RADYASYONUN BİYOFİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Prof. Dr. Mehmet Ali KÖRPINAR

ATOM Atom için birçok modeller üretilmesine karşın, en son ve en geçerli model 1913 yılında Neils BOHR tarafından ortaya konmuştur. Bu modele göre: Atom içinde elektronlar, bir çekirdek etrafında eliptik yörüngelerde dönerler, Elektronlar bulundukları yörüngeye belli bir enerji ile bağlıdır, Elektronlar aldıkları enerjiye bağlı olarak bir üst yörüngeye çıkabilir veya enerji vererek bir alt yörüngeye inebilirler. Bu sırada enerji verimi foton salınımı şeklinde olabilir.

ÖRNEK: Bir elementin atomu: ZXA şeklinde sembolize edilir. N: Nötron sayısı, Z: Proton sayısıdır ve elementin priyodik tablodaki yerini içerir. Kütle sayısı ise A = N + Z dir. ÖRNEK: Iyot elementi: 53 I131 proton sayısı (atom numarası) : Z= 53, kütle sayısı A = N + Z = 131 buradan nötron sayısı: N = 131-53 = 78 bulunabilir.

ATOM ÇEŞİTLERİ Proton sayısı (Z) Kütle sayısı (A) Nötron sayısı (N) Kimyasal özelliği Örnek İZOTOP AYNI Farklı 1H1 ve 1H2 İZOBAR 5B12 ve 6O12 İZOTON 5B11 ve 6C12 İZOMER Çekirdek İçindeki sayılar 43Tc99 ve 43Tc99m

Bir elementin bütün atomlarının proton sayıları (atom numaraları) yani kimyasal özellikleri aynıdır. Ancak bu atomların eş kütleli olmadığı, farklı (A) değerlerine sahip olduğu belirlenmiştir. Bunun nedeni, çekirdeklerinde aynı sayıda proton olmasına rağmen farklı sayıda nötron olmasından kaynaklanmaktadır. Bu çeşit atomlara İZOTOP denir.

ÖRNEK: Hidrojenin 3 izotopu vardır. 1) Hidrojen: 1H1 2) Döteryum: 1H2 3) Trityum: 1H3 Çekirdeği stabil olmayan izotoplara, RADYOİZOTOP (Radyonüklid) denir. Bunların da kimyasal özellikleri aynı olmasına karşın radyoaktif özellikleri farklıdır.

RADYOAKTİVİTE Radyoaktif denilen atomların çekirdeklerinin kararsız yapıları nedeniyle kendiliklerinden parçalanarak (bozunarak) bazı ışınlar yayması özelliğine RADYOAKTİFLİK denir. Genelde atom numarası 82 den büyük olan elemanter parçacıklar doğada radyoaktif olarak bulunur. Doğada 4 radyonüklid seri bilinmektedir. Bunlar: Thoryum serisi, Kurşun 208 e kadar Aktinyum serisi, kurşun 207 ye kadar, Uranyum 238 serisi, kurşun 206 ya kadar, Neptunyum serisi ise Bizmut 209 a kadar parçalanarak kararlı hale ulaşırlar.

Zincir reaksiyonu: Bir nötronun bir çekirdeğe çarpması sonucu, çekirdekte yarılmalar ve enerji serbestleşmesi olur. Ortaya çıkan yeni nötronlar, aynı zamanda diğer çekirdeklere çarparak birçok nötronları da oluşturur. Böylece pek çok miktarda çekirdek yarılmaları ve çok miktarda enerji ve nötron salınması gerçekleşir. uranium nucleus ZİNCİR REAKSİYONU neutrons fission fragments neutron

YAPAY RADYOAKTİVİTE Stabil elementlerde, laboratuar koşullarında, siklatron denilen hızlandırıcılar yardımıyla elektromanyetik alan içersinde hızlandırılmış partiküllerle veya nükleer reaktörlerde nötronlar ile bombardıman edilerek yapay olarak radyoaktif hale getirilebilir. Kontrollü zincir reaksiyonu: Burada sadece bir nötronun oluşturduğu bir fisyon (bölünme), ikinci bölünmeyi yaratır.

RADYOAKVİTE YASALARI Elektromanyetik ışımanın enerjisi, frekansı ile doğru, dalga boyu ile ters orantılıdır. E = h . f = h . (c/λ) dir. Burada; h: planck sabiti =6.62 x 10 -34 Joule.sn = 0.41 10-14 eV.sn f: frekans (1/sn), c: ışık hızı (m/sn), λ: dalga boyudur (m) Partiküllerin kütle enerjisi: E= m c2 dir. ÖRNEK: Elektronun kütle enerjisi nedir? (1 eV = 1,6 x 10-19 joule) E= m c2 = 9 x 10-31kg . (3 x 108 m/sn)2 = 81 x 10-15 joule = 0,51 x 106 eV olur.

E = m c2 formülü yüz yaşında Einstein, E = m c2 formülünü 1905 yılında ortaya koydu.

RADYOAKTİF BOZUNMA Radyoaktif bozunma, doğal veya yapay kararsız çekirdeklerin parçalanması ve bozunmasıdır. Bu bozunma durdurulamaz, hızlandırılamaz veya yavaşlatılamaz, kararlı çekirdek haline gelinceye kadar devam eder. Örneğin, Uranyum-238 in bozunması, kararlı kurşun oluncaya kadar devam eder. Bu sırada; Bozunan çekirdeğin yayınladığı radyasyonun cinsi ve enerjileri, salınan partiküllerin kinetik enerjisi ve elektromanyetik ışımalarda ise fotonların enerjisi olarak tesbit edilir.

RADYOAKTİF BOZUNMA N = N0 . e – λt N0 adet aktif çekirdeğin N adedi bozunsun ve bozunma sabiti de λ olsun. t süre içinde bozunacak çekirdek sayısı N; N = N0 . e – λt Bozunma hızı, elementlerin yarılanma ömrü ile ifade edilir. Radyoaktif metaryeller normal kütle ve hacımları dışında, her saniyedeki atomik bozunmayı içeren ve Bekarel (Bq) denilen ve radyoaktif ölçümünü belirleyen bir birimle de tanımlanabilirler. Radyoaktivitenin resmi birimi Curie’dir. 1 Bq = 27 x 10-12 Curie’ye veya 1 Ci = 3,7 x 1010 Bq ‘e eşittir

ÖRNEK: Radyoaktif bir metaryel içindeki aktif çekirdek sayısı N0 = 1000 ve bozunma sabiti λ= 0,1 sn-1 olsun. Bu koşullarda; İlk 1 sn deki bozunan çekirdek sayısı N = 0,1 x 1000 = 100 adet olacak ve kalan çekirdek sayısı 900 olacaktır. İkinci 1 sn içinde ise 0,1 x 900 = 90 adet ve kalan çekirdek sayısı ise 810 adet olacaktır. Üçüncü 1 sn içinde 0,1 x 810 = 81 adet ve kalan çekirdek sayısı da 719 adet olacaktır.

Uranyumun dünyadaki dağılımı

Partikül özelliğindeki Alfa ışıması ALFA (α) IŞIMASI: İki proton ve 2 nötrondan oluşan (+) yüklü Helyum atomu çekirdeğinden ibarettir. Elektronlardan yaklaşık olarak 7300 kez daha ağırdır. Uranyum ve Radyumdan gibi büyük kütleleri nedeniyle hava içinde birkaç mm den fazla gidemezler. Yumuşak dokuda girginlik menzili, enerjisiyle değişmekle beraber en fazla 20-40 mikron kadardır.

Partikül özelliğindeki Beta ışıması Birçok radyoaktif atomlardan salınan yüksek hızlı elektronlardan oluşur. (-) yüklü olup, (α) partiküllerinden daha hafif olduğu için iyonize edici etkisi daha fazladır ve 1-2 cm kalınlığındaki suya veya vücuda girebilirler. Giricilik gücü (α) partiküllerinden yaklaşık 100 kez daha fazladır.

ELEKTROMANYETİK DALGA ÖZELLİĞİNDEKİ IŞIMALAR: GAMMA (γ) ve X-IŞIMASI: Kısa dalga boylu elektromanyetik dalga özelliğinde olan bu ışımanın elektriksel yükü ve kütlesi olmadığı için hava ve dokuda erişme uzaklıkları çok fazladır. Gama(γ) ve X-ışını tıpkı ışık gibi boşlukta da yayılabilirler. Eksitasyon, iyonizasyon ve penatrasyon güçleri benzer olup, tıbbi teşhis ve tadevide birbirlerinin yerine kullanılabilirler.

X ışını oluşumu: W.Conrad Röntgen (1845-1923), Havası boşaltılmış bir tüp içinde bulunan ve kızıl dereceye kadar ısıtılan KATOD’dan yayınlanan hızlı elektronlar çarptıkları ANOD tan X ışını yayınlanmasına neden olurlar. Bu sırada elektronların enerjisinin % 0,5 lik kısmı X ışını haline dönüşür. Kalan kısmı ısı enerjisi olarak harcanır.

Radyoaktif ışınların girginlikleri

DİĞER IŞIMALAR: KOZMİK IŞIMA: Dış uzaydan dünyamıza gelen çok enerji yüklü proton kaynaklı partikül ışımasıdır. Bu ışıma dünyamızı koruyan atmosferin üst katmanlarında oldukça yoğundur. NÖTRON IŞIMASI: Bu ışımanın partiküllerinin girginliği çok fazladır. Bir nükleer reaktörün içindeki atomların parçalanması gibi nükleer reaksiyornlar sonucu elde edilirler. Güneşde oluşan nükleer patlamalarla uzaya yayılabilir ve dünyamıza ulaşırlar.

KUTUPLARDAKİ AURORALAR

KUTUPLARDAKİ AURORALAR

KUTUPLARDAKİ AURORALAR

DÜNYAMIZ VE AURORA

KUZEY KUTBU İZLEMESİ

GÜNEY KUTBU İZLEMESİ

DÜNYANIN MAGNETİK ALANI

Çeşitli ışımaların frekans (ENERJİ) spekturumu

BİR SAĞLIK SKANDALI Dr. C. C BİR SAĞLIK SKANDALI Dr. C. C. MOYAR ın sağlıklı ve güçlü yaşam için önerdiği RADITHOR (Radyoaktif distile su) den 2 yıl içinde 1400 şişe içen Eben BYERS (51 yaşında) Radyum zehirlenmesinden dolayı 1930 da öldü. "The Great Radium Scandal" by Roger Macklis in the August 1993 issue of Scientific American.

Düşük radyasyon için antenleri saklı olanlar ve CEP TELEFONLARINDAN YAYILAN RADYASYON Cep telefonlarından yayılan radyasyon SAR (Watt/kg) ile tanımlanmaktadır. İngiltere Ulusal Fizik Lab. Verilerine göre SAR güvenlik sınırı 10 Watt/kg dır. Düşük radyasyon için antenleri saklı olanlar ve beyinden uzakta kullanılanlar seçilmelidir.

Elektromanyetik spektrum içindeki ışımalar:  Type of Radiation

YARI ÖMÜR: Radyoaktif şiddetin yarıya inmesi için geçen süredir.

Yarılanma ve aktivite ilişkisi

FİZİKSEL YARIÖMÜR Başlangıçtaki radyoaktif atom sayısının (radyoaktivite miktarının) yarıya inmesi için geçen süreye FİZİK YARI ÖMÜR ya da RADYOAKTİF YARI ÖMÜR denir ve T1/2 şeklinde sembolize edilir. Yukarıdaki formülde bozunan çekirdek sayısı için N = N0 / 2 ve bu sırada geçen süre içinde t = T½ alınırsa; N0 = N0 . e – λT1/2 ve her iki tarafın Log 2 alındığında λ .T1/2 = ln 2 = 0,693 0,693 Ve sonuçta FİZİKSEL YARI ÖMÜR için: T1/2 = bağıntısı elde edilir. λ

