Чем вредны рентгеновские излучения
Рентгенологическое обследование: вред или польза?
Рентгенологические обследования являются одними из наиболее распространенных в современной медицине. Рентгеновское излучение используется для получения простых рентгеновских снимков костей и внутренних органов, флюорографии, в компьютерной томографии, в ангиографии и пр.
Исходя из того рентгеновское излучение относится к группе радиационных излучений, оно (в определенной дозе) может оказывать негативное влияние на здоровье человека. Проведение большинства современных методов рентгенологического обследования подразумевает облучение обследуемого ничтожно малыми дозами радиации, которые совершенно безопасны для здоровья человека.
Рентгенологические методы обследования используются гораздо реже в случае беременных женщин и детей, однако даже у этих категорий больных, в случае необходимости, рентгенологическое обследование может проведено, без существенного риска для развития беременности или здоровья ребенка.
Что представляют собой волны рентгеновские лучи, и какое влияние они оказывают на организм человека?
Рентгеновские лучи являются видом электромагнитного излучения, другими формами которого являются свет или радиоволны. Характерной особенностью рентгеновского излучения является очень короткая длина волны, что позволяет этому виду электромагнитных волн нести большую энергию, и придает ему высокую проникающую способность. В отличие от света, рентгеновские лучи способны проникать сквозь тело человека («просвечивать его»), что позволяет врачу рентгенологу получить изображения внутренних структур тела человека.
По сути дела рентгеновские лучи «это очень сильный свет», который не видим для глаз человека, но может «просвечивать» даже такие плотные предметы, как металлические пластины.
Медицинские исследования рентгеновскими лучами (рентгенологические исследования) во многих случаях предоставляют важную информацию о состоянии здоровья обследуемого человека, и помогают врачу поставить точный диагноз в случае целого ряда сложных заболеваний.
Рентгенологическое исследование позволяет получить изображения плотных структур организма человека на фотографической пленке (рентгенография), либо на экране (рентгеноскопия).
Большая проникающая способность и энергия рентгеновских лучей делают их довольно опасными для организма человека. Рентгеновское излучение является одним из наиболее распространенных видов радиации. Во время прохождения через организм человека рентгеновские лучи взаимодействуют с его молекулами и ионизируют их. Говоря проще, рентгеновские лучи способны «разбивать» сложные молекулы и атомы организма человека на заряженные частицы и активные молекулы. Как и в случае других видов радиации, опасным считается только рентгеновское излучение определенной интенсивности, которое воздействует на организм человека в течение достаточно долгого промежутка времени. Подавляющее большинство медицинских обследований в рамках которых применяется рентгенологическое излучение, используют рентгеновские лучи с низкой энергией и облучают тело человека очень малые промежутки времени в связи с чем, даже при их многократном повторении они считаются практически безвредными для человека.
Дозы рентгеновского излучения, которые используются в обычном рентгене грудной клетки или костей конечностей не могут вызвать никаких немедленных побочных эффектов и лишь очень незначительно (не более чем на 0,001%) повышают риск развития рака в будущем.
Измерение дозы облучения при рентгенологических обследованиях
Как уже было сказано выше, влияние рентгеновских лучей на организм человека зависит от их интенсивности и времени облучения. Произведение интенсивности излучения и его продолжительности представляет дозу облучения.
Единица измерения дозы общего облучения человеческого тела это миллиЗиверт (мЗв). Также, для измерения дозы рентгеновского излучения используются и другие единицы измерения, включая рад, рем, Рентген и Грей.
Разные ткани и органы организма человека обладают различной чувствительностью к облучению, в связи с чем, риск облучения различных частей тела в ходе рентгенологического обследования значительно варьирует.
Термин эффективная доза используется в отношении риска облучения всего тела человека. Например, при рентгенологическом обследовании области головы, другие части тела практически не подвергаются прямому воздействию рентгеновских лучей. Однако, для оценки риска представленного здоровью пациента рассчитывается не доза прямого облучения обследуемой зоны, а определяется доза общего облучения организма – то есть, эффективная доза облучения. Определение эффективной дозы осуществляется с учетом относительной чувствительности разных тканей, подверженных облучению. Также, эффективная доза позволяет провести сравнение риска рентгенологических исследований с более привычными источниками облучения, такими как, например, радиационный фон, космические лучи и пр.
