Экспериментальные исследования

ведущих (ракторов

Выбор

Селекция (рактороб для конкретных условий.

основных параметров

Формализация параметров

Создание приемлемой (удобной) ьлодели комбинированного действия факторов

интуиция

Врачебный нонтроль

Рис. 4.1. Логическая схема изучения комбинированного действия фактор [181

ситуации; в-третьих, исследователь стоит перед дилеммой: слоя проблемы и необходимость ее упрощения.

После накопления информации, ее систематизации, создания ских и, по возмфжности, математических моделей исследуемого i конечной, последней точкой всякого медицинского исследования ся создание системы врачебного прогноза нежелательных сдвигов в i низме и комплекс мероприятий по их предупреждению.

Отдавая должное большим возможностям ЭВМ, нельзя иск опыт и знания, накопленные медицинской наукой, а также врач искусством. Все эти положения объединены в схеме понятием ция" (рис. 4.1).

Проведенный анализ свидетельствует о том, что проблема ког* рованного действия факторов среды сложна и многогранна. Мало иэ количественные характеристики их взаимодействия. Без этого даже \ самых простых производственных и иных ситуаций нельзя по надежные модели прогноза ответной реакции организма. В зкспериме очевидно, не следует стремиться изучать как можно большее число фа ров в одной комбинации. Необходим отбор их по значимости, вероя ным характеристикам и биологической эффективности. Следует миться к вычленению ведущего стрессора, уделяя особое внимание i ру адекватных критериев оценки и изысканию общих (универсальЯ единиц измерения.

Наконец, изучение комбинированного действия факторов до преследовать две цели. Во-первых, исследование конкретных, pea комбинаций, наиболее характерных для того или иного рода чело! ской деятельности. Во-вторых, исследование взаимодействия фактй в целях выявления обцщх закономерностей.

И последнее. Весьма важным направлением <ъ изучении является моделирование биологического эффекта взаимодействия

copos, создание и использование различных аналогов. Первые попытки g этой области позволяют надеяться на определенный успех.

4.2. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН СВЧ-ДИАПАЗОНА И ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Все СВЧ-источники, как правило, генерируют паразитное ионизирующее излучение. Их воздействие на организм может быть одновременным, последовательным, даже через достаточно большой промежуток времени.

Проблема комбинированного действия этих факторов может иметь несколько аспектов: изучение влияния ЭМ-полей на радиобиологические эффекты и ионизирующего излучения на проявление СВЧ-патологни; изучение отдаленных соматических реакций при комбинированном воздействии подпороговых или пороговых уровней этих двух стрессоров; наконец, последний аспект имеет отношение к методологии оценки переносимых интенсивкостей ЭМИ с помощью нагрузки ионизирующим излучением или оценки дозовых значений ионизирующего излучения при соот-ветвтвующем пороге ЭМ-поля.

В табл. 4.1 приведена сравнительная характеристика приемлемости тех или иных понятий и критериев, существующих в радиобиологии ионизирующих и неионизирующих излучений. Между этими видами излучений существуют принципиальные различия, если рассматривать взаимодействие этих факторов с биологическим субстратом на молекулярном или клеточном уровне. К тому же область ионизирующих излучений охватывает целый спектр высокоэнергетических частиц (нейтроны, протоны, ионы), взаимодействие с веществом которых имеет ряд особенностей. Поэтому

Таблица 4.1. Сравнительная характеристика понятий и критериев в радиобиологии ионизирующих и микроволновых излучений

Ионизирующее излучение

ЭМ-излучение

Экспозиционная доза (Кл/кг) Мощность экспозиционной дозы (А/кг) Поглощенная доза (Гр, Дж/кг) Мощность поглощенной дозы

(Гр/с, Вт/кг) Эффективная доза может быть определена по летальному или клеточному эффекту

Глубинное распределение энергии, связанное с качеством излучения (л 7, ионы). Понятия ОБЭ, QF, ЛПЭ

•критические органы и связанные е этим особенности ответной реакции организма: гонады

хрусталик глаэа кроветвсфная система желудочно-кишечный тракт ЦНС

Экспозиционная доза (Дж/см ) Плотность потока энергии (Вт/м*) Поглощенная доза (Дж/кг) Удельное поглощение мощности (Вт/кг)

Эффективная доза может быть определена по летальному или клеточному эффекту (в условиях дополнительного воздействия ионизирующего излучения)

Глубинное распределение энергии, связанное с качеством излучения (частотой, модуляцией). Условия резонанса, потеря энергии по глубине объекта (аналог ЛПЭ), трансформация энергии излучения, связанная с защитой.

