1.Promieniowanie.

Emisja energii w postaci fali elektromagnetycznej (promieniowanie elektromagnetyczne) lub też w postaci strumienia cząsteczek (promieniowanie korpuskularne) nazwana jest promieniowaniem. Promieniowanie elektromagnetyczne polega na rozchodzeniu się zaburzenia pola elektrycznego i magnetycznego w przestrzeni. Mają wtedy postać fali o jednej określonej długości i amplitudzie nazywamy go wówczas promieniowaniem monochromatycznym lub są mieszanką fal o różnych długościach i nazwa się promieniowaniem polichromatycznym. W obrębie promieniowania elektromagnetycznego największe znaczenie ma promieniowanie świetlne wraz z promieniowaniem nadfioletowym i podczerwonym.

Promieniowanie jonizujące działa stale na wszystkie organizmy żywe na Ziemi. Jest ono naturalnym czynnikiem środowiska, który ma określony wpływ na zjawiska biologiczne, zarówno w skali gatunku, jak i poszczególnych jednostek. Promieniowanie jonizujące odgrywa istotną rolę w procesach ewolucji gatunku, a pewnie miało także swój udział w powstawaniu życia na Ziemi. Promieniowanie jonizujące, które normalnie i stale istnieje i towarzyszy wszystkim przejawom indywidualnego i społecznego życia na Ziemi, nazywa się promieniowaniem naturalnym albo naturalnym tłem promieniowania. Pochodzi ono z dwóch głównych źródeł: z przestrzeni kosmicznej (promieniowanie kosmiczne) oraz ze źródeł ziem­skich. Źródłami ziemskimi promieniowania są naturalne pierwiastki pro­mieniotwórcze (głównie z grupy uranu), a także promieniotwórczy potas (40K)i węgiel (14C), stanowiące niewielkie domieszki do niepromieniotwórczych izotopów tych pierwiastków. Zawarte są one w skorupie ziemskiej, wodzie, powietrzu, we wszystkich przedmiotach i pokarmach otaczającego nas świata. Wielkość naturalnego promieniowania jest różna w różnych miejscach naszego globu. Od czasu odkrycia promieniowania rentgenowskiego oraz naturalnej i sztucznej promieniotwórczości, ilość promieniowania jonizującego na Ziemi znacznie się zwiększyła, ponieważ człowiek zaczął sam wytwarzać różne źródła promieniowania.

Napromieniowanie ze źródeł sztucznych dzieli się na:

  • Napromieniowanie ze wskazań lekarskich (badania diagnostyczne za pomocą promieni rentgenowskich), leczenie promieniami rentgenowskimi, badania przy użyciu izotopów promieniotwórczych.
  • Napromieniowanie związane z wybuchami jądrowymi, przemysłowymi odpadami promienio­twórczymi oraz skażeniami przypadkowymi.

Jak wynika z analizy danych liczbowych, 80-90% napromieniowania ze źródeł sztucznych pochodzi z działalności lekarskiej, tj. z badań diagnostycz­nych przy użyciu promieni rentgenowskich i promieniotwórczych substancji podawanych w celach diagnostycznych lub terapeutycznych. Wartości dawek promieniowania są tutaj niewielkie i kontrolowane, nie należy się, więc obawiać tej formy ekspozycji na promieniowanie. Niepokój budzi napromieniowanie ze skażeń promieniotwórczych. Największym zagrożeniem są wybuchy jądrowe. Jeśli ludzkości uda się wyeliminować to zagrożenie, pozostanie sprawa skażeń z reaktorów jądrowych, wydzielających pewne ilości izotopów promieniotwórczych, których ilość gwałtownie wzrasta w czasie awarii. Izotopy te emitowane są do troposfery i mogą pojawiać się w postaci opadu promieniotwórczego (radioaktywnego), co z kolei powoduje pojawienie się ich w nadmiarze w środkach powszechnego użytku, w artykułach żywnościowych itp.

Dokładna ilościowa ocena możliwych skutków napromieniowania ludności świata nie jest obecnie możliwa, brak jest, bowiem odpowiednio szczegółowych danych. Niewątpliwie jednak wzrost napromieniowania ludności świata spowoduje w przyszłości zwiększenie liczby zaburzeń spowodowanych tym napromieniowaniem.

2. Rodzaje promieniowania elektromagnetycznego.

Promieniowanie podczerwone.

Promieniowanie podczerwone stanowi ono część niewidzialnego promieniowania elektromagnetycznego, mieszczącego się w widmie między czerwienią a mikrofalami. Jest ono emitowane przez rozgrzane ciała. W lecznictwie znajduje zastosowanie promieniowanie o długości fali od 770 do 15 000 nm.

Działanie biologiczne promieniowania podczerwonego polega na wpływie cieplnym. Dzięki temu rozszerza ono naczynia krwionośne skóry i wywołuje reakcje ze strony głębiej położonych naczyń, zmniejsza napięcie mięśni szkieletowych, działa przeciwbólowo podwyższając próg odczuwania bólu, wzmaga przemianę materii oraz pobudza receptory cieplne skóry, wpływając przez odruchy na narządy głębiej położone.

Stosowane w lecznictwie urządzenia emitujące promieniowanie podczerwone dzielą się na promienniki emitujące promieniowanie podczerwone oraz lampy emitujące promieniowanie podczerwone wraz z promieniowaniem widzialnym. W pierwszych źródłem promieniowania jest spirala z drutu oporowego w obudowie z materiału żaroodpornego, w drugich zaś żarówki emitujące promieniowanie podczerwone i promieniowanie widzialne.

Wskazania do leczniczego stosowania promieniowania podczerwonego stanowią: przewlekłe stany zapalne, przewlekłe i ostre zapalenia stawów, zapalenia okołostawowe, nerwobóle i zespoły bólowe oraz stany po przebytym zapaleniu skóry i tkanek miękkich pochodzenia bakteryjnego. Naświetlanie promieniami podczerwonymi można stosować również jako zabieg wstępny przed masażem.

Przeciwwskazania do leczniczego stosowania promieniowania pod­czerwonego stanowią: niewydolność krążenia, czynna gruźlica płuc, skłonność do krwawień, zaburzenia w ukrwieniu obwodowym kończyn, stany gorącz­kowe, ostre stany zapalne skóry i tkanek miękkich.

Promieniowanie nadfioletowe.

Promieniowanie nadfioletowe jest promieniowaniem niewidzialnym. W widmie promieniowania elektromagnetycznego jest usytuowane między obszarem widzialnego fioletu a promieniowaniem rentgenowskim. Długość fali promieniowania nadfioletowego wynosi od 400-10 nm. Ze względu na różnice w działaniu biologicznym, stosowane w lecznictwie promieniowanie nadfioletowe dzieli się na: obszar A (400 - 315 nm), obszar B (315-280 nm) oraz obszar C (280-200 nm).

Wpływ promieniowania nadfioletowego na organizm ludzki jest złożony. Działanie tego promieniowania polega głównie na wywoływaniu w skórze reakcji fotochemicznych. Do ważniejszych ich następstw należy powstawanie: rumienią fotochemicznego skóry, ciał zapobiegających krzywicy oraz pigmentu.

Promienie nadfioletowe w odpowiedniej dawce wywołują w skórze foto­chemiczny odczyn rumieniowy, który w odróżnieniu od rumienią cieplnego występuje po okresie utajenia trwającym 1-6 godzin, w zależności od zastosowanej dawki. Największe nasilenie rumienią obserwuje się zwykle po upływie 6-12 godzin a po upływie 24 do 48 godzin rumień całkowicie zanika. Odczyn ten powstaje w wyniku działania na naczynia krwionośne związków powstałych w następstwie działania promieniowania nadfioletowego na komórki naskór­ka. Na intensywność rumienia mają wpływ układ nerwowy i układ dokrewny. Zależy on również od grubości naskórka, karnacji i wieku. Osoby o jasnej karnacji i jasnych włosach, czyli blondyni i rudzi są bardziej wrażliwi od brunetów również dzieci są bardziej wrażliwe niż osoby w wieku zaawansowanym. Także niektóre leki i związki chemiczne zwiększają wrażliwość skóry na promieniowanie nadfioletowe.

W organizmach zwierzęcych a także u człowieka w wydzielinie gruczołów łojowych występuje sterol, który pod wpływem promieni nadfioletowych ulega przemianie na witaminę D3. W ostatnich latach stwierdzono, że czynnym czynnikiem zapobiegającym krzywicy nie jest witamina D3, lecz jej metabolit - hormon kalcytriol. Hormon ten, wytwarzany przez nerki, jest substancją usprawniającą wchłanianie wapnia w jelitach, stymulującą jego uwalnianie z kości oraz zwiększającą wchłanianie zwrotne jonów wapnia i fosforu w nerkach.

Poddawanie skóry działaniu promieniowania nadfioletowego powoduje jej przebarwienie, co jest uzależnione od gromadzenia się w warstwie podstawowej naskórka brunatnego barwnika, czyli melaniny, który powstaje pod wpływem promieniowania nadfioletowego w komórkach naskórka. Jego funkcja w przebar­wienia skóry nie jest do końca wyjaśniona. Opalenizna, która powstaje pod wpływem promieni słonecznych, jest wynikiem działania promieni podczer­wonych, widzialnych i nadfioletowych. Promieniowanie nadfioletowe wywołuje ponadto wiele zmian w skórze, które są wykorzystywane w lecznictwie. Skóra pod ich wpływem staje się bardziej elastyczna, lepiej ukrwiona i mniej podatna na zakażenia. Następuje szybszy rozrost komórek naskórka.

Sądzi się również, że promieniowanie nadfioletowe wywiera też wpływ na przemianę materii oraz układ dokrewny. Przyjmuje się, że lecznicze oddziaływanie tego promieniowania wiąże się w znacznym stopniu ze wzrostem aktywności zawartych w organizmie wodosiarczków, które pobudzają reakcje oksydacyjno-redukcyjne hormonów, witamin i enzymów. Promieniowanie nadfioletowe wywiera również działanie bakteriobójcze.

Podstawą dawkowania promieniowania nadfioletowego jest określenie wrażliwości osoby naświetlanej. Uzyskuje się to przez ustalenie dawki biologicznej, która określa czas naświetlania konieczny do uzyskania minimalnego odczynu rumieniowego, przy użyciu danego palnika z określonej odległości.

Naświetlania mogą być ogólne lub miejscowe. Naświetlania ogólne wykonuje się zwykle z odległości 100 cm 3 razy w tygodniu. Seria obejmuje 15-20 zabiegów. Naświetlania miejscowe oraz naświetlania dzieci wykonuje się z zachowaniem szczególnej ostrożności.

Wskazania do leczniczego stosowania promieniowania nadfioletowego obejmują: krzywicę, przewlekłe nieżyty oskrzeli, dychawicę oskrzelową, gościec tkanek miękkich, chorobę zwyrodnieniową stawów, trądzik pospolity, czyraczność, stany zapalne tkanek miękkich, owrzodzenia troficzne, trudno gojące się rany, łuszczycę, utrudniony zrost kostny, stany rekonwalescencji, niedoczynność tarczycy i jajników.

Przeciwwskazaniami do stosowania promieniowania nadfioletowe­go są: stany nowotworowe, czynna gruźlica płuc, stany wzmożonej wrażliwości na ten rodzaj promieniowania, stany gorączkowe, nadczynność tarczycy, cukrzyca, wzmożona pobudliwość wegetatywna, skłonność do krwawień z przewodu pokarmowego i dróg moczowych, miażdżyca naczyń ze znacznym nadciśnieniem, obniżone ciśnienie krwi, zakażenia ogniskowe, niedokrwistość złośliwa, niewydolność krążenia, ostry gościec stawowy, reumatoidalne zapalenie stawów w okresie leczenia preparatami złota oraz padaczka.

