Основные радиоактивные изотопы. Радиоактивные изотопы, образующиеся при делении(Дайджест) Применение рекомбинантного ТТГ

Представлено последствия выброса радиоизотопа 131 I после аварии на ЧАЭС и описание биологического действия радиойода на организм человека.

Биологическое действие радиойода

Йод-131 - радионуклид с периодом полураспада 8.04 сут., бета- и гамма-излучатель. Вследствие высокой летучести практически весь йод-131, имевшийся в реакторе (7,3 МКи), был выброшен в атмосферу. Его биологическое действие связано с особенностями функционирования щитовидной железы . Ее гормоны - тироксин и трийодтирояин - имеют в своем составе атомы йода. Поэтому в норме щитовидная железа поглощает около 50% поступающего в организм йода. Естественно, железа не отличает радиоактивные изотопы йода от стабильных. Щитовидная железа детей в три раза активнее поглощает попавший в организм радиойод. Кроме того, йод-131 легко проникает через плаценту и накапливается в железе плода.

Накопление в щитовидной железе больших количеств йода-131 ведет к радиационному поражению секреторного эпителия и к гипотиреозу - дисфункции щитовидной железы. Возрастает также риск злокачественного перерождения тканей. Минимальная доза, при которой есть риск развития гипотиреоза у детей - 300 рад, у взрослых - 3400 рад. Минимальные дозы, при которых появляется риск развития опухолей щитовидной железы, находятся в диапазоне 10-100 рад. Наиболее велик риск при дозах 1200-1500 рад. У женщин риск развития опухолей в четыре раза выше, чем у мужчин, у детей в три-четыре раза выше, чем у взрослых.

Величина и скорость всасывания, накопление радионуклида в органах, скорость выведения из организма зависят от возраста, пола, содержания стабильного йода в диете и других факторов. В этой связи при поступлении в организм одинакового количества радиоактивного йода поглощенные дозы значительно различаются. Особенно большие дозы формируются в щитовидной железе детей, что связано с малыми размерами органа, и могу в 2-10 раз превышать дозы облучения железы у взрослых.

Профилактика поступления йода-131 в организм человека

Эффективно предотвращает поступление радиоактивного йода в щитовидную железу прием препаратов стабильного йода. При этом железа полностью насыщается йодом и отвергает попавшие в организм радиоизотопы. Прием стабильного йода даже через 6 ч после разового поступления 131 I может снизить потенциальную дозу на щитовидную железу примерно в два раза, но если отложить йодопрофилактику на сутки, эффект будет небольшим.

Поступление йода-131 в организм человека может произойти в основном двумя путями: ингаляционным, т.е. через легкие, и пероральным - через потребляемые молоко и листовые овощи.

Загрязнение окружающей среды 131 I после аварии на ЧАЭС

Интенсивное выпадение 131 I в городе Припять началось по-видимому, в ночь с 26 на 27 апреля. Поступление его в организм жителей города происходило ингаляционным путем, а следовательно - зависело от времени пребывания на открытом воздухе и от степени проветривания помещений.

Значительно серьезнее была обстановка в селах, попавших в зону радиоактивных выпадений. Вследствие неясности радиационной обстановки не всем сельским жителям была своевременно проведена йодная профилактика. Основным путем поступления 131 I в организм был пищевой, с молоком (до 60% по одним данным, по другим данным - до 90%). Этот радионуклид появился в молоке коров уже на вторые-третьи сутки после аварии. Надо отметить, что корова ежесуточно съедает на пастбище корм с площади 150 м 2 и является идеальным концентратором радионуклидов в молоке. 30 апреля 1986 г. Минздравом СССР были даны рекомендации о повсеместном запрете потребления молока от коров, находящихся на пастбищах, во всех районах, примыкающих к зоне аварии. В Белоруссии скот еще находился на стойловом содержании, но в Украине коровы уже паслись. На государственных предприятиях этот запрет сработал, а вот в личных хозяйствах запретные меры обычно срабатывают хуже. Надо отметить, что в Украине тогда около 30% молока потреблялось от личных коров. В первые же дни был установлен норматив на содержание йода-13I в молоке, при соблюдении которого доза на щитовидную железу не должна была превысить 30 бэр. В первые недели после аварии концентрация радиойода в отдельных пробах молока превышала этот норматив в десятки и сотни раз.

Представить масштабы загрязнения природной среды йодом-131 могут помочь такие факты. По существующим нормативам, если плотность загрязнения на пастбище достигает 7 Ки/км 2 , следует исключить или ограничить употребление в пищу загрязненных продуктов, перевести скот на незагрязненные пастбища или фуражные корма. На десятый день после аварии (когда прошел один период полураспада йода-131), под действие этого норматива попадали Киевская, житомирская и Гомельская области УССР, весь запад Белоруссии, Калининградская область, запад Литвы и северо-восток Польши.

Если плотность загрязнения лежит в пределах 0.7-7 Ки/км 2 , то решение следует принимать в зависимости от конкретной обстановки. Такие плотности загрязнения были почти по всей Правобережной Украине, по всей Белоруссии, Прибалтике, в Брянской и Орловской областях РСФСР, на востоке Румынии и Польши, юго-востоке Швеции и юго-западе Финляндии.

Неотложная помощь при загрязнении радиойодом.

При работе в зоне, загрязненной радиоизотопами иода, с целью профилактики прием ежедневно иодида калия 0,25 г (под врачебным присмотром). Дезактивация кожных покровов водой с мылом, промывание носоглотки и полости рта. При поступлении радионуклидов в организм – внутрь иодид калия 0,2 г, иодид натрия 02, г., сайодин 0,5 или тереостатики (перхлорат калия 0,25 г). Рвотные средства или промывание желудка. Отхаркивающие с повторным назначением йодистых солей и тереостатиков. Обильное питье, мочегонные.

Литература:

Чернобыль не отпускает… (к 50-летию радиоэкологических исследований в Республике Коми). – Сыктывкар, 2009 – 120 с.

Тихомиров Ф.А. Радиоэкология иода. М., 1983. 88 с.

Cardis et al., 2005 год. Risk of Thyroid Cancer After Exposure to 131I in Childhood -- Cardis et al. 97 (10): 724 -- JNCI Journal of the National Cancer Institute

Все химические элементы образуют изотопы с нестабильными ядрами, которые при периоде полураспада испускают α-частицы, β-частицы или γ-лучи. У йода насчитывается 37 разновидностей ядра с одинаковым зарядом, но отличающихся количеством нейтронов, определяющих массу ядра и атома. Заряд всех изотопов йода (I) равен 53. Когда имеют в виду изотоп с определенным количеством нейтронов, записывают эту цифру рядом с символом, через тире. В медицинской практике используют I-124, I-131, I-123. Нормальный изотоп йода (не отличающийся радиоактивностью) I-127.

Количество нейтронов служит показателем для разных диагностических и лечебных процедур. Радиойодтерапия основана на различной длительности периода полураспада радиоактивных изотопов йода. Например, элемент с 123 нейтронами распадается за 13 часов, со 124 – за 4 дня, а I-131 окажет радиоактивное действие через 8 дней. Чаще используют I-131, при распаде которого образуются γ-лучи, инертный ксенон и β-частицы.

Действие радиоактивного йода при лечении

Назначается йодотерапия после удаления щитовидной железы полностью. При частичном удалении или консервативном лечении этот способ не имеет смысла в применении. Фолликулы ЩЖ получают йодиды из тканевой жидкости, омывающей их. В тканевую жидкость диффузным путем или при помощи активного транспорта йодиды поступают из крови. При йодном голодании секреторные клетки начинают активно захватывать радиоактивный йод, причем перерожденные раковые клетки делают это гораздо интенсивнее.

β-частицы, выделяющиеся при полураспаде, убивают раковые клетки.

Поражающая способность β-частиц действует на расстоянии 600 – 2000 нм, этого вполне хватает, чтобы разрушить только клеточные элементы злокачественных клеток, а не соседние ткани.

