Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
lnN/N0 = -vD,
или N/Nq -
\ (Ш.10)
На рнс. Ш.4 представлена зависимость эффекта от дозы, полученная преобразованием в полулогарифмических координатах кривой из рнс. Ш.1,в. Видно, что доля вирусов, сохранивших исходную активность, экспоненциально зависит от дозы облучения, так как все экспериментальные точки укладываются на прямую, т. е. выполняется уравнение (III. 10).
1. Принцип попадания и концепция мишеней
97
Количественный анализ, основанный на принципе попадания, не в состоянии вскрыть природу физико-химических процессов, развивающихся в клетке вслед за возникновением одиночных актов ионизации (попаданий). Однако он позволил ввести в радиобиологию представление о вероятностной природе единичной реакции клетки на облучение. Появилась возможность корректного описания кривых «доза-эффект», анализа важнейших параметров кривых, планирования радиобиологического эксперимента н точного количественного учета полученных результатов.
Экспоненциальная зависимость «доза-эффект» — важный, но не единственный критерий одноударности процесса инактивации. Если действительно одного попадания в мишень достаточно для инактивации объекта, то должны выполняться следующие требования:
1 — эффект, вызываемый облучением в данной дозе, не зависит от интенсивности излучения (мощности дозы) н от того, какими частями доза сообщалась объекту;
2 — прн одинаковом эффекте вызывающая его доза различных излучений возрастает при переходе от редко- к плотноионизиру-ющим частицам.
Рассмотрим значение этих ограничительных условий. Если выполняется первое требование, значит тестируемый эффект не возникает вследствие кумулятивного действия нескольких последовательных ионизаций (иначе эффект зависел бы от распределения ионизации во времени). Каждая ионизация, возникающая в пределах облучаемых объектов, имеет определенную вероятность оказаться причиной эффекта, но эта вероятность при одноударном процессе не должна зависеть ни от времени, прошедшего с момента предыдущей ионизации, нн от времени, отделяющего ее от последующей ионизации. Следовательно, эффект данной дозы должен определяться только ее величиной (т.е. числом возникших актов ионизации); интенсивность излучения и распределение дозы во времени не должны играть никакой роли.
Выполнение второго требования означает, что плотноионизирую-щие излучения менее эффективны, чем редкоионизирующие. Действительно, если одиночной ионизации достаточно для возникновения тестируемого эффекта, то частицы, производящие большое число ионов на единицу пути, вызовут в пределах мишени множество «ненужных» ионизаций. Редкоионизирующие излучения генерируют сгусткн ионов, значительно удаленные друг от друга, н вероятность возникновения нескольких ионизаций в пределах мишени малого размера незначительна. Величина поглощенной дозы определяет общее число ионизаций, произведенных данным видом излучения в единице объема. При одиоударном процессе большинство ионизаций, вызванных плотнононизирующим излучением, «бесполезно». Поэтому прн равной дозе, т.е. прн равном общем числе ионизаций, редкоионизирующие излучения окажутся более эффективными.
98 Гл. III. Зависимость биологического эффекта от поглощенной дозы
о 20 Л\\
й 10
? 5
о
2 ^
X - \Wy\Yv.
а §
Ц 0'>
5 *
а ?
® а
5 о
3 0,01
п 0 2 4 6 8
Доза, уел. ед.
Напротив, если тестируемый эффект наступает вследствие большого числа ионизаций в пределах мишени (многоударный механизм инактивации), то частицы с высокой плотностью ионизации окажутся значительно эффективнее, чем редкоионизирующие.
Кривые «доза-эффект» при многоударном механизме
инактивации отличаются от экспоненциальных дозовых кривых, наблюдаемых в случае одноударного процесса. В полулогарифмическом масштабе семейство дозовых кривых для случая п = 2, 3, к представлено на рис. III. 5 (по Дессауэру, 1954).
Чем больше «ударность» мишени, тем заметнее «плечо» — начальный, более горизонтальный участок кривой. Вслед за плечом следует переход к прямолинейному участку, наклон которого совпадает с наклоном соответствующей одиоудар-ной кривой. Вцд дозовой кривой при многоударном механизме инактивации определяется тем, что при малых дозах лишь небольшое число объектов может испытать требуемое число попаданий к, а все остальные — не более к — 1 попаданий. По достижении Л—1 попаданий во все или большинство объектов возникает ситуация, прн которой последнее, к-е, попадание приводит к тестируемому эффекту. Начиная с этой дозы кривая принимает вид, характерный для одноударного процесса.
Формально такие кривые могут быть получены суммированием всех объектов, получивших 0, 1, 2, ..., п — 1 попаданий; согласно распределению Пуассона их точное число выражается соотношением (III.1), а доля выживших, т. е. претерпевших от 0 до n—1 попаданий, определяется следующей формулой:
