Радионуклиды

Что такое радионуклиды и их роль в организме человека

Радионуклиды

Что такое радионуклиды и какая их роль в окружающем нас мире? Как они влияют на физическую вселенную? Как они влияют на живые организмы? А на человека? Что такое радионуклиды с точки зрения биологии и медицины? Вот эти, а также ряд других вопросов и будут рассматриваться в рамках этой статьи.

Вводная информация

Очень многие люди боятся радиоактивных продуктов, быть облученными во время медицинских процедур изотопами, пребывания в условиях повышенного радиоактивного фона. Понимание воздействия перечисленных факторов, часто можно охарактеризовать как очень абстрактное. Сводится оно зачастую к простому утверждению: все это может быть причиной серьезных заболеваний.

Но каких? Почему они возникают? Что собой представляет механизм их прогрессирования? Давайте же разберемся, что собой представляют радиоактивные элементы и как они влияют на организм.

Что такое радионуклиды: определение

Начать следует с терминологии. Радионуклиды – это радиоактивные атомы, которые характеризуются определенным (обычно указываемым) массовым числом и номером. Для изомерных представителей еще следует упомянуть про энергетическое состояние ядра.

Атом – это сложная система, она состоит из частиц-волн трех категорий: в ядре протоны и нейтроны, а также окружающие его электроны, которые формируют оболочку. В плане массы существует значительный перевес. Практически вся она находится в ядре.

Кстати, протоны и нейтроны составляют массу нуклида. Которые из них могут пребывать в разных ядерно-энергетических состояниях.

Одно из них представлено изотопами – это нуклиды, у которых одинаковое число протонов. Другое состояние – это изобары.

В таком случае атомы имеют различное число протонов и нейтронов, хотя наблюдается одинаковое массовое значение. Вот, что такое нуклиды и радионуклиды.

О возможностях применения

Человек применяет радионуклиды в хозяйстве, науке, технике и медицине. Благодаря им можно изучать биохимические и физиологические процессы в нормальном состоянии и при возникновении патологий. Также они помогают в изучении закономерностей обмена и миграции химических элементов в организме и окружающей среде.

В медицинской практике радионуклиды неоценимы при диагностике и последующем лечении различных заболеваний. Они же используются для стерилизации различных изделий, материалов и медикаментов. Что такое радионуклиды в общим чертах рассмотрели, теперь давайте уделим внимание частным случаям.

Йод

Один из самых известных представителей. Его специфика действия зависит от периода полураспада. По данном критерию выделяют короткоживущие (Й-131) и долгоживущие (Й-137) изотопы. Но вероятность встречи первых на порядок больше, чем вторых.

Радиоактивный йод Й-131 может попасть в организм человека с пищей, через ожоги и раны, во время процесса дыхания. Но в основном это происходит через первый и последний варианты накопления.

Отличительной особенностью данного элемента является то, что он чрезвычайно быстро всасывается в лимфу и кровь.

Он обладает способностью к накоплению в щитовидной железе, костях, мышцах и печени. Некоторые заболевания щитовидной железы приводят к увеличению масштаба этого процесса.

Считается, что смертельная концентрация этого радионуклида в организме составляет 55 миллибеккерель на килограмм.

При меньших дозах просто происходят негативные патологические изменения в иммунной и кроветворной системах, щитовидной железе, и нарушается обмен веществ.

Касательно воздействия этого радионуклида необходимо всегда помнить о коротком периоде полураспада. Иными словами, негативный эффект ощущается в первые дни после радиационного заражения.

Цезий и стронций

Это изотопы, которые вредят здоровью на протяжении всей человеческой жизни. Именно они представляют наибольшую опасность для тех, кто живет на загрязненной территории. Кроме цезия и стронция следует упомянуть еще и трансурановые изотопы. В основном они попадают в организм через продукты питания. Их влияние зависит от ряда факторов.

Радионуклиды в организме человека наносят вред, причем степень поражения зависит от:

  1. Возраста. Больше всего негативным эффектам подвержены дети.
  2. Пола. Мужчины проявляют большую склонность к накоплению радионуклидов, нежели женщины.
  3. Физиологического состояния организма.
  4. Концентрации изотопов в употребляемых продуктах питания. Больше всего их находится в ягодах и грибах.
  5. Структурно-функциональных особенностей тканей и органов.
  6. Воздействия факторов усвоения (присоединения) и выведения радионуклидов из человека.

Хотя здесь следует сделать небольшое уточнение относительно пола. Во время беременности женщины отличаются повышенной способностью к накоплению радионуклидов. При этом они обычно занимают плаценту.

А это часто оборачивается гормональными нарушениями, которые наблюдаются как у плода, так и матери. Это сказывается на последующем развитии, в первую очередь, ребенка.

Плацента – это главный барьер для радионуклидов на пути к зародышу.

Но в случае ее повреждения (если изотопов очень много) плод гибнет. Если говорить о различных органах, то необходимо отметить, что в них могут идти изменения двух типов: метаболические и структурные. Опасность от них неравнозначна и сильно зависит от того, как именно копятся радиоактивные элементы в конкретных случаях.

Небольшое отступление про физические свойства

Необходимо задать вопрос, которого раньше не было, что такое удельная активность радионуклидов? Под этом подразумевается показатель изучения (количества распадов) по отношению к массе вещества источника, за единицу времени.

В связи с этим важно понимать, что такое удельная эффективная активность естественных радионуклидов. Данный параметр используется для проверки безопасности условий, в которых людям придется жить.

Например, исследование строительных материалов, из которых планируется возведение здания.

