Поскольку у человека основную массу тела составляет вода
G5 %), первичные процессы во многом определяются поглощени-.
ем излучения водой клеток; происходит ионизация молекул воды с
образованием высокоактивных в химическом отношении свобод-
ных радикалов и последующими цепными реакциями (в основном
окисление этими радикалами молекул белков). Это косвенное
действие излучения.
Прямое действие ионизирующего излучения может вызвать
расщепление молекул белка и молекул нуклеиновых кислот, раз-
рыв наименее прочных связей, отрыв радикалов и другие денату-
рационные изменения.
Существует три основных типа распределения радионуклидов в
организме: скелетный, ретикулоэндотелиальный (кроветворный)
и диффузный:
скелетный — нуклиды щелочно-земельной группы элементов
(Са, Sr, Ra);
• ретикулоэндотелиальный — нуклиды редкоземельных эле-
ментов (Се, Pr, Pm, Zn, Th, Am) и трансурановые элементы;
• диффузный — щелочные металлы (К, Na, Cs, Rb).
Известны случаи высокой избирательности распределе-
ния — органоспецифической. По способности накапливать радио-
%клиды основные органы располагаются следующим образом:
китовидная железа, печень, желудочно-кишечный тракт (ЖКТ),
^очки, скелет, мышцы.
Радиационные изменения, происходящие под влиянием облу-
ЧеНия по существу во всех тканях организма, не могут не сказаться
Ча обмене веществ.
Процессы обмена веществ и энергии являются материальной
°сНовой всех изменений, происходящих в организме. Биохимиче-
С(сИе нарушения — один из тестов наличия остаточных поврежде-
• .¦¦:.. \'¦: .¦ ¦ .\'¦¦¦. \' ¦ .. \"¦ ¦ 235
ний в организме в отдаленные сроки. Одной из причин их
ствия является радиационное повреждение печени радионуклид \"
ми. Печень является «центральной биохимической лаборатори~
ей», и ее повреждение не может не сказаться на состояли~
процессов обмена. В ней происходит синтез белков плазмы крови
трансаминирование, дезаминирование, расщепление ненужны\'
организму веществ, образование мочевины.
В радиорезистентных тканях (мышцы, головной мозг и др.) ^
таболические сдвиги невелики или отсутствуют, а в радиочувстви-
тельных тканях (печень, почки и др.) происходят существенные
биохимические изменения, для них характерны угнетение всех
биосинтетических процессов и резкая потеря жизнеспособности
В печени облученных животных преобладает анаболический тип
обменных сдвигов, выражающийся в усилении синтеза углеводов
липидов, белков. Активация биосинтеза основных метаболиче-
ских субстратов в печени есть следствие регуляторных эффектов,
вызываемых метаболитами радиочувствительных тканей, прежде
всего аминокислотами.
Клетки тканей с низким уровнем физиологической регенера-
ции вследствие очень слабо протекающих процессов восстановле-
ния как бы запоминают имевшее место радиационное воздейст-
вие, и их функциональная неполноценность легко выявляется в
экспериментах. Если учесть, что организм млекопитающих состо-
ит преимущественно из стабильных (в цитологическом отноше-
нии) органов, то можно предположить, что в течение длительного
времени после облучения он представляет собой функционально
неполноценную систему. Неполноценность пострадиационного
восстановления организма облученных животных приводит к их
большей подверженности различным заболеваниям, неблагопри-
ятному влиянию физиологических перегрузок и различных внеш-
них агентов, а в итоге к более быстрому изнашиванию организма и
сокращению продолжительности жизни.
§ 4.2. ЛАЗЕРНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ, ИХ РОЛЬ В ПРОЦЕССАХ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
В связи с широким применением лазерных источников
чения в научных исследованиях, промышленности, медицин >
связи и др. возникает необходимость сохранения здоровья лк>Де
эксплуатирующих различные лазерные установки.
Лазер — источник когерентного излучения, то есть соглйсо
ного во времени и пространстве движения фотонов в виде Уз1С
236 .....,¦..
«деленного луча. Световая интенсивность лазерного луча в точке
-охсет быть больше, чем интенсивность Солнца. В соответствии с
использованием различных материалов в качестве активной среды
а3еры подразделяют на твердотелые, газовые, полупроводниковые,
жидкостные на красителях, химические.
В табл. 4.2 представлены различные типы лазеров и их характе-
ристики.
Таблица 4.2
Типы широко распространенных лазеров
¦[•ип лазе-
ра
Твердо-
телые
Полу-
провод-
никовые
Газовые
лазеры
«а кра-
¦SSrejM^
Активная
среда
Рубин
Алюмо-
итриевый
гранат
CaAs
PbS, PbSe,
PbTe
He-Ne
CO2-N2
Ar
DF хи-
мические
KrF
Органи-
ческие
красители
Длина
волны,
мкм
0,6943
0,6943
0,6943
0,8-0,9
4-15
0,63
10,6
0,33-0,53
3,4-4
0,249
0,25-1,01
Режим ра-
боты
Импульс-
ный
Импульс-
ная мо-
дуляция
доброт-
ности
Непре-
рывный
Непре-
рывный
Импульс-
ный
Непре-
рывный
То же
«
«
«
Импульс-
ный
Квазине-
прерыв-
ный
Мощность
излучения
1-38 Вт
0,02-1 ГВт
пиковая
0,05-103 Вт
5-40 мВт
5-30 Вт
0,1 мВт
0,5-50 мВт
1-1,5 • 104
Вт
0,01-20 Вт
1-104 Вт
20-250 Вт
пиковая
0,1-3 Вт
Области применения
Голография, диагно-
стика плазмы, спектро-
скопия, офтальмоло-
гия, лазерные техноло-
гии
То же
Лазерные техноло-
гии, медицина
ВОЛС, системы счи-
тывания информации
Импульсный источ-
ник света
Спектроскопия высо-
кого разрешения
Медицина, гологра-
фия, системы записи и
считывания информа-
ции, научные исследо-
вания
Медицина, лазерные
технологии
То же
Системы передачи
энергии
Технологии микро-
электроники
Спектроскопия, на-
учные исследования
237
. Действие излучения лазеров представляет опасность ре^
всего для органов зрения и кожного покрова. Характер возде^
вия на зрительный аппарат и степень поражающего действия лаз*\"
ра зависят от плотности энергии излучения, длины волны и ВЦ6\'
излучения (импульсное или непрерывное). Влияние лазерного и
лучения на кожу также зависит от величины энергии, приход
щейся на единицу поверхности кожного покрова. Характер повре~
ждения кожи зависит от цвета кожи, например пигментированна\"
кожа значительно сильнее поглощает лазерное излучение, чем не
пигментированная. Светлая кожа отражает до 40 % падающего на
нее излучения. При действии лазерного излучения обнаружен ряд
нежелательных изменений со стороны органов дыхания, пищева-
рения, сердечно-сосудистой и эндокринной систем. В некоторых
случаях эти общие клинические симптомы носят довольно стой-
кий характер, являясь результатом влияния на нервную систему.
Рассмотрим действие наиболее биологически опасных спек-
тральных диапазонов лазерного облучения.
В инфракрасной области энергия наиболее «коротких» волн
@,7—1,3 мкм) может проникать на сравнительно большую глуби-
ну в кожу и прозрачные среды глаза. Глубина проникновения за-
висит от длины волны падающего излучения. Участок высокой
прозрачности на длинах волн от 0,75 до 1,3 мкм имеет максимум
прозрачности в районе 1,1 мкм. На этой длине волны 20 % энер-
гии, падающей на поверхностный слой кожи, проникает в кожу на
глубину до 5 мм. При этом в сильно пигментированной коже глу-
бина проникновения может быть еще больше. И тем не менее кожа
человека достаточно хорошо противодействует инфракрасному
излучению, так как она способна рассеивать тепло благодаря кро-
вообращению и понижать температуру ткани вследствие испаре-
ния влаги с поверхности.
Значительно труднее от инфракрасного облучения защитить
глаза, в них тепло практически не рассеивается, и хрусталик, Ф°\"
кусирующий излучение на сетчатке, усиливает эффект биологиче-
ского воздействия. Все это заставляет при работе с лазерами осо-
бое внимание обращать на защиту глаз. Роговая оболочка глаза
прозрачна для излучения в интервале длин волн 0,75—1,3 мкм и
становится практически непрозрачной только для длин волн более
2 мкм.
Степень теплового поражения роговицы зависит от поглошеН\'
ной дозы облучения, причем травмируется главным образом п°~
верхностный, тонкий слой. Если в интервале волн 1,2—1,7 мкм ве-
личина энергии облучения превышает минимальную дозу облуче\'
238 ... .¦ \' , -.¦ • ,—:,, \' \'
^ то может произойти полное разрушение защитного эпители-
^ьного слоя. Ясно, что подобное перерождение тканей в области,
сПоложенной непосредственно за зрачком, серьезно сказывает-
V ла состоянии органа зрения. Радужная оболочка, отличающая-
°а высокой степенью пигментации, поглощает излучение практи-
чески всего инфракрасного диапазона.