ÖRNEK: Fiziksel yarı ömrü 1620 yıl olan 1 gr Radyum-226 nın aktivitesini hesaplayın. Radyum-226 nın atom numarası Z = 86 ve kütle numarası A= 226 dır. Yani 226 gr radyum içinde avagadro sayısı 6,023 .1023 kadar aktif radyum atom çekirdeği vardır. 1 gr radyum içinde ise N = 6,023 .1023 /226 = 2,65 1021 adet çekirdek olur. Yarı ömrünü sn olarak hesaplarsak: T1/2 = 1620 x 365 x 86400 = 51. 109 sn bulunur. Bozunma sabiti ise: λ = 0,693 / T1/2 = 0,693 / 51. 109 = 13,5 . 10-12 sn-1 olur. Sonuç olarak 1 gr Radyum-226 da 1 saniyede bozunan aktif çekirdek sayısı: A = λ N = (13,5 . 10-12 ). (2,65 1021 ) = 3,7 . 1010 adet/sn ( dps “Becquerel” = Bq ) olur. Bu değer aynı zamanda 1 Curie ye eşittir.

BİYOLOJİK YARI ÖMÜR Herhangi bir canlının vücuduna sokulmuş olan aktif elementin veya o radyoaktif elemente sahip olan bileşiğin canlıda kalış süresi önemlidir. İşte organik veya inorganik bir maddenin canlı vücudunda miktar olarak yarıya inmesi için geçen zamana BİYOLOJİK YARI ÖMÜR veya biyolojik yarılanma denir. Biyoljik yarı ömür, fiziksel yarı ömürden farklı olup, canlının türüne, ilgili organa, ilgili organın fonksiyonuna ve zamana bağlıdır. Örneğin; hidrojenin radyoizotopu olan trityumun biyolojik yarı ömrü 7-11 gün olmasına karşın, fiziksel yarı ömrü 13 yıl kadardır.

EFFEKTİF YARI ÖMÜR Medikal uygulamalarda biyolojik yarılanmayla birlikte kullanılan radyoizotopun fiziksel yarılanması da gözönüne alınmalıdır. Sonuçta fiziksel ve biyolojik yarılanmanın beraberce dikkate alınması ile üçüncü bir yarı ömür tanımı ortaya çıkar ve buna EFFEKTİF YARI ÖMÜR denir. Effektif yarı ömürü hesaplamak istersek, 1 1 1 = + T1/2 Ef T1/2 B T1/2 F

Biyolojik yarı ömür: ÖRNEK: I-131 için bilinen değerler bu formülde yerine konursa biyolojik yarı ömrü: 8 x 6 T1/2B = = 24 gün 8 - 6 bulunur.

RADYOAKTİF DENGE OLUŞUMU Bir bozunma zinciri için radyoaktif denge, her bir radyonüklidin bozunma hızının aynı olması ile oluşur. Bir bozunma zincirinin dengesinin anlaşılması da bilim adamlarının bu bozunmadaki radyasyon miktarını tahmin etmesine yardımcı olur.

1 - Orijinal radyonüklid ve bozunma ürününün yarılanma ömrü aynı ise,

2 - Orijinal Radyonüklid daha uzun bir yarılanma ömrüne sahipse DENGE OLUŞUR

3- Bozunma ürününün yarılanma ömrü, orijinal radyonüklidin yarılanma ömründen uzun ise denge oluşamaz.

İYONİZE RADYASYONUN ÖLÇÜLMESİ İnsan tarafından alınan iyonize edici radyasyon enerji miktarı veya dozu, SI de Gray (Gy) olarak tanımlanır. Bir Gray, SI de her bir kg’lık kütle tarafından biriktirilen-soğurulan bir joule’lük enerjidir. 1 Gy = 1 J /kg = 1 m2.sn-2 = 100 rad Ancak farklı tip radyasyonun bir graylık etkimesi aynı biyolojik etki üretmez. Örneğin bir graylık alfa ışıması, bir graylık beta ışımasından daha büyük etki yaratır. Dolayısıyla ışımaların biyolojik etkisi için Sievert(Sv) diye anılan bir effektif doz birimi tanımlaması yapılmıştır. Binde birine milisievert (mSV) denir. (1 Sv = 100 rem) 1000 mrem = 1 rem = 0.01 Gy dir

1- GAZLI DEDEKTÖRLER: Alfa, Beta duyarlığı fazla, gama duyarlığı azdır 1- GAZLI DEDEKTÖRLER: Alfa, Beta duyarlığı fazla, gama duyarlığı azdır. Yüksek sayım hızı alınmaz. Yüklerin deşarjı sırasında detektöre giren başka ışınlar sayılamaz. Yani ikinci sayım belli bir süre sonra yapılmaktadır. Sayıcının yeniden sayım yapabilme durumunu kazanması için gereken süreye ÖLÜ ZAMAN denir.

2- SİNTİLASYON DEDEKTÖRLERİ SOLID SİNTİLASYON ARACI: Kiristal, fotoelektrik, compton ve çift teşekkül gibi karşılıklı etkileşme sonucunda gama ışınımlarından soğurduğu enerjiyi görünür ışık haline çevirir. LİKİD SİNTİLASYON ARACI: Kullanılma amaçlarına göre değişik fosfor çözeltilerle sintilasyonlu gözlem aygıtı üretilir.

DETEKTÖRLERİN KIYASLANMASI Gazlı: Sintilasyonlu: Duyar Hacım Hava veya soy gaz Katı kristal (NaI) ve sıvı fosfor Ölçtüğü ışıma Alfa, beta, gama Beta duyarlığı yüksek, gamaya az, Beta, gama, Gama duyarlığı yüksek Diğer özellikleri Sınırlı sayım hızı, ölü zamanı büyük, basit yapıda ve portatif, personellerin radyasyon korumasında kullanılır Yüksek sayım hzı, ölü zamanı küçük, enerjiyi ölçer, in vivo ve in vitro radyasyon ölçümü yapabilir.

RADYASYON VE ÇEVRESEL ETKİLEŞİM Canlılar çevresinden oldukça anlamlı düzeyde iyonize edici ışıma alırlar. Yine tıp ve diş hekimliğinde kullanılan X-ışımalarından korunma bir sağlık sorunudur. Aynı şekilde teşhis ve tedavide kullanılan ışımalarda sağlığımızı ayrıca tehdit eder. Yine soluduğumuz havada bulunan radon yüzünden de bir miktar ışımaya maruz kalmaktayız.

RADYASYONDAN TEMEL KORUNMA YÖNTEMLERİ ZAMAN ENGEL UZAKLIK

RADYASYONDAN TEMEL KORUNMA YÖNTEMLERİ ZAMAN: Radyasyona maruz kalan kişinin kaynakla karşı karşıya kaldığı süredir. Bu süre içinde maruz kalınan ışınım şiddeti genel olarak saatte miliröntgen olarak ifade edilir. UZAKLIK: Radyasyon şiddeti uzaklığın karesi ile ters orantılı olarak azalmaktadır. Örneğin aynı kaynaktan 4 m uzakta olan bir kişi, 2 m uzakta olandan 1/4 kadar şiddette radyasyona maruz kalmaktadır. Bunu formülüze edecek olursak: I : şiddet, R : uzaklık olmak üzere, I1 . R12 = I2 . R22 dır.

KAYNAĞA OLAN UZAKLIK 2 metrede etkileşim 4 metrede etkileşim

ENGEL OLUŞTURMA Kurşun, beton ve su radyasyona karşı oldukça iyi koruma ve şiddette azalmayı sağlamaktadır. Bu nedenle radyasyonla yapılan uygulama ve çalışmalarda bu engeller kullanılmaktadır. Radyasyon şiddetindeki azalma exponansiyeldir. I2 = I1 . e-µx Burada µ : lineer soğurma katsayısı, x : kalınlık miktarıdır. Engel oluşturuken, Radyasyon şiddetini yarıya indiren kalınlık Yarı Tabaka Kalınlığı (YTK), veya Onda Bir Tabaka Kalınlığı (OTK) kullanılmaktadır. 0,693 2,303 YTK = OTK = µ µ

0,3 cm lik kurşun tabakanın ÖRNEK: Bir radyoizotop labaruatuarında çalışan bir kişi 200 mCi I-131, 100mCi Au-198 ve 10 mCi Na-24 radyoizotopları ile haftada bir saatlik sürede ve 40 cm lik çalışma uzaklığında alacağı toplam dozu hesaplayalım. (Doz faktörleri: I-131 için 2,18, Au-198 için 2,35, Na-24 için de 18,4 dür) İyot için: D = (2,18 x 200) / (40)2 = 0,273 rem = 273 mrem olur, Altın için : D = (2,35 x 100) / (40)2 = 0,147 rem = 147 mrem Sodyum için : D = (18,4 x 10) / (40)2 = 0,115 rem = 115 mrem bulunur. Toplam doz miktarıda: D = 273 + 147 + 115 = 535 mrem dir. Bu değerde izin verilen dozun 5 katına eşittir. 0,3 cm lik kurşun tabakanın gelen dozu yarıya indirdiği bilindiğinden, I için, 3 x 0,3 = 0,9 cm, kurşunla doz miktarı: 34 mrem Au için, 4 x 0,3 = 1,2 cm kurşunla doz miktarı: 10 mrem Na için de, 3 x 0.3 = 0,9 cm lik kurşunla doz miktarını: 15 mrem olabilir SONUÇTA maruz kalınan doz miktarı: 34 + 10 + 15 = 59 mrem olacaktır.

KORUNMA STANDARTLARI Uluslararası Radyolojik Korunma Komisyonu (ICRP) tarafından önerilen temel radyasyon korunma standartları: 1- Mesleği gereği radyasyonla çalışanlar için bütün vücudun ışınlanma doz limitleri: 50 mSv/yıl veya 5 rem/yıl 1 mSv/hafta veya 100 mrem/hafta 0,2 mSv/gün veya 20 mrem/gün 2- Halk için bütün vücudun ışınlanma doz limitleri: 5 mSv/yıl veya 0,5 rem/yıl

Işınlama(rem) Sağlığımıza etkisi Süre 5 -10 Kanda kimyasal değişim saatlerce 50 Mide bulantısı “ 55 Bitkinlik 70 Kusma 75 Saç dökülmesi 2-3 hafta 90 Diare 100 Kanamalar 400 Ölümcül doz (ÖLÜM) 2 ay içinde 1000 Bağırsak çeperinde hasar İç kanamalar ÖLÜM 1- 2 haftada 2000 MSS nin hasarlanması Dakikalar Bilinç kaybı İçinde Ölüm

RADYASYON ETKİMESİ, EXİTASYON VE İYONİZASYON Enerji taşıyan bir radyasyon dalgasının herhangi bir atomun elektronuna vereceği enerji miktarına göre olası durumları inceleyecek olursak: 1- Elektrona yüklenen enerji miktarı az ise, elektron kendisini çekirdeğe bağlayan kuvveti yenemez ve atomdan kopamaz, sadece yörüngesini biraz daha büyütebilir, bir üst yörüngeye geçer. Bu elektrona bekar elektron denir. 2- Veya elektron, söz konusu enerji yüklemesi ile atomdan tamamen koparsa, atom İYONLAŞMIŞ demektir. Yani artık bir elektronu eksik olup, (+) yüklü bir yapı haline dönüşmüştür. Atomdan kopan ve yüksek bir hız kazanan elektronlar ortamda ilerlerken bir bilardo topu gibi diğer elektronlara çarpa çarpa enerjisini kaybeder. Bu çarpışmalar sonucu daha birçok elektron da yörüngelerinden koparak radyasyonun indirekt etkisi ile yeni birçok İYONLAŞMIŞ ATOMLAR’ın ortaya çıkmasına neden olurlar. Bu çarpmalar sırasında elektronlar, moleküllerin değişik atomlarını bağlayan elektronlara çarpmış ve onların kopmalarına neden olmuşsa, çift elektron yapılı organik molekül o yerde hemen ikiye ayrılır. Böylece o molekül veya sistemin tümü inaktif hale geçebilir.

Örneğin, su molekülüne bu enerji yüklü elektron çarpınca, bağlayıcı elektronlardan biri dışarı çıkabilir ve su molekülü parçalanarak bir hidrojen (H+) iyonu ve bir hidroksil (0OH) RADİKALİ meydana gelir. Veya radyasyon nedeni ile enerji yüklü elektron çarpması ile dışarı çıkan suya ait elektron başka bir su molekülü tarafından da tutulabilir. Negatif yüklü hale gelen su molekülü bu kez de bir hidrojen (0H) RADİKALİ ve bir hidroksil (OH-) iyonu şeklinde iki parçaya bölünebilir. Hidrojen radikalinden ara reaksiyonlar sonucu sırasıyla hidrojen peroksit (H2O2-) ve hidroksil (0OH) oluşur. Hidrojen peroksit hücre için toksikdir ve hücrenin ölümüne sebep olur. Bu oluşumlar sırasında ortaya çıkan radikaller birer organik molekül daha parçalarlar.

Sonuç olarak, enerji yüklü bir fotonun su molekülüne çarpması sonucu, indirekt yoldan 4 organik molekül parçalanmış olur. Yapılan çalışmalar, bir organik ortamda oksijenin olmaması veya az olması halinde, radyasyon etkimesi sonucu ortaya çıkan indirekt yollarla, oksijenli ortama göre yarısı kadar organik molekülün parçalandığı bulunmuştur (antioksidanların kullanılmasına yol açtı). Ayrıca indirekt etkinin, fiziko-kimyasal evrede durdurabilme veya zayıflatabilme olanağı vardır. Çünkü aynı enerjiyi biyomoleküle gitmeden bir başka moleküle bağlamak olasıdır. Bu eylem, radyasyona karşı koruma amaçlı maddelerin etkinliğini içerir. Bu konuda yapılan araştırmalar, glikoz, sistein ve sisteamin gibi indirgemeye neden olan maddelerin, serbest radikallerle birleşerek onları inaktif (etkisiz) hale getirmek suretiyle biyomolekülleri koruyucu hale dönüştüklerini ortaya çıkarmıştır.

HÜCRESEL DÜZEYDE ETKİME Dört ana evreden oluşan bu olaylar arasında kesin sınırlar yoktur. Öyle ki bazı olaylar fizikokimyasal evrede iken bazı olaylar kimyasal evreye geçmiş olabilir. Bu olaylar: I- FİZİKSEL EVRE: (10-13 ile sn içinde oluşur) Işımanın hücrenin bir atomu veya molekülü ile etkileşmesi sonucu enerjisinin biyomoleküllerce soğurulması ile iyonlaşmanın ve uyarılmanın meydana gelmesi. II- FİZİKO KİMYASAL EVRE: (10-10 sn içinde oluşur) Bu iyonlaşma sonucu hücre içinde yeni ürünler oluşur. Örneğin hücredeki makromoleküllerde birinci kırılma oluşur ve hücredeki suyun ışıma ile etkileşmesi sonucu kimyasal yönden son derece aktif yüksüz radikaller oluşabilir. III- KİMYASAL EVRE: ( 10-6 sn içinde oluşur) Bu radikaller arasında veya radikallerle hücre molekülleri arasında ısı, basıç ve oksijen miktarı gibi çevresel etkiler yardımıyla çeşitli kimyasal reaksiyonlar oluşur. IV- BİYOLOJİK EVRE: ( 1 sn ile 40 sene içinde oluşur) Hücrede oluşan zarar sonucu ışımanın dozuna, dozun verilme hızına, LET’in (ışımanın türü ve enerjisine), dozun dokularda dağılımına ve dokuların ışımaya karşı duyarlılığına bağlı olacak şekilde biyolojik etkimeler ortaya çıkar.

Radyasyonun Biyolojik Etkileri Fiziksel olaylar ATOM DÜZEYİNDE (iyonlaşma, uyarma) Fizikokimyasal olaylar MOLEKÜL DÜZEYİNDE (Radikallerin oluşumu) Direkt ve indirekt etki HÜCRE DÜZEYİNDE (Hücresel zarar) Somatik Hücreler Germ Hücreleri Somatik etki ORGAN DÜZEYİNDE Akut etki Kronik etki Lösemi Kanser Genetik etki (Mutasyon) Eşik doz (50 rem) Eşik doz yok (Rastgele olmayan etki) (Rastgele etki)

İNSAN DOKU VE ORGANLARININ RADYASYONA KARŞI DUYARLIĞI YÜKSEK NORMAL DÜŞÜK Kemik iliği Meme Tiroid (çocuklarda) Akciğerler Mide Overler Kolon Deri Beyin Kemik Uterus Böbrek Özafagus Karaciğer

Radyasyonun zararlı etkisine karşı oluşan duyarlık, bazı insanlarda da faklıdır. Bireysel duyarlığı içeren bu faktörler: YAŞ: Genelde çocuklar, yetişkinler göre daha büyük risk altındadır. Kadınlarda 20 yaşın altında radyasyona maruz kalıdığında daha fazla kanser oluşum riski vardır ve mepozdan sonra ise en azdır. Yine çocuklar tiroid kanserinde, büyüklere nazaran daha fazla risk altındadır. CİNS: Kadınlarda radyasyon nedeni ile göğüs ve yumurtalık kanseri oluşma riski büyüktür, ama erkeklerde aynı risk göğüs ve prostat için ortaya konulamamıştır. Erkeklerde de kadınlara göre daha fazla tiroid kanseri olma riski vardır. DİĞER IŞIMALAR: Yeraltında çalışan madencilerde radondan dolayı akciğer kanseri olma riski artmaktadır ve bunlar sigara da içiyorsa risk çok daha büyük olmaktadır. Güneşten gelen UV ve X-ışının kullanımı nedeni ile deri kanserleri olmaktadır. GENETİK FAKTÖRLER: Özellikle radyoterapi sırasında, bireysel genetik hastalığı olanlarda radyasyona karşı duyarlık artmaktdır. Örneğin, çocuklarda retina kanserinin radyasyonla tedavisi sırasında ve sonrasında kemik iliği kanseri olma riski artmaktadır.

RADYASYON KAZALARI, TANI VE TEDAVİLERİ Radyolojik kaza, kişilerin veya çevrenin, beklenmedik bir zamanda aşırı dozda radyoaktif madde ile ışınlanmasıdır. Nisan 1986 da koruyucu zırha sahip olayan Çernobil Nükleer santralinde buhar patlaması sonucu, aşırı radyasyon ışımasına maruz kalan 237 kişiden 134 ünde Akut Radyasyon Sendromu (ARS) oluştu ve bunların 28 inde radyasyon yanıkları sonucu ölüm oluştu. Eylül 1987’de, Brezilya, Goiania’da terkedilmis bir teleterapi aygıtında bulunan zırhlanmıs 137Cs kaynağı (50,9 TBq) koruyucu muhafazasından çıkartılarak kaynak etrafındaki zırh parçalandı. Kazazedelerden 4 kisi öldü, 28 kiside lokal radyasyon hasarları gelisti. 249 kiside radyoaktif bulasma belirlendi, bunlardan 129’unda hem iç hem dıs kontaminasyon-bulasma söz konusuydu 1989 San Salvador, El Salvador’da endüstriyel sterilizasyon ünitesinde bir radyolojik kaza meydana geldi. Kaza 60Co kaynağının açık pozisyonda takılı kalmasıyla gerçeklesti. Üç isçi yüksek radyasyon dozlarına maruz kaldı ve ARS gelisti. Özel tedavi ile akut etkiler sınırlandırıldı. Yine de bacakları çok ciddi hasar gören iki isçinin bacakları nerede ise tamamen kesilmek zorunda kaldı. En çok ışınlanan kişi 6 ay sonra öldü, ölümün residüel akciğer hasarı ve diger hasarların katkısına bağlı oldugu düşünüldü.

1 2 3 4 5 Uygulama Alanı Kaynak, Radyonüklid Işınlanan Vücut Kısmı Hasar Gören kişi 1 Endüstri Sterilizasyon Radyografi Ölçüm sistem Co- 60, Cs-137 Ir-192, Cs-137 Eller, tüm vücut Eller, diğer kısımlar 1 – 3 1 – 10 1 - 2 2 Tıp Tanı Tedavi X ışını üreteçleri Co-60 , Cs-137 Hızlandırıcılar Eller ve yüz Tüm vücut, eller, diğer kısımlar 1 - 10 3 Araştırma Reaktörleri de içeren geniş spektrumdaki kaynaklar Eller, yüz ve diğer kısımlar 1 - 3 4 Kullanılmış kaynaklar Ve diğerleri 1 - 20 5 Nükleer Reaktörler Cs-137, Sr-90 I-131, Pu-210 Tüm vücut, Tiroid bezi Akciğer 1 - 500

4- Cilt ve giysilere bulaşan radyoaktif maddelerden kaynaklanır. Bir kaza oluşumu sonucu, erken safhalarındaki en önemli ışınlanma yolları şöyle sıralanabilir: 1- Radyoaktif kaynak, nükleer tesisten ve salınan herhangi bir radyoaktif maddeden kaynaklanan direkt (dogrudan) radyasyon, 2- Hava ile taşınan radyoaktif maddelerin (uçucular, aerosoller, partiküller), solunmasından, 3- Radyoaktif maddelerin toprakta veya yüzeyde birikimi nedeni ile dogrudan radyasyon ışınlanmalarından, 4- Cilt ve giysilere bulaşan radyoaktif maddelerden kaynaklanır.

20 ila 30 Gy arasında bir doza maruz kalmış bir işçinin ellerinde meydana gelen yanık ve su kabarcıkları.

5 – 10 Gy lik, Ir-192 radyoaktif kaynağını iş önlüğünün cebinde 2 saat taşıyan bir işçinin, göğsünün ön ve sağ tarafında ışınlanmadan 5 ve 11 gün sonra oluşan kızarıklıklar

20 ile 30 Gy lik ışımaya maruz kalan işçinin, 21 gün sonra, ışınlanan bölgesinde meydana gelen deri dökülmesi

Lokal ışınlanmanın şiddetini değerlendirmek için iki tanısal işlem kullanılabilir: Bunlar termal ve radyoizotopik yöntemlerdir. Her iki yöntem de, ısınlanmıs ve ışınlanmamış bölgeler birbiriyle karşılaştırıldığından son derece güvenilirdir. Termografi herhangi bir hasarı tanımak ve derecesini tayin etmekte kullanılabilir. Özellikle klinik bulguların belirgin olmadıgı erken ve gizli-latent- dönemlerde lokal radyasyon hasarlarının tanınmasında faydalı ve hassas bir tekniktir. İlave olarak hem kontak termografi, hem de infrared teletermovision faydalıdır. İkinci teknik, özellikle el ve kolların etkilendigi kısmi vücut ısınlanmasının tanısında muhtemelen daha üstün olmakla beraber oldukça pahalıdır. Radyoizotopik yöntemde, 99 Tm perteknatın damar içine enjeksiyonunu takiben dagılımı bir sintilasyon kamerası ile izlenerek, vücudun bir kısmında veya organlardaki kan dolasımı kaydedilebilir.

AKUT RADYASYON TANISI TEDAVİSİ Tanı: ARS’ nun tanısı klinik ve laboratuvar verilerine dayanır. Prodromal faz, ısınlanmadan sonra birkaç saat içinde meydana gelebilir ve anoreksia, bulantı, kusma ile karakterizedir. ARS’ nun bu fazında, yaklasık 0,5 Gy bir ısınlanmadan sonra laboratuar bulguları hematopoetik hasarı gösterebilir. Bu fazı semptomların genellikle geriledigi, doza baglı olarak nispeten bulguların gözlenmedigi bir ile üç hafta süren bir latent faz takip eder. Latent fazı kritik faz izler. Dolasan kandaki lenfositler radyasyona en hassas hücre türlerinden biridir ve mutlak lenfosit sayısındaki düsme erken gözlem fazında radyasyon ısınlanmasının seviyesini tayin etmek için en iyi ve yararlı laboratuar testidir. İmmünolojik bozukluklar 48 saat içinde ortaya çıkar. Gastrointestinal semptomlar 10-15 Gy’i asan dozlarda gözlenir ve hatta bazen daha düsük dozlarda kemik iligi sendromu ile bir arada olabilir. Hızlanmıs prodromal ve kısalmıs latent fazları diare izleyebilir. Nörovasküler sendromlar 20 Gy’i asan ısınlamalardan sonra meydana gelir ve siddetli prodromal belirtilerin hemen baslaması ve vazomotor kollaps ile 1-2 gün içinde ölüme götüren belirtilerle karakterizedir.

Başlangıç zamanı (gün) Alınan akut doza bağlı olarak, ciltteki hasarların ve klinik bulgularının başlangıç zamanı Bulgular Doz aralığı (Gy) Başlangıç zamanı (gün) Eritem 3 - 10 14 – 21 Epilasyon >3 14 – 18 Kuru döküntü 8 - 12 25 – 30 Islak döküntü 15 -20 20 – 28 Blister oluşumu 15 - 25 15 – 25 Ciltte yaralar >20 14 - 21 Nekrosis >25 >21

AKUT RADYASYON TEDAVİSİ Tedavi gerçek semptomlar, bulgular ve rutin laboratuvar testlerinin sonuçlarına dayandırılmalıdır. Baslangıç semptonları ve bulguları radyasyona özel degildir. Klinik belirtilerin aşikar hale gelmesi ve daha fazla bilgi toplanıncaya kadar degerlendirme yapabilmenin tek yolu dikkatli gözlem ve tekrarlı laboratuar çalısmalarıdır. Siddetli hasarı 48 saat içinde ortaya çıkarabilmek için en yararlı ve tek laboratuar analizi absolü lenfosit sayımıdır. Acil serviste bulantı ve kusma yakınmaları olan hastalara belirtilere dönük tedavi yapılmalı ve günlük kan sayımları kontrol edilmelidir. Dış radyasyon dozu 1 Gy’den daha az olan kazazedeler eger absolu lenfosit sayımı ve doz degerleri uyumlu ise ayakta takip edilebilir. Dıs radyasyon dozu 1 Gy’i aşanlar gözlenmelidir. ARS’nun daha ileri tedavisinde takip edilecek prensip, kemik iligi depresyonunda ortaya çıkabilecek komplikasyonları önlemektir. Bu yaklasım, profilaktik antibiyotiklerin uygulanması ile kan ürünlerinin (plateletler ve eritrositler) transfüzyonunun yerine geçmistir.

Profilaktik platelet ve eritrosit transfüzyonları, platelet sayısı 20G/L (1G/L= 109 hücre/L) ve hemoglobin 100g/L’den az oldugunda yapılır. Profilaktik antibiyotiklerin kullanılmasına ve kan ürünlerinin uygulanmasına, hastaların antiseptik bir kogusta izolasyonundan ve ates, kanama, orofaringeal ülserasyonlar, nörolojik ve vasküler degisiklikler gibi klinik semptonların dikkatli gözlemlenmesinden sonra karar verilir. Mikrobiyolojik izleme etkili bir enfeksiyon tedavisi için önemlidir. Ateş 38 0C (98.6 0F) den daha yüksek oldugunda kan kültürüne baslanmalıdır. Semptomatik ve destekleyici tedavi de gereklidir. Bu, sakinlestirici ve ağrıyı hafifleten ilaçların, destekleyici sıvıların kullanılmasını ve yeterli beslenmeyi içerir. Gerekli oldugunda sıvı, elektrolit ve beslenmeyi desteklemek için damar yolu açık tutulmalıdır. Hastane enfeksiyonunu önlemek için steril gıdalar tercih edilmeli, çiğ sebze ve meyvelerden kaçınmak gerekmektedir.

ARS İLK GÜNLERİNDE LENFOSİT DEĞİŞİMLERİ ARS derecesi Doz (Gy) Işınlamadan 6 gün sonra lenfosit Sayıları (109 hücre/L) Klinik öncesi faz 0.1 - 1 1,5 – 2,5 Hafif 1 - 2 0,7 – 1,5 Orta 2 – 4 0,5 – 0,8 Şiddetli 4 – 6 0,3 – 0, 5 Çok şiddetli 6 – 8 0,1 – 0,3 Öldürücü > 8 0 – 0,05

RADTONÜKLİTLERLE KONTAMİNASYON

RADTONÜKLİTLERLE KONTAMİNASYON Radyoaktif kontaminasyon-bulasma internal (iç) veya external (dıs) olabilir. Biyolojik ve olası saglık sonuçları asagıdaki faktörlere baglıdır: a) Giris yolu; b) Dağılım sekli; c) Radyonüklidlerin organlardaki birikim bölgeleri; d) Kontaminasyona sebep olan radyonüklidden yayılan radyasyonun özelliği; e) Vücut içindeki veya üzerindeki radyoaktivite miktarı; f) Kontamine edicinin fizikokimyasal yapısı. Bu bilgiler kontamine olmus bir kisinin yeterince değerlendirilmesi ve tıbbi bakımı için gereklidir.

KORUYUCU ÖNLEMLER Çalışmalara katılanlar için: İlgili tüm personele baslık, eldivenler, maske ve koruyucu giysiler dagıtılmalıdır. Maske ve eldiven kenarları bantlanmalıdır. Yardımcı ve ambulans personeli isleri bittikten sonra kontaminasyon taramasından geçirilmelidir. Oda hazırlanması: Özel bir izolasyon odası veya genel acil servis alanından uzakta bir oda kullanılmalıdır. Hava sirkülasyonu engellenmeli, direnaj sistemi olan bir küvet veya hasta masası saglanmalıdır. Atık su ve kontamine olması muhtemel olan her türlü malzemenin toplanacagı kaplar ve plastik torbalar gibi gereçlerin bulunması yararlı olacaktır.

Yüzey ölçümleri: β ve γ dedeksiyonu için kapasitesi iyi olan bir Geiger-Müller sayıcısı genellikle yeterlidir. Cihaz göstergesinin yetersiz kalması yüksek ısınlama hızını belirtir ve ölçüm sınırı daha yüksek bir cihaz (iyon odası) gerekebilir. Tarama kisinin vücudundan yaklasık 25 mm mesafede yapılmalı ve dedektör, 50mm/sn’den daha hızlı hareket etmemelidir. Personel dozimetreler: Film badge veya termolüminesans dozimetreler minumum gereklilik olarak kabul edilmekle birlikte, direkt okunan personel dozimetreler tercih edilir. Isınlanma seviyeleri makul olan en düsük seviyelerde tutulmalı fakat her sart altında ulusal yetkili otoritelerce tespit edilen limitler asılmamalıdır.

DEKONTAMİNASYON İŞLEMLERİ Gerekli Maddeler: Ilık su, sabun veya sıradan deterjanlar, yumusak fırça, sünger, plastik örtüler, bantlar, havlular, çarsaflar, iyot tabletleri veya solüsyonu. İşlem önceliği: Bütün giysiler çıkarılır ve plastik torbalara konur. Önce hayat kurtarıcı önlemler alınır. Kontamine olmus bölgeler belirlenir, açık bir sekilde isaretlenir ve dekontaminasyon yapılıncaya kadar üzeri örtülür. Eger varsa ilk önce yaraların dekontaminasyonuna baslanır ve sonra en çok kontamine olan alana geçilir.

Bölgesel Kontaminasyon: Kontamine olmamıs bölge plastik örtü ile tamamen kapatılır ve kenarları bantlanır. Kontamine bölge sabunla dikkatlice ovulur ve durulanır. Bu islem aktivitede degisiklik gözleninceye kadar tekrar edilir. Her bir yıkama 2-3 dakikadan fazla sürmemelidir. Siddetli fırçalama ve ovmanın olusturacagı tahristen kaçınılmalıdır. Kararlı bir izotop çözeltisi ile yıkama, islemi daha da kolaylastırabilir. Yaygın kontaminasyon: Ciddi yaralanması olmayan kisilere dus aldırılır. Daha ciddi yaralanması olanlara sedyede veya operasyon masasında banyo yaptırılır. Sabunla yıkama, ovalama ve durulama sırası takip edilir. Beklenen Sonuç: Radyonüklid aktivitesi daha fazla dedekte edilemez veya azalır. Profilaktik önlemler: Kontamine bölgeyi plastik örtü ile örtmek ve kenarlarını bantlamak. Eller için eldiven kullanılabilir. Cildi belli bir süre dinlenmeye bıraktıktan sonra yıkama-kurulama islemleri tekrarlanır.

RADYASYON HASARLARINA BİR ÖRNEK: HİRİSHOMA (6. 08 RADYASYON HASARLARINA BİR ÖRNEK: HİRİSHOMA (6.08.1945) SERGİ SARAYI ve ŞEHİR Patlamadan 5 dak sonra oluşan bulutlar 8000 m ye yükselmiş. 69 kg lık URANYUM-235 içeren bomba yerden 600m yüksekte patlatılmış ve 140 000 kişi ölmüş. 13 000 tonluk TNT ye eşdeğer olan bombanın esas olarak 1,6 km çapındaki yeri yıkmış ve 11,4 km2 alanı da yakmış

RADYASYON HASARLARINA BİR BASKA ÖRNEK: NAGAZAGİ (9.08.1945) Nagazagide oluşan bulutlar 12.000 m ye kadar ulaşmış. 6,4 kg PULOTONYUM-239 içeren bomba yerden 469 m yüksekte patlatılmış ve 74 000 kişi ölmüş. 21 000 tonluk TNT ye eşdeğer olan bomba 70000 F lık sıcaklık ve 624 MPH luk yıkıcı rüzgar yaratmış.

Hiroşhimaya atılan bombanın RADYASYON IŞIMASI sonucu deride oluşan yanmalar

Sırtta oluşan yanmalar

16 yaşında ve patlama merkezinden yaklaşık 2 km uzakta bisiklete binerken, oluşan patlama sonucu, radyasyon ışımasından vücudunun 1/3 yanmış,

Bombalama ile yayılan UV sonucu gözde oluşan katarakt

Radyasyonun öldürücü kullanımına bir başka örnek: (Suikast silahı polonyum-210) Eski KGB ajanı Albay Aleksandr Litvinenko'nun Londra’da öldürülmesinde siyanürden 250 milyar kez daha zehirli olan polonyum-210 elementinin kullanılması.

Ölüm spreyi :Londra'daki Çeçen sürgünlerden Ahmed Zakayev, Litvinenko'yu yemek yerken gördüğünü söyledi. Bu yemekten sonra Albay Litvinenko şiddetli mide ağrısı ve bulantısı şikâyetiyle hastanelik oldu, iki hafta sonra da 43 yaşında öldü. Uzmanlar Litvinenko'ya polonyum-210 elementinin yiyecek veya içeceğine ya sprey halinde püskürtülerek ya da toz olarak serpildiğine inanıyorlar. Bir kere polonyum alan kişinin tedavi imkânı bulunmuyor. Polonyum vücut içinde kanla hareket ederken yaydığı alfa ışını vasıtasıyla organları birer birer öldürüyor. Otopsi yapılamıyor: Litvinenko'nun Londra'nın kuzeyinde Muswell Hill'deki evinde de radyoaktivite izine rastlandı. Litvinenko'ya vücudunda radyasyon olması nedeniyle otopsi yapılamıyor. Hükümet ise Cobra adlı acil güvenlik komitesini toplayarak İngiltere'de meydana gelen bu ilk nükleer suikastı ele aldı. Suikast söz konusu kamuya açık mekanlarda düzenlendiği için sinsi saldırı sırasında aynı mekânlarda olanların da radyasyona maruz kalma ihtimali belirdi. Sağlık Bakanlığı, kasım başlarında bu mekânlara uğrayanların kontrol için hastanelere gitmesi çağrısı yaptı. 2 British Airways uçağında polonyum-210 kirliliği için 33 bin yolcuya radyasyon çağrısı: 25 Ekim-29 Kasım 2006 tarihleri arasında, aralarında İstanbul'un da bulunduğu çeşitli merkezlere, eski ajan Litvinenko'nun öldürülmesinde kullanılan polonyum-210 izi saptanan uçaklarla seyahat edenlerin doktora başvurması istendi.