Подробнее про влияние на организм

Экспериментально доказано, что под воздействием радионуклидов происходят патологические изменения в сердце, почках, печени, эндокринной, репродуктивной, нервной, кроветворной и иммунной системах. Давайте пройдемся по этим моментам более подробно:

  1. Сердечно-сосудистая система. Функциональные изменения главным образом связаны с блокадами различных отделов и повреждением миокарда. Следует отметить, что влияние естественных радионуклидов может проявляться даже в дошкольном возрасте. По мере увеличения накопленного количества соединений в организме человека ситуация будет ухудшаться. Не следует забывать о вредоносном влиянии на сердечную мышцу опосредственно и напрямую (как результат повреждения вегетативной нервной и эндокринной систем).
  2. Почки. Воздействие радионуклидов неминуемо ведет к гибели канальцев и клубочков. А это оборачивается снижением почечной фильтрации. В таком случае, в крови растет содержание продуктов белкового обмена (это мочевина и креатинин). Основные радионуклиды, под влиянием которых это происходит – это изотопы цезия.
  3. Печень. Накопление цезия в ней способствует возникновению цирроза и гепатоза.

В целом нарушение работы эндокринной системы, почек и печени меняет метаболические процессы. Это влияет на биохимическую картину крови. И все из-за радионуклидов.

Особенности влияния

Особенностью является комплексность влияния:

  1. Иммунная система. Влияние радионуклидов ведет к снижению функциональной активности компетентных клеток. Из-за этого растет масштаб инфекционных и паразитарных заболеваний.
  2. Кроветворная система. При накоплении существенных доз снижается уровень эритроцитов в крови, а также начинаются масштабные нарушения в процессе образования кровяных телец.
  3. Щитовидная железа. Нарушается процесс выработки гормонов. Основной удар радионуклиды по этому органу наносят в первые дни, хотя и последующий эффект сбрасывать со счетов не следует.
  4. Патологии репродуктивной системы. В первую очередь это относится к женщинам. Их возникновение связано с воздействием радионуклидов на щитовидную железу. Возникает дисбаланс между эстрогеном и прогестероном, растет количество кортизола и еще ряд осложнений.

Значит ли это, что все ужасно?

Радионуклиды действительно оказывают негативное влияние на человеческий организм. Но боятся этого, если, конечно, человек случайно не забрел в свежую ядерную воронку, не стоит.

Стоит открыть один секрет: источники радионуклидов вокруг нас присутствуют в огромном количестве. Они есть в земле, строительных материалах, и много еще где.

Нормой считается величина радиоактивности до 20 микрорентген в час.

Хотя в некоторых местностях (во Франции или Индии) люди умудряются комфортно существовать всю свою жизнь даже при показателях в тысячи мкР/ч. Человек постоянно подвергается их влиянию.

Так что соблюдать осторожность – это полезно. Но становиться параноиком – это излишне.

Если очень сильно волнует этот вопрос, то можно начать активно употреблять продукты питания, способствующие выводу радионуклидов из организма. Например, молоко и рис.

Вот мы и рассмотрели, что такое радионуклиды в организме человека, специфику их проявления и обсудили реалистичность опасности для среднестатистического гражданина.

Вред радиации радионуклидов

Радионуклиды

О радиации широко заговорили лишь после аварии на Чернобыльской АЭС, до этого же времени вред радиации хоть и учитывался, но только лишь врачами.

Однако, с момента катастрофы на ЧАЭС прошло уже немало времени, и люди, по большей части, стали забывать о радиации и она осталась лишь, по большей части, эдакой «страшилкой».

Но излучение окружает нас повсюду, и в некоторых случаях его уровень оказывается даже высоким, что вызывает значительные проблемы со здоровьем. Причем радиация не в виде чистого излучения, а в виде радионуклидов — химических веществ, которые мы потребляем с водой, воздухом, пищей.

 Вред радиации: радионуклиды имеют свойство накапливаться в организме

Радионуклиды представляют собой химический элемент, который способен к радиоактивным превращениям, то есть имеет свойство переходить в нуклид другого элемента, или же в нуклид того же элемента. При этом происходит распад нуклида, соответственно с определенным вредом для здоровья.

То есть, основное негативное свойство радионуклидов — радиация, излучаемая при их распаде. Вещества, находящиеся в окружающей природной среде, практически неопасны для организмов, и они являются одними из источников естественного радиационного фона.

Там, где радионуклидов скапливается достаточно много, фон повышается. То есть не происходит ничего, что выходило бы за рамки, заложенные природой, ведь радиоактивное излучение было «учтено» при зарождении и развитии жизни на Земле.

Живые организмы в ходе долгой эволюции подстраивались под него, и потому в естественном виде вред радиация нанести не может.

Но вмешательство человека существенно исказило природу, и в итоге опасные элементы стали попадать в наши тела — с воздухом, с пищей, с водой.

Курильщики и люди, что их окружают, с каждой затяжкой потребляют изотопы цезия и стронция; любители грибов рискуют «скушать» половину годовой нормы, просто собрав (или купив) грибов не в том месте.

И это, к сожалению, негативно отразится на их здоровье — тем и коварно радиоактивное излучение, что его не видно, и узнается о нем постфактум.

Но самое страшное, действительно страшное — это то, что радионуклиды имеют неприятное свойство накапливаться внутри организма, и тело подвергается облучению даже в изолированной от любых воздействий камере, что уж говорить о нормах радиации, которые получаются в естественной среде? Вред от радиации наступит, в таком случае, точно и гарантированно. Пусть не в виде лучевой болезни, но последствия вряд ли будут приятными.

Рассмотрим, для примера, стронций-90. Вещество накапливается в скелете, причем с первых дней появления костной ткани, то есть ещё даже до рождения. И чем большую дозу стронция получит человеческий организм в материнской утробе, тем больший вред будет нанесен еще несозревшему телу.