Основная цель лечения радиойодтерапией заключается в окончательном удалении всех остатков ЩЖ, ведь даже самая искусная операция оставляет после себя эти остатки. Тем более, в практике хирургов уже повелось оставлять несколько клеток железы вокруг паращитовидных желез для их нормальной работы, а также вокруг возвратного нерва, иннервирующего голосовые связки. Разрушение изотопом йода происходит не только остаточных тканей ЩЖ, но и метастаз при раковых опухолях, что позволяет легче отслеживать концентрацию тиреоглобулина.

γ-лучи не обладают лечебным эффектом, но их с успехом применяют при диагностике заболеваний. γ-камера, встроенная в сканер помогает определить локализацию радиоактивного йода, что служит сигналом для распознавания раковых метастаз. Скапливание изотопа происходит на поверхности передней части шеи (на месте бывшей щитовидки), в слюнных железах, по всей длине пищеварительной системы, в мочевом пузыре. Немного, но все же имеются рецепторы захвата йода в молочных железах. Сканирование позволяет выявить метастазы в отделанных и близлежащих органах. Чаще всего они находятся в шейных лимфатических узлах, костях, легких и тканях средостения.

Назначения лечения радиоактивными изотопами

Радиойодтерапия показана к применению в двух случаях:

1. Если выявляется состояние гипертрофированной железы в виде токсического зоба (узлового или диффузного). Состояние диффузного зоба характеризуется выработкой всей секреторной тканью железы тиреоидных гормонов. При узловом зобе только ткань узлов секретирует гормоны. Задачи введения радиоактивного йода сводятся к угнетению функциональности гипертрофированных участков, так как излучение β-частиц уничтожает именно те места, которые склонны к тиреотоксикозу. По окончании процедуры либо восстанавливается нормальная функция железы, либо развивается гипотиреоз, легко приводящийся в норму при употреблении аналога гормона тироксина — Т4 (L- форма).
2. Если обнаружилось злокачественное новообразование щитовидки (папиллярный или фолликулярный рак), хирургом определяется степень риска. В соответствии с этим выделяются группы риска по уровню прогресса опухоли и возможной отдаленной локализации метастаз, а также необходимость лечения радиоактивным йодом.
3. В группу низкого риска объединяют пациентов с небольшой по размерам опухолью, не превышающей 2 см и находящейся в очертаниях щитовидки. В соседние органы и ткани (особенно в лимфоузлы) метастаз не обнаружено. Таким пациентам нет необходимости вводить радиоактивный йод.
4. Пациенты со средним риском имеют опухоль более 2 см, но не превышающую 3 см. Если складывается неблагоприятный прогноз и капсула в ЩЖ прорастает, назначается доза радиоактивного йода 30-100 мКи.
5. Группа с высоким риском имеет выраженный агрессивный характер роста раковой опухоли. Наблюдается прорастание в соседние ткани и органы, лимфоузлы, могут иметься удаленные метастазы. Таким пациентам необходимо назначение лечения радиоактивным изотопом более 100 милликюри.

Процедура введения радиоактивного йода

Радиоактивный изотоп йода (I-131) синтезируется искусственно. Употребляется в виде желатиновых капсул (жидкости) пероральным способом. Капсулы или жидкость не имеют запаха и вкуса, проглатываются только со стаканом воды. После приема жидкости рекомендуют сразу прополоскать рот водой и, не выплевывая ее, проглотить.

При наличии зубных протезов лучше перед употреблением жидкого йода их на время снять.

Принимать пищу в течение двух часов нельзя, можно (даже нужно) принимать обильное питье воды или сока. Йод-131, не поглотившийся фолликулами щитовидки, выводится с мочой, поэтому каждый час должно происходить мочеиспускание с контролем содержания в моче изотопа. Лекарственные средства для ЩЖ принимают не ранее, чем через 2 суток. Лучше, если контакты с другими людьми в это время у пациента будут строго ограничены.

Перед проведением процедуры врач должен провести анализ принимаемых лекарственных препаратов и отменить их в разное время: некоторые из них – за неделю, другие, как минимум, за 4 дня до начала процедуры. Если женщина находится в детородном возрасте, то планирование беременности придется отложить на срок, определенный врачом. Проведенное ранее оперативное вмешательство требует выполнения теста на наличие или отсутствие ткани, способной поглощать йод-131. За 14 дней до начала введения радиоактивного йода назначается специальная диета, при которой нормальный изотоп йода-127 должен полностью вывестись из организма. Список продуктов для эффективного выведения йода подскажет лечащий врач.