Расчет дозы облучения и оценка риска рентгенологического облучения
Ниже представлено сравнение эффективной дозы радиации, полученной во время наиболее часто используемых диагностических процедур, использующих рентгеновское излучения с природным облучением, которому мы подвергаемся в обычных условиях в течение всей жизни. Необходимо отметить, что указанные в таблице дозы являются ориентировочными, и могут варьировать в зависимости от используемых аппаратов и методов проведения обследования.
Процедура
Эффективная доза облучения
Сопоставимо с природным облучением, полученным за указанный промежуток времени
Действие рентгеновского излучения на человека
Рентгеновское излучение – это электромагнитные волны, длина которых колеблется в интервале от 0,0001 до 50 нанометров. Излучение было открыто в ноябре в 1895 году физиком из Германии Вильгельмом Конрадом Рентгеном, работавшим в Вюрцбургском университете. Он охарактеризовал свойства лучей, обнаружив их способность проникания через мягкие непрозрачные ткани.
Применение и свойства рентгеновского излучения
Излучение делится два типа:
Лучи характеристического типа получаются при перестройке атомов анода рентгеновской трубки. Волны различаются длиной, на них воздействуют номера химических элементов, которые используются при получении трубки.
Тормозные лучи появляются из-за торможения электронов, которые испаряются из вольфрамовой спирали.
У электромагнитных волн существует ряд характеристик, объясняющихся их природой. Электромагнитные волны при перпендикулярном падении на плоскость не отражаются.
Это интересно! При перечне соблюдённых условий алмаз отразит их.
Электромагнитные волны пробиваются через непроницаемые предметы: бумага, металл, дерево, живые ткани. Чем поверхность материала плотнее и толще, тем лучи поглощаются интенсивнее и больше.
Рентгеновское излучение вызывает свечение некоторых элементов. Он останавливается после прекращения воздействия электромагнитных волн. Электромагнитные волны засвечивают фотоплёнку.
Излучение рентгена
При прохождении лучей в воздухе происходит его ионизация. В итоге воздух способен проводить ток. Облучение повреждает клетки, это связано с ионизацией биологических структур.
Благодаря рентгеновскому излучению можно просветить тело человека, чтобы получить снимок его костей. При современных технологиях также возможно выявление внутренних органов. С помощью обычных приборов получают двумерную проекцию, а благодаря компьютерным томографам возможно сделать объёмное изображение человеческих органов.
В этом промежутке времени существует такое понятие как рентгеновская дефектоскопия. С помощью неё выявляют повреждения в различных изделиях, к примеру, в варочных швах и в рельсах.
Во многих науках рентгеновское излучение применяется для выявления строения элементов на уровне атомов при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения. Это называется рентгеноструктурным анализом. В качестве примера можно привести выявление структуры ДНК.
Химический состав элементов также выявляется благодаря электромагнитным волнам. Вещество, по которому осуществляется анализ, облучается электронами, в процессе происходит ионизация атомов. Такой метод называется рентгено-флюоресцентным.
На сегодняшний момент применение рентгеновского излучения осуществляется в разных отраслях. В целях безопасности создаются переносные и стационарные приборы для выявления запрещённых или опасных для жизни предметов в таможнях, аэропортах и местах, где часто происходят столпотворения людей.
Виды рентгеновского излучения
Оно бывает нескольких видов и различается по проникающей способности и по протяжённости волны:
Действует подразделение по признакам спектра и механизмам действия:
Любые типы складываются благодаря рентгеновской трубке. Этот термин значит электровакуумный прибор, который предназначен для генерации электромагнитных волн. Основой работы служит термоэлектронная эмиссия.
Тормозное излучение образуется при помощи торможения электронов полем атомарных электронов. Его диапазон — непрерывный, определяется границами волн.
Влияние рентгеновского излучения на человека
После их открытия Вильгельмом Рентгеном, который опубликовал статью, назвав их х-лучами, выяснилось, что такое излучение влияет на организм человека.