Можно ввести понятия QF по отношению к определенной длине волны X

Критические органы: гонацы

хрусталик глаэа

ЦНС (нарушение теплорегуляции, тепловая смерть)

Ионизирующее излучение

ЭМ-иэлучшие

Связь биологического эффекта с объемом облученной ткани: неравномерное облучение

Ориентация организма по отношению к источнику излучения

Влияние фактора времени: восстановление, кумуляция

Модификация эффекта такими стрессорами, как микроволновое излучение, тепло, гипоксия и т. п.

Эффект также зависит от объема об чаемой ткани: неравномерное < чение

Зависимость эффекта облучения or i ложення объекта по отношению i источнику - условия поляризации ] и резонанса

Влияние фактора времени:

восстановление, кумуляция на ] не обратимой компоненты

Модификация эффекта такими стр рами, как ионизирующее излучен! тепло, холод н т. п.

при рассмотрении интимных (патогенетических) механизмов взаимодействия двух видов излучений с биологическим объектом обнаруживается больше i чем обших механизмов (признаков).

Результаты исследований, представленных ниже, опубликованы в работах] 19, 20]. Здесь излагаются лишь основные положения этих работ. Исследования] водили на мышах при воздействии ЭМИ с частотой 2,4 ГГц, ППЭ 10-100 мВт прн экспозиционной дозе облучения 24 Дж/см . Принимая переходный кс циент от ППЭ к УПМ равным 0,75, получаем соответствующие значения: 75 мВт/г и поглощенную дозу 18 Дж/г. Животных подвергали такому возде в течение 10 сут ежедневно, и, следовательно, общая поглощенная доза СВЧ ния составила 180 Дж/г. Через 1С мнн после последнего воздействия ЭМИ

в а

Доза, Гр

Рис. 4.2. Средняя продолжительность жизни погибших мышей как фун1<

дозы 7-нзлучения прн 10-кратном микроволновом воздействии с ППЭ, равно 0 (а), 20 (б),40 (в) и 100 (г) мВт/см в дозе 18 Дж/г (лог-шкала): ; - ЭМИ; 2 - 7-излучение

рис. 4.3. Влияние предварительного микроволнового воздействия в дозе 18 Дж/г 24 Дж/см ) в течение 10 сут (180 Дж/г) на ЛДзо при 7-облучении. Заштрихованная зона - доверительный интервал дДдо прн одном 7-облученин

„ых подвергали воздействию -излучения "Со в дозах 200 Гр прн мощности дозы 0,25 и 3 Гр/мин.

Предварительное воздействие СВЧ-полем перед 7-облучением уменьшало среднюю продолжительность жизни животных. Различия наблюдали, начиная с 20 мВт/см. Наибольшие изменения были при 100 мВт/см . С увеличением дозы

7-излучения микроволновое облучение оказывало все меньший и меньший эффект (рис. 4.2). Начиная с 12 Гр, средняя продолжительность жизни животных становилась равной 4 ±0,5 сут.

Таким образом, в условиях предварительного воздействия ЭМИ синергизм с 7-излучением выявляется при дозах, при которых смертельный исход обусловлен поражением кроветворной системы. Синергизм неионизирующего и иоиизнрующс-го излучений не обнаруживается иа уровне доз, отражающих поражение желудочно-кишечного тракта.

При оценке среднелетальной дозы (адресованной к кроветворной системе) ионизирующего излучения после предварительного воздействия ЭМИ с разной интенсивностью была получена зависимость, свидетельствующая практически о линейной связи ЛД50/30 с ППЗ микроволнового излучения {рис. 4.3),

Д=6,5-2/ или D=6,5- 800 , 1де

D - ЛД50 7- и СВЧ-излучения, Гр;

/ - ППЭ, мВт/см; f ~ время микроволнового облучения, мин. Из этих данных следует, что в случае одного ЭМ-облучения 50%иаЯ гибель животных будет наблюдаться при ППЭ 325 мВт/см и времени облучения около 1,2 мин, т. е. при дозе около 24 Дж/см . Экспериментальные данные подтверждают этот вывод.

Из этого уравнения следует также, что при облучении СВЧ-полем 40 мВт/см доза ионизирующего излучения должна быть меньше приблизительно на 1 Гр. Следовательно, если облучить две группы животных, предварительно подвергнутых СВЧ-воздействию и ие подвергнутых с разницей в дозах 1 Гр.-то можио ожидать отсутствия различий между ними. Действительно, эксперимент подтвердил это предположение (рис. 4.4 н 4.5).

На первый взгляд, необычные результаты были получены прн изучении дина-Мики массы. СВЧ-воздействие вызывало стимуляцию роста. Этот эффект прояв-•ялся даже в условиях 7-облучения (см. рнс. 4,5). Более интенсивный рост в этом лучае нельзя объяснить только гибелью животных с более низкой массой. Напри-**Р. при дозе 5 Гр погибало столько же животных, сколько прн СВЧ-(40 мВт/см)

Т-облученни в дозе 4. Однако в первом случае наблюдался более интенсивный РИрост массы подопытных животных по сравнению с контрольными, в то время во втором - отставание в массе. По-видимому, более интенсивный прирост »ссы под влиянием СВЧ-поля нельзя считать адаптивной реакцией, а скорее как ОДвленне дисфункции эндокринных желез, в частности гипоталамо-гипофизарной tOM eioo- из проявлений диэнцефального синдрома с акцен-на нарушение соматотропной функции гипофиза. Проявлением вегетативной

Время наблюдения J мес Рис. 4.4. Динамика выживаемости животных в течение 22 мес:

/ - контроль; 2 Э.МИ (40 мВт/см 10 мин»; 3 - ЭМИ и 7-облучение (4 Гр); 4 - 7-облучсние (5 1р)

Время после облучения, мес

Рис. 4.5. Изменение массы животных (а) и количества лейкоцитов крови в течение 12-15 мес после прекращения ЭМ-воздействия. Обозначения те же что и на рис. 4.4

10 О 1 5

Число облучений

Рис. 4.6. Изменение массы тимуса (а) и селезенки (б) в зависимости от доз* 7- и микроволнового облучений

[•ормои*"""* неустойчивости можно ооъяснить и более резкие колебания коли- 3 лейкоцитов у животных, подвергшихся СВЧ-воздействию.

Совершенно четкая зависимость наблюдается на уровне таких кроветворных рганов, как селезенка н тимус, в зависимости от числа микроволновых воздейст-ф Было оценено критическое значение ППЭ 100 мВт/см при поглощенной дозе [8 Дж/г, которая, по нашим данным, соответствует примерно 0,1%-ной гибели нвотных. Наиболее информативной величиной является эффективная доза, вызывающая 50%-ную атрофию кроветворных органов на 4-е сутки после 7-облучения (ЕД;о)- П° этому показателю совершенно четко проявляется усиление радиационной атрофии этих органов почти на 2,6 Гр при 10-кратном воздействии ЭМИ

(рис.

. 4.6). Это связано с тем, что воздействие ЭМИ (100 мВт/см),не меняя экспо-

го SO 40

время от начала облучения, оут

14 7 IS 22 SO

Время после облучения, сут

20 SO

Время от начала облучения, ctjr

15 22

Время после облучения, сут

lu " Изменение массы селезенки (в) и тимуса (б) после воздействия МИ (10 мВт/см , 18 Дж/г) и 7-излучения в дозе 4 Гр:

- контроль (заштри.хованная зона); 2 и 5 - во время и после ЭМИ;

- ЭМИ и 7-облучение; 5 - одно 7-облучеиие; волнистая стрелка - 7-облу-«"ие, прямые - ЭМИ