Лечение раковых опухолей радиоактивным йодом

Если грамотно соблюдена безйодовая диета и выдержан срок ограничений приема гормональных препаратов, клетки щитовидки полностью очищаются от остатков йода. При введении радиоактивного йода на фоне йодного голода клетки стремятся захватить любой изотоп йода и оказываются пораженными от β-частиц. Чем активнее клетки поглощают радиоактивный изотоп, тем больше они поражаются им. Доза облучения фолликулов щитовидки, захватывающих йод, в несколько десятков раз больше, чем влияние радиоактивного элемента на окружающие ткани и органы.

Французскими специалистами подсчитано, что почти 90% пациентов с метастазами в легких выживали после лечения радиоактивным изотопом. Выживаемость в течение десяти лет после применения процедуры составила более 90%. И это пациенты с последней (IVc) стадией страшной болезни.

Безусловно, панацеей описанная процедура не является, ведь осложнения после ее использования не исключены.

В первую очередь, это сиаладенит (воспаление слюнных желез), сопровождающееся отечностью, болезненностью. Это заболевание развивается в ответ на введение йода и отсутствия клеток щитовидки, способных его захватить. Тогда приходится на себя брать эту функцию слюнной железе. Стоит отметить, что сиаладенит прогрессирует только при высоких дозах облучения (выше 80 мКи).

Имеются случаи нарушения воспроизводящей функции половой системы, но при многократных облучениях, суммарная доза которых превышает 500 мКи.

Процедура лечения после эктомии щитовидки

Часто онкологическим больным назначается йодотерапия после удаления щитовидной железы. Задачей этой процедуры является окончательное поражение раковых клеток, оставшихся после операции не только в области щитовидки, но и в крови.

После приема препарата больной помещается в одноместную палату, которая оборудована в соответствии со спецификой.

Медицинский персонал ограничивается в контакте на период до пяти дней. В это время не следует допускать в палату прием посетителей, особенно беременных женщин и детей, чтобы обезопасить их от потока радиационных частиц. Моча и слюна больного считаются радиоактивными и подлежат специальной утилизации.

«За» и «против» лечения радиоактивным йодом

Полностью «безобидной» описанную процедуру не назовешь. Так, в процессе действия радиоактивного изотопа отмечаются временные явления в виде болезненных ощущений в области слюнных желез, языка, передней части шеи. Во рту отмечается сухость, першит в горле. Пациента тошнит, наблюдается частые позывы к рвоте, отечность, пища становится не вкусной. Кроме этого, обостряются старые хронические заболевания, пациент становится вялым, быстро утомляется, склонен к депрессии.

Несмотря на отрицательные моменты лечения, использование радиоактивного йода все чаще используется при лечении щитовидки в клиниках.

Положительными причинами этой закономерности являются:

• не происходит оперативного вмешательства с косметическими последствиями;
• не требуется общая анестезия;
• относительная дешевизна европейских клиник по сравнению с операциями при высоком качестве обслуживания и оборудования для сканирования.

Опасность излучения при контактах

Следует помнить, что польза, оказанная в процессе использования облучения очевидная для самого больного. Для окружающих его людей радиация может сыграть злую шутку. Не говоря уже о посетителях больного, упомянем, что медицинские работники только по потребности осуществляют уход и обязательно – в защитной одежде и перчатках.

После выписки нельзя находиться с человеком в контакте ближе 1 метра, а при длительной беседе следует удалиться на 2 метра. В одной постели даже после выписки, в течение 3-х дней не рекомендуется спать в одной постели с другим человеком. Половые контакты и нахождение рядом беременной женщины категорически воспрещены в течение недели со дня выписки, которая наступает по истечении пяти дней после процедуры.

Как вести себя после облучения изотопом йода?

Восемь дней после выписки следует не подпускать к себе детей, особенно соприкосновения. После пользования ванной или унитазом следует смывать три раза водой. Руки тщательно моются с мылом.

