Лучевые поражения детей

Г. Митров

В настоящем разделе кратко рассматриваются основы радиобиологического действия и факторы, обусловливающие его влияние на детский организм. При этом особое внимание обращается на меры защиты при использовании ионизирующего излучения в диагностике различных заболеваний.

Вопрос о вредном действии ионизирующих излучений на детский организм в последние годы становится особенно актуальным по нескольким причинам. С одной стороны, уже накоплен огромный экспериментальный и клинический материал относительно воздействия этих факторов на молодые и растущие организмы. С другой, однако, широкое применение этих излучений и особенно рентгеновских лучей и радиоактивных изотопов в диагностике является безусловной необходимостью в клинической практике, так как этот процесс непосредственно связан с современным этапом научно-технической революции в медицине. И действительно, современная профилактика, ранняя диагностика и динамическое наблюдение больных едва ли могут иметь строго научную основу без использования возможностей различных видов ионизирующего излучения. Но можно также определенно подчеркнуть, что компетентное применение этих средств на базе современной высокочувствительной аппаратуры, как и отличные знания, радиобиологических особенностей детского организма, в состоянии свести все нежелательные эффекты до такого низкого уровня, который находится значительно ниже верхней границы „допустимого риска".

Сложный и полностью не выясненный вопрос биологического действия ионизирующих излучений сводится к группе последовательно протекающих элементарных процессов, вызванных в живой материи. В этой цепи на первом месте стоят физические процессы, вызывающие физико-химические и биохимические реакции. В результате последних наступают временные или стойкие нарушения функции и структуры определенных групп клеток, органов, систем и всего организма.

Энергия ионизирующего излучения неизбирательно поглощается всеми компонентами клетки. В результате ионизации и возбуждения молекул воды и органических соединений в присутствии кислорода возникают первичные свободные радикалы, которые будучи активными окислителями, дают начало каскадно протекающим реакциям.В результате этого еще в первые секунды после облучения количество поврежденных молекул в сотни раз превышает число первично поврежденных.

Особую роль в действии ионизирующих излучений на клетку играет их влияние на обмен нуклеиновых кислот, так как с последними связаны такие важные биологические процессы как образование хромосом, синтез белка и самовоспроизведение ДНК в клетках. Синтез ДНК отличается высокой лучевой чувствительностью. Он нарушается как на этапах образования предшественников и их фосфорилирования, так и в результате инактивирования полимеразы - на этапе их включения в молекулу.

Повреждение ядерных структур клетки обусловливает не только судьбу этой (облученной) клетки, но и ее дочерних клеток вследствие повреждения носителей наследственной информации - генов. В зависимости от характера наследственных изменений организма, наступающих в результате лучевого поражения ядерных структур, все мутации делятся на три вида: 1. Генные (точечные) мутации, появляющиеся в результате изменения одной или нескольких пар нуклеотидов (мутоны) в молекуле ДНК. 2. Мутации, связанные со структурными изменениями хромосом, или нарушение генного баланса. 3. Кариотипные мутации, т. е. изменение нормального числа хромосом.

Особо важную роль в радиобиологическом действии играет деблокирование и активирование некоторых энзимных систем, находящихся в неактивном (связанном) состоянии в клеточных структурах. Сюда относятся рибонуклеаза, дезоксирибонуклеаза, фосфатаза, катепсины, а также ряд энзимов, гидролизирующих мукополисахариды. Их освобождение от связанного состояния ведет к дальнейшему энзимному распаду высокополимерных структур ДНК, РНК, мукополисахаридов, фосфолипидов и липопротеидов. Начинается разрушение тех веществ, из которых состоит внутренняя мембрана клетки, а это еще более углубляет уже начавшуюся дезорганизацию энзимных процессов этих систем и метаболический хаос во всех органеллах клетки. Это так наз. биохимический путь усиления радиационного поражения.

Основные факторы, определяющие степень радиобиологического действия

Изменения, наступающие в облученном организме, прежде всего зависят от количества поглощенной энергии, т. е. дозы. Поэтому основной принятой физической величиной количественной характеристики всех видов ионизирующего излучения при их взаимодействии с живым веществом является поглощенная доза.