Рентгеновское излучение в повышенных дозах провоцирует изменения в кожных покровах, которые похожи на ожог от солнечных лучей. Только при облучении происходит более глубокое и серьёзное повреждение верхнего слоя кожи. Появившиеся на коже язвы требуют затяжного по времени лечения.
Со временем исследователи выявили, что такого пагубного действия реально избежать, если уменьшить дозировку или время. При этом применяется дистанционное управление процедурой.
Вред от получаемых волн иногда проявляется не сразу, а только спустя промежуток времени, постепенно: случаются непрерывные или временные преобразования в структуре эритроцитов, повышается риск развития лейкемии. Возможно характерное образование последствия в виде преждевременного старения и утери эластичности кожи.
Применение рентгена
Влияние рентгеновского излучения зависит от того, какой внутренний орган подвержен излучению. Воздействие электромагнитных волн зависит от дозы лучей. При облучении половых органов у человека развивается бесплодие, при кроветворных органах – болезни крови.
Регулярное облучение даже в самых маленьких количествах и при коротких промежутках, приводит к изменениям на генетическом фоне. Они редко обратимы.
Электромагнитные волны проникают через ткани человеческого тела, при этом осуществляется ионизация в клетках, изменяется структура. Результатами таких воздействий становятся соматические осложнения или болезни в будущем поколении. Так проявляются генетические заболевания.
У людей, подвергшихся излучению, выявляются патологии крови. После маленьких доз возникают изменения её состава, которые ещё обратимы. Распадаются эритроциты и гемоглобин вследствие гемолитических изменений. Возможна тромбоцитопения.
При облучении нередки травмы хрусталика глаза, он мутнеет, и наступает катаракта.
Однократное облучение медицинской аппаратурой не влечёт за собой сильных перемен, т.к. содержит небольшую дозировку. При чувстве пациентом повышенной тревоги он вправе попросить у медика специальный защитный фартук. После выключения аппарата вредоносное действие тут же прекращается. Частое же влияние пагубно сказывается на человеческом организме.
Исследование последствий вредного облучения позволило создать международные стандарты, в которых указаны разрешённые минимальные дозы.
Правда и заблуждения о вреде рентгеновских лучей
Существует немало мнений касательно рентгеновских методов исследования. Основные из них это: рентгенография крайне вредна, так как сопровождается облучением; рентгеновские исследования нельзя выполнять часто; нельзя выполнять рентгенографию двух или более областей тела в один день; рентгенография вредна для беременных и не должна использоваться для диагностики патологических изменений у них. Рассмотрим их подробнее.
СУТЬ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ПАТОГЕНЕЗ ЕГО БИОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ
На изображении видно, что рентгеновские лучи занимают промежуточное место между ультрафиолетом и высокоэнергетичным гамма-излучением. Существует определенная закономерность: справа налево возрастает энергия излучения, снижается длина волны и резко возрастает проникающая способность. Например: почему красный свет не засвечивает рентгеновскую пленку и используется в фотоделе? Потому что он находится в ряду левее, следовательно, обладает меньшей энергией в сравнении с другим светом видимого спектра.
На изображении схематично представлена зависимость между энергией и длиной волны рентгеновского излучения и указано его положение на шкале электромагнитных волн. Чем более параметр «длина волны» и «энергия» смещен в левую сторону, тем выше биологическое воздействие данных лучей.
Атомарный кислород – наиболее химически активное вещество – и обуславливает биологические эффекты рентгеновского излучения. Он воздействует практически на все ткани организма, но наиболее выраженно – на быстро делящиеся (клетки кожи, слизистых оболочек, половые клетки). Атомарный кислород «разрывает» полимерные молекулы нуклеиновых кислот (ДНК, РНК): в результате повреждения ДНК считывание информации с нее или становится невозможным, или считывание происходит с ошибками, что ведет к мутациям во вновь воспроизведенных клетках, в результате чего они становятся нежизнеспособными (либо опухолевыми). Кроме генетического материала, поражаются также и другие структуры клетки (компоненты стенки, органоиды, расположенные в цитоплазме), результатом повреждения стенки чаще всего становится выход цитоплазмы наружу и гибель клетки в целом.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ
Биологическое воздействие (вредность) рентгеновского излучения зависит от следующих параметров:
— Длина волны рентгеновских лучей (чем меньше длина волны – тем больше вреда организму);
— Энергия излучения (чем выше, тем вреднее) – параметр, тесно связанный с длиной волны;
— Напряжение на трубке и сила тока (кВ и мА) – чем выше эти параметры, тем более «жесткое» и более интенсивное рентгеновское излучение получается на выходе. «Жесткость» излучения напрямую зависит от силы тока (кВ), интенсивность определяет количество излучения, создаваемого трубкой, и измеряется в миллиамперах.
— Объем облученных тканей и органов. Так, обзорная рентгенография живота даст большую эквивалентную дозу, чем рентгенография придаточных пазух носа или кисти. К тому же, чтобы «пробить», например, 30 см живых тканей (живот), нужно гораздо большее напряжение тока и интенсивность, а также время экспозиции, чем в случае с 2-3 см (кисть);
— Длительность облучения (экспозиция, мА/сек). Чем этот параметр выше, тем вреднее исследование. Например, при КТ органов грудной клетки длительность исследования составляет 10-15 секунд, в то время как при флюорографии 0,01 сек. Соответственно, при флюорографии облучение ниже в сотни раз.
Рассмотрите схему. На ней представлено несколько случаев. Если, как в варианте 1, облучать область живота (большой массив плотных тканей) лучами низкой жесткости и низкой интенсивности, они не пройдут через толщу тканей, вследствие чего на рентгенограмме получится одно сплошное белое пятно. В то же время такие параметры кВ и мАс приемлемы для рентгенографии кисти (вариант 3). Для того чтобы «пробить» 30 см тканей (как в варианте 2) необходимы рентгеновские лучи большей жесткости и интенсивности, в результате чего эффективная доза получается гораздо выше.
Рентгеновское излучение может стать причиной развития следующих состояний:
— Лучевая болезнь (встречалась раньше на заре рентгеновской диагностики, и затем при лучевой терапии у пациентов с опухолями большого объема);
— Лучевые ожоги как местное проявление лучевой болезни (обычно при лучевой терапии);
— Увеличение риска появления новообразований, в т. ч. злокачественных;
— Увеличение риска возникновения уродств в следующем поколении (у детей).
ВРЕДЫ ЛИ РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МЕДИЦИНЕ?
Безусловно, никто не отменял вредное воздействие рентгеновского излучения при диагностических исследованиях. Однако его можно свести к минимуму, если выполнять исследования строго по показаниям, исключить «лишние», «ненужные» исследования, использовать «защиту временем», т. е. не выполнять два и более рентгеновских исследований в один день, экранировать части тела, смежные с зоной интереса (например, закрывать область паха просвинцованным резиновым передником при исследовании костей таза, тазобедренных суставов).
Считается нежелательным выполнять рентгеновские исследования беременным женщинам, особенно на первых месяцах беременности. Однако, в случаях, когда угроза состоянию матери превалирует, например, при пневмониях, при травме, можно выполнить снимок, предварительно защитив живот специальными фартуками, пластинами. Конечно, количество снимков беременным женщинам должно быть минимальным.
СРЕДНИЕ ДОЗЫ ПРИ РЕНТГЕНОГРАФИИ РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТЕЙ ТЕЛА
Наиболее вредны из всех рентгеновских диагностических исследований рентгеноскопические (просвечивание желудка, нижних отделов кишечника, грудной клетки). Время нахождения «под лучами» здесь длительное – до нескольких десятков минут, а во время исследования выполняются до 10 рентгеновских снимков. Большую лучевую нагрузку несут также урография, как обзорная, так и экскреторная; обзорный рентгеновский снимок живота, поясничного отдела позвоночника, таза и тазобедренных суставов, а также компьютерная томография, доза при которой может достигать 40 мЗв! Ниже в таблице приведены примерные цифры облучения при рентгенографии или рентгеноскопии различных отделов тела. Обращаем ваше внимание, что данные значения усредненные, полученные на аппарате «Уникорд-МТ» при использовании стандартного фантома (соответствующего «среднему» взрослому человеку весом около 70 кг). На других аппаратах цифры могут отличаться в значительной степени!
КАК СНИЗИТЬ ДОЗУ ОБЛУЧЕНИЯ ПРИ РЕНТГЕНОВСКОМ ИССЛЕДОВАНИИ?
Правильная подготовка к исследованию – основа получения достоверного результата. К сожалению, пациенты не всегда понимают, что для визуализации патологии нужно быть подготовленным. Например, при рентгенографии поясницы газ и кишечное содержимое, накладываясь на тень позвоночника, могут сделать снимок нечитаемым – его придется переделывать еще раз, а это лишняя лучевая нагрузка, которую можно было бы избежать.
Очень важна предварительная подготовка при рентгеноскопии верхних и – особенно – нижних отделов желудочно-кишечного тракта. При ирригоскопии подготовка начинается за три дня до исследования: она включает в себя выполнение очистительных клизм (в 1-й и 2-й день до исследования – один раз в день, в день исследования – за час до процедуры). Кроме того, необходимо соблюдать диету, исключающую кало- и газообразующие продукты: жирное мясо, фасоль, бобовые, капусту, молоко и т. д. Для подготовки также могут применяться слабительные средства (например, фортранс). Все это делается с целью очистить кишечник перед заполнением его взвесью сульфата бария, чтобы ничего не помешало увидеть возможные патологические изменения.
При рентгеноскопии желудка, пищевода, 12-перстной кишки диета менее строгая, рекомендуется накануне исследования легкий ужин, утром в день исследования не принимать пищу, не пить. Все это необходимо для того, чтобы желудок был пустым и ничего бы не помешало визуализации изменений в нем. При экскреторной и обзорной урографии также необходимо выполнение очистительной клизмы, к тому же, если пациент страдает запорами и избыточным газообразованием. Кроме того, перед экскреторной урографией необходимо сдать кровь на креатинин и мочевину с целью оценить, насколько хорошо почки фильтруют кровь, поскольку данное исследование предполагает введение в вену контрастного вещества, которое затем выводится почками. При нарушении функции почек скорость его выведения замедляется, что повышает вероятность токсических эффектов.
При рентгенографии поясничного отдела позвоночника также в некоторых случаях может потребоваться очистительная клизма с целью уменьшения наложений газа и содержимого кишечника на позвоночник. При гистеросальпингографии вначале необходимо исключить инфекционные заболевания матки, маточных труб (чтобы не допустить попадания инфекции в полость малого таза). При компьютерной томографии с контрастом подготовка та же, что и при экскреторной урографии – исследование креатинина и мочевины крови, а также сахара.
Все остальные исследования – рентгенография грудной клетки, конечностей, суставов, грудного и шейного отдела позвоночника, флюорография, маммография и т. д. – не требуют специальной подготовки. С собой лишь необходимо взять направление, амбулаторную карту, другие медицинские документы, выполненные ранее снимки, пеленку или простыню, сменную обувь или бахилы.
КАК ЗАЩИТИТЬСЯ ОТ ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ?
Существует несколько простых правил, соблюдение которых позволить минимизировать вред от рентгеновского излучения при диагностических исследованиях.
СТАНДАРТНЫЕ ВОПРОСЫ ПАЦИЕНТОВ
Рассмотрим некоторые стандартные вопросы, которые чаще всего задают пациенты, обеспокоенные вредностью рентгеновских лучей.
ВОПРОС 1. Доктор, я сделал несколько исследований подряд — к примеру, рентгенографию грудной клетки, пазух носа и рентгеноскопию желудка. Какой вред нанесен моему здоровью? Ожидать ли мне каких-то опасных последствий?
ОТВЕТ. При контакте с ионизирующим излучением медицинского назначения бессмысленно говорить о прямом вредном воздействии на организм (лучевая болезнь, ожоги, лейкемия и др.), так как полученная организмом доза (т.н. поглощенная доза) намного ниже тех значений, которые могут непосредственно вызвать какое-то заболевание. К примеру, чтобы получить ожог кожи, нужно сделать несколько тысяч рентгенограмм, и т.п. Можно говорить только о повышенной вероятности заболеть в будущем (например, раком) — это называется стохастическим эффектом. Например, при прохождении компьютерной томографии на какие-то доли процента повышается вероятность получить онкологическое заболевание в старости. В этом смысле рентгеновские исследования вредны. Но при внимательном рассмотрении проблемы видно, что аналогичный вред приносят и другие виды излучений, с которыми мы постоянно сталкиваемся в жизни. Так, мы облучаемся, когда загораем на солнце, летим в самолете, находимся высоко в горах, гуляем по мостовой, сделанной из радиоактивного (да-да!) гранита. Наконец, существует нормальный природный радиационный фон (лучше было бы без него). Резюмируя, ответ такой: не беспокойтесь, прямого вреда здоровью не будет, но задуматься о превышении дозы все-таки стоит, и не делать лучевые исследования без необходимости.