Стронций облучает постоянно, и «атаке» подвергается:

  • скелет;
  • костный мозг;
  • кровь;
  • кроветворная система.

Под большой угрозой оказывается иммунная и репродуктивная система.

И это притом, что внешне вроде как всё в порядке, ведь ни излучение, ни сам стронций-90 выявить в лабораторных условиях у живого человека невозможно.

Вред радиации, образуемой изотопом стронция-90, проявляется в анемии, хронической усталости (в том числе и в виде синдрома хронической усталости), аутоиммунных процессах.

Если рассматривать цезий в виде изотопа (цезий-137), то он, подобно стронцию, умеет «прятаться» в тканях человеческого тела, то есть его наличие и объем неопределим до самой смерти! Вызывает же цезий-137 достаточно «милый» список болезней и патологий, к которым, в первую очередь, относится:

  • мигрень. Самое безобидное, но наиболее частое явление;
  • вегетососудистая дистония по гипер или гипотипу. Мало приятного, да и риск инфаркта или инсульта возрастает в десятки и сотни раз;
  • аритмия и/или тахикардия. Предвестники инфаркта, между прочим;
  • цирроз печени. Да-да, можно прожить трезвенником всю жизнь, но при этом умереть от цирроза печени. Цезий-137 будет стараться, гарантированно;
  • проблемы с ЖКТ и системой пищеварения в целом.

Однако, несмотря на столь внушительный список, вред радиации в случае с цезием не столь уж «плачевен». Если его поток в организм прекратится, то тело выведет опасный радионуклид в течение всего лишь 200 дней. Стронций, к примеру, не выводится никак и ни за какие сроки.

И это всего лишь два опасных элемента. А ведь их — великое множество! И все это «дело» мы потребляем с пищей, с водой, с воздухом.

Но мало этого, мы сами себя специально травим изотопами, закуривая сигареты, или позволяя другим курить в своём присутствие. Мы не требуем никаких сертификатов, приобретая строительные и отделочные материалы.

А потом начинаются болезни, поиски их источника… тогда как он всегда с нами. Тем и коварна радиация, что вред от нее можно оценить лишь по факту облучения.

Не стоит думать, что радионуклиды можно выявить при помощи обычного дозиметра. «Счетчик Гейгера» реагирует лишь на излучение, в то время, как объем излучения указанных элементов невысок, и чувствительности у прибора не хватит. Радионуклиды можно выявить в лабораторных условиях, причем для этого придется использовать сложное оборудование.

 Снижение потребления радионуклидов, или пара слов о профилактике

Для того, чтобы не потреблять этих донельзя активных элементов, важно помнить, что их концентрация предельно низка в одном случае, и высока в другом. А значит, вред от радиации окажется существенно меньше в случае, если радионуклидов будет вокруг гораздо меньше. Поэтому стоит запомнить, что из продуктов питания наиболее высокие показатели по содержанию опасных включений будут в:

  • речная рыба, особенно хищники и придонные виды рыб (сом, к примеру);
  • раки, пойманные в естественной среде;
  • грибы, особенно те, что растут вдоль дорог и автомагистралей;
  • молоко, из-под коровы, необработанное;
  • яйца куриные;
  • мясо.

Но стоит сделать важную оговорку. Продукты, перечисленные выше, лишь условно относятся к тем, которые накапливают более всего радионуклидов.

Однако, если грибы произрастают в чистом лесу, если водоем, в котором выловлена рыба или пойман рак, не используется для сброса промышленных или любых других отходов, если коровы пасутся на чистом пастбище, а зимой поедают качественные корма, если куры не попадают в зараженные районы, а бегают вокруг дома, который расположен в удалении от оживленной улицы, то такие продукты содержат минимальную концентрацию активных включений, которая не представляет ровным счетом никакой опасности для здоровья.

Радионуклиды можно «получить» и вместе с водой, если пить ее из источника, происхождение которого неизвестно. Вред радиации, однако, можно минимизировать, если воду вскипятить — часть элементов испарится вместе с паром. И, конечно же, воду перед и после кипячения следует пропустить через самый примитивный фильтр.

Нельзя забывать и о жилищах — в них также может быть большое количество излучающих предметов. Они могут попасть в жилище извне, а могут быть в составе отделочных или строительных материалов.

И последнее. Не стоит бояться радионуклидов — они являются частью нашего мира. Следует опасаться лишь их чрезмерного количества в доме, в рационе, в воздухе.

Вы можете обратиться в специализированную лабораторию, что бы проверить свой дом, воду, которую вы пьёте и продукты, что произрастают на грядках, на предмет наличия радионуклидов. Продукты питания, которые вы приобретаете, должны иметь сертификат качества, но если сомнения есть — также несите их в лабораторию.

Уж лучше один раз потратить немного денег на исследования, чем потом на себе или, тем более, на своих детях ощутить вред радиации.

Радионуклид • ru.knowledgr.com

Радионуклиды

Радионуклид или радиоактивный нуклид — нуклид, который радиоактивен.

Также называемый радиоизотопом или радиоактивным изотопом, это — изотоп с нестабильным ядром, характеризуемым избыточной энергией, доступной, чтобы быть переданным или недавно созданной радиационной частице в ядре или через внутреннее преобразование.

Во время этого процесса радионуклид, как говорят, подвергается радиоактивному распаду, приводящему к эмиссии гамма-луча (ей) и/или субатомных частиц, таких как бета частицы или альфа. Эта эмиссия составляет атомную радиацию. Много радионуклидов происходят естественно, и другие произведены искусственно, например в ядерных реакторах и циклотронах.

Есть приблизительно 650 радионуклидов с полужизнями дольше, чем 60 минут (см. список нуклидов).