Мужчинам лучше садиться на унитаз при мочеиспускании для предотвращения разбрызгивания радиационной мочи. Кормление грудью стоит прекратить, если пациент – кормящая мама. Одежда, в которой пребывал пациент на лечении, помещается в пакет и стирается через месяц-два после выписки отдельно. Личные вещи устраняются из мест общего пользования и хранения. В случае экстренного обращения в стационар необходимо предупредить медицинский персонал о недавнем прохождении курса облучения йодом-131.

Йод-131 - радионуклид с периодом полураспада 8.04 сут., бета- и гамма-излучатель . Вследствие высокой летучести практически весь йод-131, имевшийся в реакторе (7,3 МКи), был выброшен в атмосферу. Его биологическое действие связано с особенностями функционирования щитовидной железы. Ее гормоны - тироксин и трийодтирояин - имеют в своем составе атомы йода. Поэтому в норме щитовидная железа поглощает около 50% поступающего в организм йода. Естественно, железа не отличает радиоактивные изотопы йода от стабильных. Щитовидная железа детей в три раза активнее поглощает попавший в организм радиойод. Кроме того, йод-131 легко проникает через плаценту и накапливается в железе плода.

Накопление в щитовидной железе больших количеств йода-131 ведет к дисфункции щитовидной железы. Возрастает также риск злокачественного перерождения тканей. Минимальная доза, при которой есть риск развития гипотиреоза у детей - 300 рад, у взрослых - 3400 рад. Минимальные дозы, при которых появляется риск развития опухолей щитовидной железы, находятся в диапазоне 10-100 рад. Наиболее велик риск при дозах 1200-1500 рад. У женщин риск развития опухолей в четыре раза выше, чем у мужчин, у детей в три-четыре раза выше, чем у взрослых.

Величина и скорость всасывания, накопление радионуклида в органах, скорость выведения из организма зависят от возраста, пола, содержания стабильного йода в диете и других факторов . В этой связи при поступлении в организм одинакового количества радиоактивного йода поглощенные дозы значительно различаются. Особенно большие дозы формируются в щитовидной железе детей, что связано с малыми размерами органа, и могу в 2-10 раз превышать дозы облучения железы у взрослых.

Эффективно предотвращает поступление радиоактивного йода в щитовидную железу прием препаратов стабильного йода. При этом железа полностью насыщается йодом и отвергает попавшие в организм радиоизотопы. Прием стабильного йода даже через 6 ч после разового поступления 131I может снизить потенциальную дозу на щитовидную железу примерно в два раза, но если отложить йодопрофилактику на сутки, эффект будет небольшим.

Поступление йода-131 в организм человека может произойти в основном двумя путями: ингаляционным, т.е. через легкие, и пероральным - через потребляемые молоко и листовые овощи.

Эффективный период полувыведения долгоживущих изотопов определяется в основном биологическим периодом полувыведения, короткоживущих – периодом полураспада. Биологический период полувыведения разнообразен – от нескольких часов (криптон, ксенон, радон) до нескольких лет (скандий, иттрий, цирконий, актиний). Эффективный период полувыведения колеблется от нескольких часов (натрий-24,медь-64), суток (йод-131, фосфор-23, сера-35), до десятков лет (радий-226, стронций-90).

Биологический период полувыведения йода-131 из целостного организма 138 суток, щитовидной железы-138, печени-7, селезенки-7, скелета-12 суток.

Отдалённые последствия – рак щитовидной железы.

Йод 131 - бета-, гамма-излучатель с периодом полураспада 8,1 дня. Энергия гамма-излучения 0,364 Мэв, энергия бета-излучения 0,070 Мэв. Суммарная активность препаратов, используемых с диагностической целью, составляет от 2 до 5 мккюри (300 мккюри допускается лишь при скеннировании печени и почек). При поступлении 1 мккюри йода в щитовидной железе создается доза 1,5-2 рад. Правомочность использования различных количеств йода для целей диагностики определяется клиническими показаниями (Ф. М. Лясс, 1966). Независимо от пути поступления йод быстро накапливается в организме, при этом до 90% сосредоточено в щитовидной железе. Выводится йод с мочой и калом. Его можно также обнаружить в слюне (сразу же после введения). Предельно допустимое количество при хроническом поступлении составляет 0,6 мккюри; эта величина достаточно хорошо обоснована клиническими наблюдениями как безопасная для организма человека по всем критериям.