Доза возрастает вместе с продолжительностью времени действия излучения, а также при увеличении облучаемого объема. Она снижается с увеличением расстояния между организмом и источником излучения. Доза от точковидного источника снижается обратно пропорционально квадрату расстояния. Поэтому фактор расстояния играет исключительно важную роль во всех процедурах, связанных с использованием ионизирующего излучения.

Биологическое действие уменьшается, когда определенная доза разделяется на несколько сеансов, т. е. фракционируется. Одна и та же доза вызывает значительно большее повреждение при однократном и быстром воздействии. И, наоборот, эта же доза, подводимая в течение дней, недель или лет, обладает значительно меньшим суммарным биологическим действием. Это объясняется проявлением восстановительных возможностей облученного организма.

Однако даже минимальные дозы оказывают определенное воздействие на организм. Концепция некоторых авторов относительно стимулирующего действия на организм небольших доз лишена какой бы то ни было серьезной научной обстановки.

Лучевая чувствительность организма представляет собой интегральную величину, в значительной степени зависящую от функции ряда клеточных и общебиологических факторе, а также от факторов внешней среды. Из них на первом месте стоит уровень обменных процессов, которые, в свою очередь, находятся в сложной зависимости от состояния нервной и эндокринной систем. Существенное значение также имеют ряд болезней и возраст.

Детский организм более чувствителен к ионизирующей радиации, так как содержит много воды и значительная часть его клеток представляют незрелые, делящиеся, с высокой функциональной активностью элементы. Особенно чувствительны эмбрионы.

В последние годы расширение „ассортимента" ионизирующих излучений (фотоны и частицы), используемых при фундаментальных исследованиях и в ежедневной практике (в том числе в целях диагностики и лечения), позволило накопить достаточно данных, объясняющих значение вида, или качества ионизирующего излучения для радиобиологического эффекта. Различные виды излучения оказывают различное радиобиологическое действие. Поэтому введено понятие относительной биологической эффективности (ОБЭ). Различия ОБЭ прежде всего обусловлены микрораспределением энергии в облученном веществе, т. е. от ионизационной плотности, возникающей в единице пробега. Особо высокой ОБЭ обладает нейтронное излучение. Так ОБЭ быстрых нейтронов в 10-20 раз выше ОБЭ гамма-, бета- и рентгеновского излучений, что имеет существенное значение как для использования этих лучей в мирное время, так и в военных целях.

ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ (ЛУЧЕВОЙ СИНДРОМ)

Острая лучевая болезнь - четко обособленная нозологическая единица, выражающая заболевание всего организма, возникающее в результате кратковременного облучения всего тела или его обширных участков. Основные данные его патогенетических механизмов, клиники и лечения являются результатом многочисленных экспериментальных постановок на разнообразных видах подопытных животных, но наиболее часто - млекопитающих. Установлены основные картины характерной волнообразное периодичности, или фазовости клиники, ее резко выраженная много симптомность, а также развитие осложнений со стороны ряда органов и систем. Характерной особенностью острой лучевой болезни также является отсутствие полного восстановления после острого периода и появление различных по силе „рецидивов", состоящих из отдельных симптомов или синдромов. Это с полным правом дает основание некоторым авторам считать, что волнообразное течение болезни персистирует в течение многих лет и что полное восстановление облученного организма не наступает.

Вопросы острой лучевой болезни возникли со всей серьезностью стратегической проблемы и получили комплексную научную разработку только после атомных взрывов над Хиросимой и Нагасаки. До 6-го августа 1945 г. по существу не было серьезных сведений о клинической картине острой лучевой болезни человека, вызванной кратковременным воздействием высоких доз ионизирующей радиации на весь организм.

Сегодня наши знания этой клинической картины базируются на наблюдениях:

а) людей, пострадавших во время атомных бомбардировок в Японии,

б) жертв происшествий, в том числе облучение радиоактивными отложениями, появившимися после термоядерных опытов в районе Тихого океана (1954 г.),

в) несчастных случаев в научных лабораториях и ядерной промышленности

г) больных, подвергавшихся терапевтическому облучению всего тела (при лейкозе и других неопластических процессах).

При облучении всего тела в дозах, не превышающих 25-30 рад (0,25-0,3 Gy), клиническая картина лучевого поражения не выявляется. Типичная картина острой лучевой болезни с ясно выраженной волнообразностью течения и симптомами со стороны всех органов и систем наблюдается при общем облучении в дозах, превышающих 1 Gy (100 рад). При дозах в диапазоне 1-10 Gy (100-1000 рад) продолжительность заболевания составляет 2-3 месяца, но наблюдаются значительные отклонения в зависимости от дозы и индивидуальной чувствительности, от исходного состояния, наступивших осложнений и проведенного лечения.

Все авторы разделяют типичную форму острой лучевой болезни человека на 4 периода:

а) первый период - фаза первичной общей реакции;

б) второй период -латентный, или фаза мнимого клинического благополучия;

в) третий период - фаза разгара или выраженных клинических симптомов, токсико-инфекционный период;

г) четвертый период - восстановительный, или фаза непосредственного восстановления.

В течение первого периода, продолжительность которого 3-4 дня, в клинической картине преобладают нервно-рефлекторные нарушения в результате непосредственного воздействия ионизирующей радиации на центральную нервную систему, а также изменения картины крови - лейкопения. Симптомы со стороны внутренних органов (пищеварительного пути, легких, сердечно-сосудистой системы и т. д.) выражены менее и преимущественно нервно-рефлекторного характера.

В течение второго периода - фазы мнимого благополучия, продолжающегося в зависимости от дозы 1 -3 недели, наблюдается значительное восстановление общего состояния, уменьшение общей слабости, сонливости и головной боли; исчезает желудочно-кишечное расстройство, улучшается аппетит. Но несмотря на это клиническое состояние, углубляется подавление кроветворения: продолжает падать число лейкоцитов, начинает снижаться число тромбоцитов.

Третий период - токсико-инфекционный, или (раза разгара болезни, характеризуется быстрым ухудшением общего состояния, потерей сил, повышением температуры. В общей клинической картине ведущее патогенетическое значение имеют: глубокое поражение кроветворения, язвенно-некротические воспалительные процессы в желудочно-кишечном пути, кровоизлияния и подавление иммунитета с развитием токсико-инфекционного синдрома. Этот синдром является прежде всего результатом инфекционного процесса, развивающегося по типу аутоинфекции и имеющего особое патогенетическое значение на фоне снижения общей иммунобиологической реактивности организма и резко выраженного угнетения гемопоэза. Не меньшее значение имеет также токсемический фактор, возникающий в результате разрушения молодых, недифференцированных или высокочувствительных тканевых элементов. Их распад приводит к появлению разнообразных ненормальных метаболитов, пирогенных веществ и других токсических продуктов радиационного распада, что вызывает глубокие нарушения обмена веществ.

У больных, получающих рациональное лечение, обычно этот период продолжается 2 -4 надели, после чего наступает фаза восстановления.

Четвертый период характеризуется постепенной нормализацией температуры, пульса и давления крови, улучшением общего состояния и сна. Исчезают симптомы геморрагии, стихают явления диспепсии и неврологическая симптоматика. Начинается восстановление гемопоэза и нормализация нарушенных биохимических показателей.

При облучении в дозах выше 10 Gy (1000 рад) на передний план патогенеза, клиники и исхода болезни выходят поражения желудочно-кишечного пути и центральной нервной системы. Если дозы значительно превышают 100 Gy (10 000 рад), основную роль в патогенезе играет непосредственное поражение центральной нервной системы (смерть под лучом).

Хроническая лучевая болезнь появляется в результате продолжительного воздействия на весь организм небольших доз ионизирующего излучения, что наиболее часто случается в профессиональных условиях.

Отдаленные последствия действия ионизирующей радиации на детский организм

Наблюдение и многолетнее изучение состояния здоровья людей, переживших атомные бомбардировки в Японии, облученных в связи с термоядерным взрывом в Тихом океане (остров Бикини, 1954 г.), а также облученных высокими дозами в результате аварий, уже позволяют дать подробную картину отдаленных последствий действия ионизирующей радиации. Несомненно, в организме человека после острой или хронической лучевой травмы не наступает полное восстановление. Спустя много лет наблюдаются отдельные симптомы или синдромы, касающиеся одного или другого органа и системы и объединяемые в понятие отдаленных последствий.

Наиболее часто это признаки со стороны центральной нервной системы, повышенная склонность к аллергическим и инфекционным болезням, нарушение терморегуляции, лучевая катаракта, склонность к кровоизлияниям, изменения кожи, выпадение волос и т. д. Интерес в этом отношении вызывают некоторые новые статистические данные, показывающие определенное возрастание частоты злокачественных новообразований. У детей, облученных во время внутриутробного развития, чаще наблюдается микроцефалия и задержка умственного развития (до олигофрении), как и повышение частоты злокачественных опухолей.

Необходимо подчеркнуть, что из всех возрастных групп мать, ребенок и плод являются наиболее радиочувствительным контингентом, объектом раннего и позднего воздействия ионизирующих излучений и особенно ядерного взрыва. По данным японских авторов, закономерными последствиями облучения плода и новорожденных в Хиросиме и Нагасаки были следующие сдвиги: а) уменьшение роста, массы тела, окружности головы и грудной клетки - у детей, облученных до 18-ой недели внутриутробной жизни в дозе 0,1 - 1,5 Gy (10-150 рад); б) единичные случаи патологического уменьшения размеров головы и задержки умственного развития - при дозе более 0,5 Gy (50 рад); в) поражение глаз - нарушение окраски ириса, помутнение хрусталика и врожденная катаракта.

Динамическое наблюдение облученных внутриутробно детей при помощи ряда психотехнических тестов, как и их успеваемости в школе по основным предметам (математике и литературе) показывает наличие определенных патологических сдвигов у них в отличие от контрольной группы. Существуют убедительные данные относительно большей частоты этих отдаленных повреждений нервной системы и глаз у детей Хиросимы. Это объясняется более высокой ОБЭ нейтронного излучения.

Изучение показателей плодовитости и детородных функций облученных и их потомства также выявляет определенные отклонения, касающиеся всей репродуктивной сферы. Конечно, в этой патологии определенное значение имеет и ряд других факторов, обусловливающих семейную и общественную адаптацию.

Известны работы, показывающие наличие повышенного риска возникновения злокачественной опухоли в течение первых 10 лет жизни ребенка, облученного во время внутриутробного развития в связи с пельвиометрическими и другими исследованиями матери. Эту проблему усложняет еще одно обстоятельство: в большинстве случаев пельвиметрию совершают при наличии или подозрении на аномалию костей таза. Поэтому основательно возникает вопрос, не обусловлены ли эти опухоли аномалиями таза, а не облучением во время рентгеновской пельвиметрии.

Все чаще появляются сообщения относительно более высокой частоты рака молочной железы после многократных рентгеновских просвечиваний в детском возрасте по поводу туберкулеза легких.

Низкий процент злокачественных новообразований среди детей, облученных внутриутробно в Хиросиме и Нагасаки, большинство авторов объясняют высокими дозами облучения, которые вызывали аборт, рождение мертвых или со значительными поражениями детей, имевших весьма краткую продолжительность жизни.

Бесспорно, риск появления злокачественного новообразования является наиболее важным, наиболее опасным следствием небольших доз ионизирующего излучения. Существенное значение имеет тот факт, что клинические и экспериментальные исследования недвусмысленно дают основание принять линейную, т. е. беспороговую гипотезу зависимости „доза-эффект", особенно когда анализируются события (наблюдения?) на молекулярном и клеточном уровне.

ПРОФИЛАКТИКА ЛУЧЕВЫХ ПОРАЖЕНИЙ ДЕТЕЙ

В условиях мирного времени опасность радиационного повреждения организма связана с разнообразными диагностическими и терапевтическими процедурами. Облучение с медицинской целью вносит главный вклад в общую дозу, которую получает население данной страны от искусственных источников ионизирующей радиации. Эта доза, хотя она все еще выше, уже соизмерима с дозой от естественного радиационного фона. Следует подчеркнуть, что дозы, получаемые больными, в том числе и детьми, во время исследований при использовании современной, хорошо защищенной рентгенологической и радиологической аппаратуры, в сотни и тысячи раз ниже доз, вызывающих соматические поражения. Но остается реальной опасность генетических повреждений, так как даже минимальная может вызвать изменения в половых клетках, а это ведет за собой к повышению смертности новорожденных, к развитию врожденных пороков и к появлению наследственных болезней. Поэтому вопрос снижения лучевых доз, получаемых различными группами населения, исключительно актуальный и комплексный. Это снижение можно достичь двумя способами: путем уменьшения числа людей, которые подвергаются облучению, и путем снижения доз, которые получают лица с показанием к проведению исследования, связанного с облучением.