Из них, 34 исконные радионуклиды, которые существовали перед созданием солнечной системы, и есть еще 50 радионуклидов, обнаружимых в природе как дочери их или произведенных естественно на Земле космической радиацией.

Есть намного большее число радионуклидов, больше чем 2 400, с распадом полуживут короче, чем 60 минут. Большинство из них только произведено искусственно и имеет очень короткие полужизни. Для сравнения есть приблизительно 254 устойчивых нуклида.

У

всех химических элементов есть радионуклиды. Даже у самого легкого элемента, водорода, есть известный радионуклид, тритий. Элементы, более тяжелые, чем лидерство, и технеций элементов и promethium, существуют только как радионуклиды.

Радионуклиды с подходящими полужизнями играют важную роль во многих технологиях, например детекторы дыма ионизации и медицинская радиология.

Фармацевтический препарат, сделанный с радионуклидами, называют радиоактивным медицинским препаратом, и трассирующий снаряд отображения, сделанный с радионуклидами, называют радиоактивным трассирующим снарядом.

Медицинская радиология использует эти наркотики и трассирующие снаряды для радиационной терапии, такие как brachytherapy и медицинское отображение.

Радионуклиды могут также представить и реальные и воспринятые опасности для здоровья.

Происхождение

Естественные радионуклиды попадают в три категории: исконные радионуклиды, вторичные радионуклиды и cosmogenic радионуклиды.

Исконные радионуклиды, такие как уран и торий, происходят, главным образом, из интерьеров звезд и все еще присутствуют, поскольку их полужизни такие длинные, они полностью еще не распались. Вторичные радионуклиды — радиогенные изотопы, полученные из распада исконных радионуклидов.

У них есть более короткие полужизни, чем исконные радионуклиды. Изотопы Cosmogenic, такие как углерод 14, присутствуют, потому что они все время формируются в атмосфере из-за космических лучей.

Искусственно произведенные радионуклиды могут быть произведены ядерными реакторами, ускорителями частиц или генераторами радионуклида:

  • Радиоизотопы, произведенные с ядерными реакторами, эксплуатируют высокий поток существующих нейтронов. Эти нейтроны активируют элементы, помещенные в пределах реактора. Типичный продукт от ядерного реактора таллиевый 201 и иридий 192. У элементов, у которых есть большая склонность поднять нейтроны в реакторе, как говорят, есть высокое нейтронное поперечное сечение.
  • Ускорители частиц, такие как циклотроны ускоряют частицы, чтобы бомбардировать цель, чтобы произвести радионуклиды. Циклотроны ускоряют протоны в цели, чтобы произвести испускающие позитрон радионуклиды, например, фтор 18.
  • Генераторы радионуклида содержат родительский радионуклид, который распадается, чтобы произвести радиоактивную дочь. Родитель обычно производится в ядерном реакторе. Типичный пример — генератор технеция-99m, используемый в медицинской радиологии. Родитель, произведенный в реакторе, является молибденом 99.
  • Радионуклиды произведены как неизбежный побочный эффект ядерных и термоядерных взрывов.

Радионуклиды следа — те, которые происходят в крошечных суммах в природе или из-за врожденной редкости или из-за полужизней, которые значительно короче, чем возраст Земли. Синтетические изотопы неотъемлемо не естественны на Земле, но могут быть созданы ядерными реакциями.

Использование

Радионуклиды используются двумя главными способами: для их химических свойств и как источники радиации.

Радионуклиды знакомых элементов, такие как углерод могут служить радиоактивными трассирующими снарядами, потому что они химически очень подобны нерадиоактивным нуклидам, таким образом, самые химические, биологические, и экологические процессы рассматривают их почти идентичным способом.

Можно тогда исследовать результат с радиационным датчиком, таким как Счетчик Гейгера, чтобы определить, где обеспеченные атомы закончились.

Например, каждый мог бы заводы культуры в окружающей среде, в которой углекислый газ содержал радиоактивный углерод; тогда части завода, который установил атмосферный углерод, будут радиоактивны.

В медицинской радиологии радиоизотопы используются для диагноза, лечения и исследования.

Радиоактивные химические трассирующие снаряды, испускающие гамма-лучи или позитроны, могут предоставить диагностическую информацию о внутренней анатомии человека и функционировании определенных органов.

Это используется в некоторых формах томографии: компьютерная томография эмиссии единственного фотона и просмотр томографии эмиссии позитрона и отображение люминесценции Черенкова.

Радиоизотопы — также метод лечения в формах hemopoietic опухолей; успех для лечения солидных опухолей был ограничен. Более сильные гамма источники стерилизуют сиринксы и другое медицинское оборудование.

В биохимии и генетике, радионуклиды маркируют молекулы и позволяют прослеживать химические и физиологические процессы, происходящие в живых организмах, таких как повторение ДНК или транспортировка аминокислоты.

В продовольственном сохранении радиация используется, чтобы остановить вырастание корнеплодов после сбора урожая, убить паразитов и вредителей, и управлять созреванием сохраненных фруктов и овощей.

В промышленности, и в горной промышленности, радионуклиды исследуют сварки, чтобы обнаружить утечки, изучить темп изнашивания, эрозии и коррозии металлов, и для в процессе эксплуатации анализа широкого диапазона полезных ископаемых и топлива.

В физике элементарных частиц радионуклиды помогают обнаружить новую физику (физика вне Стандартной Модели), измеряя энергию и импульс их бета продуктов распада.

Радионуклиды также используются, чтобы проследить и проанализировать загрязнители, изучить движение поверхностной воды и измерить водные последние туры от дождя и снега, а также расходов потоков и рек. Естественные радионуклиды используются в геологии, археологии и палеонтологии, чтобы измерить возрасты скал, полезных ископаемых и материалов окаменелости.

Америций 241

Большинство домашних детекторов дыма содержит америций, произведенный в ядерных реакторах. Используемый радиоизотоп является америцием 241.

Америций элемента создан, бомбардируя плутоний с нейтронами в ядерном реакторе. Его америций изотопа 241 распад, испуская альфа-частицы и гамма радиацию, чтобы стать neptunium-237.

Наиболее распространенные домашние детекторы дыма используют очень небольшое количество Am (приблизительно 0,29 микрограмма за детектор дыма) в форме диоксида америция. Детекторы дыма используют Am начиная с альфа-частиц, которые он испускает, сталкиваются с частицами кислорода и азота в воздухе.

Это происходит в палате ионизации датчика, где она производит заряженные частицы или ионы. Затем эти заряженные частицы собраны маленьким электрическим напряжением, которое создаст электрический ток, который пройдет между двумя электродами.

Затем ионы, которые текут между электродами, будут нейтрализованы, вступая в контакт с дымом, таким образом уменьшая электрический ток между электродами, которые активируют тревогу датчика.

Шаги для создания америция 241

Плутоний 241 сформирован в любом ядерном реакторе нейтронным захватом от урана 238.

Это распадется и в реакторе и впоследствии сформировать Am, у которого есть полужизнь 432,2 лет.

Гадолиний 153

Изотоп Gd используется во флюоресценции рентгена и обследовании на остеопороз. Это — гамма эмитент с 8-месячной полужизнью, облегчая использовать в медицинских целях.

В медицинской радиологии это служит, чтобы калибровать оборудование, необходимое как системы компьютерной томографии эмиссии единственного фотона (SPECT), чтобы сделать рентген. Это гарантирует, чтобы машины работали правильно, чтобы произвести изображения распределения радиоизотопа в пациенте.

Этот изотоп произведен в ядерном реакторе из европия или обогатил гадолиний. Это может также обнаружить потерю кальция в модных и задних костях, позволив способности диагностировать остеопороз.

Опасности

Радионуклиды, которые находят их путь в окружающую среду, могут вызвать неблагоприятное воздействие как радиоактивное загрязнение. Они могут также нанести ущерб, если они чрезмерно используются во время лечения или другими способами, выставленными живым существам радиационным отравлением.

Потенциальное медицинское повреждение от воздействия до радионуклидов зависит в ряде факторов, и «может повредить функции здоровой ткани/органов. Радиоактивное облучение может оказать влияния в пределах от красноты кожи и потери волос к радиационным ожогам и острому радиационному синдрому. Длительное воздействие может привести к поврежденным клеткам и в свою очередь привести к раку.

Признаки раковых клеток не могли бы показать вплоть до лет, или даже десятилетий, после воздействия».

Сводная таблица для классов нуклидов, «устойчивых» и радиоактивных

Следующее — сводная таблица для полного списка нуклидов с полужизнями, больше, чем один час. Девяносто из этих 905 нуклидов теоретически устойчивы, кроме к протонному распаду (который никогда не наблюдался). Приблизительно 254 нуклида, как никогда наблюдали, не распадались и классически считаются устойчивыми.

Оставление 650 радионуклидами имеет полужизни дольше, чем 1 час и хорошо характеризуется (см. список нуклидов для полного табулирования).

Они включают 28 нуклидов с измеренными полужизнями дольше, чем предполагаемый возраст вселенной (13,8 миллиардов лет), и еще 6 нуклидов с полуживут долго достаточно (> 80 миллионов лет), что они — радиоактивные исконные нуклиды и могут быть обнаружены на Земле, выжив от их присутствия в межзвездной пыли перед формированием солнечной системы, приблизительно 4,6 миллиарда лет назад. Еще ~51 недолгий нуклид может быть обнаружен естественно как дочери дольше живших нуклидов или продуктов космического луча. Остающиеся известные нуклиды известны исключительно от искусственного ядерного превращения.

Числа не точны, и могут измениться немного в будущем, поскольку «устойчивые нуклиды», как наблюдают, радиоактивны с очень длинными полужизнями.

Это — сводная таблица для этих 905 нуклидов с полужизнями дольше, чем один час (включая тех, которые стабильны), данный в списке нуклидов.

Список коммерчески доступных радионуклидов

Этот список касается общих изотопов, большинство которых доступно в очень небольших количествах широкой публике в большинстве стран.

Другие, которые не публично доступны, проданы коммерчески в промышленных, медицинских, и научных областях и подвергаются правительственному регулированию.

Для полного списка всех известных изотопов для каждого элемента (минус данные о деятельности), см. Список списки Изотопа и нуклидов. Для стола посмотрите Стол нуклидов.

См. также

  • Список нуклидов показывает все радионуклиды с полужизнью> 1 час
  • Радиоактивность в биологии
  • Радиометрическое датирование
  • Использование радиоактивности в нефтяных и газовых скважинах

Внешние ссылки

  • Живая диаграмма нуклидов – МАГАТЭ

Радионуклиды в ядерной медицине

Радионуклиды

Радиоактивные материалы используются в ядерной медицине для двух видов процедур: диагностических обследований итерапевтических процедур, которые представляют собой лечение болезней. Радионуклидная терапия используется, как для доброкачественных опухолей,  так и для злокачественных  онкологических заболеваний.

Радиоактивные материалы созданные и разработанные для выше перечисленных целей называются радиофармпрепаратами.

Технологии ядерной медицины не настолько хороши как в рентгендиагностике, магнитном резонансе или при ультразвуковых исследованиях для исследования точных деталей и внутренней структуры тела. Они являются дополнительными, по отношению к перечисленными, так как показывают только функционирование тела и его органов, а не его структуру.

1.2           Радионуклиды – прием внутрь и анализ

Рисунок 1 представляет собой схематическое описание ядерной медицины, показывает два вида процедур (терапевтические и диагностические) и методы введения радионуклидов и анализа. Вы можете всегда обратиться к этой диаграмме для пояснений.

Радионуклиды прописываются пациентам (перорально, ингаляционно или внутривенно) или добавляется к биологическим образцам  (т.е. крови, моче или тканей тела), взятых у пациента. Первый метод называется invivo (означает в живом организме). Второй метод называется invitro (означает в пробирке).

Терапевтические процедуры всегда требуют in vivo применения,  в то время как диагностические применения могут быть как  in vivo, так и in vitro.

In vivo применяется в большинстве случаев в диагностической ядерной медицине, так как позволяет изучить в реальном времени то, что происходит с организмом пациента. Распределение радиоактивности в органах и тканях измеряется посредством определения фотонов, излучаемых телом в результате радиоационного распада.

Сканирование тела или его частей, измерение содержания радионуклидов в органах тела проводят при помощи гамма камеры  и сцинтилляционных счетчиков.  Хотя in vitro применение более предпочтительно, так как оно не приводит к формированию дозы у пациента, его использование ограничено процедурами радиоимунного анализа.

Есть некоторые исследования, такие как  проба Шиллинга и C14 тест дыхания, которые включают прием радионуклидов пациентом и анализ проб тела в лаборатории.

 Радионуклиды, используемые в подобных тестах, должны обладать такими же качествами как те, которые безопасно используются  in vivo, и при этом позволяют анализировать in vitro, после извлечения образцов из тела пациента.  C-14 – это плохой выбор для использования в in vivo исследовании.

  Он имеет период полураспада в  5760 лет!  Тем не менее, биологически, он проходит сквозь организм человека в течение одного дня.

Хотя многие отделения ядерной медицины делают время от времени in vitro процедуры, чаще они делаются в клинических лабораториях гематологии или биохимии.  Данный модуль связан только с in vivo процедурами.  Методы радиационной безопасности для in vitro анализов являются такими же как и для радиологических лаборатории.

1.3           Радионуклиды, используемые In Vivo

Радионуклиды для применения in vivo должны выбираться  очень тщательно  с целью минимизировать дозу пациента.
Терапевтические радиофармпрепараты должны давать максимальную дозу целевому органу или ткани, в то же время минимизировать облучение нецелевых тканей, таких как  костный мозг и др..Диагностические радиофармпрепараты должны давать как можно меньшую дозу пациенту.

Выбор радиофармпрепарата зависит от его  химических и физических характеристик. Во-первых, химическая форма молекулы, содержащей радионуклид, определяет, где она входит в тело. Молекулярный путь — это биохимический проход молекулы к интересующему органу или ткани.

Ключевым для ядерной медицины является исследование функционирования органов или тканей, их взаимодействие, метаболизм или выделение трассера (фармокинетика).

 Во-вторых, физические характеристики определяют вид радиоактивного распада и способы измерения радиоактивности.

1.3.1       Терапевтические радионуклиды

  • Радиофармпрепараты, применяемые для терапии приводят к накоплению большой дозы в короткий промежуток времени. Так как их использование основано на наличии излучения частиц, обычно это бета частицы. (Есть исследования по использованию альфа частиц, конверсионных электронов и др., но они ещё не находятся в клиническом использовании.)
  • Является позитивным фактором, если радионуклид также излучает гамма фотоны, которые могут быть визуализированы при помощи гамма камеры.  Это позволяет вести мониторинг радиофармпрепарата и, оценку дозы полученной как целевым, так и нецелевым органом или биологической тканью.
  • Период полураспада должен быть довольно коротким, обычно не более нескольких дней. Терапевтическая радиационная доза наиболее эффективна, если доставляется в наиболее короткое время. Так же очень важно избежать высоких доз для других тканей, что может произойти, если биологическое выведение радиофармпрепарата занимает длительное время, а период его полураспада велик.
  • Диагностический радионуклид должен излучать фотоны в большом количестве для эффективной визуализации посредством гамма камеры. Наиболее удобным диапазоном энергии частиц для гамма-камер является энергии от  100 до 300 кэВ, с оптимумом при 150 кэВ. При более высоких энергиях, эффективность поглощения детектора уменьшается.  При низких энергиях, взаимодействие фотона в теле с другими материалами, производит фотоны, которые перекрывают и смягчают пространственное энергетическое разрешение.  Новые  гамма камеры могут давать изображение  511 кэВ аннигиляционных фотонов образующихся при распаде такого радионуклида, как  фосфор-18.
  • Он не должен излучать заряженных частиц, так как они поглощаются в радиусе нескольких мм от точки распада. Почти все энергия заряженных частиц распределяется локально.   Это может привести к значительному увеличению дозового воздействия на пациента и не принести новой полезной информации.
  • Он должен иметь короткий период полураспада, чтобы удерживать радиационную дозу предельно низкой. Существует ограничение по времени пребывания пациента под сканером.  Все атомы трассера, которые распадаются раньше или позже сканирования ничего не сообщают исследователю, а только способствуют накоплению радиационной дозы.

1.3.2       Диагностические радионуклиды

Радиационная доза пациента это фактор, ограничивающий количество радионуклидов, используемых при сканировании. Только очень небольшая часть гамма лучей испускаемых телом пациента в поле видимости гамма камеры может быть использована для получения изображения.

Изображения гамма камеры это компромисс между радиационной дозой, временем облучения пациента и статистический «шумом», обусловленным стохастической природой излучений, более существенном при низкой активности радиофармпрепарата.

1.4           Радионуклиды, используемые In Vitro

В in vitro исследованиях  происходит добавление радионуклида к образцам тканей, взятых из организма пациента.  Образцы измеряются при помощи счётчика. Радиоиммунный анализ являются примером in vitro исследования. Радионуклиды, используемые в in vitro исследованиях должны, в идеале, соответствовать следующим требованиям:

  • Выбор радиоактивной метки не ограничен, так как методы подсчёта, используемые in vitro намного более чувствительные, чем у гамма камеры. Очень незначительные количества радиоактивности могут использоваться, а радиационная доза не является основным предметом беспокойства. Техника подсчета образцов может обладать эффективностью более  80%, для многих обычно используемых радионуклидов.
  • Долгий период полураспада используемых радиофармпрепаратов более удобен для применения и подсчёта, например, йод-125 с периодом полураспада в 60 дней.
  • Важны химические свойства радионуклида. Используются изотопы биологически значимых трассирующих элементов, таких как железо или кобальт. Йод удобен потому, что может быть легко встроен в большой спектр органических молекул.
  • Энергия радиоактивного распада не должна быть слишком большой.  Высвобождение большого количества энергии может разорвать химические связи и привести к снижению химической стабильности. Например, I-125 предпочтительнее, чем I-131, а P-33 предпочтительнее, чем P-32.

1.5           Направленность на орган или ткань мишень

Наиболее распространённые способы введения радиофармпрепаратов пациенту это:

  • В кровяной поток, через внутривенную инъекцию
  • Через лёгкие, через ингаляции газа, аэрозоля или смеси малых частиц.
  • Перорально, в гастроэнтерический тракт (заглатывание).

Попав однажды в организм и достигнув требуемого органа или ткани радиофармпрепарат должен достигнуть в нём такой концентрации, которая позволила бы получение чёткого изображения.

Вот несколько примеров из простых ионных форм выборочно накапливающихся в тканях: этот механизм характерен для галий-67 в виде солей лимонной кислоты, йод-123 или йод-131 в виде йодита натрия, и таллий-201 как хлорида таллия.

Молекулы, маркированные подходящим радионуклидом, таким как  Tc-99m или I-123 также могут накапливаться в органе или ткани. Имеется множество составляющих этого класса, включая глюкозу, пептиды и моноклональные антитела.

Для визуализации мозга некоторые  липидные смеси такие как HMPAOмогут пересекать  гематоэнцефалический барьер, который обычно предотвращает проникновение нежелательных примесей из крови в ткань мозга.

Молекулы коллоидного размера будут очищены из крови специальными клетками печени, костного мозга и селезёнки.  Это основы сканирования печени с использованием коллоидных соединений Tc-99m (Tc-99m S).

  Схожий механизм используется для маркировки белых телец в образце крови пациента Tc-99m S в виде коллоидов.  Вновь введённые белые тельца, содержащие  Tc-99m S, накопятся в местах наличия инфекции в организме.

Коллоидные смеси  иттрия-90, которые излучают бета лучи, используются для лечения определённых форм артрита.

Частицы, которые достаточно велики для того, чтобы не проникнуть в маленькие кровеносные сосуды, могут использоваться для демонстрации артериального кровяного тока (перфузия).  При сканировании лёгких, Tc‑99m маркированные частицы вводятся внутривенно.

  Они путешествуют по направлению к сердцу и затем в лёгкие, где и задерживаются. Если  большой кровеносный сосуд блокирован  сгустком крови, в легких это место  выглядит «холодной» зоной на сканере, так как маркированные частицы не проходят через этот сгусток в мелкие сосуды.

«Выборочное накопление» это цель радиофармпрепаратов  в их поиске пути прохождения через организм.

 Например, если накопление трассера в раковой опухоли достаточно велико для диагностического изображения, возможно, идти дальше и начать лечить опухоль, маркируя трассер радионуклидами с большей активностью.

 Это причина поиска «магической пули» в терапии рака – маркированных радионуклидом антител, которое находит и присоединяется к раковой опухоли.

1.6           Радионуклиды общего применения

Только четыре радионуклида — Tc-99m, Tl-201, I-131 и Ga-67 – применяются  для большего количества медицинских процедур.

Несколько других ограничены факторами стоимости и доступности, например,  Sr-89, I-123, In-111 и радионуклиды с маленьким периодом полураспада (например, F-18 и O-15) применяемые для позитрон-эмиссионной томографии.

Некоторые радионуклиды с более длительным периодом полураспада используются для контроля качества.

   Например: небольшие герметичные источники  цезия-137 (30 лет полураспада) используются для калибровки дозиметров,  линейные источники на основе гадолиния-153 (источник высокоэнергетических фотонов) применяется для сканирования тела и большие плоские источники (так называемые потоковые источники) кобальта-57 (фотонная энергия близка к Tc-99m) применяются для осуществления поверки гамма-камер.

Приблизительно 90% процедур сканирования осуществляются с  Tc-99m (обычно получаемым из молтюдена-99 в генераторах), и 90% терапевтических процедур осуществляются с I-131.  Основные особенности и схемы их распада показаны на Рисунке 2, с обзором характеристик, которые делают их пригодными для диагностики и терапии.

Радионуклиды внутри нас

Радионуклиды

Все мы боимся радиоактивных продуктов, облучения изотопами во время медицинских процедур и просто ежедневного нахождения в повышенном радиоактивном фоне.

Но наше понимание воздействия этих факторов на организм часто весьма абстрактное. Оно сводится к утверждению, что такое облучение может стать причиной серьёзных заболеваний.

Но каких и почему? Давайте разберёмся, как именно радиоактивные элементы влияют на наш организм.

04.03.2016 Эксперт Аўтар: Віталь Махнач Фота: podvor.com, newsgreat.ru, .com, shkolazhizni.ru

Специфика воздействия радиоактивных элементов на организм зависит от их периода полураспада. По этому критерию выделяют короткоживущие (I131, Sr89) и долгоживущие изотопы (Cs137, Sr90).

Радиоактивный йод (I131) попадает в организм с пищей, во время дыхания и через раны и ожоги. Естественно, основными являются первые два пути накопления йода. Йод очень быстро всасывается в кровь и лимфу, накапливается в печени, щитовидной железе, мышцах и костях.

В случае некоторых заболеваний щитовидной железы (гипертериозе) уровень накапливаемого этим органом йода возрастает. Смертельной считается концентрация йода в организме в количестве 55 мБк/кг.

При меньших дозах в организме наблюдаются патологические изменения щитовидной железы, кроветворной и имунной систем, нарушение обмена веществ.

Касательно воздействия йода стоит учитывать его короткий период полураспада. Это означает, что его негативный эффект люди на себе ощутили в первые дни после аварии на ЧАЭС.

Влияние на органы

Экспериментально доказаны патологические изменения под воздействием радионуклидов в сердце, печени, почках, кроветворной, нервной, эндокринной, иммунной и репродуктивной системах.

Сердечно-сосудистая система. Функциональные изменения связаны главным образом с повреждением миокарда и блокадами различных отделов сердца.

Отмечаются нарушения уже в дошкольном возрасте и по мере увеличения накопленного количества радионуклидов в организме человека, ситуация ухудшается.

Важно отметить взаимосвязь воздействия радионуклидов на сердечную мышцу напрямую и опосредованно – вследствие воздействия на эндокринную и вегетативную нервную системы.

Почки. Воздействие радионуклидов однозначно приводит к гибели клубочков и канальцев, а значит к снижению почечной фильтрации и повышению в крови содержания продуктов белкового обмена (креатинина и мочевины). Эти изменения обусловлены токсическим воздействием радиоцезия.

Печень. Накопление цезия в этих органах приводит к гепатозу и циррозу.

В целом, из-за нарушений работы почек, печени и эндокринной системы, в организме меняются метаболические процессы и биохимическая картина крови. Всё это происходит по причине воздействия радионуклидов.

Иммунная система. Под воздействием радионуклидов снижается функциональная активность иммунокомпетентных клеток. Это приводит к росту паразитарных и инфекционных заболеваний, в том числе и активно распространяющегося в Беларуси туберкулёза.

Кроветворная система. При накопленных дозах радионуклидов (500 Бк/кг и выше) снижается уровень эритроцитов в крови, и происходят нарушения в образования кровяных телец.

Щитовидная железа. Хотя основной удар по этому органу наносит радиоактивный йод в первые дни после выброса радиоактивных изотопов в окружающую среду, в дальнейшем к этому добавляется влияние цезия. Он нарушает процессы выработки гормонов щитовидной железы (это касается и гормонов надпочечников).

Связано это и с нарушением иммунной системы, также под воздействием радионуклидов, так как между патологиями иммунитета и щитовидной железы существует доказанная взаимосвязь.

Вследствие длительного воздействия цезия и стронция на клеточную ткань щитовидной железы и на иммунную систему происходит перерождение структурных компонентов клеток щитовидной железы, в результате чего они становятся антигенами для системы иммунитета.

Антитела повреждают саму щитовидную железу, и могут привести к возникновению рака щитовидной железы.

Патологии репродуктивной системы, в первую очередь женской, также напрямую связаны с воздействием радионуклидов на щитовидную железу.

На фоне накопления цезия возникает дисбаланс эстрогена и прогестерона, рост количества гормонов щитовидной железы и кортизола в крови матери, а у зародыша происходит рост тестостерона.

Такой гормональный дисбаланс чреват осложнениями при родах и патологиями развития ребёнка в ранний период жизни.

Под воздействием радионуклидов также возникают расстройства, связанные с нарушением баланса аминокислот, необходимых для нормального функционирования вегетативной нервной системы.

Синдром инкорпорированных радионуклидов

Исследования показали, что долгоживущие радионуклиды в нашем организме не только проблема настоящего времени, но и «бомба замедленного действия», так как ряд патологических процессов в организме возникает только спустя продолжительное время после воздействия радионуклидов. И опасность представляют даже небольшие дозы ионизирующего излучения, с учётом накопления радионуклидов в тканях нашего организма. Это явление получило название синдрома инкорпорированных долгоживущих радионуклидов (СИДР). По сути, со временем этот синдром приводит к поражению всех систем организма. Количество радионуклидов, «запускающих» процессы данного синдрома отличается в зависимости от возраста, пола и физиологического состояния организма. У детей значимые патологические изменения органов наступают уже при уровне 50 Бк/кг.

Описанные выводы врачей не только доказывают роль радионуклидов как фактора множества серьёзных заболеваний, рост которых отмечен в Беларуси на протяжении последних трёх десятилетий, но и показывают проблему накопления радионуклидов.

Находясь в течение всей жизни в условиях повышенного радиоактивного фона, потребляя заражённые радионуклидами продукты питания, мы накапливаем дозу радионуклидов, с увеличением которой происходит рост опасности развития патологий нашего организма.

Решением проблемы может стать только отказ от загрязнённых продуктов, приём специальных энтеросорбентов, эффективных для выведения радионуклидов, и переезд в чистую местность. На практике воплотить всё это могут немногие. Но помня о них можно хотя бы частично снизить угрозу собственному здоровью.

Падзяліцца: 04.03.2016

Перадрук матэрыялаў магчымы пры абавязковай наяўнасці зваротнай і актыўнай гіперспасылкі.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть