ОТНОСИТЕЛЬНАЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ионизирующих излучений — способность исследуемого вида ионизирующего излучения вызывать биологический эффект равной степени по сравнению со стандартным излучением. Применяется для сравнения биол, действия разных видов ионизирующего излучения. Понятие «относительная биологическая эффективность излучений» использовалось как в радиобиол. исследованиях, так и в практике радиационной защиты. Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям рекомендует использовать понятие «относительная биологическая эффективность» (ОБЭ) только при сравнительных исследованиях в радиобиологии.

Для оценки ОБЭ какого-либо вида излучения избирают стандартное излучение, с эффективностью к-рого сравнивают биол, действие изучаемого излучения. При этом биол, действие стандартного излучения принимается равным единице. В качестве стандартного излучения чаще всего используют коротковолновое рентгеновское излучение с энергией генерирования 180—250 кв или гамма-излучение 60Со и линейной передачей энергии (ЛПЭ) не выше 3,5 кэв на 1 мкм пути в воде (удельная плотность ионизации 100 пар ионов на 1 мкм пути в воде). В связи с тем, что рентгеновское излучение разных энергий обладает различной плотностью ионизации и создает неравномерное распределение поглощенных доз в облучаемом объекте, а при мегавольтных энергиях имеет импульсный ультрафракцио-нированный характер, в качестве стандартного предпочтительнее использовать гамма-излучение 60Со, обеспечивающее весьма постоянное по своим физическим характеристикам воздействие.

Для количественной оценки ОБЭ разных видов ионизирующего излучения принимают коэффициент ОБЭ (К_обэ) — отношение доз стандартного и исследуемого видов ионизирующего излучения, необходимых для получения одинакового биол, эффекта. К_обэ выражается безразмерной величиной и показывает во сколько раз биол, эффективность данного вида ионизирующего излучения выше или ниже эффективности стандартного излучения. К_обэ различен для отдельных биол, систем, конкретных биол, эффектов и определенных условий облучения. Чем выше К_обэ ионизирующего излучения, тем меньшая доза ионизирующего излучения требуется для получения такого же эффекта, как и при воздействии стандартного излучения. В качестве критериев для оценки К_обэ используют проявления общей реакции организма на облучение и изменения в отдельных системах, определяемые в ближайшие или в отдаленные сроки после воздействия ионизирующего излучения. Для оценки К_обэ необходимо строгое соблюдение однородности физических условий лучевого воздействия для изучаемых видов ионизирующего излучения и использование сравнимого биол, материала. Величина К_обэ данного вида излучения зависит от ряда физических и биол, факторов. Из физических факторов на величину К_обэ влияют уровни доз и энергия излучения, характер пространственного распределения поглощенных доз в объеме тела (равномерное, неравномерное) и распределение дозы во времени (интенсивное, протяженное, хроническое, однократное или дробное). Из биол, факторов большое значение имеют видовые особенности реактивности организма, а также обусловленные ими особенности строения и функции отдельных органов и систем. Напр., К_обэ нейтронов деления для мышей и крыс по критерию DL50 находится в пределах 2,0—3,5, а у собак он равен 1,0—1,6, что объясняют неравномерностью распределения поглощенной дозы ионизирующего излучения в их теле. Кроме того, К_обэ зависит от используемых для его оценки биол, критериев. Существенное влияние на величину К_обэ оказывают сроки, в к-рые производится оценка биол, эффектов (непосредственно после воздействия или в отдаленные сроки после него).

К_обэ могут существенно изменяться в зависимости от величин доз, при к-рых сравнивается биол, эффективность двух видов ионизирующего излучения. Так, напр., К_обэ быстрых нейтронов при использовании различных критериев с увеличением доз в диапазоне от DL_10/30 до DL₁₀₀ уменьшается с 2,5—4,5 до 1,5—2,9.

Биол, эффективность ионизирующего излучения существенно зависит от его вида и энергии. К_обэ рентгеновского излучения с энергией генерирования 180—250 кв превышает эффективность гамма-излучения и тормозного рентгеновского излучения больших энергий. Если К_обэ рентгеновского излучения принять равным единице, то К_обэ гамма-излучения составит 0,7 — 0,8. Сопоставление биол, эффективности внешнего бета- и рентгеновского излучения выявляет меньшую эффективность бета-частиц — К_обэ бета-частиц колеблется в пределах 0,5—0,64. К_обэ быстрых электронов составляет 0,7—0,8 и зависит от их энергии. Наибольшей биологической эффективностью обладают нейтроны деления и близкие к ним по энергии быстрые и промежуточные нейтроны (К_обэ по критерию DL_10/30 для животных разных видов составляет 1,6—4,42). При увеличении и уменьшении энергии быстрых нейтронов их эффективность снижается. Так, К_обэ нейтронов с энергией 100 кэв и ниже меньше, чем К_обэ нейтронов деления. К_обэ альфа-излучения в зависимости от энергии альфа-частиц варьируют при использовании разных критериев от 0,55 до 1,3. Эффективность продуктов деления плутония и тяжелых ядер углерода равна или несколько ниже эффективности рентгеновского излучения. Зависимость К_обэ от характера распределения поглощенных доз выявляется при сравнении данных, полученных в условиях различной геометрии облучения. Так, К_обэ нейтронов деления для собак по сравнению с гамма-излучением в условиях одностороннего воздействия равен 1,6. При двустороннем облучении в связи с увеличением эффективности нейтронов в условиях более равномерного воздействия К_обэ возрастает до 2,0.

При определении К_обэ необходимо учитывать также распределение дозы ионизирующего излучения во времени. К_обэ может существенно изменяться при протяженных и хрон, воздействиях. Это обусловлено тем, что биол, эффективность ред-коионизирующего излучения, обычно используемого в качестве стандартного, существенно снижается с уменьшением мощности дозы, в то время как при воздействии плотно-ионизирующего излучения, напр, нейтронов, не выявляется зависимости от мощности дозы в определенном диапазоне ее изменения. Так, напр., при удлинении общего времени облучения от 1V3 до 24 час. не отмечено изменения в эффективности быстрых нейтронов, тогда как эффективность гамма-излучения в этих условиях значительно снижается, что и приводит к возрастанию К_обэ нейтронов с 4,43 до 6,3. При сравнении К_обэ быстрых нейтронов в условиях острого, протяженного пли хрон, воздействия отмечено возрастание величин коэффициентов ОБЭ, достигающих при хрон, воздействиях 10 и более.

При сравнении биол, действия разных видов ионизирующего излучения выявляются и нек-рые клин, особенности. Наиболее ярко они проявляются при действии нейтронов различных энергий и часть животных погибает в более ранние сроки при воздействии ионизпрую-щего излучения в равноэффективных дозах; также наблюдаются выраженные поражения жел.-киш. тракта, в более ранние сроки появляются изменения в крови, отмечаются тяжелые дистрофические изменения в почках и печени, перибронхиальные и периваскулярные легочные кровоизлияния, выявляются выраженные и стойкие отдаленные последствия, замедленное и менее полное восстановление. В случае воздействия альфа-излучения отмечена более ранняя гибель животных по сравнению с действием гамма-излучения.

См. также Ионизирующие излучения.

Библиография: Даренская Н. Г. и др. Относительная биологическая эффективность излучений, Фактор времени облучения, М., 1968; Нормы радиационной безопасности (НРБ — 76), М., 1978; Report of the RBE committee to the international commissions on radiological protection and on radiological units and measurements, Hlth Phys., y. 9, p. 357, 1963.

H. Г. Даренская.