ВОПРОС 2. Доктор, моему ребенку сделали рентгенографию головного мозга (или грудной клетки, или брюшной полости). Отразится ли это на его здоровье в дальнейшем?
ОТВЕТ аналогичен ответу на предыдущий вопрос. Не беспокойтесь, нарушения здоровья не произойдет. Но рентгеновские исследования без необходимости делать не стоит, особенно детям.
ВОПРОС 3. Какая доза безвредна? Сколько можно сделать снимков, чтобы не навредить здоровью?
ОТВЕТ. Любая доза ионизирующего излучения вредна, понятия «безвредное исследование» не существует. Но вред заключается не в прямом ухудшении здоровья, а в том, что немного повышается вероятность заболеть в будущем (читайте выше ответ на Вопрос 1).
ВОПРОС 4. Доктор, мне уже сделали несколько снимков легких, и хотят повторить еще раз. Можно ли это делать? Или не стоит?
ОТВЕТ. Любое исследование назначается врачом не для красоты, а для того, чтобы поставить точный диагноз. Делать исследование нужно столько раз, сколько необходимо для точной постановки диагноза и, следовательно, правильного лечения — 2 раза, 10 раз, 125 раз. Но ваши врачи должны взвесить 2 вещи: потенциальный вред от рентгена и риск поставить неверный диагноз. Если очередная сделанная рентгенограмма ничего не поменяет в диагнозе и лечении, тогда от нее стоит отказаться. Решается это каждый раз индивидуально.
ВОПРОС 5. Как часто можно делать рентген? Стоит ли подождать какое-то время между исследованиями, чтобы уменьшить вред?
ОТВЕТ. Смысла увеличивать промежутки между исследованиями нет, так как поглощенная доза все равно суммируется, и не зависит от времени прохождения обследования. Что касается частоты, то все зависит от клинической ситуации: иногда врачам приходится повторять исследования десятки раз, иногда достаточно одного раза. Рентгенографию или КТ не стоит назначать без необходимости, читайте ответ на предыдущий вопрос.
ВОПРОС 6. Во время рентгеновского исследования мне не закрыли половые органы. Чем это грозит? Есть ли риск заболеть бесплодием/импотенцией/мутациями/получить больное потомство?
ОТВЕТ. Импотенцией или бесплодием это точно не грозит, тут лучше почитать ответ на вопрос №1. Что касается мутаций или возможных болезней у будущего потомства, тут вопрос не так прост. Здоровье будущих детей зависит от состояния генов (хромосом), которые содержатся в ваших половых клетках — яйцеклетах или сперматозоидах. Поломка генетического материала при воздействии рентгеновских лучей вероятна только в процессе созревания половых клеток (когда они делятся и развиваются). Поэтому здесь нужно разделить мужчин и женщин. У женщин все яйцеклетки созревают уже внутриутробно, поэтому генетический материал, который получат ваши дети, формируется еще до вашего рождения! Следовательно, если вы женщина, то в течение вашей жизни вашим яйцеклеткам уже ничто не угрожает — генетический материал в них не поменяется, и думать о мутациях у детей не стоит. У мужчин же новые сперматозоиды возникают в яичках в течение всей жизни, и процесс сперматогенеза длится около месяца. Поэтому, если вы задумали заводить детей после рентгенографии, советуем подождать хотя бы месяц — в течение него все сперматозоиды обновятся, и детям ничто не будет угрожать. Хотя, даже если вы этого не сделаете, риск получить мутации в сперматозоидах все равно минимальный.
Василий Вишняков, врач-радиолог