Transcript
Page 1: Распределение 239Pu в организме человека

"Радиация и риск", 1995, вып.5 Научные статьи

61

"Бюллетень радиационной медицины", 1965 год, № 1, стр. 9-16.

Распределение

239Pu в организме человека

Плотникова Л.А.

Радиометрическое исследование органов и тканей 34 работников плутониевого произ-водства, погибших от различных причин, показало, что распределение плутония в орга-низме человека при ингаляционном его поступлении зависит от физико-химических свойств соединений изотопа. При поступлении растворимых соединений он преимущест-венно откладывается в скелете (меньше в печени и легких); нерастворимых соединений - в легких; различной степени растворимости - распределение имеет смешанный тип. В легких плутоний распределяется неравномерно: максимальная концентрация изотопа обнаруживается в верхних долях или лимфатических узлах; в скелете - в грудных позвон-ках и черепе.

Biodistribution of 239

Pu

Plotnikova A.A.

A radiometric study of organs and tissues by 34 workers involved into plutonium production and died due to different reasons showed that distribution of plutonium in human organism by its in-halation depends on physico-chemical properties of isotope compounds. By transfer of soluble compounds it deposits to a greater degree in skeleton and to a less degree - in liver and lungs, by transfer of insoluble compounds - in lungs. By solubility of different degree the distribution is of mixed type. Distribution of plutonium in lungs is irregular: maximum isotope concentration is observed in superior lobes or lymphoid, that one in skeleton - in thoracic vertebrae and cra-nium.

Содержание и распределение плутония было исследовано в органах и тканях 34 человек, по-гибших от различных причин (включая несчастные случаи). Все они разделены на три группы в зави-симости от контакта с соединениями плутония различной степени растворимости. В I группу вошли 15 человек, которые работали

преимущественно с растворимыми соединениями изотопа. Во II группу попали лица (12 человек), имевшие

контакт как с хорошо растворимыми, так и с трудно растворимыми солями плутония. Некоторые из них работали периодически и с нерастворимыми со-единениями изотопа. К III группе отнесены 7 человек, контактиро-

вавших с нерастворимым плутонием.

Обследованные лица были в основном моло-дого и среднего возраста со стажем работы в ус-ловиях контакта с плутонием 4-11 лет, лишь у пяти человек он не превышал 3 года. Высокое содержание аэрозолей плутония в воз-

духе явилось основным источником поступления изотопа в организм работавших. Содержание плутония в трупах определяли пу-

тем радиометрического анализа отдельных ор-ганов и тканей после их предварительной хи-мической и термической обработки [1]. Активность препарата измеряли с помощью ионизационной камеры на установке типа ДА или сцинтилляцион-ным методом. Проведенные исследования, как это видно из

таблицы 1, показали, что распределение плутония в указанных группах было различным.

Таблица 1

Распределение плутония по органам и тканям (в процентах от обнаруженного количества в организме) у лиц I, II и III групп

I группа

Случай, №

1 2 3 4 5 Объект

исследования t1=6 лет 3 месяца

t2=0

t1=4 года t2=7 лет

t1=4 года t2=7 лет

t1=7 лет t2=0

t1=4 года t2=4 года 4 месяца

Легкие 50,6±±±±5,9 16,0±±±±2,7 12,3±±±±1,78 0,4±±±±0,28 18,3±±±±3,8 Печень 6,4±±±±1,0 21,0±±±±3,2 26,7±±±±3,7 0 70,0±±±±9,9 Скелет 42,5±±±±8,1 62,0±±±±13,0 60,0±±±±14,1 86,0±±±±31,0 11,7±±±±6,7 Остальные органы 0,1±±±±0,04 1,0±±±±0,26 1,0±±±±0,25 13,6±±±±8,7 0

Page 2: Распределение 239Pu в организме человека

"Радиация и риск", 1995, вып.5 Научные статьи

62

Продолжение

Случай, №

6 7 8 9 10 Объект

исследования t1=3 года 5 месяцев t2=46 дней

t1=6 лет t2=5 месяцев

t1=3 года t2=5 лет

t1=1 год t2=0

t1=7 лет t2=2 месяца

Легкие 20,6±±±±3,8 35,7±±±±14,6 4,7±±±±0,99 9,8±±±±1,9 7,71±±±±3,53 Печень 28,9±±±±5,1 40,0±±±±16,0 95,3±±±±13,4 1,8±±±±0,63 74,52±±±±9,9 Скелет 50,6±±±±16,7 24,0±±±±8,0 0 69,0±±±±27,6 17,73±±±±5,0 Остальные органы 0 0,3±±±±0,15 0 19,3±±±±11,68 0

Продолжение

Случай, №

11 12 13 14 15 Объект

исследования t1=4 года

7 месяцев t2=7 лет

10 месяцев

t1=11 лет t2=10 месяцев

t1=2 года 2 месяца t2=10 лет

7 месяцев

t1=5 лет 5 месяцев

t2=0

t1=11 лет 3 месяца

t2=1 месяц

Легкие 1,4±±±±0,6 29,4±±±±5,6 2,5±±±±1,2 45,2±±±±6,8 11,5±±±±3,0 Печень 13,8±±±±2,3 70,6±±±±12,4 49,3±±±±9,4 10,1±±±±2,5 24,2±±±±2,5 Скелет 80,6±±±±35,4 0 48,2±±±±25,1 44,7±±±±27,3 62,2±±±±14,0 Остальные органы 4,2±±±±1,28 0 0 0 0,9±±±±0,3

II группа

Случай, №

16 17 18 19 20 21 Объект

исследования t1=6 лет

11 месяцев t2=5 лет

2 месяца

t1=5 лет 3 месяца t2=3 года 2 месяца

t1=7 лет 10 месяцев

t2=4 года 8 месяцев

t1=10 лет 6 месяцев t2=2 года

5 месяцев

t1=11 лет t2=2 года

7 месяцев

t1=4 года t2=2 года

7 месяцев

Легкие 4,5±±±±0,5 20,4±±±±2,3 33,41±±±±3,9 25,5±±±±3,1 7,2±±±±0,9 67,0±±±±7,5 Печень 13,76±±±±1,5 50,9±±±±5,7 15,92±±±±1,7 23,6±±±±2,8 28,5±±±±3,3 14,1±±±±1,7 Скелет 77,4±±±±9,3 28,0±±±±3,6 47,22±±±±6,2 27,44±±±±4,3 55,1±±±±9,4 16,8±±±±2,9 Остальные органы 3,34±±±±0,62 0,86±±±±0,11 3,42±±±±0,5 23,44±±±±3,3 9,2±±±±1,74 1,97±±±±0,9

Продолжение

Случай, №

22 23 24 25 26 27 Объект

исследования t1=8 лет

3 месяца t2=4 меся-

ца

t1=3 года 11 месяцев

t2=1 год 3 месяца

t1=10 лет 4 месяца t2=3 года

t1=7 лет 9 месяцев t2=3 года

t1=2 года t2=0

t1=8 лет t2=5 лет

Легкие 33,8±±±±3,8 58,57±±±±6,5 10,9±±±±1,44 3,7±±±±0,6 59,5±±±±7,8 14,0±±±±2,3 Печень 42,0±±±±4,9 16,8±±±±2,2 42,2±±±±5,3 7,4±±±±1,1 34,8±±±±4,9 19,8±±±±3,5 Скелет 23,64±±±±4,5 23,8±±±±5,5 40,4±±±±20,6 88,8±±±±14,4 4,68±±±±1,7 64,7±±±±17,3 Остальные органы 0,55±±±±0,16 1,13±±±±0,2 6,5±±±±3,2 0,11±±±±0,033 1,02±±±±0,48 1,5±±±±0,5

III группа

Случай, №

28 29 30 Объект исследования t1=4 года 11 месяцев

t2=0 t1=7 лет 3 месяца

t2= 1 год 6 месяцев t1=6 лет 7 месяцев t2=1 год 3 месяца

Легкие 90,5±±±±11,4 90,8±±±±13,6 95,3±±±±16,9 Печень 9,4±±±±1,6 8,6±±±±1,6 4,5±±±±0,95 Скелет 0 0 0 Остальные органы 0,1±±±±0,06 0,6±±±±0,094 0,2±±±±0,155

Page 3: Распределение 239Pu в организме человека

"Радиация и риск", 1995, вып.5 Научные статьи

63

Продолжение

Случай, №

31 32 33 34 Объект

исследования t1=8 лет

10 месяцев t2=1 год

6 месяцев

t1=4 года t2=0

t1=2 года 6 месяцев

t2=6 месяцев

t1=1 год t2=0

Легкие 79,7±±±±10,7 65,7±±±±9,4 83,5±±±±12,0 93,7±±±±14,5 Печень 8,3±±±±1,7 15,1±±±±2,9 12,4±±±±3,8 6,3±±±±3,5 Скелет 2,2±±±±1,2 19,2±±±±9,0 0 0

Остальные органы 0 0 4,1±±±±2 0

Примечание. t1 - стаж работы в условиях контакта с плутонием; t2 - время, прошедшее с момента прекращения работы с плутонием до смерти.

У большинства лиц I группы (у 9 из 15 человек)

основные количества изотопа содержались в кос-тях, составляя при этом 42,5-86% от обнаруженно-го в организме. У четырех человек наибольшее отложение плутония (70-95 %) найдено в печени и лишь у двух - в легких (45,2 и 50,6 %). В последних случаях высокое содержание изотопа в органах дыхания было, очевидно, обусловлено тем, что плутоний, попавший в легкие, не успел выделить-ся, так как время, прошедшее с момента прекра-щения контакта с изотопом до смерти, опре-делялось несколькими часами. У лиц II группы в одних случаях наибольшие

количества плутония были обнаружены в легких, в других - в скелете, в третьих - в печени. При рабо-те преимущественно с относительно растворимы-ми соединениями наибольшие количества изотопа обнаруживали в скелете (случаи № 16, 18, 19, 20, 25, 27) или в печени (случаи № 17, 22, 23), а при выполнении операций в основном с нераствори-

мыми или труднорастворимыми солями - в легких (случаи № 21, 23). Данные по распределению плу-тония в организме двух больных, представленные Л.Г.Волковой [2], подтверждают полученную зако-номерность. Лишь у одного человека (случай № 26), работавшего главным образом с относительно растворимыми соединениями, наибольшее коли-чество изотопа было найдено в легких. Смерть в этом случае наступила (так же, как у двух человек из I группы - случаи № 1 и 14) вскоре после пре-кращения работы. Помимо сказанного, на распределение отно-

сительно растворимых соединений изотопа оп-ределенное влияние оказывает перемещение плу-тония, заключающееся в постепенном выведении из легких и накоплении его в костях. Подтвержде-нием тому является статистическая обработка материала (в ней использованы данные Т.Н.Рысиной и А.Г.Савельева) по распределению плутония в организме лиц I и II групп (табл. 2).

Таблица 2

Корреляция между относительным содержанием плутония в органах и временем, прошедшим от начала контакта с изотопом до смерти

Легкие Печень Скелет Груп-па

Коэффициент корреляции (r) и

степень вероятности (p) t1 t2 t1+ t2 t1 t2 t1+ t2 t1 t2 t1+ t2

I (23) r -0,13 -0,59 -0,54 +0,2 -0,2 -0,2 +0,2 +0,32 +0,3 p >0,1 <0,05 <0,05 >0,1 >0,1 >0,1 >0,1 >0,1 >0,1 II (10) r -0,62 -0,63 -0,77 -0,14 -0,51 -0,13 +0,37 +0,68 +0,60 p <0,05 <0,05 <0,01 >0,1 >0,1 >0,1 >0,1 <0,02 <0,05

Примечание. t1 - продолжительность работы в условиях контакта с плутонием; t2 - время, прошедшее с момента прекращения работы с изотопом до смерти. В скобках указано количество обследованных. Из обработки исключены два человека (случаи

№ 21 и 23), работавшие преимущественно с не-растворимым плутонием. Отрицательное значение коэффициента корреляции свидетельствует об убыли изотопа из легких, положительное - о нако-плении его в скелете. Статистически несущест-венное значение коэффициента корреляции, полу-ченное для костей у лиц I группы, обусловлено, по-видимому, тем, что параллельно с отложением плутония в скелете происходило и его выведение.

Иная картина распределения изотопа была у лиц III группы, работавших с нерастворимым плу-тонием. Во всех случаях максимальное содер-

жание изотопа было обнаружено в легких. Лишь у двух человек, которые, помимо постоянного кон-такта с нерастворимым плутонием, периодически работали с другими его соединениями, небольшие количества изотопа были найдены в костях.

Page 4: Распределение 239Pu в организме человека

"Радиация и риск", 1995, вып.5 Научные статьи

64

Таким образом, как видно из наших исследо-ваний, в распределении изотопа при ингаляци-онном его поступлении в организм основное зна-чение следует придавать физико-химическим свойствам аэрозолей плутония, а также срокам, прошедшим от начала работы в контакте с ним. Полученные нами результаты согласуются с экс-периментальными исследованиями других авторов [3-6]. Для оценки повреждающего действия инкор-

порированного изотопа большое значение имеют величина его концентрации и поглощенные дозы в органах и тканях. У лиц I группы наибольшая удельная активно-

сть соответствовала легким, затем печени и ске-лету. Однако поглощенные дозы в этих органах, как правило, не превышали 5-8 рад в год.

У лиц II группы максимальная концентрация изотопа была найдена в этих же органах, но по-глощенные тканевые дозы в них были более высо-кими и в ряде случаев превышали предельно до-пустимые уровни, особенно в легких и скелете. У лиц III группы как наибольшая удельная ак-

тивность, так и тканевые дозы соответствовали

легким и составляли 8-10 рад в год.

В связи с этим определенный интерес пред-

ставляет изучение распределения плутония в лег-ких, печени и скелете. Накопление изотопа в раз-личных отделах легких было проанализировано нами у пяти человек из II группы. Полученные ре-

зультаты (в процентах от суммы удельной актив-ности изотопа в легочных лимфатических узлах, верхнем и нижнем отделе легкого) представлены

на рисунке 1.

Условные обозначения

Рис. 1. Распределение плутония по различным отделам легких (в % от суммы удельной активности изотопа в легочных лимфатических узлах (1), верхнем (2)

и нижнем (3) отделе легкого): а, б, в, г, д - соответственно наблюдения 20, 33, 16, 18, 19.

Page 5: Распределение 239Pu в организме человека

"Радиация и риск", 1995, вып.5 Научные статьи

65

На этом рисунке видно, что в одних случаях максимальная удельная активность соответствует верхним участкам легких, в других - легочным лимфатическим узлам. Эти данные согласуются с материалами некоторых авторов [6], которые от-метили, что концентрация изотопа в легочных лимфатических узлах не всегда превосходит тако-вую в легких и других критических органах. По-видимому, на величину отложения изотопа в орга-нах дыхания влияет как степень растворимости по-ступивших в организм соединений, так и дисперс-ность аэрозолей плутония, что было показано ря-дом авторов [4, 5], изучавших влияние размеров частиц плутония на перемещение его из легких в другие органы и ткани. Концентрация изотопа в верхних участках легких, как правило, значительно выше, чем в нижних (p<0,01). Аналогичные резуль-таты были получены Л.Г.Волковой [2]. Неравно-мерное распределение изотопа в легких обуслов-лено, по-видимому, способностью фагоцитирован-ных частиц задерживаться в лимфоузлах [7, 8], а также особенностями лимфо- и кровообращения в отдельных участках легкого. Эта особенность за-ключается в том, что лимфоток и кровообращение в верхних участках легких более медленные, чем в нижних [7, 8, 9].

В связи с избирательным накоплением плуто-ния в легочной ткани поглощенные дозы для от-дельных участков легких оказываются во много раз больше, чем средние значения, рассчитанные для всего органа. Нами также обнаружено неравномерное рас-

пределение плутония по различным отделам ске-лета. Наибольшая концентрация изотопа, как это хорошо видно на рисунке 2, обнаружена в грудных позвонках, затем в черепе; наименьшая - в ребер-ных и бедренных костях. Отмеченное различие в концентрации изотопа в этих отделах скелета ста-тистически существенно (p=0,01; p<0,001). Полу-ченное распределение изотопа согласуется с экс-периментальными данными Т.Н.Рысиной и Р.А. Ерохина [10], установившими, что концентрация плутония в грудных позвонках собак выше, чем в других отделах скелета (череп ими не был проана-лизирован). Неравномерность распределения плу-тония в костях обусловлена, по-видимому, особен-ностью кровоснабжения различных отделов скеле-та, которое более интенсивно в позвоночнике и черепе по сравнению с реберными и бедренными костями [11, 12, 13].

г д

Условные обозначения

Рис. 2. Распределение плутония по различным отделам скелета (в % от суммы удельной активности изотопа в грудных позвонках (1), затылочной кости

черепа (2), в реберных (3) и бедренных (4) костях): а, б, в, г, д - соответственно наблюдения 16, 18, 19, 21, 25.

Page 6: Распределение 239Pu в организме человека

"Радиация и риск", 1995, вып.5 Научные статьи

66

Избирательное накопление плутония в различ-ных отделах скелета влечет за собой нерав-номерное облучение костной системы, что, безус-ловно, должно учитываться врачами-профпатоло-гами. Определенный интерес представляют данные

об естественном выведении изотопа (табл. 3). Эти материалы позволяют приблизительно оценить прижизненное содержание плутония в организме человека. Проведенные исследования показали, что имеются определенные различия в выведении с экскретами плутония у лиц I, II и III групп. Сред-

несуточное выведение изотопа с мочой у лиц I группы в первые три года после прекращения кон-такта с плутонием колебалось от 0,02 до 0,09 %, составляя в среднем 0,05 % от общего содержания изотопа в организме. (Близкие результаты были получены Т.Н.Рысиной и А.Г. Савельевым). Спустя 4-7 лет после прекращения работы с плутонием изотоп в экскретах не был найден. По-видимому, выведение изотопа в эти сроки было настолько мало, что не удалось зафиксировать его с помо-щью примененных методов исследования.

Таблица 3

Естественное выведение плутония у лиц I, II и III групп

Выведение плутония за сутки, расп/мин

Коэффициент плутония, % от содержавшегося в организме Груп-

па

№ слу-чая

Время, прошедшее с момента прекращения контакта с плутонием до обследования моча кал моча кал

4 месяца 50(2) 60(2) 0,024 0,035 1 год 2 месяца 110(3) 110(3) 0,087 0,087 2 3 года 2 месяца 0(3) 0(3) - - 3 года 10 месяцев 0(3) 0(3) - - 5 лет 0(40) 0(10) - - 0,055±±±±0,003 0,061±±±±0,025 I 4 месяца 350(1) - 0,050 - 11 1 год 11 месяцев 100(1) - 0,030 - 7 лет 8 месяцев 0(4) - 0 - 0,04±±±±0,008 -

9 лет 6 месяцев 0(4) 0(2) - - 13 11 лет 6 месяцев 0(3) 0(3) - - Среднее значение для

группы 0,048±±±±0,006 -

2 года 3 месяца 470(3) 900(2) 0,003 0,005 16 3 года 4 месяца 970(2) 620(2) 0,006 0,004 4 года 3 месяца 230(5) 450(4) 0,001 0,003 5 лет 380(6) 120(2) 0,002 0,001 0,003±±±±0,001 0,003±±±±0,0009 17 2 года 1030(3) 1020(1) 0,006 0,006 18 1 год 2 месяца 300(1) 750(1) 0,003 0,006 1 год 4 месяца 380(1) - 0,003 - 1 год 8 месяцев 210(1) - 0,002 - 1 год 11 месяцев 960(4) 200(4) 0,009 0,002 4 года 6 месяцев 530(29) 400(28) 0,004 0,004

II 0,004±±±±0,001 0,004±±±±0,001 6 месяцев 130(9) 140(6) 0,002 0,002 19 1 год 3 месяца 220(7) 120(6) 0,003 0,002 1 год 4 месяца 110(3) 70(3) 0,001 0,001 1 год 10 месяцев 190(16) 160(10) 0,003 0,002 0,002±±±±0,0006 0,002±±±±0,0003 20 2 года 290(3) 80(3) 0,008 0,002 2 года 8 месяцев 280(3) 170(3) 0,010 0,007 0,009±±±±0,001 0,0045±±±±0,0025 21 1 год 20(40) 60(40) 0,0015 0,0044 Среднее значение для

группы 0,0045±±±±0,00115 0,004±±±±0,0005

29 10 месяцев 0(20) 0(20) - - 2 года 0(10) 0(8) - -

III 2 года 7 месяцев 0(19) 0(10) - - 30 3 месяца 0(5) 0(3) - - 1 год 1 месяц 0(3) 0(2) - - 1 год 6 месяцев 0(2) 0(1) - -

Примечание. В скобках указано число анализов.

