Radiobiologia

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Уральский государственный аграрный университет»






Кафедра инфекционной и
незаразной патологии










Ветеринарная радиобиология

Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы

















Екатеринбург 2017

УДК 619:615.9 (075.8)
ББК 48я73
К


Ветеринарная радиобиология. Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы / Сост. Курочкина Н.Г. – Екатеринбург : ФГБОУ ВО Уральский ГАУ, 2017. – 25 с.




Рецензент: заведующий радиологическим отделом ГБУ СО Свердловская областная ветеринарная лаборатория А.Л. Новопашин.




Учебное пособие рассмотрено и одобрено методической комиссией факультета ветеринарной медицины и экспертизы (протокол № 25 от 11 января 2017 года).






Учебное пособие соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту высшего образования для студентов, обучающихся по специальности 36.05.01 «Ветеринария».
Для самостоятельной работы студентов факультета ветеринарной медицины и экспертизы заочной формы обучения, специальности 36.05.01 «Ветеринария».











ISBN © ФГБОУ ВО Уральский ГАУ, 2017

Введение

Методические указания составлены в соответствии с утвержденной программой дисциплины «Ветеринарная радиобиология» и предназначены для самостоятельной работы студентов, обучающихся по специальности «Ветеринария».
Методические указания содержат следующие темы:
Физические основы радиобиологии,
дозиметрия и радиометрия ионизирующих излучений,
источники ионизирующих излучений и радиоактивных загрязнений внешней среды,
биологическое действие ионизирующих излучений,
токсикология радиоактивных веществ,
лучевые поражения,
использование ионизирующих излучений в сельском хозяйстве и ветеринарии,
радиометрическая экспертиза объектов ветеринарного надзора и внешней среды,
основы радиационной безопасности и организация работы с радиоактивными веществами.
Каждый раздел заканчивается вопросами для самопроверки, которые помогут студентам обратить внимание на наиболее важные понятия и положения изучаемой темы, проверить как, усвоен основной материал.
Ветеринарный врач должен знать не только свойства ядерных излучений, методы и средства их обнаружения и регистрации, но и теоретические и методические основы использования ядерной энергии в сельском хозяйстве, сведения о биологическом действии ионизирующих излучений, диагностировать и лечить лучевую болезнь у животных, закономерностях миграции радионуклидов; методы радиационной экспертизы кормов, воды и продуктов животноводства, использование радиоизотопов для диагностики болезней и лечения животных.
По курсу ветеринарной радиобиологии необходимо выполнить контрольную работу. В конце методических указаний даны вопросы для контрольной работы.
Тема 1. Физические основы радиобиологии
Строение атома. Физическая характеристика элементарных частиц, входящих в состав атома (протон, нейрон, электрон и др.)
Масса ядра и дефект массы. Энергия связи частиц в ядре, удельная энергия связи нуклонов. Электронная оболочка атома.
Изотопы, изобары, изомеры. Стабильность и нестабильность изотопов. Явление радиоактивности. Естественная и искусственная радиоактивность. Типы ядерных превращений. Радиоактивные излучения, их виды и характеристика (природа, заряд, энергия, пробег).
Закон радиоактивного распада. Активность радиоактивного изотопа и единицы ее измерения. Естественные радиоактивные семейства. Радиоактивные равновесия: подвижное, вековое, отсутствие равновесия.
Ядерные реакции и искусственная радиоактивность. Получение и свойства искусственных радиоактивных изотопов. Реакции деления и синтеза ядер, управляемые ядерные реакции деления.
Взаимодействие альфа- и бета-излучений с веществом. Закон ослабления пучка бета - частиц. Слой половинного ослабления бета - частиц в веществе. Обратное рассеяние. Самопоглощение бета–частиц в образце.
Виды взаимодействия гамма–излучения с веществом. Закон поглощения пучка гамма–лучей.
Основные эффекты взаимодействия нейтронов с веществом.
Методические указания.
Материал первого раздела имеет важное значение для понимания вопросов радиобиологии. Поэтому прежде чем изучить вопросы радиометрии, дозиметрии, биологического действия ионизирующих излучений, студенту необходимо хорошо усвоить строение атома в соответствии с основными положениями теории Э.Резерфорда и Н.Бора, вспомнить из курса физики и химии принцип строения схематических моделей атома с распределением электронов по различным энергетическим уровням (орбитам, слоям) и увязать это с периодическим законом химических элементов Д.И.Менделеева. Особое внимание следует обратить на строение ядра атома, знать элементарные частицы (нуклоны), входящие в его состав, физическую характеристику их и возможности взаимного превращения, уметь определить количество протонов и нейтронов в ядре любого элемента. Необходимо изучить, чем определяется масса ядра атома, как ее можно рассчитать, какова величина фактической массы ядер элементов и ее плотность. Уяснить причину разного значения расчётной и фактической массы ядра.
Студенты должны хорошо представлять источник возникновения внутриядерной энергии, знать, чем определяется ее величина, что означает удельная энергия связи нуклонов в ядре и какова ее величина.
Рассматривая электронную оболочку атома, надо обратить внимание на физическую характеристику электрона (масса, заряд, энергия), закономерность распределения электронов по орбитам (слоям, уровням), изменение их потенциальной и кинетической энергии в зависимости от удаления электронного слоя от ядра.
Важно уяснить сущность явлений изотопии, изобарии, изометрии; дать определение их и привести примеры.
Студенту следует понять, что явление радиоактивности – это самопроизвольный процесс превращения ядер одного элемента в ядра другого, не изменяющийся под действием внешних факторов, что радиоактивные превращения – свойства атомных ядер – могут быть как естественных радиоактивных изотопов (естественная радиоактивность), так и у искусственных (искусственная радиоактивность).
Надо знать историю открытия радиоактивности А.Беккерелем; значение работ М.Кюри, П.Кюри, Ф.Жолио – Кюри и др. по этому вопросу.
Необходимо также ознакомиться с радиоактивными семействами урана, тория и актиния, тщательно изучить одно из них, проследить превращения ядер одного элемента в другой.
Чтобы знать происхождение ядерных излучений, надо изучить типы ядерных превращений и уметь их написать.
Следует хорошо знать виды ядерных излучений, их физическую характеристику (природа, энергия, заряд, длина «пробега», проникающая и ионизирующая способность), так как это лежит в основе методов их обнаружения и регистрации, биологического действия ионизирующей радиации, организации противорадиационной защиты.
Необходимо внимательно изучить закон радиоактивного распада и изображать его графически.
Изучит системную единицу радиоактивности – беккерель (Бк) и несистемную – кюри (Кu), пользоваться ими при расчете активности радиоактивного препарата и переводить одну единицу в другую. Для закрепления материала надо решить несколько типовых задач по этой теме.
В этом разделе рассматривают вопросы, связанные с пониманием принципов обнаружения ядерных излучений и количественного определения радиоактивности, а также организации радиационной защиты при работе с радиоактивными веществами и другими источникам и ионизирующих излучений. Поэтому необходимо хорошо представлять взаимодействие различных видов излучений с веществом. Обратить внимание на физико–химические процессы, возникающие при взаимодействии радиоактивных излучений с атомами и молекулами среды, через которую они проходят.
Необходимо понять сущность закона ослабления излучения, хорошо усвоить явления обратного рассеяния и самопоглощения бета – частиц в образце, уметь применить их в радиометрии и при организации защиты от излучений с использованием экранов и изменением расстояния от источника до объекта облучения.
Вопросы для самопроверки.
Изобразите схематическую модель атома.
Назовите элементарные частицы, входящие в состав атома, и дайте их физическую характеристику.
Объясните процессы ионизации и возбуждения атома.
Как возникает характеристическое излучение и почему его так называют?
Дайте определение понятий: изотопы, изомеры, изобары.
В чем сущность явления радиоактивности?
Какие внутриядерные процессы приводят к возникновению альфа- , бета– и гамма–излучений?
Какими свойствами обладают различные виды ядерных излучений?
Объясните сущность закона радиоактивного распада; использование его в радиобиологии.
Как определить величину радиоактивности, какими единицами ее измеряют?
Объясните виды взаимодействия корпускулярных и электромагнитных ядерных излучений с веществом.

Тема 2. ДОЗИМЕТРИЯ И РАДИОМЕТРИЯ
ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ.
Понятие о дозиметрии и радиометрии; их цель и задачи. Основные дозиметрические величины и единицы их измерения. Доза излучения и ее мощность. Экспозиционная, поглощенная и эквивалентная дозы. Относительная биологическая эффективность различных видов излучений. Коэффициент относительной биологической эффективности. Единицы измерения и мощности доз. Расчет доз при внешнем и внутреннем облучении. Связь между активностью и дозой излучения. Гамма – постоянная. Миллиграмм – эквивалент радия. Методы дозиметрии ионизирующих излучений.
Методы и средства обнаружения и регистрации ионизирующих излучений. Классификация методов – ионизационные, сцинтилляционные, химические, калориметрические, фотографические.
Ионизационная камера, пропорциональные счетчики, счетчики Гейгера-Мюллера, принципы их устройства и работы. Классификация и рабочая характеристика счетчиков. Эффективность счетчика и счета. Устройство сцинтилляционного счетчика.
Классификация дозиметрических и радиометрических приборов, их устройство и назначение. Дозиметры (индивидуальные, переносные, полевые, стационарные). Радиометры (стационарные, переносные). Спектрометры.
Основные методы измерения радиоактивности препаратов – сравнительный, расчетный и абсолютный.
Методические рекомендации.
Изучение раздела радиометрии и дозиметрии базируется на хорошем знании свойств ионизирующих излучений, взаимодействия различных видов излучений с веществом, закона ослабления излучения в веществе. Поэтому, изучая методы дозиметрии, обнаружения и регистрации ионизирующих излучений, следует четко уяснить, на каких эффектах взаимодействия излучения с веществом основаны эти методы.
Выделить методы и средства детектирования, основанные на первичных эффектах взаимодействия (ионизационный, сцинтилляционный); изучить устройство и работу ионизационных камер; газоразрядных и сцинтилляционных счетчиков, а также на вторичных эффектах взаимодействия излучения с веществом – фотографический, химический и калориметрический.
Обратить внимание на те физико–химические изменения, которые возникают в веществе при прохождении разных видов излучений. Необходимо дать определение и понять сущность мощности дозы излучения, в каких единицах ее выражают.
Изучение раздела дозиметрии неразрывно связано с организацией защиты от ионизирующих излучений. Поэтому необходимо ознакомиться со способами и средствами снижения дозы до предельно допустимой, научиться рассчитывать дозы для альфа-, бета-и гамма–излучений.
Вопросы для самопроверки.
На чем основаны методы обнаружения и регистрации ядерных излучений?
Что такое доза, мощность дозы излучения, единицы их измерения?
Способы и средства снижения дозы излучения до предельно допустимой.
Назовите методы обнаружения и регистрации ядерных излучений.
Охарактеризуйте работу ионизационных детекторов и сцинтилляционного счетчика.
Назовите радиометрические и дозиметрические приборы. Охарактеризуйте их основные части.