Практика использования достаточно больших количеств радиоактивного йода с лечебной целью (до 100 мккюри), опыт аварии в Уиндскеле (Англия), данные о выпадении радиоактивных осадков ядерного взрыва на Маршалловых островах позволяют оценить степень опасности случайного поступления в организм изотопа в широком диапазоне доз.

В соответствии с характером избирательного распределения йода клинические проявления в зависимости от дозы варьируют от преходящих изменений функции щитовидной железы с учащением возможности ее бластомной метаплазии в отдаленные сроки до глубокой, рано наступающей деструкции ткани железы, что может сопровождаться и общими клиническими проявлениями лучевой болезни, включая нарушения кроветворения. В связи со сравнительно быстрым формированием лучевой нагрузки основная симптоматика развивается, как правило, в относительно ранние сроки - в первые 1-2 месяца.

По данным Д. А. Улитовского (1962) и Н. И. Улитовской (1964), избирательное облучение и Поражение щитовидной железы и ее нервнорецепторного аппарата имеют место при разовом поступлении 1-3 мкюри I131, что соответствует местной дозе 1000-3000 рад. Интегральные дозы во всем организме близки к создающимся при облучении от внешних гамма-источников в дозе 7-13 р; признаков отчетливых общих реакций в этих случаях не возникает.

Развитие клинических проявлений с возможностью летального исхода при типичных для лучевой болезни изменениях крови наблюдается при поступлении за короткие сроки 300-500 мкюри I131, что создает дозу общего облучения порядка 300-570 рад. Суммарные активности в 20-50 мкюри йода приводят к промежуточной группе клинических эффектов. При этом следует помнить, что определяющий вклад в дозу дает бета-излучение йода, т. е. имеет место определенная неравномерность распределения дозы в объеме железы и сохранение благодаря этому отдельных неповрежденных участков эпителия фолликулов. При использовании изотопов I132 и I134, являющихся мощными гамма-излучателями, биологический эффект выше благодаря равномерности облучения ткани железы.

Изотоп йода I-131 уже давно и успешно используется в диагностике и лечении заболеваний щитовидной железы. Но почему-то не только среди пациентов в нашей стране, а и среди медицинских работников существуют разные предрассудки и страхи по поводу метода радиойодтерапии. Это связано с редким использованием данного метода лечения в клинической практике и недостаточной осведомленности врачей в этом вопросе.

Что же скрывается под страшным названием "радиоактивный йод"

I-131 обладает способностью к самопроизвольному распаду атома. Период полураспада составляет 8 суток. При этом образуется нейтральный атом ксенона, квант гамма-излучения и бета частица (электрон). Терапевтическое действие осуществляется именно благодаря бета частицам. Такие частицы имеют очень высокую скорость движения, но маленький пробег в тканях (до 2 мм). Таким образом, они проникают в биологические ткани (клетки ЩЖ) и разрушают клетку (цитотоксическое действие).

Благодаря тому, что йод накапливается в организме человека исключительно в клетках щитовидной железы , свое действие I-131 осуществляет только здесь, ни на какие другие ткани он не действует.

Гамма-излучение, которое образуется при радиоактивном распаде атома йода, проникает сквозь организм человека (имеет большой пробег, но маленькую энергию). Таким образом, оно не воздействует на клетки организма. Но может быть использовано в диагностических целях. Так можно определить, где еще в организме накопился йод с помощью специальной гамма-камеры, которая регистрирует такое излучение. Если такие очаги есть, то можно думать о существовании метастазов рака ЩЖ.

Терапию радиоактивным йодом назначают в 2 случаях:

• при гиперпродукции гормонов ЩЖ (диффузный токсический зоб, тиреотоксикоз, аденома ЩЖ);
• злокачественная опухоль ЩЖ (папиллярный и фолликулярный рак).