Promieniowanie słoneczne.

Widmo promieniowania słonecznego jest ciągłe i zawiera przeciętnie 59-65% promieniowania podczerwonego, 33-40% promienio­wania widzialnego, 1-2%promieniowania nadfioletowego. Skład promie­niowania słonecznego zmienia się w zależności od pory dnia i roku oraz przejrzystości powietrza i wysokości nad poziomem morza. Oddziałuje ono korzystnie na organizm w wyniku zachodzących w nim odczynów ogólnych, wzmaga przemianę materii, pobudza czynność krwiotwórczą, zwiększy odporność na zakażenia, pobudza gruczoły wydzielania wewnętrznego, działa odczulająco oraz zapobiega krzywicy. Naświetlania promieniami słonecznymi mogą wywołać również nieko­rzystne odczyny, występujące w przypadku pochłonięcia przez skórę zbyt dużej ilości promieniowania, wyrażające się intensywnym rumienieni fotochemicznym, uczuciem ogólnego rozbicia, bólami głowy i gorączką.

W naszej strefie klimatycznej korzystanie ze światła słonecznego w celach leczniczych jest w pewnym stopniu ograniczone. Nasłonecznienia odbywają się w sposób zorganizowany zwykle na plażach nadmorskich oraz w solariach. Obowiązuje zasada stopniowego zwiększania czasu naświetlania, w zależności od wskazań lekarskich.

Promieniowanie X, promieniowanie rentgenowskie.

Zastosowaniem promieniowania rentgenowskiego (promieniowania X) do badań mających na celu rozpoznawanie chorób a dokładniej wykrywanie procesu patologicznego, jego umiejscowienie oraz określenie jego charakteru i stopnia zaawansowania zajmuje się rentgenodiagnostyka. U ok. 50% chorych badanie radiologiczne pozwala ostatecznie ustalić rozpoznanie choroby, u dalszych 30% ma znaczenie pomocnicze, ponieważ wnosi wiele ważnych informacji, które są wykorzystywane w procesie leczenia.

Metody radiologiczne znajdują szczególne zastosowanie w rozpoznawaniu: następstw urazów, choroby nowotworowej, chorób układów trawiennego, oddechowego i krążenia oraz zmian przeciążeniowych w układzie kostnostawowym. Stanowią one podstawę działalności specjalności zabiegowych: chirurgii ogólnej, kardiochirurgii, chirurgii naczyniowej, neurochirurgii, urologii i ortopedii, gdyż umożliwiają lub ułatwiają ustalenie wskazań do leczenia operacyjnego.

Promieniowanie rentgenowskie, wykryte przez Wilhelma Konrada Roent­gena w 1895 roku, jest promieniowaniem elektromagnetycznym. Jego źródłem są szybkie elektrony o energii większej niż 1000 eV, zahamowane nagle przy padaniu na przeszkodę materialną. Dochodzi wówczas do przemiany ener­getycznej, w czasie, której 1 % energii kinetycznej elektronów przekształca się w promieniowanie X, natomiast reszta, tj. ok. 99% zamienia się w ciepło.

Jego podstawą są fizyczne właściwości promieni X:

  • Możliwości przenikania ciał nieprzezroczystych - zależy od przyspieszenia nadanego elektronom, co jest uwarunkowane różnicą potencjałów między anodą i katodą lampy rentgenowskiej. Wzrost napięcia powoduje powstanie promieni o więk­szej energii i o krótszych falach, a tym samym o większej zdolności przenikania przez materię. W rentgenodiagnostyce stosuje się napięcie 25-125 kV.
  • Zdolność do rozpraszania w tkankach - zależy od gęstości elektronowej tkanek, którą cechuje liczba atomowa pierwiastków, które je budują oraz ich gęstość i grubość warstwy. Promieniowanie jest, więc pochłaniane przez różne tkanki i części ciała w sposób zróżnicowany. Najsilniej pochłaniają to promieniowanie elementy kostne, które składają się z cięższych pierwiastków takich jak: wapń, magnez i fosforu a słabiej - tkanki miękkie, w których przeważają lekkie pierwiastki takie jak: wodór, węgiel, tlen i azot; najniższy współczynnik pochłaniania mają wypełnione powie­trzem płuca.
  • Zdolność do wywoływania zjawiska luminescencji - padające na ekran fosforyzujący promienie X wywołują poświatę, której intensywność zależy od natężenia promieni rentgenowskich. Zjawisko to umożliwia odzwierciedlenie stopnia pochłaniania niewidzialnych promieni po ich przejściu przez ciało człowieka.
  • Oddziaływanie na emulsję błony fotograficznej - jest to wykorzystywane w radiografii, metodzie polegającej na wyko­nywaniu zdjęć badanych narządów.

3. Rodzaje promieniowania jonizującego.

  • Promieniowanie alfa -jest to emisja z atomu jąder helu, a więc cząstki składającej się z dwóch protonów i neutronów.
  • Promieniowanie beta "-" - jest to emisja elektronu w rezultacie przekształ­cenia neutronu w proton, co powoduje zmianę liczby atomowej pierwiastka (wzrost o 1).
  • Promieniowanie beta "+" - jest to emisja pozytronu (elektronu dodatniego) w rezultacie przekształcenia neutronu w proton, co powoduje zmianę liczby atomowej pierwiastka (zmniejszenie o 1).
  • Promieniowanie gamma emisja kwantu energii promieniowania w efekcie przemieszczeń cząstek elementarnych wewnątrz jądra.

Działanie promieniowania jonizującego na komórki.

Zmiany występujące w komórkach pod wpływem promieniowania jonizu­jącego mają duże znaczenie, od nich, bowiem zależy ogólnoustrojowy i tkankowy skutek napromieniowania. Działanie promieniowania na organizm nie zależy wyłącznie od uszkodzeń powstających w poszczególnych komórkach, istotną rolę odgrywają również zmiany w ogólnoustrojowych i międzynarządowych mechanizmach regulujących oraz pośrednie wpływy napromieniowania, często odległe od miejsca pierwotnego uszkodzenia. Pochłonięcie w komórkach energii promieniowania oraz pierwotne procesy fizykochemiczne (jonizacja, wzbudzenie atomów, powstanie rodników wodo­rowych i wodorotlenkowych oraz nadtlenków wodoru) prowadzą do zmian w podstawowych strukturach biologicznych. Szczególnie ważne znaczenie mają zmiany zachodzące w jądrze, które jest najbardziej wrażliwą częścią komórki. Zmiany te dotyczą właściwości kwasów nu­kleinowych, przede wszystkim kwasu dezoksyrybonukleinowego DNA.

Rodzaj i nasilenie zmian występujących w komórkach pod wpływem promieniowania zależy przede wszystkim od wielkości dawki pochłoniętej, rodzaju promieniowania oraz od rodzaju komórek. Wrażliwość komórek na działanie promieniowania zależy od fazy podziału mitotycznego). Największa promienioczułość występuje w początkowych okresach podziału.

Napromieniowanie komórki może prowadzić do:

  • Śmierć komórki w krótkim czasie po napromieniowaniu, śmierć komórki następuje po dużych dawkach promieniowania.
  • Całkowitego zahamowania podziału komórki.
  • Czasowego zahamowania podziału komórki.
  • Uszkodzenia chromosomów, które mogą wystąpić nawet przy bardzo małych dawkach promieniowania, co prowadzi do powstawania komórek uszkodzonych, zmienionych i niepełnowartościowych. Zmiany w chromosomach mogą mieć różny charakter. Mogą polegać na zmianach w strukturze chromosomów (utrata odcinka, podwojenie, inwersja, translokacja) lub na zmianie liczby chromosomów. Zmiany te noszą nazwę mutacji chromosomowych. Zmiany w materiale genetycz­nym, tzn. bezpośrednio w cząsteczkach DNA, bez wyraźnego uszkodzenia całych chromosomów, nazywane są mutacjami genowymi. Mutacje chromosomowe i genowe powodują zmiany czynników dziedzicznych. Jeżeli mutacje powstają w komórkach somatycznych może dojść do powstania mutacji somatycznych prowadzących na ogół do nieodwracal­nych zmian w powstającym narządzie.
  • Przejściowych lub trwałych zmian czynnościowych komórki.

Działanie promieniowania jonizującego na tkanki.

Różne rodzaje komórek i tkanek organizmu mają różny stopień wraż­liwości na działanie promieniowania jonizującego. Najłatwiejsze do stwierdzenia są zmiany morfologiczne w komórkach i tkankach. Do najbardziej promienioczułych tkanek należą: tkanka limfatyczna (wraz z dojrzałymi limfocytami), tkanka krwiotwórcza oraz komór­ki rozrodcze. Wysoką promienioczułością odznaczają się komórki warstwy rozrodczej skóry, błona śluzowa jelit, soczewka oka (szczególnie wrażliwa na promieniowanie neutronowe), komórki chrzestne i komórki kościotwórcze (osteoblasty) oraz śródbłonki naczyń. Stosunkowo najmniej promienioczułe są komórki nabłonka gruczołowego oraz tkanki: wątroby, nerek, pęcherzyków płucnych i mięśniowa.

Z praktycznego punktu widzenia szczególnie ważne są zmiany występujące w takich narządach, jak skóra, układ krwiotwórczy i chłonny, krew ob­wodowa, narządy rozrodcze, soczewka oka i błona śluzowa jelit. Wymienione narządy i tkanki nazywane są krytycznymi, ponieważ odznaczają się wysoką promienioczułością i mają duże znaczenie dla organiz­mu jako całości. Narządami krytycznymi nazywa się również te narządy, które w danej chwili są szczególnie narażone na działanie promieniowania, a więc skórę narażoną na napromieniowanie z zewnątrz oraz różne tkanki wybiórczo wychwytujące wprowadzoną do wnętrza ciała substancję promie­niotwórczą, np. kości i szpik przy wewnętrznym skażeniu strontem promienio­twórczym lub radem, tarczyca przy podaniu jodu promieniotwórczego.

Skutki działania promieniowania jonizującego.

Wiele zmian, których przyczyną jest napromieniowanie ciała, występuje dopiero po upływie długiego czasu. Często nawet po kilku lub kilkunastu latach po zadziałaniu promieniowania. Tego rodzaju zmiany nazywane są odleg­łymi lub późnymi skutkami działania promieniowania. Można je ująć w trzy grupy:

  • Nowotwory złośliwe. U ludzi najczęstszymi nowotworami rozwijającymi się pod wpływem promieniowania są nowotwory skóry i kości. Nowotwory złośliwe skóry mogą powstać po jednorazowym, zewnętrznym zadziałaniu dużej dawki promieniowania w miejscach, które uległy głębokim zmianom popromiennym (owrzodzenia, martwice skóry). Tego rodzaju nowotwory, stosunkowo liczne, występują u ludzi, którzy pracowali przy źródłach promieniowania (zwłaszcza rentgenowskiego) bez właściwego zabezpieczenia i w niewłaściwy sposób
  • Białaczki. Według niektórych danych, napromieniowanie płodu ludzkiego zwiększa częstotliwość wy­stępowania białaczek w późniejszym życiu.
  • Skrócenie czasu życia.