Page 7: Распределение 239Pu в организме человека

"Радиация и риск", 1995, вып.5 Научные статьи

67

У лиц II группы с мочой и калом в среднем за сутки выводилось соответственно 0,0045 и 0,004 % плутония от обнаруженного количества в организ-ме. При этом выведение плутония у одних и тех же лиц, обследованных в динамике в течение не-скольких лет, в отличие от лиц I группы, не пре-терпевало существенных изменений. У лиц III группы спустя 3-10 месяцев после пре-

кращения контакта с плутонием не удалось обна-ружить изотоп ни в моче, ни в кале. Для подтверждения сделанных выводов были

использованы дополнительные данные, полу-ченные при обследовании 20 человек, работавших ранее в аналогичных условиях. Эти данные соот-ветствовали предыдущим результатам. Отмеченное различие в выведении изотопа у

лиц этих групп обусловлено, по-видимому, рас-пределением плутония, во многом зависит от его удельной активности в отдельных органах и тка-нях, от степени растворимости попавших в орга-низм соединений изотопа и крайне медленного удаления его из скелета. Последнее подтвержда-ется многими экспериментальными исследова-ниями [10, 14], а также представленными выше собственными данными.

Выводы

1. Распределение плутония при поступлении через дыхательные пути зависит, в основном, от его физико-химических свойств.

2. У лиц, работающих преимущественно в контакте с растворимыми соединениями, изотоп откладывается в большем проценте случаев в скелете, в меньшей степени - в печени и легких.

3. При поступлении в организм соединений различной степени растворимости характерным является смешанный тип распределения: у одних лиц максимальное содержание плутония обнару-живается в легких, у других - в скелете, у третьих - в печени.

4. У лиц, работающих с нерастворимым плу-тонием, максимальное содержание изотопа опре-деляется в легких.

5. Распределение плутония в легких нерав-номерно: максимальная концентрация изотопа

обнаруживается в верхних долях легких или в ле-гочных лимфатических узлах.

6. Отмечено избирательное накопление плу-тония в различных отделах скелета: максимальная концентрация плутония обнаруживается в грудных позвонках и черепе, наименьшая - в реберных и бедренных костях.

7. Естественное выведение плутония зави-сит от распределения его в организме, от уде-льной активности в отдельных органах и тканях и от степени растворимости попавших в организм соединений изотопа.

Литература

1. Попов C.И. Практическое руководство по количес-твенному определению радиоактивных веществ в биосубстратах. М., 1957.

2. Волкова Л.Г. Пневмосклероз как исход лучевой бо-лезни, вызванной длительной интоксикацией плу-тонием. Бюллетень радиационной медицины, 1961, N 2а, стр. 82.

3. Scott K, Axelrod A.D. and oth. Arch. Pathol., 1949, 48, 1, p. 31.

4. Bair W.J., Willard D.H. and oth. Health Phys., 1962, 8, 6, p. 639.

5. Bair W.J., Mc Clanhan B.J. Health Phys., 1961, 2, 6, p. 648.

6. Langham W.H., Laurence J.N. Health Phys., 1962, 8, 6, p. 753.

7. Русньяк И., Фельди М., Сабо Д. Физиология и па-тология лимфообращения. Венгрия, 1957, стр. 600.

8. Парфенова Н.Н. Лимфатическая система легкого в норме и при туберкулезе. М., Медгиз, 1960.

9. Ball W.C., Stewart P.B. a. oth. J. Clin. Investig., 1961, 41, 3, p. 519.

10. Рысина Т.Н., Ерохин Р.А. Распределение и выделе-ние плутония у собак в отдаленные сроки после вве-дения. Сб. "Плутоний-239". Под редакцией А. В. Ле-бединского и Ю.И.Москалева. М., Медгиз, 1962.

11. Холденко М.И. Расстройства венозного кровооб-ращения в мозгу. М., Медгиз, 1963.

12. Воробьев В.П., Синельников Р.Д. Атлас анатомии человека. М., 1948.

13. Русаков А.В. Патологическая анатомия болезней костной системы. М., Медгиз, 1959, стр. 121.

14. Stover B.J., Atherton D.R. and Keller N. Rad. Res., 1959, 10, p. 130.


Recommended