На первом месте по важности стоит рентгенодиагностика. Необходимо непрерывно принимать все меры, преследующие цель снижения доз, получаемых больными, особенно детьми, беременными и лицами в репродуктивном возрасте. Конечно, необходимо избегать все немотивированные и клинически не достаточно обоснованные рентгеновские исследования. Для того, чтобы не облучать зародыш, особенно в начальной фазе беременности, когда он наиболее чувствителен, очень полезным оказалось введенное в некоторых странах так наз. „10-дневное правило". Согласно этому правилу, всегда, когда возможно, рентгеновские исследования женщин в репродуктивном возрасте откладываются и производятся только в течение первых 10дней после начала менструации, когда маловероятно наличие беременности.

В наши дни детей часто подвергают рентгеновским исследованиям. Врачи - педиатры, рентгенологи и радиологи - должны всегда тщательно продумывать показания к таким исследованиям и отменять их при отсутствии достаточного клинического обоснования. Защита от ионизирующего излучения больных в наиболее общем смысле этого понятия, означает принятие правильного и клинически обоснованного решения относительно вида исследования, использование подходящей аппаратуры и сооружений защиты, проведения исследования при минимальном облучении больного и компетентная интерпретация полученной диагностической информации. При планировании исследования необходимо учитывать результаты предыдущих осмотров с целью избежания ненужного повторения. Нередко рентгеновские исследования, проведенные в районной больнице, повторяются в поликлинике окружной, а затем еще раз - в стационаре. Устранение этих организационных слабостей поможет в значительной степени понизить дозу.

Рентгенологические исследования детей должны состоять только из рентгенографии. Просвечивание необходимо делать только тогда, когда ведется динамическое наблюдение и когда рентгенограмма содержит показания к рентгеноскопии. Продолжительность рентгеноскопии должна быть минимальной, высокое напряжение следует выключать, когда на экране нет изображения (при повороте ребенка, объяснении и т. д.). Нельзя интерпретировать картину, если аппарат не выключен. Хорошая адаптация появляется приблизительно спустя через 20 минут пребывания в темноте. Только после этого можно провести рентгеноскопию при минимальном облучении как ребенка, так и врача. Следует начинать обследование с кратного обзора органа, при этом бленда максимально замкнута. Подробный осмотр патологического изображения также следует проводить, применяя возможно наименьшие размеры поля. Расстояние от фокуса рентгеновской трубки до кожи больного должно быть не менее 35 см, а на выходе лучей у защитного кожуха трубки должен находиться алюминиевый фильтр, толщина которого должна соответствовать 3 мм общей фильтрации. Анодный ток во время исследования необходимо уменьшать. Это возможно при хорошей адаптации и имеет существенное значение в снижении кожной дозы, получаемой ребенком. Согласно рекомендациям Международной комиссии по радиологической защите (ICRP), при рентгеноскопии мощность дозы на коже больного должна быть минимальной и не превышать 5 рад/мин. Учитывая небольшие размеры тела ребенка и соблюдая упомянутые выше условия (общая фильтрация 3 мм алюминия и минимальный анодный ток), мощность дозы на коже можно снизить минимум в три раза. К удовлетворительной яркости изображения следует стремиться, не увеличивая ток, а повышая анодное напряжение, от чего возрастает проникающая способность лучей.

В рентгенологическом исследовании следует полностью отказаться от аппаратов низкой мощности. Там, где это возможно, следует предпочитать аппараты, оснащенные электронным усилителем изображения или телевизионным устройством. Эти дополнения в значительной степени снижают лучевую нагрузку при рентгеноскопии и их всегда следует применять при более продолжительном исследовании. Кроме того, эти дополнительные устройства позволяют осматривать детей в освещенных кабинетах, что делает их более общительными, а это сокращает время исследования.

К рентгенографическому исследованию предъявляются те же требования относительно расстояния фокус-кожа, фильтрации пучка и размеров поля. Уменьшение размеров поля до разменов необходимой в данном случае пленки имеет решающее значение как в уменьшении общего облучения (интегральной дозы), так и в гонадной дозе. Правильное положение ребенка, точное центрирование и ограничение пучка исследуемой областью позволяют в большинстве случаев рентгенографии изолировать гонады, особенно мальчиков, от прямого лучевого пучка. А это снижает гонадную дозу в десятки и сотни раз. Рекомендуем в тех случаях, когда гонады попадают в прямой пучок, делать рентгенограммы в условиях так наз. „жесткой техники", т. е. использовать высокое анодное напряжение. Нельзя допускать переэкспонирования снимков, так как, с одной стороны, это ведет к увеличению лучевой нагрузки, а с другой, к ухудшению изображения. (После передержки пленка не поддается полноценному проявлению, а от этого теряется часть информации.) Всего этого можно избежать используя точные таблицы экспонаций. Если аппарат оснащен экспонационным автоматом, рентгенограммы делаются быстро и легко. Чувствительность и структура применяемой рентгеновской пленки должна соответствовать условиям центрирования. При проведении томографического исследования, особенно соседних с гонадами органов, следует использовать симультанную аппаратуру.

Рекомендуют при проведении всех рентгенологических исследований детей экранировать гонады дополнительными защитными приспособлениями. Если показано проведение многократных или периодических рентгенологических исследований, целесообразно записывать в амбулаторную карту или историю болезни приблизительные величины доз, подведенных во время различных исследований.

Техническую исправность рентгеновской аппаратуры следует проверять не реже одного раза в год в целях избежания причин дополнительного облучения больных и обслуживающего персонала.

Дозы, получаемые от радиоизотопных исследований, в десятки раз ниже по сравнению с рентгенологическими. Высокочувствительная электронная аппаратура позволяет применять минимальные активности индикаторов. При наличии сканера это преимущество особенно заметно, так как гамма-камеры требуют более высоких активностей. Величина полученной дозы зависит от физических, биологических и радиофармакологических факторов. Введение короткоживущих изотопов (радиоактивного технеция, радиоактивного индия и т. д.) еще более снижают дозы, вплоть до уровня естественного радиационного фона. Вообще уменьшение облучения во время радиоизотопных исследований до возможного минимума достигается как путем использования чувствительных методов измерения и радиоиндикаторов с коротким периодом полураспада, так и путем трезвой оценки показаний и риска в каждом конкретном случае.

Ранее при ряде воспалительных и других заболеваний в детском возрасте применялась лучевая терапия. Сейчас это уже пройденный этап. Радиолечение детей применяется лишь при наличии злокачественного новообразования, когда диагноз подтвержден гистологическим исследованием и риск оправдан. В этих случаях применяются высокие очаговые дозы, и лучевая нагрузка окружающей здоровой ткани иногда бывает значительной. Правильное и точное индивидуальное планирование дистанционной радиотерапии, а также центрирование лучевого пучка может свести к минимуму повреждение зон роста костей, зубных зачатков и лучевую нагрузку кроветворных органов и гонад.

Нельзя забывать, что наряду с диагностическими методами, использующими ионизирующие излучения, в последнее время быстро развивается и внедряются в диагностическую практику такие новые, неинвазивные, нетрудные, дающие много информации, но не связанные с лучевой нагрузкой, методы, как ультразвуковая диагностика, эндоскопия и т. д. Вообще принцип ALARA (as low-as reas onably achievable), т.е. принцип максимального снижения допустимой дозы можно считать основным, стратегическим всей многосторонней диагностической и профилактической работы.

Правильная организация сотрудничества педиатра, рентгенолога, радиолога и других специалистов, наличие современной рентгенологической и ядерной аппаратуры, непрерывное повышение квалификации специалистов, улучшение условий защиты от ионизирующих излучений и повышение значения дозиметрического контроля могут на практике привести к полной ликвидации лучевых поражений в современной патологии.

Клиническая педиатрия Под редакцией проф. Бр. Братанова