Як отримують радіоактивний йод 131. Радіоактивний йод та рак щитовидної залозиПри розподілі утворюються різноманітні ізотопи, можна сказати, половина таблиці Менделєєва. Імовірність утворення ізотопів різна. Якісь ізотопи утворюються з більшою ймовірністю, якісь із набагато меншою (див. рисунок). Майже всі вони радіоактивні. Однак у більшості з них періоди напіврозпаду дуже маленькі (хвилини або ще менше) і вони швидко розпадаються у стабільні ізотопи. Однак, серед них є ізотопи, які з одного боку охоче утворюються при розподілі, а з іншого мають періоди напіврозпаду днів і навіть років. Саме вони становлять для нас основну небезпеку. активність, тобто. кількість розпадів в одиницю часу і відповідно кількість "радіоактивних частинок", альфа та/або бета та/або гама, обернено пропорційна періоду напіврозпаду. Таким чином, якщо є однакова кількість ізотопів, активність ізотопу з меншим періодом напіврозпаду буде вищою, ніж з більшим. Але активність ізотопу з меншим періодом напіврозпаду спадатиме швидше, ніж із більшим. Йод-131 утворюється при розподілі з приблизно таким же "полюванням" як і цезій-137. Але у йоду-131 період напіврозпаду "всього" 8 діб, а у цезію-137 близько 30 років. У процесі поділу урану, спочатку кількість продуктів його поділу, і йоду і цезію зростає, але незабаром для йоду настає рівновага - Скільки його утворюється, стільки і розпадається. З цезієм-137, через його відносно значний період напіврозпаду, до цього рівноваги далеко. Тепер, якщо відбувся викид продуктів розпаду у зовнішнє середовище, у початкові моменти з цих двох ізотопів найбільшу небезпеку становить йод-131. По-перше, через особливості поділу його утворюється багато (див. рис.), по-друге через відносно малий період напіврозпаду його активність висока. Згодом (через 40 днів) його активність впаде в 32 рази, і невдовзі практично його видно не буде. А ось цезій-137 спочатку можливо "світити" не так сильно, зате його активність спадатиме набагато повільніше.
Нижче розказано про найпопулярніші ізотопи, які становлять небезпеку при аваріях на АЕС. Радіоактивний йод
| Серед 20 радіоізотопів йоду, що утворюються в реакціях поділу урану і плутонію, особливе місце займають 131-135 I (T 1/2 = 8.04 діб.; 2.3 год.; 20.8 год.; 52.6 хв.; 6.61 год.), характеризують у реакціях поділу, високою міграційною здатністю та біологічною доступністю. У звичайному режимі експлуатації АЕС викиди радіонуклідів, зокрема радіоізотопів йоду, невеликі. В аварійних умовах, як свідчать великі аварії, радіоактивний йод, як джерело зовнішнього та внутрішнього опромінення, був основним фактором, що вражає в початковий період аварії.
|
Спрощена схема розпаду йоду-131. При розпаді йоду-131 утворюються електрони з енергіями до 606 кеВ та гамма-кванти, в основному з енергіями 634 та 364 кеВ. |
Основним джерелом надходження радіойоду населенню у зонах радіонуклідного забруднення були місцеві продукти харчування рослинного та тваринного походження. Людині радіойод може надходити по ланцюжках:
- рослини → людина,
- рослини → тварини → людина,
- вода → гідробіонти → людина.
Молоко, свіжі молочні продукти та листові овочі, що мають поверхневе забруднення, є основним джерелом надходження радіойоду населенню. Засвоєння нукліду рослинами із ґрунту, враховуючи малі терміни його життя, не має практичного значення.
У кіз та овець вміст радіойоду в молоці в кілька разів більший, ніж у корів. У м'ясі тварин накопичуються соті частки радіойоду, що надійшов. У значних кількостях радіойод накопичується у яйцях птахів. Коефіцієнти накопичення (перевищення над вмістом у воді) 131 I у морських рибах, водоростях, молюсках досягає відповідно 10, 200-500, 10-70.
Практичний інтерес становлять ізотопи 131-135 I. Їхня токсичність невелика в порівнянні з іншими радіоізотопами, особливо альфа-випромінюючими. Гострі радіаційні ураження тяжкого, середнього та легкого ступеня у дорослої людини очікується при пероральному надходженні 131 I у кількості 55, 18 та 5 МБк/кг маси тіла. Токсичність радіонукліду при інгаляційному надходженні приблизно вдвічі вища, що пов'язано з більшою площею контактного бета-опромінення.
У патологічний процес залучаються всі органи та системи, особливо тяжкі ушкодження у щитовидній залозі, де формуються найвищі дози. Дози опромінення щитовидної залози у дітей внаслідок малої її маси при надходженні однакових кількостей радіойоду значно більші, ніж у дорослих (маса залози у дітей залежно від віку дорівнює 1:5-7 г, у дорослих – 20 г).
Радіоактивний йод про радіоактивний йод містяться докладніші відомості, які, зокрема, можуть бути корисні медичним працівникам.
Радіоактивний цезій
Радіоактивний цезій є одним з основних дозоутворюючих радіонуклідів продуктів поділу урану та плутонію. Нуклід характеризується високою міграційною здатністю у зовнішньому середовищі, включаючи харчові ланцюжки. Основним джерелом надходження радіоцезію людині є продукти харчування тваринного та рослинного походження. Радіоактивний цезій, що надходить тваринам із забрудненим кормом, в основному накопичується в м'язовій тканині (до 80%) та в скелеті (10%).
Після розпаду радіоактивних ізотопів йоду основним джерелом зовнішнього та внутрішнього опромінення є радіоактивний цезій.
У кіз та овець вміст радіоактивного цезію в молоці в кілька разів більший, ніж у корів. У значних кількостях він накопичується у яйцях птахів. Коефіцієнти накопичення (перевищення над вмістом у воді) 137 Cs у м'язах риб досягає 1000 і більше, у молюсків – 100-700,
ракоподібних - 50-1200, водних рослин - 100-10000.
Надходження цезію людині залежить від характеру харчування. Так після аварії на ЧАЕС у 1990 р. внесок різних продуктів у середньодобове надходження радіоцезію в найбільш забруднених областях Білорусі був наступним: молоко – 19 %, м'ясо – 9 %, риба – 0.5 %, картопля – 46 %, овочі – 7.5 %, фрукти та ягоди – 5 %, хліб та хлібопродукти – 13 %. Реєструють підвищений вміст радіоцезію у жителів, які споживають у великих кількостях "дари природи" (гриби, лісові ягоди і особливо дичину).
Радіоцезій, надходячи в організм, відносно рівномірно розподіляється, що призводить до практично рівномірного опромінення органів та тканин. Цьому сприяє висока здатність гамма-квантів його дочірнього нукліда 137m Ba, рівна приблизно 12 см.
У вихідній статті І.Я. Василенка, О.І. Василенка. Радіоактивний цезій про радіоактивний цезій містяться докладніші відомості, які, зокрема, можуть бути корисні медичним працівникам.
Радіоактивний стронцій
Після радіоактивних ізотопів йоду і цезію наступним за значимістю елементом, радіоактивні ізотопи якого роблять найбільший внесок у забруднення – стронцій. Втім, частка стронцію в опроміненні значно менша.
Природний стронцій відноситься до мікроелементів і складається із суміші чотирьох стабільних ізотопів 84 Sr (0.56 %), 86 Sr (9.96 %), 87 Sr (7.02 %), 88 Sr (82.0 %). За фізико-хімічними властивостями є аналогом кальцію. Стронцій міститься у всіх рослинних та тваринних організмах. В організмі дорослої людини міститься близько 0.3 г стронцію. Майже весь він у скелеті.
В умовах нормальної експлуатації АЕС викиди радіонуклідів незначні. В основному вони обумовлені газоподібними радіонуклідами (радіоактивними благородними газами, 14 С, тритієм та йодом). В умовах аварій, особливо великих, викиди радіонуклідів, у тому числі радіоізотопів стронцію, можуть бути значними.
Найбільший практичний інтерес становлять 89 Sr
(Т 1/2 = 50.5 діб.) та 90 Sr
(Т 1/2 = 29.1 років), що характеризуються великим виходом у реакціях поділу урану та плутонію. Як 89 Sr, так і 90 Sr є бета-випромінювачами. При розпаді 89 Sr утворюється стабільний ізотоп ітрію (89 Y). При розпаді 90 Sr утворюється активний бета 90 Y, який у свою чергу розпадається з утворенням стабільного ізотопу цирконію (90 Zr). |
C хема ланцюжка розпадів 90 Sr → 90 Y → 90 Zr. При розпаді стронцію-90 утворюються електрони з енергіями до 546кеВ, при наступному розпаді ітрію-90 утворюються електрони з енергіями до 2.28 МеВ. |
У початковий період Sr 89 є одним з компонентів забруднення зовнішнього середовища в зонах ближніх випадень радіонуклідів. Однак у 89 Sr відносно невеликий період напіврозпаду і поступово починає превалювати 90 Sr.
Тварин радіоактивних стронцій в основному надходить з кормом і меншою мірою з водою (близько 2%). Крім скелета найбільша концентрація стронцію відмічена у печінці та нирках, мінімальна – у м'язах і особливо в жирі, де концентрація у 4–6 разів менша, ніж в інших м'яких тканинах.
Радіоактивний стронцій відноситься до остеотропних біологічно небезпечних радіонуклідів. Як чистий бета-випромінювач основну небезпеку він становить при вступі до організму. Населення нуклід переважно надходить із забрудненими продуктами. Інгаляційний шлях має найменше значення. Радіостронцій вибірково відкладається в кістках, особливо у дітей, піддаючи кістки та укладений у них кістковий мозок постійному опроміненню.
Докладно все викладено у статті І.Я. Василенка, О.І. Василенка. Радіоактивний стронцій.
|
Всі хімічні елементи утворюють ізотопи з нестабільними ядрами, які при періоді напіврозпаду випромінюють α-частки, β-частки або γ-промені. У йоду налічується 37 різновидів ядра з однаковим зарядом, але відрізняються кількістю нейтронів, що визначають масу ядра та атома. Заряд усіх ізотопів йоду (I) дорівнює 53. Коли мають на увазі ізотоп із певною кількістю нейтронів, записують цю цифру поряд із символом через тире. У медичній практиці використовують І-124, І-131, І-123. Нормальний ізотоп йоду (який не відрізняється радіоактивністю) I-127.
Кількість нейтронів служить показником для різних діагностичних та лікувальних процедур. Радіойодтерапія заснована на різній тривалості періоду напіврозпаду радіоактивних ізотопів йоду. Наприклад, елемент із 123 нейтронами розпадається за 13 годин, зі 124 – за 4 дні, а I-131 вплине на радіоактивну дію через 8 днів. Найчастіше використовують I-131, при розпаді якого утворюються γ-промені, інертний ксенон та β-частинки.
Дія радіоактивного йоду під час лікування
Призначається йодотерапія після видалення щитовидної залози. При частковому видаленні чи консервативному лікуванні цей спосіб немає сенсу у застосуванні. Фолікули ЩЗ отримують йодиди з тканинної рідини, що їх омиває. У тканинну рідину дифузним шляхом або за допомогою активного транспорту йодиди надходять із крові. При йодному голодуванні секреторні клітини починають активно захоплювати радіоактивний йод, причому перероджені ракові клітини роблять це набагато інтенсивніше.
β-частинки, що виділяються при напіврозпаді, вбивають ракові клітини.
Вражаюча здатність β-частинок діє з відривом 600 – 2000 нм, цього цілком вистачає, щоб зруйнувати лише клітинні елементи злоякісних клітин, а чи не сусідні тканини.
Основна мета лікування радіойодтерапією полягає в остаточному видаленні всіх залишків ЩЗ, адже навіть найвправніша операція залишає після себе ці залишки. Тим більше, у практиці хірургів вже повелося залишати кілька клітин залози навколо паращитовидних залоз для їх нормальної роботи, а також навколо зворотного нерва, що іннервує голосові зв'язки. Руйнування ізотопом йоду відбувається не лише залишкових тканин ЩЗ, а й метастаз при ракових пухлинах, що дозволяє легше відстежувати концентрацію тиреоглобуліну.
γ-промені не мають лікувального ефекту, але їх з успіхом застосовують при діагностиці захворювань. γ-камера, вбудована в сканер, допомагає визначити локалізацію радіоактивного йоду, що служить сигналом для розпізнавання ракових метастаз. Накопичення ізотопу відбувається на поверхні передньої частини шиї (на місці колишньої щитовидки), у слинних залозах, по всій довжині травної системи, у сечовому міхурі. Небагато, але все ж таки є рецептори захоплення йоду в молочних залозах. Сканування дозволяє виявити метастази в оброблених та прилеглих органах. Найчастіше вони перебувають у шийних лімфатичних вузлах, кістках, легенях та тканинах середостіння.
Призначення лікування радіоактивними ізотопами
Радіойодтерапія показана до застосування у двох випадках:
- Якщо виявляється стан гіпертрофованої залози як токсичного зоба (вузлового чи дифузного). Стан дифузного зоба характеризується виробленням всією секреторною тканиною залози тиреоїдних гормонів. При вузловому зобі лише тканина вузлів секретує гормони. Завдання введення радіоактивного йоду зводяться до пригнічення функціональності гіпертрофованих ділянок, оскільки випромінювання β-часток знищує саме ті місця, які схильні до тиреотоксикозу. Після закінчення процедури або відновлюється нормальна функція залози, або розвивається гіпотиреоз, що легко приводиться в норму при вживанні аналога гормону тироксину - Т4 (L-форма).
- Якщо виявилося злоякісне новоутворення щитовидки (папілярний або фолікулярний рак), хірург визначається ступінь ризику. Відповідно до цього виділяються групи ризику за рівнем прогресу пухлини та можливої віддаленої локалізації метастаз, а також необхідність лікування радіоактивним йодом.
- У групу низького ризику об'єднують пацієнтів з невеликою за розмірами пухлиною, що не перевищує 2 см і знаходиться в контурах щитовидки. У сусідні органи та тканини (особливо у лімфовузли) метастаз не виявлено. Таким пацієнтам не потрібно вводити радіоактивний йод.
- Пацієнти із середнім ризиком мають пухлину понад 2 см, але не перевищують 3 см. Якщо складається несприятливий прогноз і капсула в ЩЗ проростає, призначається доза радіоактивного йоду 30-100 мКі.
- Група з високим ризиком має виражений агресивний характер зростання ракової пухлини. Спостерігається проростання в сусідні тканини та органи, лімфовузли, можуть бути віддалені метастази. Таким пацієнтам необхідне призначення лікування радіоактивним ізотопом понад 100 мілікюрі.
Процедура введення радіоактивного йоду
Радіоактивний ізотоп йоду (I-131) синтезується штучно. Використовується у вигляді желатинових капсул (рідини) пероральним способом. Капсули або рідина не мають запаху та смаку, проковтуються тільки зі склянкою води. Після прийому рідини рекомендують відразу прополоскати рот водою і, не випльовуючи її, проковтнути.
За наявності зубних протезів краще перед вживанням рідкого йоду їх на якийсь час зняти.
Приймати їжу протягом двох годин не можна, можна (навіть потрібно) приймати питво води або соку. Йод-131, що не поглинувся фолікулами щитовидки, виводиться із сечею, тому щогодини має відбуватися сечовипускання з контролем вмісту у сечі ізотопу. Лікарські засоби для ЩЗ приймають не раніше ніж через 2 доби. Краще, якщо контакти з іншими людьми в цей час у пацієнта будуть обмежені.
Перед проведенням процедури лікар повинен провести аналіз лікарських препаратів, що приймаються, і скасувати їх у різний час: деякі з них – за тиждень, інші, як мінімум, за 4 дні до початку процедури. Якщо жінка перебуває в дітородному віці, планування вагітності доведеться відкласти на термін, визначений лікарем. Проведене оперативне втручання вимагає виконання тесту на наявність або відсутність тканини, здатної поглинати йод-131. За 14 днів до початку введення радіоактивного йоду призначається спеціальна дієта, за якої нормальний ізотоп йоду-127 має повністю вивестися з організму. Список продуктів для ефективного виведення йоду підкаже лікар.
Лікування ракових пухлин радіоактивним йодом
Якщо грамотно дотримано безйодової дієти і витримано термін обмежень прийому гормональних препаратів, клітини щитовидки повністю очищаються від залишків йоду. При введенні радіоактивного йоду на тлі йодного голоду клітини прагнуть захопити будь-який ізотоп йоду та виявляються ураженими від β-часток. Чим активніше клітини поглинають радіоактивний ізотоп, то більше вражаються їм. Доза опромінення фолікулів щитовидки, що захоплюють йод, у кілька десятків разів більша, ніж вплив радіоактивного елемента на навколишні тканини та органи.
Французькими фахівцями підраховано, що майже 90% пацієнтів із метастазами у легенях виживали після лікування радіоактивним ізотопом. Виживання протягом десяти років після застосування процедури становило понад 90%. І це пацієнти з останньою (IVc) стадією страшної хвороби.
Безперечно, панацеєю описана процедура не є, адже ускладнення після її використання не виключені.
Насамперед, це сіаладеніт (запалення слинних залоз), що супроводжується набряклістю, хворобливістю. Це захворювання розвивається у відповідь на введення йоду та відсутності клітин щитовидки, здатних його захопити. Тоді доводиться він брати цю функцію слинної залозі. Сіаладеніт прогресує тільки при високих дозах опромінення (понад 80 мКі).
Є випадки порушення відтворюючої функції статевої системи, але за багаторазових опроміненнях, сумарна доза яких перевищує 500 мКи.
Процедура лікування після ектомії щитовидки
Часто онкологічним хворим призначається йодотерапія після видалення щитовидної залози. Завданням цієї процедури є остаточне поразка ракових клітин, що залишилися після операції у області щитовидки, а й у крові.
Після прийому препарату хворий поміщається до одномісної палати, яка обладнана відповідно до специфіки.
Медичний персонал обмежується у контакті на період до п'яти днів. У цей час не слід допускати до палати прийому відвідувачів, особливо вагітних жінок і дітей, щоб убезпечити їх від потоку радіаційних частинок. Сеча та слина хворого вважаються радіоактивними та підлягають спеціальної утилізації.
«За» та «проти» лікування радіоактивним йодом
Цілком «нешкідливою» описану процедуру не назвеш. Так, у процесі дії радіоактивного ізотопу відзначаються тимчасові явища у вигляді хворобливих відчуттів у ділянці слинних залоз, язика, передньої частини шиї. У роті відзначається сухість, первит у горлі. Пацієнта нудить, спостерігається часті позиви до блювання, набряклість, їжа стає не смачною. Крім цього, загострюються старі хронічні захворювання, пацієнт стає млявим, швидко стомлюється, схильний до депресії.
Незважаючи на негативні моменти лікування використання радіоактивного йоду все частіше використовується при лікуванні щитовидки в клініках.
Позитивними причинами цієї закономірності є:
- не відбувається оперативного втручання із косметичними наслідками;
- не потрібна загальна анестезія;
- відносна дешевизна європейських клінік порівняно з операціями за високої якості обслуговування та обладнання для сканування.
Небезпека випромінювання при контактах
Слід пам'ятати, що користь, надана в процесі використання опромінення, очевидна для самого хворого. Для оточуючих його людей радіація може зіграти злий жарт. Не кажучи вже про відвідувачів хворого, згадаємо, що медичні працівники лише за потребою здійснюють догляд та обов'язково – у захисному одязі та рукавичках.
Після виписки не можна перебувати з людиною в контакті ближче за 1 метр, а при тривалій бесіді слід вийти на 2 метри. В одному ліжку навіть після виписки протягом 3-х днів не рекомендується спати в одному ліжку з іншою людиною. Статеві контакти та перебування поряд вагітної жінки категорично заборонені протягом тижня з дня виписки, що настає після п'яти днів після процедури.
Як поводитися після опромінення ізотопом йоду?
Вісім днів після виписки слід не підпускати дітей, особливо зіткнення. Після користування ванною або унітазом слід тричі змивати водою. Руки ретельно миються з милом.
Чоловікам краще сідати на унітаз при сечовипусканні для запобігання розбризкуванню радіаційної сечі. Годування грудьми варто припинити, якщо пацієнт - мама, що годує. Одяг, у якому перебував пацієнт на лікуванні, поміщається в пакет і стирається через місяць-два після виписки окремо. Особисті речі усуваються із місць загального користування та зберігання. У разі екстреного звернення до стаціонару необхідно попередити медичний персонал про недавнє проходження курсу опромінення йодом-131.
Схема розпаду йоду-131 (спрощена)
Йод-131 (йод-131, 131 I), також званий радіойодом(незважаючи на наявність інших радіоактивних ізотопів цього елемента) - радіоактивний нуклід хімічного елемента йоду з атомним номером 53 і масовим числом 131. Період його напіврозпаду становить близько 8 діб. Основне застосування знайшов у медицині та фармацевтиці. Також є одним з основних продуктів поділу ядер урану та плутонію, що становлять небезпеку для здоров'я людини, які зробили значний внесок у шкідливі наслідки для здоров'я людей після ядерних випробувань 1950-х, аварії в Чорнобилі. Йод-131 є вагомим продуктом поділу урану, плутонію і, побічно, торію, складаючи до 3% продуктів поділу ядер.
Нормативи за вмістом йоду-131
Лікування та профілактика
Застосування у медичній практиці
Йод-131, як і деякі радіоактивні ізотопи йоду (125 I, 132 I) застосовуються в медицині для діагностики та лікування захворювань щитовидної залози. Згідно з нормами радіаційної безпеки НРБ-99/2009, прийнятими в Росії, витяг з клініки пацієнта, який лікувався з використанням йоду-131, дозволяється при зниженні загальної активності цього нукліду в тілі пацієнта до рівня 0,4 ГБк.
Див. також
Примітки
Посилання
- Patent broochure on radioactive йодинний препарат від American Thyroid Association
Радіойод, а точніше один із радіоактивних (бета- і гамма-випромінювання) ізотопів йоду з масовим числом 131 з періодом напіврозпаду 8,02 діб. Йод-131 відомий насамперед як продукт розподілу (до 3%) ядер урану та плутонію, що виділявся при аваріях на атомних електростанціях.
Отримання радіойоду. Звідки він з'являється
У природі ізотоп йод-131 немає. Його поява пов'язано лише з роботою фармакологічних виробництв, а також атомних реакторів. Виділяється він і під час проведення ядерних випробувань чи радіоактивних катастроф. Так підвищила вміст ізотопу йоду в морській та водопровідній воді в Японії, а також у продуктах харчування. Використання спеціальних фільтрів допомогло у зниженні поширення ізотопів, а також у запобіганні можливим провокаціям на об'єктах зруйнованої атомної електростанції. Подібні фільтри в Росії виробляються в компанії "НТЦ Фарадей".
Опромінення в ядерному реакторі теплурових мішеней тепловими нейтронами дозволяє отримати йод-131 з високим ступенем вмісту.
Характеристики йоду-131. Шкода
Період напіврозпаду радіойоду в 8,02 діб з одного боку робить йод-131 високоактивним, з другого дозволяє йому поширитися великі площі. Цьому також сприяє висока леткість ізотопу. Так – близько 20% йоду-131 було викинуто з реактора. Для порівняння цезію-137 – близько 10%, стронцію-90 – 2%.
Йод-131 майже не утворює нерозчинних сполук, що також допомагає розповсюдженню.
Йод сам по собі дефіцитний елемент і організми людей і тварин навчилися його концентрувати в тілі, це стосується і радіойоду, що не йде на користь здоров'ю.
Якщо говорити про шкоду йоду-131 для людини, то йдеться насамперед про щитовидну залозу. Щитовидка не відрізняється звичайним йодом від радіойоду. А при її масі в 12-25 грамів навіть невелика доза радіоактивного йоду призводить до опромінення органу.
Йод-131 викликає мутації та загибель клітин, при активності 4,6·10 15 Бк/грам.
Йод-131. Користь. Застосування. Лікування
У медицині застосовуються ізотопи йод-131, а також йод-125 та йод-132 для діагностики та навіть лікування проблем зі щитовидною залозою, зокрема хвороби Грейвса.
При розпаді йоду-131 утворюється бета-частка з високою швидкістю польоту. Вона здатна проникати в біологічні тканини на відстань до 2 мм, що спричиняє загибель клітин. У разі загибелі заражених клітин це викликає лікувальний ефект.
Також йод-131 використовується як індикатор обмінних процесів в організмі людини.
Викид радіоактивного йоду 131 у Європі
21 лютого 2017 року в новинах з'явилася інформація про те, що європейські станції у більш ніж десятці країн від Норвегії до Іспанії протягом кількох тижнів помічали перевищення норм щодо вмісту йоду-131 в атмосфері. Було висловлено припущення про джерела ізотопу – викид на
