Οι κυριότεροι τύποι ακτινοβολίας είναι δύο : η ιονίζουσα και η μη ιονίζουσα. Η πρώτη είναι ικανή να προκαλέσει την απόσπαση ενός ή περισσότερων από τα ηλεκτρόνια που κινούνται σε τροχιές γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου, δημιουργώντας έτσι τη χημική οντότητα που ονομάζεται ιόν, έχει ηλεκτρικό φορτίο και μπορεί να ενωθεί με άλλα ιόντα. Ο ιονισμός ατόμων ή μορίων που παίζουν σπουδαίο ρόλο στον οργανισμό μπορεί να οδηγήσει σε βιολογικές βλάβες. Η μη ιονίζουσα ακτινοβολία έχει διαφορετική επίδραση στα μόρια. Η ακτινοβολία αυτή έχει την τάση να προκαλεί διέγερση (ένα είδος κραδασμού) των συστατικών ατόμων των μορίων, αλλά η ενέργεια που μεταβιβάζει στα άτομα δεν είναι τόση, ώστε να προκαλέσει μετατόπιση ηλεκτρονίων και σχηματισμό ιόντων.
ΙΟΝΙΖΟΥΣΑ ΑΚΤΙΝΙΒΟΛΙΑ Υπάρχουν τρεις τύποι ιονίζουσας ακτινοβολίας : οι ακτίνες Χ (Roentgen), οι ακτίνες γ και η σωματιδιακή ακτινοβολία. Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα (δηλαδή αποτελούν μέρος του ίδιου συνεχούς φάσματος – του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος – που περιλαμβάνει τα ραδιοφωνικά (ερτζιανά) κύματα, την υπέρυθρη ακτινοβολία, το ορατό φως, το υπεριώδες φως και τις ακτίνες γ) πολύ μικρού κύματος και πολύ μεγάλης (υψηλής) συχνότητας. Οι ακτίνες Χ παράγονται από ειδικές ηλεκτρικές συσκευές (< γεννήτριες > ακτίνων Χ), δεν έχουν μάζα ούτε ηλεκτρικό φορτίο και η διεισδυτική ισχύς τους εξαρτάται από την ενέργειά τους, η οποία με τη σειρά της, εξαρτάται από την τάση (voltage) που χρησιμοποιείται για την παραγωγή τους. Οι ακτίνες Χ που παράγονται με τάση λίγων χιλιάδων βολτ μπορούν να διαπεράσουν μόνο λίγα χιλιοστόμετρα ιστών, ενώ εκείνες που παράγονται με 10.000 βολτ, περίπου, έχουν ενέργεια αρκετή για να διαπεράσουν ολόκληρο το πάχος του σώματος και να παραγάγουν ακτινογραφίες. Οι ακτίνες Χ που χρησιμοποιούνται στην ακτινοθεραπεία παράγονται με τάση μερικών εκατομμυρίων βολτ και διαθέτουν ενέργεια αρκετή για την καταστροφή νεοπλασμάτων που εντοπίζονται βαθιά στο σώμα. Οι ακτίνες γ έχουν ιδιότητες σχεδόν ίδιες με τις ακτίνες Χ. Η κυριότερη διαφορά μεταξύ των δύο είναι ότι οι ακτίνες γ δεν παράγονται από μηχάνημα αλλά κατά την αυτόματη αποσύνθεση ραδιενεργών υλικών. Επίσης τείνουν να έχουν μικρότερο μήκος κύματος και υψηλότερη συχνότητα από τις ακτίνες Χ, αν και από αυτή την άποψη η μεταξύ τους διαχωριστική γραμμή είναι κάπως ασαφής. Σε αντίθεση με τις ακτίνες Χ και γ, η σωματιδιακή ακτινοβολία έχει μάζα και μπορεί να διαθέτει και ηλεκτρικό φορτίο. Αντιπροσωπεύει μέρη ατόμων, όπως ηλεκτρόνια (ή σωματίδια β, τα οποία έχουν ηλεκτρικό φορτίο και πολύ μάζα), πρωτόνια (θετικά φορτισμένα σωματίδια με μάζα περίπου 1800 φορές μεγαλύτερη από του ηλεκτρονίου) ή νετρόνια (ουδετερόνια : σωματίδια με μάζα ίδια με του πρωτονίου αλλά χωρίς ηλεκτρικό φορτίο). Πηγές σωματιδιακής ακτινοβολίας μπορούν να αποτελέσουν οι πυρήνες μικρών ατόμων (οι πυρήνες του ηλίου ονομάζονται και σωματίδια α) ή ακόμα και μεγαλύτερων. Σωματιδιακή ακτινοβολία μπορεί να παραχθεί κατά την αποσύνθεση ραδιενεργών ατόμων ή με μηχανήματα.
