Согласно современным представлениям и международным рекомендациям, радиобиологические эффекты подразделяют на детерминированные (ранее они назывались нестохастическими) и стохастические. Соматические эффекты (стохастические, детерминированные) развиваются непосредственно у самого облученного лица, наследуемые эффекты проявляются у потомства облученных
Основополагающим принципом в области защиты при радиационных авариях является обеспечение исключения детерминированных эффектов и максимальное снижение выхода стохастических эффектов.
Детерминированные (нестохастические) эффекты
В процессе взаимодействия ионизирующего излучения с биообъектами образующиеся ионы вызывают изменения атомов и молекул, что приводит к повреждению клеток. Если повреждение произошло, но полностью не устранено в результате восстановительных (репаративных) процессов, оно может или воспрепятствовать выживанию и воспроизводству клетки, либо дать в результате жизнеспособную, но измененную клетку. Эти два исхода облучения клетки имеют существенно разное значение для организма в целом.
Гибель части клеток не влияет на нормальное функционирование большинства органов и тканей. Если же число потерянных клеток достаточно велико, то может быть нанесено заметное повреждение, приводящее к частичной или полной утрате функции ткани. Вероятность нанесения такого повреждения для организма в целом практически равна нулю при малых дозах, но выше некоторого уровня дозы (порога) будет круто возрастать до единицы (100%). Выше такого порога с дальнейшим увеличением дозы тяжесть поражения будет увеличиваться. Биологические эффекты данного типа называют детерминированными.
Таким образом, под детерминированными эффектами понимают такие последствия воздействия ионизирующего излучения на человека, которые проявляются только после облучения в дозе, больше пороговой. Вероятность появления и тяжесть такого эффекта быстро возрастают с дальнейшим накоплением дозы, достигая предельно больших значений.
Органы и ткани различают по чувствительности к ионизирующему излучению. Одними из наиболее радиочувствительных тканей являются яичники, семенники, костный мозг и хрусталики глаз. Пороговые дозы для детерминированных эффектов в этих тканях составляют не менее 0,15 Зв за одно кратковременное облучение. Порог мощности дозы при фракционированном и протяженном облучении в течение многих лет для детерминированных эффектов в этих тканях превышает 0,1 Зв/год (таблице 2.1).
Таблица 2.1. Порог детерминированных эффектов у взрослых людей для наиболее радиочувствительных тканей
| Ткань и эффект | Порог |
| дозы одного кратковременного облучения, Зв | мощности дозы фракционированного или протяженного облучения, Зв/год |
| Семенники Временная стерильность Постоянная стерильность | 0,15 3,5-6,0 | 0,4 2,0 |
| Яичники Стерильность | 2,5-6,0 | >0,2 |
| Хрусталики Обнаруживаемые помутнения Нарушение зрения (катаракта) | 0,5-2,0 5,0 | >0,1 >0,15 |
| Красный костный мозг Угнетение кроветворения | 0,5 | >0,4 |
В качестве примера специфического детерминированного эффекта можно отметить, что для кожи порог эритемы и сухого шелушения – симптомов, появляющихся спустя примерно 3 нед. после облучения, – составляет 3-5 Гр. Влажное шелушение возникает после облучения в дозе 20 Гр, причем пузыри появляются примерно спустя 4 нед. после облучения. Гибель клеток в эпидермальном и дермальном слоях, приводящая к некрозу тканей, наступает после локального облучения участка кожи в дозе приблизительно 50 Гр.
Острое облучение в некоторых ситуациях может быть настолько тяжелым, что приводит к смертельному исходу в результате практически полного клеточного истощения одного или нескольких жизненно важных органов.
Опыт аварийного и терапевтического облучения показывает, что ни один из облученных не погибнет после радиационного воздействия на все тело в дозе менее 1 Гр. По мере увеличения дозы погибает больше облученных, пока, наконец, с дальнейшим увеличением дозы не погибнут все.
Одной из основных характеристик для прогноза медицинских последствий от облучения является величина дозы, при которой из облученной группы людей за 60 сут. (время развития и реализации ОЛБ) без специализированной медицинской помощи погибнет 50% (ЛД50/60). Для здорового взрослого человека эта величина после острого равномерного облучения оценивается в диапазоне 3-5 Гр (доза по средней линии тела, которая аппроксимирует дозу на красный костный мозг для гамма-излучения с энергией 1 МэВ). Причиной смерти при этом служит нарушение функции красного костного мозга, связанное с гибелью его стволовых клеток (костно-мозговая форма ОЛБ).
При дозах более 5 Гр возникают новые эффекты, включая тяжелое поражение ЖКТ и прежде всего стволовых клеток крипт кишечного эпителия и эндотелия капилляров, что в сочетании с повреждением красного костного мозга приводит к летальному исходу в течение 1 месяца.
После облучения в дозе 10 Гр развивается острый воспалительный процесс в легких, приводящий к смерти. Этот процесс существенен при избирательном облучении легких, так как при общем облучении организма гибель наступит раньше от кишечного синдрома.
После облучения в дозе больше 10 Гр проявляется действие на нервную и сердечно-сосудистую системы, и гибель может наступить через несколько суток от шока.
Примерные значения доз, вызывающих смерть через различное время, приведены в таблице 2.2. Они относятся к дозам высокоэнергетического гамма-нейтронного излучения за короткий период времени (до нескольких минут). Если доза формируется в течение нескольких часов или дольше, то для появления этих эффектов потребуется большая доза на все тело.
Некоторые детерминированные эффекты проявляются в результате такого нарушения функции ткани или органа, причиной которого является не только гибель клеток. Дисфункция может возникнуть в результате влияния поражения одного из облученных органов на функции других органов и тканей (например, нарушение функций гипофиза после его облучения, приводящее к гормональным дисфункциям в других эндокринных железах).