Czym jest promieniowanie jonizujące?

Promieniowanie jonizujące, według definicji przytoczonej przez Światową Organizację Zdrowia (WHO), jest niczym innym, jak rodzajem energii uwalnianej przez atomy i przemieszczającej się w postaci fal elektromagnetycznych bądź cząstek. Zdolność jonizowania i przenikania  jest uzależniona od ilości energii, rodzaju emitowanego promieniowania i składu oraz grubości materiału poddawanego radiacji. Źródłami promieniowania są: substancje promieniotwórcze, reaktory jądrowe / akceleratory oraz medyczna aparatura terapeutyczna i diagnostyczna (aparaty rentgenowskie / tomografy itp.). Promieniowanie na powierzchnię Ziemi dodatkowo dociera z przestrzeni kosmicznej, a jego obecność można stwierdzić również we wnętrzu niebieskiej planety. Faktycznie może być szkodliwe i niebezpieczne, gdyż powoduje uszkodzenie komórek. Destrukcyjne działanie promieniowania na żywy organizm, korzystając z aktualnego stanu wiedzy, można jednak przekuć w ratowanie zdrowia i życia, napromieniając w sposób zaplanowany i kontrolowany pacjentów, u których zdiagnozowano np. chorobę nowotworową.

Produktami inauguracyjnych procesów radiacyjnych, zachodzących w wyniku pochłaniania promieniowania jonizującego przez dany ośrodek, są swobodne elektrony, jony dodatnie i ujemne, wolne rodniki, a także wzbudzone atomy lub cząsteczki wykazujące dużą zdolność wchodzenia w reakcje chemiczne. W gazach i cieczach następuje wyrównywanie stężeń produktów reakcji dzięki procesom dyfuzji. W ciałach stałych promieniowanie jonizujące wywołuje powstanie trwałych defektów sieci krystalicznej. Uszkodzenia radiacyjne mogą także w sposób zasadniczy zmienić właściwości kryształu, w wyniku czego materiały konstrukcyjne stają się twarde i kruche. Skutki napromienienia mogą być wczesne lub późne. Pierwsze przejawiają się jako ostra choroba popromienna, drugie – jako zmiany genetyczne bądź nowotwory. Co istotne, wrażliwość tkanki na promieniowanie jonizujące wzrasta wraz z  liczbą zachodzących w niej podziałów komórkowych i jest tym wyższe, im mniejsze jest zróżnicowanie „materiału”.

Skutki promieniowania jonizującego dzielą się na efekty deterministyczne i stochastyczne, w zależności od tego, czy są bezpośrednio związane z wielkością przyjętej dawki, czy nie. Z powodu zapadalności na nowotwór złośliwy piersi prawdopodobieństwo wystąpienia efektów stochastycznych u kobiet jest o 40% wyższe niż u mężczyzn. Szpik kostny i krew to tkanki ludzkiego ciała najbardziej podatne na promieniowanie. Pierwszym następstwem przyjętej radiacji jest leukopenia, czyli spadek zawartości leukocytów we krwi (poprzedzający wywołujące krwotoki zmniejszenie liczby płytek krwi), a w przypadku bardzo poważnych  szkód – erytrocytów. Układ limfatyczny na promieniowaniu cierpi w głównej mierze z racji zakażenia węzłów chłonnych i śledziony w następstwie śmierci limfocytów obecnych w strukturze. Jelito cienkie jest odcinkiem promienioczułym, natomiast przełyk i żołądek wykazują mniejszą wrażliwość na emisję. Lekkie uszkodzenia są przyczyną nierównomiernego namnażania się komórek jelita. Przechodzące przez materię promieniowanie jonizujące ulega rozpraszaniu lub pochłanianiu, czemu towarzyszy przekazywanie energii promieniowania atomom i cząsteczkom ośrodka. Może także wywoływać reakcje jądrowe. Ilościową miarą energii przekazywanej ośrodkom jest tzw. wartość LET (w tłumaczeniu: liniowe przenoszenie energii), wyrażająca średnią wartość energii przekazywanej ośrodkom, przypadającą na jednostkę długości toru cząstki. Ciekawostką może być to, że w ciągu sekundy wewnątrz ciała człowieka dochodzi średnio do ok. 8 tys. rozpadów promieniotwórczych, co prowadzi do wewnętrznego napromieniowania przede wszystkim elektronami i kwantami gamma. Średnia roczna dawka skuteczna pochodząca od izotopów promieniotwórczych występujących w organizmie człowieka wynosi 0,3 mSv, co jest równe ok. 8% całkowitej dawki pochodzącej ze źródeł naturalnych.

Medycyna nuklearna i choroba popromienna

W kontekście tematu zogniskowanego na ukazaniu zależności między promieniowaniem a jego ewentualnym wpływem (pozytywnym, medycznym) na ludzki organizm należy szerzej określić zakres medycyny nuklearnej. Jest to dział zajmujący się terapeutycznym i diagnostycznym zastosowaniem izotopów promieniotwórczych. Jego genezy należy upatrywać w badaniu i leczeniu osób, u których zdiagnozowano ostrą chorobę popromienną, będącą skutkiem zrzucenia bomb na Hiroszimę i Nagasaki. W miarę upływu lat katalog badań w ramach tej dziedziny znacznie się rozszerzył. Na medycynie nuklearnej istotnie zyskała onkologia. To właśnie dzięki niej dokonał się znaczny postęp w zakresie uwidaczniania guzów pierwotnych i ich przerzutów, oceny skutków ubocznych terapii onkologicznej, a także metod leczenia radioizotopami. Postęp ten odnosi się zarówno do sprzętu, jak i radiofarmaceutyków. Komputerowa analiza obrazów zastąpiła obrazowanie narządów na kliszy fotograficznej, a wprowadzenie tomografii izotopowej zdecydowanie poprawiło jakość diagnostyczną.

Do koronnych badań z zakresu tej gałęzi medycyny należy scyntygrafia – metoda ukierunkowana na oględziny narządów takich jak nerki czy serce, poszukująca potencjalnych zmian w prawidłowym funkcjonowaniu mięśnia, sondująca schorzenia onkologiczne czy endokrynologiczne. Scyntygrafia polega na wprowadzeniu do organizmu pacjenta farmaceutyków znakowanych radioizotopami, zarejestrowaniu promieniowania pochodzącego z tych izotopów oraz graficznym przedstawieniu ich rozmieszczenia, dzięki czemu umożliwia fizyczną i funkcjonalną ocenę pracy danego organu. Należy także wspomnieć o intrygującym urządzeniu, nazywanym licznikiem całego ciała, pozwalającym badać skażenia wewnętrzne organizmu. Jest to duża komora, o grubych ścianach, w której umieszcza się badaną osobę, a następnie za pomocą detektorów mierzy wysyłane przez nią promieniowanie. Osłona eliminuje tło promieniowania, ponieważ badane ilości izotopów są stosunkowo niewielkie. Warto wiedzieć, że nasze ciało zawsze wykazuje pewną promieniotwórczość ze względu na zawarte w nim izotopy naturalne, głównie potas – 40K.

Opisując zagadnienie dotyczące promieniowania, należy zaznaczyć, jakie konsekwencje mogą wiązać się z nieodpowiedzialnym stosowaniem radiacji. Chodzi o chorobę popromienną dotykającą szczególnie pracowników służby zdrowia narażonych na częstą ekspozycję promieniotwórczą. Choroba popromienna zaczyna się od umownej dawki 1 Sv (siwert) przyjętej w krótkim czasie (np. 24 godziny) na całe ciało. Choroby tej nie należy jednak mylić z odczynem popromiennym, który jest skutkiem ubocznym radioterapii. Ów odczyn może stanowić konsekwencję wadliwego działania sprzętu używanego do radioterapii nowotworów lub rzadziej – badań obrazowych typu RTG. W konsekwencji chory, który jest poddawany takim badaniom lub radioterapii, otrzymuje bardzo wysoką dawkę promieniowania jonizującego w krótkim czasie. Istnieją dwa typy choroby popromiennej – ostra oraz przewlekła. Z ostrą chorobą popromienną mamy do czynienia wtedy, gdy objawy pojawiają się od kilku dni do dwóch tygodni po napromieniowaniu. Choroba popromienna przewlekła może ujawnić się w odległym czasie od wyeksponowania na radiację. Aspekt leczenia choroby popromiennej zależy w dużej mierze od jej rodzaju. W postaci hematologicznej stosuje się płyny krwiozastępcze, preparaty krwiopochodne, antybiotyki, leki pobudzające proces hematopoezy szpikowej bądź leki przeciwgrzybiczne i przeciwwirusowe. Z kolei w przypadku postaci jelitowej konieczne jest żywienie parenteralne (pozajelitowe). Stosuje się je do czasu zregenerowania uszkodzonego przewodu pokarmowego.

Telefony komórkowe mogą być niebezpieczne?

Jakiś czas temu w przestrzeni publicznej pojawił się temat rzekomego negatywnego wpływu telefonu komórkowego na mózg użytkownika. Jeszcze mocniej zaakcentowano to w przypadku popularnej sieci 5G. Część badaczy starała się dowieść, że częste korzystanie z telefonu może prowadzić do koncentrycznego wzrostu temperatury mózgu oraz problemów ze wzrokiem z powodu uszkodzenia struktur optycznych – rogówki, soczewki i siatkówki. Zdaniem innych, ujemnego wpływu promieniowania należy szukać w możliwości ogólnego uszkodzenia elementów różnych komórek tworzących organizm. WHO na podstawie analizy wyników ponad 25 tys. badań naukowych uznała, że nie ma wystarczających dowodów na to, by jednoznacznie wykazać negatywne konsekwencje zdrowotne, jeśli chodzi o wpływ pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez urządzenia telekomunikacyjne na ciało człowieka. Potwierdzono jednak występowanie efektu termicznego w postaci nagrzewania się warstw powierzchownych ciała. Organizm reaguje na podniesienie temperatury, np. zwiększając przepływ krwi, co skutkuje szybszym usuwaniem ciepła. Ten sam mechanizm działa przy zwiększonym wysiłku fizycznym.

Jako ciekawostkę można podać fakt, że w Polsce, w ujęciu ponadlokalnym, kontrolowanie poziomu promieniowania jonizującego leży w gestii Państwowej Agencji Atomistyki. Na terenie kraju prowadzony jest stały monitoring mocy dawki promieniowania gamma oraz zawartości izotopów promieniotwórczych w środowisku i produktach spożywczych. Pomiary wykonywane w ramach monitoringu prowadzone są przez: stacje pomiarowe (tworzące system wczesnego wykrywania skażeń natury promieniotwórczej), placówki pomiarowe (prowadzące pomiary skażeń promieniotwórczych materiałów środowiskowych i żywności) oraz służby jednostek eksploatujących obiekty jądrowe i dozór (prowadzący monitorowanie w ujęciu lokalnym).