ΠΗΓΕΣ ΙΟΝΙΖΟΥΣΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Η ιονίζουσα ακτινοβολία μπορεί να προέλθει από φυσικές ή από τεχνητές πηγές. Μια φυσική πηγή αποτελούν οι κοσμικές ακτίνες, που προέρχονται από μακρινές περιοχές του διαστήματος αλλά και από τον ήλιο. Κατά μεγάλο μέρος, αυτές οι ακτίνες αποτελούνται κυρίως από υψηλής ενεργειακής στάθμης πρωτόνια μαζί με λίγους πυρήνες ατόμων (κυρίως πυρήνες ηλίου). Οι υψηλής ενεργειακής στάθμης κοσμικές ακτίνες μπορούν όχι μόνο να ακτινοβολήσουν τους ζωντανούς οργανισμούς στην επιφάνεια της γης, αλλά και να διαπεράσουν και αρκετά μέτρα χώματος ή βράχου. Η ποσότητα κοσμικών ακτίνων που δέχεται ένα άτομο εξαρτάται από το υψόμετρο στο οποίο ζει. Έτσι η ετήσια δόση κοσμικής ακτινοβολίας την οποία δέχεται ένα άτομο που ζεί σε υψόμετρο 2000 μέτρων, υπερβαίνει το διπλάσιο της δόσης που δέχεται ένα άτομο το οποίο ζει σε υψόμετρο 0 (της επιφάνειας της θάλασσας). Μια άλλη φυσική πηγή ιονίζουσας ακτινοβολίας είναι η δευτερογενής ακτινοβολία, η οποία παράγεται στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας από κοσμικές ακτίνες και αποτελείται κυρίως από ακτίνες γ και υψηλής ενεργειακής στάθμης ηλεκτρόνια. Η ετήσια δόση αυτής της δευτερογενούς ακτινοβολίας ποικίλει ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος η μέγιστη παρατηρείται στους πόλους και η ελάχιστη στον ισημερινό της γη Η άλλη κύρια φυσική πηγή ιονίζουσας ακτινοβολίας είναι η ραδιενέργεια. Πολλά ορυκτά περιέχουν ασταθείς πυρήνες ατόμων που αποσυντίθεται αυτόματα (με μια διαδικασία που είναι γνωστή ως ραδιενεργός διάσπαση) εκπέμποντας σωματίδια α ή β και / ή ακτίνες γ. Το φυσικό ραδιενεργό ισότοπο κάλιο 40 (ισότοπο ονομάζεται η παραλλαγή ενός στοιχείου που είναι χημικά ίδια με το πρωτότυπο αλλά παρουσιάζει μερικές φυσικές διαφορές από αυτό) είναι η κυριότερη ενδογενής πηγή ακτινοβολίας του οργανισμού. Ραδιενεργά είναι και πολλά άλλα υλικά που υπάρχουν στη φύση. Σε μερικές περιοχές, την ετήσια δόση ακτινοβολίας αυξάνει σημαντικά το στοιχείο ραδόνιο, που βρίσκεται στο χώμα, στους βράχους και / ή σε οικοδομικά υλικά. Η κυριότερη τεχνητή πηγή ακτινοβολίας στην οποία εκτίθεται ο γενικός πληθυσμός είναι οι ακτίνες Χ που χρησιμοποιούνται για ιατρικούς σκοπούς (διαγνωστικούς και / ή θεραπευτικούς). Στις ΗΠΑ η μέσα ετήσια δόση ακτινοβολίας από τις ιατρικές ακτίνες Χ είναι σχεδόν ίση με εκείνη που προέρχεται από όλες τις φυσικές πηγές Μια άλλη πηγή ακτινοβολίας αποτελούν τα ραδιενεργά ισότοπα (ραδιοΪσότοπα) που επίσης χρησιμοποιούνται για διαγνωστικούς και θεραπευτικούς σκοπούς (βλ. Σπινθηρογράφημα). Τα ραδιοΪσότοπα που χρησιμοποιούνται περισσότερο είναι εκείνα που εκπέμπουν ακτίνες γ (αν και χρησιμοποιούνται και ραδιοΪσότοπα που εκπέμπουν σωματίδια), αλλά επιλέγονται συνήθως τύποι βραχύβιοι, ώστε ο ασθενής να μη δέχεται μεγάλη δόση ακτινοβολίας. Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες δεν είναι μόνο πηγές άμεσης ακτινοβολίας (όπως ακτίνων γ και νετρονίων, που κανονικά απορροφά το μεγάλου πάχους προστατευτικό < κέλυφος > του αντιδραστήρα εμποδίζοντας τη διαρροή τους στο περιβάλλον), αλλά και αποδοτικά μέσα παραγωγής ραδιενεργών ισοτόπων. Το συχνότερο καύσιμό τους είναι το ουράνιο, συχνά εμπλουτισμένο ώστε να περιέχει περισσότερο σχάσιμο ισότοπο (ουράνιο 235) από εκείνο που περιέχουν τα φυσικά κοιτάσματα ουρανίου. Η σχάση (διάσπαση) του ουρανίου, που πραγματοποιείται μέσα στον αντιδραστήρα, έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή θερμότητας και μιας μεγάλης ποικιλίας ραδιενεργών ισοτόπων. Μεταξύ εκείνων που παράγονται στις μεγαλύτερες ποσότητες περιλαμβάνονται ραδιοΪσότοπα του ιωδίου, του ρουθηνίου, του τελλουρίου και του καισίου, αλλά παράγονται και άλλα, με μεγαλύτερη βιολογική σημασία, π.χ. ισότοπα του στροντίου. Σε αντιδραστήρες ταχείας αντίδρασης χρησιμοποιείται ως κυριότερο καύσιμο το πλουτώνιο, το οποίο επίσης παράγεται από το ουράνιο 238. Σοβαρές τεχνητές πηγές ισχυρής ακτινοβολίας αποτελούν και τα πυρηνικά όπλα όπως οι ατομικές βόμβες που χρησιμοποιήθηκαν στη Χιροσίμα και στο Ναγκασάκι (οι οποίες λειτουργούν με γρήγορη διάσπαση ουρανίου ή πλουτωνίου) και οι βόμβες υδρογόνου (που συνδυάζουν πυρηνική σχάση και πυρηνική σύντηξη). Παρ ‘ όλα αυτά, εκτός από τα σχετικά μικρά τακτικά πυρηνικά όπλα και το < ενισχυμένο με ακτινοβολία > όπλο (τη λεγόμενη βόμβα νετρονίου), τα θανατηφόρα αποτελέσματα από την άμεση ακτινοβολία που εκπέμπουν αυτά τα όπλα περιορίζονται σχετικά κοντά στο σημείο της έκρηξης, ενώ οι θανατηφόρες επιδράσεις του ωστικού και του θερμικού κύματος εκτείνονται σε συγκριτικά μεγαλύτερη περιοχή. (Για τα μεγέθη μέτρησης της ακτινοβολίας βλ. πίνακα Μονάδες ακτινοβολίας).
ΜΗ ΙΟΝΙΖΟΥΣΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Ο πιο διαδομένος τύπος μη ιονίζουσας ακτινοβολίας είναι το υπεριώδες φως, που αποτελεί συστατικό του ηλιακού φωτός (και σε μεγάλο ποσοστό του απορροφάται από την ατμόσφαιρα) αλλά μπορεί να παραχθεί και από ειδικές λυχνίες. Η ακτινοβολία αυτού του τύπου μπορεί να διεισδύει μόνο σε επιφανειακές στιβάδες των σωματικών ιστών, αλλά προκαλεί βλάβες των πυρηνικών οξέων (ριβοπυρηνικού – RNA – δεοξυριβοπυρηνικού – DNA -) των κυττάρων, οι οποίες μπορούν να οδηγήσουν στην εμφάνιση καρκίνου του δέρματος. Οι φούρνοι μικροκυμάτων, που ψήνουν με ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, μπορούν να προκαλέσουν βλάβες των ιστών, αν τους ζεστάνουν. Αυτού του είδους η κάκωση είναι απίθανο να συνβεί, διότι οι σύγχρονες συσκευές έχουν στεγανό περικάλυμμα που εμποδίζει τη διαρροή μικροκυμάτων και διαθέτουν σύστημα ασφαλείας που διακόπτει την εκπομπή μικροκυμάτων αν ανοιχθεί τυχαία η θυρίδα τους. Αντίθετα, η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία των ραδιοφωνικών και τηλεοπτικών συσκευών είναι αβλαβής. Οι άλλοι τύποι μη ιονίζουσας ακτινοβολίας στους οποίους εκτίθεται ο άνθρωπος είναι τα μαγνητικά πεδία και οι υπέρηχοι. Ασθενή μαγνητικά πεδία παράγονται γύρω από όλους τους αγωγούς ηλεκτρικού ρεύματος, ενώ ισχυρά χρησιμοποιούνται στην ιατρική για την παραγωγή εικόνων με μαγνητική αντήχηση (μαγνητική τομογραφία). Οι επιδράσεις αυτών των πεδίων αποτελούν σήμερα αντικείμενο έρευνας, αλλά δεν θεωρούνται επιβλαβείς ¨μάλιστα, μερικοί ειδικοί πιστεύουν ότι ενδέχεται να είναι ακόμη και ωφέλιμες. Οι υπέρηχοι (μη ακουστά, υψίσυχνα ηχητικά κύματα) χρησιμοποιούνται στην ιατρική για διαγνωστικούς και, μερικές φορές, θεραπευτικούς σκοπούς. Οι επιδράσεις τους εξαρτώνται από την ισχύ και τη διάρκεια της έκθεσης. Ο ι μικρής ισχύος υπέρηχοι που χρησιμοποιούνται στις ιατρικές εφαρμογές, των οποίων η διάρκεια είναι επίσης σχετικά μικρή, είναι αβλαβείς, αλλά η έκθεση σε υπερήχους μεγάλης ισχύος και / η για μεγάλο χρονικό διάστημα μπορεί να προκαλέσει ιστικές βλάβες. (Βλ. Ακτινοβολία και κίνδυνοι από Ακτινική νόσος).
Θεραπεία με Ακτινοβολία Βλ. Ακτινοθεραπεία.
ΜΟΝΑΔΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ
Beguiler Η μονάδα ραδιενέργειας στο SL (Μπεκερέλ) Ένα μπεκερέλ (Bq) αντιστοιχεί σε μία διάσπαση (ή άλλον πυρηνικό μετασχηματισμό) ανά δευτερόλεπτο. Αν και ο αριθμός των Bq αποτελεί το μέτρο ισχύος μιας ραδιενεργούς πηγής, δεν αντικατοπτρίζει τις διάφορες επιδράσεις των διαφόρων τύπων ακτινοβολίας στους ιστούς από ιατρική άποψη, είναι γενικά χρησιμότερη γιαυτό το σκοπό η μονάδα sievert.
Gray H μονάδα απορροφώμενης δόσης ιονίζουσας ακτινοβολίας στο SL. To γκρευ (Gy) έχει υποσκελίσει το ραντ. Ένα Gy είναι η απορροφήσει ενέργειας ενός τζάουλ (J) από ένα χιλιόγραμμο ακτινοβολούμενου υλικού και ισοδυναμεί με 100 ραντ.
Rad Συντομογραφία των λέξεων radiation absorbed dose (απορροφώμενη δόση ακτινοβολίας). Το rad είναι η μονάδα απορροφώμενης δόσης μιάς ιονίζουσας ακτινοβολίας. Ένα rad ισοδυναμεί με την απορρόφηση ενέργειας 100 εργίων (το έργιο – erg- είναι η μονάδα έργου ή ενέργειας) ανά γραμμάριο ακτινοβολούμενου υλικού. Το rad έχει υποσκελισθεί από το Gray (την αντίστοιχη μονάδα του SL). 1 rad ισοδυναμεί με 0,01 Gy.
Rem Συντομογραφία των λέξεων roentgen equivalent man (ισοδύναμο του roentgen στον άνθρωπο). Το ρεμ είναι η απορροφώμενη δόση ιονίζουσας ακτινοβολίας η οποία προκαλεί το ίδιο βιολογικό αποτέλεσμα με εκείνο που συνεπάγεται η επίδραση 1 rad ακτινών Χ ή Υ. Η εισαγωγή της μονάδας rem ήταν συνέπεια της παρατήρησης ότι ορισμένοι τύποι ιονίζουσας ακτινοβολίας όπως τα νετρόνια, προκαλούν μεγαλύττερο βιολογικό αποτέλεσμα από εκείνο που παρατηρείται μετά από την απορρόφηση ισοδύναμης ποσότητας ενέργειας προερχόμενης από ακτίνες Χ ή Υ. Με λίγα λόγια το rem αντιπροσωπεύει το μέτρο της βιολογικής δραστικότητας της ακτινοβόλησης. Προκειμένου για ακτίνες Χ ή Υ το rem ισοδυναμεί με το rad, αλλά προκειμένου για αλλους τύπους ακτινοβολίας ο αριθμός των rem είναι το γινόμενο του πολλαπλασιασμού των rad επί ένα ειδικό παράγοντα (το λεγόμενο παράγοντα ποιότητας ή σχετικής βιολογικής δραστηριότητας), ο οποίος εξαρτάται από το τύπο της εκάστοτε ακτινοβολίας. Το SL ή μονάδα rem έχει υποσκελισθεί από το sievent. 1 rem είναι ισοδύναμο με 0,01 sievent.
Sievent Η μονάδα ισοδύναμης απορροφώμενης δόσης ακτινοβολίας στο SL. Το σιβέρτ (Sv) έχει υποσκελίσει το ρεμ. Ένα Sv είναι η απορροφώμενη δόση ακτινοβολίας η οποία προκαλεί το ίδιο βιολογικό αποτέλεσμα με ένα Gy ακτίνων Χ ή Υ. Ένα Sv ισοδυναμεί με 100 rem.
Μέτρηση των επιπέδων ακτινοβολίας Στο SΙ (Systeme internationale: Διεθνές Σύστημα μονάδων) τα επίπεδα ακτινοβολίας προσδιορίζονται με τρεις κύριες μονάδες, το bequerei το gray και το sievent οι οποίες περιγράφονται πιο πάνω μαζί με δύο ακόμα μονάδες ακτινοβολίας (το rad και το rem) που σήμερα έχουν σε μεγάλο βαθμό εκτοπισθεί από αυτές, αλλά εξακολουθούν μερικές φορές να χρησιμοποιούνται για ορισμένους σκοπούς.
Κίνδυνοι από Ακτινοβολία Κίνδυνους από ακτινοβολία μπορούν να προκαλέσουν η έκθεση σε εξωτερικές πηγές ακτινοβολίας (π.χ ακτίνων Χ ή γ) και η εσωτερική ακτινοβόληση από ραδιενεργά υλικά που έχουν εισέλθει στο σώμα (βλ. Ακτινοβολία). Δυο θέματα ιδιαίτερου δημόσιου ενδιαφέροντος είναι η ύπαρξη, ή όχι, κινδύνου ακτινοβολίας από τους τηλεοπτικούς, γενικά, δέκτες και η ύπαρξη, ή όχι, κινδύνου λόγω ακτινοβόλησης των τροφίμων. Στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν ενδείξεις ότι οποιοδήποτε από τα δύο δημιουργεί κινδύνους. Οι οθόνες των τηλεοπτικών δεκτών δεν εκπέμπουν σημαντικές ποσότητες διεισδυτικής ακτινοβολίας και η τροφή που έχει ακτινοβοληθεί δεν γίνεται ραδιενεργός.
ΤΥΠΟΙ ΚΑΙ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΩΝ ΚΙΝΔΥΝΩΝ Η δόση που δέχεται το άτομο και η διάρκεια της έκθεσής του αποτελούν τους κρίσιμους παράγοντες για τις επιπτώσεις της ακτινοβολίας. Μερικές μορφές ακτινοβολίας προκαλούν βλάβες όταν η ολική δόση τους υπερβαίνει ορισμένον ουδό – συνήθως από 1 sievert και άνω (βλ. πίνακας Μονάδες ακτινοβολίας). Οι βλάβες αυξάνονται ανάλογα με την υπέρβαση του ουδού και περιλαμβάνουν την ακτινική νόσο (την αρχική αντίδραση στην ακτινοβολία), τον ακτινικό καταρράκτη και την ανεπάρκεια διαφόρων οργάνων, που μπορεί να παρατηρηθεί μόνο μετά από πολυετή έκθεση στην ακτινοβολία. Οι κίνδυνοι αυτοί είναι δυνατό να αποφευχθούν όταν η συνολική έκθεση στην ακτινοβολία διατηρείται κάτω από την οριακή δόση (ουδό). Η βαρύτητα των βλαβών που σχετίζονται με άλλους κινδύνους από ακτινοβολία δεν εξαρτάται από την δόση της συγκεκριμένης ακτινοβολίας, αλλά ο κίνδυνος βλάβης αυξάνεται όσο αυξάνεται η δόση. Το κυριότερο παράδειγμα ακτινικής βλάβης αυτού του τύπου παρέχει ο καρκίνος που προκαλείται από ακτινοβολία. Συνήθως παρατηρείται πολλά χρόνια μετά την έκθεση του ατόμου στην επίδραση της ακτινοβολίας – η λευχαιμία μετά από 5 – 15 χρόνια και ο καρκίνος του δέρματος, του πνεύμονα, του μαστού ή άλλων οργάνων μετά από 40 ή περισσότερα χρόνια. Μια άλλη μορφή ακτινικής βλάβης αποτελούν οι κληρονομήσιμες γενετικές διαταραχές που είναι δυνατό να προκληθούν. Η Διεθνής Επιτροπή Ακτινοπροστασίας (international on Radiological Protection) έχει καταλήξει στο συμπέρασμα ότι ο συνολικός παράγων κινδύνου θανάτου από καρκίνους οφειλόμενους σε ακτινοβολία είναι περίπου 1 : 100 ανά sievert απορροφώμενης ακτινοβολίας. Επίσης περίπου 1: 100 ανά sievert υπολογίζεται ο κίνδυνος κληρονομικής διαταραχής μέσα στις πρώτες δύο γενεές μετά την ακτινοβόληση οποιουδήποτε από τους δύο γονείς. Αλλά και ο πρόσθετος κίνδυνος για τις επόμενες γενεές θεωρείται ο ίδιος΄
Δείκτης Πρόσληψης Ακτινοβολίας Συσκευή που επιτρέπει στα μέλη του προσωπικού νοσοκομείων να παρακολουθούν την έκθεσή τους στη ραδιενεργό ακτινοβολία. Είναι μικρή (σαν πλακέτα) και στερεώνεται στον ιματισμό εκείνων που εκτελούν ακτινολογικές εξετάσει;ς και εφαρμόζουν ακτινοθεραπεία, ώστε να διατηρούν την έκθεσή τους στην ακτινοβολία μέσα στα όρια ασφαλείας. Η συσκευή περιέχει ένα τεμάχιο φωτογραφικής πλάκας, στη μια πλευρά της οποίας έχει επαλειφθεί ένα ταχύ (ευαίσθητο) γαλάκτωμα αλάτων και στην άλλη ένα βραδύ (λιγότερο ευαίσθητο). Οι μικρές δόσεις ακτινοβολίας μαυρίζουν μόνο το ταχύ γαλάκτωμα, ενώ οι μεγάλες αρχίζουν να μαυρίζουν το βραδύ και θολώνουν (κάνουν αδιαφανές) το ταχύ.
Παθολογικά Αποτελέσματα της Ακτινοβολίας Βλ. Ακτινική νόσος.
Ακτινοβολία υπεριώδης Βλ. Ακτίνες Χ.
|