Тема 3. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ И РАДИОАКТИВНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
Классификация источников ионизирующих излучений. Изотопные и неизотопные источники, их характеристика с позиций практического использования и возможности радиоактивного загрязнения биосферы. Естественные источники ионизирующих излучений, их характеристика и роль в общем радиоактивном загрязнении биосферы.
Основные источники поступления во внешнюю среду природных радиоактивных веществ и факторы, влияющие на их миграцию в биосфере. Космические лучи, их характеристика, вклад космического излучения в общее облучение биологических объектов за счет естественных источников.
Классификация искусственных источников ионизирующих излучений по потенциальной опасности радиоактивного загрязнения биосферы.
Образование и свойства искусственных радионуклидов, источники и пути их поступления их во внешнюю среду, физико–химическое состояние в воде, почве, кормах.
Продукты ядерных взрывов, их физическая характеристика и значение в радиоактивном загрязнении биосферы. Отходы атомной промышленности, их значение в загрязнении биосферы искусственными радионуклидами. Особенность радиоактивного загрязнения биосферы при авариях на атомных предприятиях по сравнению с загрязнениями при ядерных и термоядерных взрывах. Вклад предприятий, учреждений и лабораторий, использующих радионуклиды в технологии своих производственных процессов, в общее загрязнение биосферы искусственными радионуклидами.
Миграция радионуклидов по сельскохозяйственным цепочкам: почва – растение – молоко; почва – растение – животное.
Внекорневое поступление радионуклидов в кормовые культуры и продукцию животноводства. Прогнозирование поступления радионуклидов в корма и продукцию животноводства.
Методические указания.
При изучении этой темы следует помнить, что растительные и животные организмы испытывают постоянное воздействие ионизирующих излучений за счет естественных и искусственных источников. Поэтому при изучении естественных источников ионизирующих излучений их подразделяют на два класса: космическое излучение и природные радиоактивные вещества. Уяснить значение космического излучения (первичного и вторичного) для жизни растительного и животного мира.
Изучая природные радиоактивные вещества, необходимо иметь в виду, что кроме радиоактивных веществ, составляющих известные радиоактивные семейства (ряды), есть радиоактивные элементы, не входящие в состав радиоактивных семейств. При изучении естественных источников ионизирующих излучений обратить внимание на причины, приводящие к миграции природных радиоактивных веществ в результате развития атомной техники.
Необходимо усвоить, что такое радиоактивных фон, фоновая доза облучения, из каких компонентов они складываются и от каких условий зависят.
Искусственные источники ионизирующих излучений следует классифицировать по степени потенциальной опасности. Особое внимание обратить на характеристику продуктов ядерных и термоядерных взрывов, разобраться, какие радионуклиды из смеси продуктов деления наиболее опасны для биосферы и почему.
При изучении миграции наиболее опасных для биосферы радионуклидов по биологическим цепочкам (стронций–90, цезий–137, йод-131 и др.) разобрать конкретные примеры по снижению уровня радиоактивного загрязнения почвы, кормов и продуктов животноводства.
Вопросы для самопроверки.
Что такое естественный радиоактивный фон и чем его определяют?
Охарактеризуйте космическое излучение.
Какие источники ионизирующих излучений относятся к естественным?
Охарактеризуйте радиоактивные семейства.
Охарактеризуйте основные искусственные источники ионизирующих излучений.
Назовите наиболее опасные для биосферы продукты ядерных взрывов и охарактеризуйте их.

Тема 4. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ
ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Современные представления механизма биологического действия ионизирующих излучений на молекулярном и клеточном уровнях. Прямое и непрямое (опосредованное) действие ионизирующих излучений. Теория липидных радиотоксинов и структурно-метаболическая теория.
Зависимость биологического действия излучений от дозы и мощности дозы облучения, плотности ионизации, облучаемой площади, физиологического состояния организма и других условий облучения. Радиочувствительность и радиорезистентность. Восстановительные и компенсаторные процессы при облучении на молекулярном, клеточном уровнях и в целом организме. Проблема действия малых доз излучений.
Методические указания.
В этом разделе необходимо глубоко изучит теоретические положения о действии ионизирующего излучения на живые организмы; разобраться в биофизических и биохимических процессах, которые происходят в организме при действии малых, средних и больших доз ионизирующей радиации.
Надо внимательно рассмотреть механизм биологического действия ионизирующего излучения, обратив внимание на то, что первичными в этом механизме являются физические и физико–химические процессы взаимодействия излучения с биологической средой (поглощение энергии излучения, ионизация и возбуждение атомов и молекул). Следует уяснить, что в результате происходящих первичных физических процессов в облучаемой среде возникают физико–химические, химические и биохимические изменения в неорганических, органических и биохимических соединениях, приводящие к образованию очень активных атомов и молекул (свободные радикалы, перекисные соединения и др.), которые приводят к наблюдаемым изменениям в облучаемом организме. Необходимо охарактеризовать теории, объясняющие механизм биологического действия излучения (прямое и опосредованное действие, структурно – метаболическая теория и др.) Охарактеризовать их зависимость от вида животных в момент облучения, а также от условий внешней среды.
Изучая патогенез лучевой болезни, надо объяснить развитие основных синдромов (панцитопенический, геморрагический, желудочно–кишечный, иммунобиологический), отметить, какие клетки и ткани животного организма наиболее чувствительны к ионизирующей радиации, выделить высокую радиочувствительность центральной нервной системы. Охарактеризовать изменения, наступающие в основных видах обмена веществ (нуклеиновый, белковый, углеводный, жировой и др.). Уяснить, какие изменения претерпевают защитные реакции организма (лихорадка, воспаление, иммунобиологические процессы) при воздействии ионизирующей радиации на организм животного. Как изменяется естественный и искусственный иммунитет у облученных организмов.
Вопросы для самопроверки.
Назовите и раскройте основные теории, объясняющие механизм биологического действия ионизирующего излучения.
Что такое прямое и косвенное действие ионизирующих излучений?
Объясните температурный, кислородный, защитный эффекты и эффект разведения при действии ионизирующей радиации.
Назовите и охарактеризуйте этапы лучевого поражения.
Объясните первичные процесс, возникающие в облученной биологической среде.
Какие клетки и ткани наиболее чувствительны к ионизирующей радиации? Правило Трибондо и Бергонье и исключения из него.

Тема 5. ТОКСИКОЛОГИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
Предмет и задачи радиотоксикологии. Классификация радиоактивных изотопов по радиотоксичности. Пути поступления радионуклидов в организм. Типы распределения радионуклидов в организме: равномерный, скелетный (остиотропный), печеночный, почечный, тиреотропный. Накопление и выведение радионуклидов из организма. Понятие о критическом органе. Эффективный период полувыведения. Применение энтеросорбентов для ускорения выведения радиоактивных веществ из организма.
Факторы, определяющие степень биологического действия радиоактивных изотопов. Биологическое действие и особенности поведения в организме некоторых наиболее опасных радионуклидов – стронция-90, цезия-137, йода-131, полония-210, свинца-210, плутония-239.
Методические указания.
Лучевые поражения могут возникать при попадании радиоактивных изотопов в организм. Поэтому необходимо знать пути поступления радиоактивных веществ, а также поведение их в организме животного, характер распределения, накопления и пути выделения. Следует уяснить, что метаболизм радиоизотопов в организме зависит как от физико-химических свойств элемента, так и от физиологического состояния организма. Важное значение имеют формы соединений радиоактивных изотопов, образующихся в организме, и зависящих от физико-химических условий, которые есть в данной биологической среде. Известно, что радиоактивные изотопы при взаимодействии с водой тканей образуют диссоциируемые и плохо диссоциируемые соединения, которые находятся в организме, главным образом в виде радиоколлоидов, подвергаются фагоцитозу и поэтому накапливаются в тканях и органах, богатых ретикулоэндотелиальными клетками. В связи с этим надо выяснить значение уровня поглотительной способности РЭС на накопление радиоактивных элементов в организме. Процессы накопления радиоактивных изотопов в тканях и их выведение из организма в известной степени зависят от функционального состояния органов и систем, в первую очередь от нервной системы.
Необходимо отметить избирательную способность накопления радиоактивных изотопов некоторыми органами. Показать, чем это объясняется и от чего зависит. Уяснить, в связи с этим, какой орган называют критическим к соответствующему изотопу и как это учитывают при ветеринарно-санитарной и радиационной экспертизе продуктов животноводства.
Для оценки дозы внутреннего облучения, тяжести радиационного поражения и прогнозирования исхода важное значение имеет показатель продолжительности периода полувыведения радиоактивного изотопа. Период полувыведения – это время, в течение которого из организма выделяется половина попавшего (или введенного) в него радиоактивного вещества.
Уменьшение радиоактивности в организме происходит не только за счет выделения изотопа, но и в результате процесса физического распада его.
Эти два процесса протекают одновременно и составляют эффективный период полувыведения. Продолжительность его определяется формулой:
Тбиол.·Тфизич.
Т эфф. = где,
Тбиол.+Тфизич.
Тбиол – период биологического полувыведения данного изотопа,
Тфизич – период полураспада этого же изотопа.
В зависимости от продолжительности периода полураспада изотопа определяют его значение при расчете эффективного периода полувыведения. Для долгоживущих изотопов, например, стронций-90 (Тфизич.=28лет), Тэфф. определяется, главным образом, периодом полувыведения, а для короткоживущих, например, калий-42, (Тфизич.=12,5ч.), решающее значение при определении Тэфф. приобретает период полураспада.
Необходимо хорошо знать средства, ускоряющие выведение радиоактивных веществ из организма животных, в первую очередь энтеросорбенты: цеолиты, альгинаты, ферроцин, бифеж.
Надо обратить внимание на вопросы радиотоксичности радиоактивных изотопов. Важно понять и запомнить, что биологически активные количества радиоактивных веществ имеют ничтожно малую массу. Вместе с этим действие радиоактивных веществ на организм в значительной степени зависит от физико-химических свойств, от того, вводится ли это вещество с носителем или без него.
Необходимо хорошо изучить материал по радиотоксикологии йода-131, стронция-90, цезия-137, полония-210, свинца-210, плутония-239 и др., являющихся наиболее опасными для животных и человека.
Вопросы для самопроверки.
1. Как классифицируют радиоактивные вещества по их радиотоксичности?
2. Какими путями поступают в организм радиоактивные вещества?
3. Каков характер распределения и накопления радиоактивных веществ в организме и от чего он зависит?
4. Понятие о критическом органе по отношению к радиоактивным изотопам и какие группы критических органов Вам известны?
5. Пути выделения радиоактивных веществ из организма; способы и средства ускорения их выведения.
6. Биологический и эффективный периоды полувыведения; как вычисляют и от чего зависит их продолжительность?
7. Дайте токсикологическую характеристику радиоактивным изотопам (йод-131, стронций-90, цезий-137 и др.).

