2-3. A determinisztikus és a sztohasztikus sugárhatás elmélete

A sugárhatás kiváltásához szükséges küszöb dózis megléte, vagy hiánya alapján a biológiai effektusokat két tipusra oszthatjuk: a determinisztikus és a stochasticus folyamatokra (5. sz. ábra)

5. ábra. A determinisztikus (a, b) és stochasticus (c, d) sugárhatás grafikus vázlata. A b-jelü ábrán látható eltérő meredekségű dózishatásgörbék (1,2,3) különböző sugárérzékenységre utalnak (IAEA, 1985, Rontó Györgyi, 1994).
 

A determinisztikus hatás minden esetben megjelenik, ha a dózis a küszöbértéket meghaladja és hiányzik, ha annál kisebb. Ennél a hatásmechanizmusnál a kiváltott károsodás mértéke lesz arányos a dózissal (Sztanyik, Farkas). Ilyen küszöbértékekhez kötött károsodás pl. a bőrsérülés (beta-burns, cataracta, vérsejtszám-csökkenés, oligo- és aspermia, stb.). Minél kisebb a küszöbdózis, annál érzékenyebb a sugárérzékeny térfogat (target volumen), (Dessauer, 1954).

Hamarosan fény derült arra is a sugárbiológiában, hogy a determinisztikus károsodások csak koraiak (akutak) lehetnek, míg a kései sugárártalmakban mind a determinisztikus, mind a stochasticus hatás jelentkezik. Ez azt jelenti, hogy a késői sugáreffektusokban (late radiation effects) van kumulatív küszöbdózis. Jó példa erre az 5-15 Gy kumulatív terhelésnél megjelenő dermatitis chronica és cataracta, illetve a terhesség 8-15. hete között már kisebb kumulálódó dózisokra (>0.1 Gy) is előforduló teratológiai ártalom (Rubin és Casarett). A korai károsodások esetében néhány küszöbdózis a következő:

> 0.5 Gy lymphocyta-populáció,

> 1.0 Gy általános tünetek, hányás, hasmenés,

> 2.0 Gy lokális sérülések (pl. erythaema),

> 3.0 Gy cataracta,

> 3-10.0 Gy a többi szövet és szerv.

A determinisztikus hatásokat - a küszöbdózisok ismeretében - terhelési korlátok révén kerülik el a klinikai sugárvédelemben (ICRP,26., ICRP, 60).

A stochasticus jelenségek esetében valószínűségi, küszöbdózisok nélküli hatásról van szó, ahol az elnyelt dózissal a változás bekövetkezésének a valószínűsége lesz arányos, s nem azok nagysága (súlyossága). Minél nagyobb egy populáció egyedeinek a száma és a dózisterhelés, annál nagyobb egy stochasticus folyamat kialakulásának valószínűsége (kockázata). E változások később várhatók a sugárterheltekben, vagy ezek utódaiban (esetleg évtizedek múltán). A legkisebb járulékos dózis is alkalmas stochasticus folyamtok elindítására (carcinoma, genetikai ártalmak, öröklődő betegségek, az örökletes betegségek hazai spontán gyakorisága kb. 10.5%). Az epidemiológiai adataink három forrásból erednek: nukleáris fegyverek hatásai
(Hiroshima, Nagasaki, Bikini-teszt, Nevada, Szemipalatyinszk, Tockoje, Uszty-Kamenogorszk), professzionális sugárterhelések tapasztalatai
(radiológusok Philadelphia - kromoszóma pozitív krónikus myeloid leukémiája, malignus megbetegedések (bőrrák), congenitalis minor-maior anomáliák, cataracta, in utero terheltek IQ-csökkenése), sugárterápiás megfigyelések
(Bechterew-kóros betegek leukémiái, második p.i. daganatok jelentkezése, távolhatások (abscopal effects, Fernwirkungen)).

Minthogy a stochasticus jelenségek minden, vagy semmi típusú biológiai válaszok, amelyeknek ismert küszöbdózisai nincsenek, amelyek már kicsiny sugárterhelésekre is létrejöhetnek, a korszerű sugárvédelem alapvető törekvése ezek kockázatának minimalizálása. Ez tükröződik a nemzetközi ajánlásokban, a dóziskorlátozások rendszerében, a jogszabályokban (ICRP 26, ICRP 60). A hazai szervezett védelem az előirt követelményeknek megfelelt és a jövőben is meg fog felelni (Vittay, 1995, 1996).

Az alacsony dózisterheléses stochasticus valószínűség-növelő hatását ma még nem ismerjük, ez csak a nagyobb dózisoknál válik egyértelműbbé. A matematikai megközelítések közül még a legjobb a lineáris quadraticus függvénykapcsolat (Sztanyik).

Sinclair (1961) megfigyelései szerint a szomatikus stochasticus-malignus megbetegedések két hullámban zajlanak le. Vizsgálatait 239 Marshall-szigetlakón végezte, akiknél - az 1954. március 1-én végrehajtott Bikini-szigeti termonukleáris robbantást követően (Bravo-teszt, USA) - a daganatos betegségek gyakoriságát elemezte. A Sinclair-görbe érdekessége, hogy az 1-2 év látenciaidő után elsőként a vérképzőszervi daganatok (leukémiák) száma emelkedik, majd a 25-30. év között tér vissza a kiindulási szintre. A nem hematológiai malignus folyamatok, a második hullám, kb. csak 10 év múlva kezdenek el számukat tekintve növekedni és nem tudjuk: hol és hogyan ér véget a görbe? (6. ábra). Sinclair szerint a normalizálódás a 40. év után várható.

10 mGy (1 rad) homogén teljestest besugárzás után.
6. ábra. Sinclair-görbe.

Sinclair nevéhez a sugárbiológiában két fontos görbecsoport fűződik: a korábban említett kéthullámos, illetve a celluláris sugárérzékenység sejtciklus függőségét bizonyító görbesereg (1968). A malignus daganatok gyakorisági görbéit a csernobili megbetegedések kapcsán Gale (UCLA, 1988) hozta vissza a sugárbiológiai köztudatba. A mindent “túlértékelő” és a mindent “tagadó” nézetek képviselői azóta is heves vitákat folytatnak - e görbék alapján - Csernobyl prognózisát illetően. A két nukleáris esemény közti különbségeket és a Sinclair-görbéket ismerve, úgy vélem, hogy bölcs dolog az “aurea mediocritas” talajára helyezkednünk. Még csak 10 év telt el! Végleges álláspont csak évtizedek múlva alakítható ki.

Végül megemlítem, hogy a sugárbiológiában korántsem tisztázott végérvényesen: melyik változás sorolható a stochasticus folyamatok közé és melyik nem? Reméljük, hogy ismereteink fejlődése erre is megadja majd a választ.