke.
Kui keharakud on eksponeeritud kiirgusele, siis vähitekke tõenäosus suureneb doosi kasvades, kuid toime ilmnemine ei ole seotud kindla lävidoosiga.
Ka ei sõltu vähi raskus kiirgusdoosi suurusest. 1Gy suurusest doosist põhjustatud vähk ei ole raskema kuluga kui 0.1 Gy suurusest doosist põhjustatu, kuid vähitekke tõenäosus kasvab doosi suurenedes.
Sellised tagajärjed on stohhastilised.
Kui kiirguse toimel kahjustuvad sugurakud, võivad kahjustuse tagajärjed ilmneda alles järglaskonnas.
Ka pärilike tagajärgede tekke lävidoos puudub ja nende raskus ei sõltu doosi suurusest, kuid nende tekke tõenäosus sõltub.
Arvamus, et stohhastiliste tagajärgede jaoks ei ole olemas lävidoosi, põhineb kaasatud molekulaarsetel mehhanismidel.
Pole alust arvata, et ka üksik röntgenkiirguse footon ei võiks põhjustada sellist DNA aluse muutust, mis tekitaks mutatsiooni ja viiks vähi või päriliku defekti tekkele.
Seetõttu on otstarbeks eeldada, et ükski doos ei ole tagjärgede tekkeks liiga väike.
 

Kartsinogenees

 
Vähiteke on tähtsaim somaatiline ilming väikeste kiirgusdooside puhul.
Kontrastina pärilikele muutustele, mille kohta on andmeid saadud eelkõige loomkatsetest, pärinevad andmed leukeemiate ja vähi tekke kohta eelkõige kiiritatud inimeste kohta tehtud epidemioloogilistest uuringutest.
Inimkonna esmase kurva kogemuse kiirgusest tingitud vähkide osas võib summeerida järgnevalt:
1.      Nahavähk oli enne kiirgusohutuse meetmete rakendamist sagedane haigus sajandialguse kiirgustöötajate, iseäranis füüsikute ja inseneride hulgas.

2.      Kopsuvähi sagedast esinemist on kirjeldatud raadiumi sisaldanud maaki ja uraanimaaki kaevandanud kaevuritel. Mõlemal puhul olid kaevandused halvasti ventileeritud ja Rn-sisaldus kaevandusõhus väga kõrge. Sissehingatud Rn ja tema laguproduktid kahjustasid kopse alfakiirgusega ja tekitasid kopsukasvajaid.

3.      Teada on Ra-soolade massiline kasutamine olmekaupade valmistamisel ja tuberkuloosi ja anküloseeriva spondüliidi ravis. Inkorporeeritud Ra põhjustas luukasvajate teket.

4.      Kontrastaine Thorotrast kasutamine on põhjustanud patsientidel maksavähi teket.
Kaasaja seisukohalt on sellised näited anekdootliku maiguga ja nende kordumine tänapäeval on vähetõenäoline.
Hilisemad inimkonna kogemused kiirgusest tingitud leukeemiate ja vähi kohta pärinevad järgnevatest uuringutest:
1.      Aatompommide ohvrid on üheks tähtsamaks grupiks, kuna see on kõige arvukam, paremini jälgitud, mõlemasooline ja erinevaid doose saanud grupp (ca 120 000 inimest). 1990. aastaks oli selles grupis vähkisurnuid 6000 ringis, kusjuures 400 vähijuhtu arvati olevat seotud kiirguse toimega. Uuringute tulemused on kokku võetud UNSCEAR (The United nations Scientific Committee on Effects of Atomic Radiation) raportis 1988.a. ja BEIR (Biological Effects of Ionizing Radiation) raportis 1990.a.

2.      Inglismaal said 1935-1944 aastani ca 14 000 AS haigest radioteraapiat valu leevendamiseks. Selles grupis on kergelt tõusnud leukeemiasse haigestumine. See on suurim röntgen-ja gammakiirgust saanud grupp leukeemiatekke uuringuteks, kuid uuring pole lõpuni usaldatav, kuna dosimeetria oli kaugel ideaalsest ja puudus korralik kortrollgrupp inimestest, kes oleksid põdenud sama haigust, kuid mitte saanud radioteraapiat. Tulemuste hindamisel tuleks arvestada ka muude ravis kasutatud ainete võimalikku kõrvaltoimet.

3.      Teada on, et radioloogidel esines sajandi algupoolel, enne ohutusmeetmete kasutuselevõttu sageli haigestumisi leukeemiasse.

4.      Lastel, kes said kiiritusravi suurenenud tüümusele, esines nii hea- kui ka pahaloomulisi kilpnäärmekasvajaid. Kiiritusvälja jäi lisaks tüümusele ka kilpnääre.

5.      Kuni 50-ndate aastateni kasutati tinea capitise raviks lastel radioteraapiat. Iisraelis tehtud uuringute andmetel (tumedanahalised, Põhja-Aafrika päritolu lapsed) esines uuritutel sagenenud haigestumist kilpnäärmevähki. Teist gruppi analoogset ravi saanud lapsi uuriti New Yorkis. Leiti küll mõned healoomulised kilpnäärmekasvajad, kuid pahaloomulisi kasvajaid ei esinenud . See-eest esines valgetel lastel kolju- ja näopiirkonna nahakasvajaid, mida ei täheldatud mustanahalisel kontingendil. Siinkohal tuleb arvestada, et need piirkonnad on pidevalt eksponeeritud ka päikesevalgusele (UV-kiirgus, mille nahavähki soodustavat toimet on palju uuritud).

6.      Tuberkuloosihaiged, keda fluoroskopeeriti ja röntgenografeeriti korduvalt. Selles grupis on täheldatud sagenenud haigestumist rinnavähki. Uuriti patsiente Nova Scotias ja Uus-Inglismaal, mõlema uuringu tulemused olid sarnased. Raske on midagi öelda patsientide dooside kohta, kuid võib oletada, et eriti fluoroskoopia puhul olid need väga kõrged, sest osadel patsientidel tekkisid sagedamini fluoroskopeeritud rindkerepoolel kiirguskahjustuse nahanähud. Uuritud on ka naisi, kes said radioteraapiat post partum mastiidi raviks. Ka neil esineb rohkem rinnavähki.
 

Vähiteke kiiritatud katseloomadel

 
Kiirguse vähkitekitav toime on arvukates loomkatsetes veenvalt tõestatud. Maliignse protsessi teke sageneb sõltuvalt doosist, saavutades maksimumi 3 –10 Gy vahel ja väheneb edasisel doosi suurendamisel.
Doosi-vähitekke graafiku kuju seletatakse kahe fenomeni abil:
1.      Doosist sõltuv normaalsete rakkude pahaloomulisteks transformeerumise proportsionaalne kasv

2.      Doosist sõltuv tõnäosuse, et need rakud suudavad kiirguskahjustuse üle elada, vähenemine.
Rakud, mis kiirituse tõttu transformeeruksid, surevad, seetõttu suurte dooside puhul transformeerunud rakkude fraktsioon väheneb.
Loomkatsetest on ka selgunud, et kogukeha doosi kasvades vähiteke ei kasva lõpmatult.
 

Latentsiperiood

 
Kiirituse ja pahaloomulise protsessi tunnuste ilmnemise vaheline ajavahemik on latentsiperiood.
Leukeemial on lühim latents.
Hiroshima ja Nagasaki aatompommide ohvrite uuringutest selgub, et leukeemiasse haigestumine sagenes mõni aasta peale kiiritust, saavutas maksimumi 7-12 aasta järel ja taandus täielikult 20 aasta möödudes.
Muude kasvajate puhul esines palju pikem latentsiperiood kui leukeemiatel, varieerudes 20-50 aastani. See nähtus on jälgitav tänaseni, kuigi kiiritus toimus 1945. aastal.
Viimasel ajal on latentsi puutuvaid küsimusi ümber hinnatud.
Fikseeritud ekspositsiooni ja vähi ilmnemise vahelise ajavahemiku on asendanud ‘vanus ekspositsiooni ajal’ kontseptsioon .
Vaatamata sellele, kui vana oli isik kiirituse ajal, ilmnevad kiirgusest tingitud vähid selles eavahemikus, kus ka kõige sagedamini esineb sama liiki spontaanseid tuumoreid. Heaks näiteks on naiste rinnavähk . Kuigi kiirgus võib algatada vähiprotsessi tekke noores eas, on rinnavähi lõplikuks väljakujunemiseks vajalikud mitmed hilisemad muutused, millest mõned on hormoonsõltuvad.