Тема 6. ЛУЧЕВЫЕ ПОРАЖЕНИЯ
Факторы, влияющие на характер и тяжесть лучевых поражений. Классификация лучевых поражений при внешнем и внутреннем облучении.
Лучевая болезнь, ее формы. Острая лучевая болезнь, вызванная внешним облучением, ее периоды и степень тяжести. Патогенез, клинические признаки, динамика количественных и качественных показателей крови, патологоанатомические изменения. Диагноз, прогноз лучевой болезни. Видовые особенности течения лучевой болезни у сельскохозяйственных животных.
Особенности клинической и патологоанатомической картины острой лучевой болезни, вызванной попаданием радиоактивных веществ внутрь организма. Диагноз, прогноз, профилактика. Мероприятие по дезактивации и лечению животных. Лечение лучевой болезни при внешнем и внутреннем облучении. Профилактика лучевой болезни (физический, фармокохимический, биологический способы защиты).
Хроническая лучевая болезнь. Особенности развития и течения заболевания. Диагноз, прогноз и исходы. Профилактика и лечение хронической лучевой болезни.
Лучевые ожоги. Комбинированные лучевые поражения. Этиология, патогенез, клинические признаки, течения, исходы, профилактика и лечение.
Генетические эффекты. Радиационный мутагенез. Отдаленные последствия облучения: возникновение злокачественных новообразований, нарушения иммуногенеза и др. Механизм отдаленных последствий.
Действия радиации на эмбрион и плод.
Методические указания.
Изучение данной темы следует начать после тщательного ознакомления с материалами с предшествующих разделов, которые последовательно приводят к глубокому пониманию сущности лучевых поражений. Затем необходимо уяснить факторы, влияющие на характер и тяжесть лучевого поражения, для чего следует хорошо разобраться в классификации лучевых поражений при внешнем и внутреннем облучениях.
При изучении острой лучевой болезни сельскохозяйственных животных следует обратить внимание на развитие степени тяжести поражения и причины, ее вызывающие. Разбор патогенеза лучевой болезни следует начать с выяснения первичных изменений, происходящих в органах и тканях при воздействии на них излучения. При этом надо увязать интенсивность изменений с такими факторами как доза ионизирующей радиации, вид излучения, состояние организма и др., от которых во многом зависят глубина развивающихся патофизиологических и патоморфологических сдвигов в организме при лучевой болезни. Необходимо обратить внимание на то, что лучевая болезнь может развиваться как вследствие поражения клеток и тканей организма животного, так и в результате реакции передающихся через нервную систему и гуморальные факты.
Многообразие патогенетических механизмов – это одна из особенностей развития лучевой болезни. Надо так же хорошо знать синдромы лучевой болезни (костно-мозговой, геморрагичесикий, желудочно– кишечный, иммунобиологический) механизмы их развития, клинические проявления.
Для разбора особенностей патологической картины лучевой болезни, вызванной инкорпорированием радиоактивных веществ, необходимо знать характеристику радионуклидов, степень их радиоактивности и пути распределения в организме. Механизм развития заболевания увязать со свойствами радионуклидов, местами их накопления, обменом веществ в организме.
Клинические проявления лучевой болезни разных форм надо рассматривать в связи с теми отклонениями, которые претерпевают процессы обмена веществ и функции органов кроветворения, нервно – эндокринной регуляции. Следует указать на большое значение токсемии в развитии патологических изменений в организме. Из большого количества клинических и морфологических изменений выделить те, которые имеют непосредственное значение для постановки диагноза, а также суждение о прогнозе радиационных поражений.
Лечение лучевой болезни должно быть комплексным, с учетом клинических показаний и индивидуальных особенностей проявления болезни у различных видов животных и зависеть от экономической целесообразности проведения данных мероприятий. Терапевтические мероприятия – это применение лечебных средств в ранней стадии развития лучевой болезни и в период ее разгара, а также проведение лечебно-профилактических мероприятий, направленных на недопущение развития инфекционных осложнений. Следует обратить внимание на особенности лечебных мероприятий для животных, подвергшихся воздействию продуктов атомного взрыва. Необходимо животных вывести из зоны радиоактивного загрязнения очистить их и только после этого оказывать лечебную помощь. В терапии лучевых поражений следует применять симптоматическое лечение. Арсенал средств, применяемых с этой целью, большой. Разбирая вопросы профилактики лучевой болезни, обратить внимание на современное состояние вопроса о химической защите организма от воздействия радиации.
Рассматривая генетические эффекты, следует подчеркнуть, что в механизме отдаленных последствий облучения бывают такие нарушения как повреждение ядерного аппарата в клетках соматических тканей, в основном характеризующихся низким темпом физиологической регенерации, частично и активно обновляющихся систем.
Вопросы для самопроверки.
Перечислить факторы, влияющие на тяжесть лучевых болезней.
Дайте классификацию лучевых поражений сельскохозяйственных животных.
Дайте определение лучевой болезни животных.
Назовите периоды острой лучевой болезни и охарактеризуйте их.
Объясните принципиальные отличия между хронической и острой болезнью.
Назовите и охарактеризуйте периоды в течение хронической лучевой болезни.
Расскажите об особенностях течения лучевой болезни у различных видов сельскохозяйственных животных.
Как ставят диагноз лучевой болезни при внешнем и внутреннем облучении животных?
Расскажите о сущности комплексного лечения сельскохозяйственных животных при лучевой болезни.
Объясните особенности лучевой болезни у сельскохозяйственных животных при внутреннем облучении.
Объясните почему развиваются лучевые ожоги кожных покровов и какой вид ионизирующих излучений представляет наибольшую опасность.
Расскажите о принципах лечения лучевых ожогов.
Назовите мероприятия, направленные на лечение комбинированных лучевых поражениях.
Охарактеризуйте фармакохимическую защиту животных от ионизирующих излучений.

Тема 7. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ В
ЖИВОТНОВОДСТВЕ И ВЕТЕРИНАРИИ
Применение радиоиндикационного метода («меченых атомов») при исследовании функционального состояния органов и систем организма, изучении обмена веществ у животных, фармакодинамике лекарственных веществ. Использование метода в токсикологии, патофизиологии, терапии, хирургии, паразитологии и др. Метод авторадиографии. Перспективы использования радиоиммунологического и радиоизотопного методов в ветеринарии.
Использование биологического действия ионизирующих излучений на растительные и животные организмы с целью стимуляции роста, развития и продуктивности животных, изменения наследственных свойств организма. Возможности применения ионизирующих излучений для консервирования кормов и продуктов животного происхождения, для стерилизации инструментов, биопрепаратов, перевязочных средств, кожевенного сырья, шерсти, тары, навоза, для уничтожения вредных насекомых. Использование ионизирующих излучений в диагностике болезней, терапии, в биологической промышленности и других отраслях народного хозяйства. Принцип радиоиммунологического анализа для ранней диагностики стельности коров, определения функции щитовидной железы, гипофиза и надпочечников.
Методические указания.
При изучении данного раздела следует выделить два основных направления: применение радионуклидов для изучения обмена веществ, функционального состояния органов и систем организма, фармакодинамики лекарственных веществ и использование энергии ионизирующих излучений для стимуляции роста, развития и продуктивности животных, изменения наследственных признаков организма, для стерилизации различных объектов и т.д. Необходимо разобраться в методах исследования: радиоиммунологическом анализе, радиоизотопном методе, авторадиографии. Особое внимание следует уделить принципам радиоиммунологического анализа и перспективам его применения для ранней диагностики стельности коров, определения функции щитовидной, поджелудочной желез, гипофиза и надпочечников.
Следует уяснить, что высокие дозы ионизирующих излучений применяют для стерилизации различных объектов, консервирования кормов и продуктов животноводства, а малые дозы используют для стимуляции роста, развития и продуктивности животных.
Вопросы для самопроверки.
1.Назовите современные методы исследования в ветеринарной радиобиологии.
2.В чем состоит принцип радиоиммунологического анализа и каковы перспективы его применения в ветеринарии и животноводстве?
3.От чего зависят различные эффекты при действии ядерных излучений на те или иные объекты?

Тема 8. РАДИОМЕТРИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА ОБЪЕКТОВ
ВЕТЕРИНАРНОГО НАДЗОРА И ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
Задачи ветеринарно-радиометрической экспертизы. Последователь-ность этапов ее выполнения. Правила отбора и пересылки проб. Методы обогащения проб. Суммарная бета-активности объектов радиометрической экспертизы.
Радиометрическая экспертиза воды открытых водоемов, почвы, кормов и продуктов животного происхождения: мяса, молока, яиц, рыбы и т. п. Измерение радиоактивности в плотном сухом и зольном остатке.
Оценка данных радиометрического контроля объектов ветеринарного надзора.
Ветеринарная радиохимическая экспертиза, ее цели и задачи. Принципы радиохимического анализа по содержанию стронция-90, цезия-137, йода-131, полония-210, свинца-210.
Методические указания.
При изучении данного раздела следует хорошо разобраться в задачах радиационной экспертизы на объектах ветеринарного надзора при обычной обстановке и в условиях аварийной ситуации атомных предприятий. Затем хорошо уяснить последовательность проведения ветеринарно-радиационной экспертизы, а также правила отбора, упаковки и транспортировки радиоактивных проб воды, кормов, продуктов растениеводства и животноводства. Изучить методы исследования радиоактивности объектов ветеринарного надзора: экспрессные методы определения удельной и объемной бета-, гамма-радиоактивности, суммарную бета-активность, радиохимический анализ. При усвоении радиометрии проб необходимо вспомнить работу на радиометрах, а также определение радиоактивности препаратов. По окончании изучения данного раздела следует уяснить, что ветеринарный радиолог дает заключение о состоянии радиоактивности объектов ветеринарного надзора, о радиационной ситуации в каждом конкретном случае.
Вопросы для самопроверки.
1. Каковы задачи радиационной экспертизы объектов ветеринарного надзора?
2. Назовите этапы радиационной экспертизы объектов ветеринарного надзора.
3. Расскажите о правилах отбора проб на объектах ветеринарного надзора.
4. В чем состоит принципиальное различие между радиометрическим и радиохимическим анализом?
5. В чем сущность экспрессных методов определения радиоактивности объектов ветеринарного надзора?
6. Расскажите о принципе радиохимического анализа при исследовании объектов ветеринарного надзора по стронцию-90, цезию-137, йоду-131, полонию-210.
7.Что такое суммарная бета-активность пробы и как ее определяют?

Тема 9. ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ С РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). Понятие и гигиенические нормативы ПДД, ПДП, ПГП, ПД, ДС.
Устройство, оборудование и организация работы ветеринарных радиологических лабораторий (отделов). Получение, учет, хранение и перевозка источников ионизирующих излучений. Открытые и закрытые радиоактивные источники.
Основные принципы защиты от внешнего и внутреннего облучения – расстояние, время, экранирование, разведение. Принципы расчета защиты. Средства защиты и защитные материалы. Допустимые нормы загрязнения радиоактивными веществами рабочих мест, спецодежды, помещений и т. д.
Методы дезактивации. Сбор, удаление и обезвреживание радиоактивных отходов. Мероприятия при аварийных ситуациях.
Методические указания.
Цель изучения данной темы – ознакомиться с техникой радиационной безопасности, способами защиты и мерами личной гигиены при работе с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений. Для этого необходимо изучить документы, являющиеся основопологающими в работах ветеринарных радиологических лабораторий, - НРБ-99/2009 и разобраться в понятиях: предельно-допустимая доза (ПДД), предельно-допустимое годовое поступление (ПДП), предел годового поступления (ПГП), предел дозы (ПД), допустимое содержание (ДС). Понять, какие основные принципы радиационной безопасности предусматривают НРБ-99/2009.
Очень важно изучить правила организации рабочего места, его оборудования, использования радионуклидов с различной степенью радиотоксичности, применения индивидуальных средств защиты и других факторов, позволяющих снижать дозу облучения персонала.
Необходимо понять суть дезактивации. Уяснить, как дезактивируют рабочие помещения, оборудование, сельскохозяйственных животных, как поступают с радиоактивными отходами. Знать приборы дозиметрического и радиометрического контроля.
Вопросы для самопроверки.
Какие основные документы регламентируют работу радиологических учреждений?
Какие основные принципы радиационной безопасности предусматривают НРБ-99/2009.
Дайте определение предельно-допустимой дозы и назовите ее величину в зависимости от категории населения.
Какие требования предъявляют к устройству и оборудованию радиологических лабораторий?
Какие существуют методы защиты при работе с РВ и другими источниками ионизирующих излучений?
Какие необходимы меры индивидуальной защиты и личной гигиены при работе в радиологической лаборатории?
В чем сущность дезактивации?
Какие применяют приборы для дозиметрического и радиометрического контроля?

Контрольные задания для выполнения контрольной работы
По ветеринарной радиобиологии необходимо выполнить контрольную работу. Каждый студент выполняет контрольную работу по вопросам, которые соответствует последней цифре его шифра. Например, если последняя цифра шифра 0 студент письменно отвечает на вопросы 10, 20, 30; если последняя цифра шифра 1 – на 1, 11, 21 и т.д. Вопросы с 21 по 30 являются задачами. Формулы для решения задач даны в приложении.

Вопросы контрольной работы.
Строение атома. Характеристика элементарных частиц. Изотопы.
Явление радиоактивности. Типы ядерных превращений.
Закон радиоактивного распада. Активность радиоизотопов.
Взаимодействие радиоактивных излучений с веществом.
Доза излучения, ее мощность. Виды доз.
Основы радиационной безопасности. Методы и средства защиты при работе с радиоактивными веществами.
Методы обнаружения и регистрации ионизирующих излучений.
Приборы для измерения ионизирующих излучений.
Источники радионуклидов во внешней среде. Пути миграции радиоактивных веществ по пищевым цепям.
Использование кормовых угодий и кормов загрязненных радионуклидами. Режим питания и содержания животных при радиоактивном загрязнении среды.
Использование веществ, ускоряющих выведение радионуклидов из организма животных.
Пути поступления и распределение радионуклидов в организме. Выведение радионуклидов из организма.
Токсикология наиболее опасных радионуклидов (йод-131, цезий-137, стронций-90).
Современные представления о механизме биологического действия ионизирующих излучений.
Лучевая болезнь Клинические признаки, диагностика, лечение, профилактика.
Лучевые ожоги. Клинические признаки, диагностика, лечение.
Отдаленные последствия действия радиации.
Радиометрическая и радиохимическая экспертиза объектов ветеринарного надзора.
Послеубойная ветеринарно-санитарная экспертиза продуктов убоя облученных животных.
Дезактивация сельскохозяйственной продукции.
Какова эквивалентная доза излучения, если животного облучали 7 часов потоком быстрых нейтронов с мощностью излучения 6 Гр/час.
Радионуклид создает в организме животного дозу излучения
·-частицами равную 1,1 Грей и
·-квантами равную 0,3 Грей. Определите суммарную эквивалентную дозу.
Организм животного облучали потоком быстрых нейтронов с мощностью излучения 5 Гр/час, время облучения 20 часов. Какова эквивалентная доза излучения?
Трава на участке выпаса, по данным радиохимического анализа, содержит йод-131 активностью 12 мКи/кг. Какая активность по йоду-131 будет через 24 дня?
В зерне содержится фосфор-32 2,5 мКи/кг. Четыре недели назад это зерно задали крупному рогатому скоту на откорме. Какая активность была у зерна четыре недели назад? Период полураспада фосфора-32 – 14 дней.
В минеральной подкормке для поросят обнаружен изотоп железа-59 с активностью 2 мКи. Какая активность этого изотопа будет в минеральной подкормке после трехмесячной выдержки? Период полураспада железа-59 – 45 дней.
Определите постоянную радиоактивного распада и продолжительность жизни ядра хлора-38. Период полураспада радионуклида равен 0,64 часа.
Какую дозу получит кролик за 24 часа, находясь на расстоянии 60 см от источника железа-59 активностью 45 мКи. Гамма-постоянная железа-59 – 6,25 Р/ч.
На рабочем столе находится радиоактивный источник цезия-137 активностью 100 мг экв. радия. Какую дозу облучения получит экспериментатор на расстоянии 3/4 м в течении 10 часов работы?
Показание радиометра для эталона равно 985 имп/мин., а активность эталона – 70 Бк. Какова активность пробы комбикорма, если скорость счета от данной пробы – 1164 имп/мин.?

Контрольные вопросы к экзамену

Предмет и задачи радиобиологии. История развития.
Строение атома. Понятие изотопы.
Явление радиоактивности. Характеристика радиоактивных излучений.
Типы ядерных превращений.
Закон радиоактивного распада.
Активность радиоизотопов. Единицы активности.
Взаимодействие радиоактивных излучений с веществом.
Доза излучения, ее мощность. Виды доз.
Методы определения радиоактивности (абсолютный, расчетный и относительный).
Устройство ионизационных детекторов. Виды детекторов.
Устройство сцинтилляционного счетчика.
Радиометры. Устройство и виды.
Дозиметры. Устройство и виды.
Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/09).
Защита от внешнего и внутреннего облучения.
Радиометрическая и радиохимическая экспертиза объектов ветеринарного надзора.
Радиоэкология. Источники радионуклидов во внешней среде.
Пути миграции радиоактивных веществ по пищевым цепям.
Мероприятия по снижению концентрации радионуклидов в кормовых культурах.
Режим питания и содержания животных при радиоактивном загрязнении среды.
Использование веществ, ускоряющих выведение радионуклидов из организма животных. Классификация энтеросорбентов.
Факторы, обусловливающие токсичность радионуклидов.
Пути поступления и распределение радионуклидов в организме.
Выведение радионуклидов из организма. Эффективный период полувыведения.
Токсикология йода-131.
Токсикология цезия-137.
Токсикология стронция-90.
Теории прямого и непрямого действия радиации.
Структурно-метаболическая теория действия радиации.
Факторы, влияющие на выраженность биологического эффекта облучения.
Радиочувствительность и радиоустойчивость животных.
Классификация лучевых поражений.
Острая лучевая болезнь Клинические признаки, диагностика.
Лечение острой лучевой болезни при внешнем и внутреннем облучении.
Хроническая лучевая болезнь. Клинические признаки, прогноз.
Профилактика лучевых поражений. Понятие радиопротекторов.
Лучевые ожоги. Клинические признаки, диагностика, лечение.
Отдаленные последствия действия радиации. Детерминированные эффекты облучения.
Стохастические эффекты облучения: злокачественные опухоли и генетические эффекты.
Действие облучение на систему кроветворения.
Ветеринарно-санитарная оценка продуктов убоя облученных животных при внешнем облучении.
Ветеринарно-санитарная оценка продуктов убоя облученных животных при внутреннем облучении.
Сортировка и особенности убоя пораженных животных.
Дезактивация продукции растениеводства.
Дезактивация воды.
Дезактивация мяса.
Дезактивация молока, яиц.
Дезактивация шерсти и кожевенного сырья.
Бактерицидное действие ионизирующего излучения, его использование в животноводстве и ветеринарии.
Радиационная стимуляция животных и птиц.
Радиационные технологии, применяемые при переработке продукции.
Использование радиоизотопов и ионизирующих излучений для диагностики болезней и лечения животных.



Рекомендуемая литература:

Давыдов М. Радиоэкология. – М.: Феникс, 2013. – 640 с.
Лысенко Н. П. Ведение животноводства в условиях радиоактивного загрязнения среды. – СПб.: Лань, 2005. – 240 с.
Лысенко Н. П. Радиобиология. – СПб.: Лань, 2016. – 576 с.





Приложение
Задачи на применение закона радиоактивного распада

Закон радиоактивного распада устанавливает, что за единицу времени распадается всегда одна и та же доля имеющихся ядер.
Математически этот закон выражается следующей формулой:
Nt = N0 x e -
·t
Nt - число радиоактивных ядер, оставшихся по прошествию времени t;
N0 - исходное число радиоактивных ядер;
е - основание натуральных логарифмов (равно 2,72);

· - постоянная радиоактивного распада;
t – время.
Через постоянную радиоактивного распада можно рассчитать период полураспада (Т).

·=0,693/Т
Если в первой формуле заменить
·, то можно облегчить для математического вычисления формулу закона радиоактивного распада:
Nt = N0 x 2,72 –0,693 t / T , так как, 2,72 0,693 = 2, следовательно
Nt = N0 x 2-t/T.
Кроме того, с помощью постоянной радиоактивного распада можно вычислить среднюю продолжительность жизни ядра радионуклида (
·):

· = 1/
·
Активность любого радиоактивного вещества по истечению времени t определяют по формуле, соответствующей закону радиоактивного распада:
Аt = А0 x 2-t/T, где
Аt – активность вещества через время t;
А0 – исходная активность вещества;
Т – период полураспада;
t – время.
Задачи по расчету дозы и мощности дозы

Для учета биологической эффективности различных видов излучений введено понятие эквивалентной дозы.
Н = Dп х Q
Н – эквивалентная доза
Dп – поглощенная доза
Q – коэффициент относительной биологической эффективности или коэффициент качества. Показывает во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше, чем рентгеновского или гамма-излучения при одинаковой поглощенной дозе.
Значение этого коэффициента для разных видов излучения свое (таблица).

Таблица
Значение коэффициента ОБЭ для разных видов излучения

Вид излучения
Коэффициент ОБЭ

Рентгеновское, гамма- и бета-излучение
1

Альфа-частицы, протоны
10

Медленные нейтроны
3-5

Быстрые нейтроны
10

Тяжелые ядра отдачи
20


Для характеристики распределения ионизирующего излучения во времени используют понятие мощность дозы – Р. Мощность дозы - это доза излучения за определенное время:
Р=D/t

Задачи на расчет активности радионуклидов и дозы, создаваемой
гамма-излучением

Для установления соотношения между активностью радиоактивного препарата и экспозиционной дозой, создаваемой им, используют гамма-постоянную К
·. Доза излучения выражается следующей формулой:
D = К
·Аt/ R2, где
D – экспозиционная доза, Р;
К
· – гамма-постоянная радионуклида, Р/ч;
А – активность, мКu;
t – время облучения, ч;
R – расстояние от источника излучения до объекта излучения, см.
Соответственно мощность экспозиционной дозы равна:
Р = К
·А/ R2
Если вместо активности известен гамма-эквивалент радиоактивного изотопа (мг экв. радия), то
D = 8,4Мt/ R2; Р = 8,4М/ R2, где
М – количество мг экв. радия
8,4 – гамма-постоянная радия

Задачи по вычислению активности при радиометрии

При определении активности с помощью радиометра измеряется число импульсов поступивших с детектора или времязадающего генератора. Для того, чтобы произвести пересчет импульсов в единицы активности (Ku или Бк) используют три метода:
Абсолютный метод. Он основан на использовании прямого счета частиц распадающихся ядер в условиях 4
·-геометрии. В этом случае радиоактивность препаратов выражается не в импульсах в минуту, а в единицах активности. Для этой цели используют 4
·-счетчики.
Расчетный метод. При этом методе активность определяют при помощи обычных газоразрядных и сцинтилляционных счетчиков. Чтобы сопоставить скорость счета, выраженную в импульсах в минуту, с активностью в Кюри, вводят ряд поправочных коэффициентов.
Относительный (сравнительный) метод. Этот метод основан на сравнении активности исследуемого препарата с активностью стандартного препарата (эталона), содержащего известное количество изотопа.
Измерив скорость счета частиц от эталона Nэт. и препарата Nпр., рассчитывают активность в беккерелях или кюри по формуле:
А пр. = А эт. х Nпр./ Nэт

Задачи на вычисление периода полувыведение радионуклидов
из организма

Попавшие в организм радионуклиды выводятся с мочей, калом, выдыхаемым воздухом, кожными выделениями, молоком, яйцом, плодом. Период, в течение которого из организма выводится половина поступившего количества элемента, называется биологическим периодом полувыведения. Но уменьшение радиоактивных изотопов в организме происходит не только вследствие биологических закономерностей, но и по закону радиоактивного распада. Фактическая убыль из организма радионуклидов называется фактическим периодом полувыведения.
Тэфф.=Тфиз. х Тбиол./ (Тфиз.+Тбиол.), где
Тфиз. – период полураспада радионуклида.
Т биол. – биологический период полувыведения.
Т эфф. – эффективный (фактический) период полувыведения.













Ветеринарная радиобиология
Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы /
Сост. Курочкина Н.Г.




















Подписано к печати 11.01.2017 г. Форма 60х84 1/16
Бумага для множительных аппаратов. Печатн.л. 1,0
Тираж экз. 50. Заказ №
620219, г. Екатеринбург, ул. К.Либкнехта, 42. ФГБОУ ВО Уральский ГАУ









13PAGE \* MERGEFORMAT142515





Приложенные файлы

  • doc 406737
    Размер файла: 174 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий