Dr. Deniz ÖNER
ÖZET
İyonlaştırıcı radyasyonun biyolojik hasara neden olduğu uzun yıllardır bilinmektedir. Bu konudaki bilgilerin çoğu özellikle II. Dünya savaşından sonra (atom bombasından sonra yaşayanlar) dan elde edilmiştir. Bu yazımızda iyonlaştırıcı radyasyonların riskleri ve biyolojik etki ihtimalleri üzerinde durulacaktır. Böylece çalışanların radyasyona karşı korku veya yok saymak yerine daha sağlıklı bir bakış açısı geliştirmeleri ümit edilmektedir.
İyonlaştırıcı radyasyonların biyolojik etkileri hakkında diğer çevresel faktörlerden çok daha fazla bilgi sahibiyiz. Deneysel çalışmalardan elde edilen bilgiler yanı sıra insanların ışınlanmaları ile ilgili olarak da çok sayıda bilgi mevcuttur. Önemli düzeyde radyasyona maruz kalan 4 büyük grup vardır:
İlk grup radyologlar gibi ilk radyasyon işçilerinden oluşmaktadır. Bu kişiler radyasyonun biyolojik etkileri tanımlanmadan önce ciddi seviyelerde dozlara maruz kalmışlardır. Daha sonraları çalışanları korumak üzere standartlar geliştirilmeye başlamıştır. İkinci grubu 250 000 den fazla atom bombasından sonra hayatta kalan kişiler oluşturmaktadır. Üçüncü grup radyasyon kazalarına maruz kalanlar, dördüncü ve en büyük grup ise kanser ve diğer hastalıklar için radyasyon tedavisi görenlerden oluşmaktadır.
A.RADYASYONUN HÜCRELERE ETKİSİ
İnsan vücudu birçok organ sisteminden oluşmaktadır. Her bir sistem dokulardan oluşmakta ve özel görevleri yapmak üzere farklılaşmış hücreler de dokuları oluşturmaktadır. İyonlaştırıcı
radyasyon hücrelerin normal görevlerini etkileme potansiyeline sahiptir.
1.Biyolojik etkiler atomların iyonlaşması ile başlar
a.Radyasyonun insan hücrelerine zarar verme yöntemi hücrelerin atomlarının iyonlaşmasıdır. Atomlar hücreyi, hücreler dokuları dokular da vücudu oluşturduğu için herhangi bir radyasyon
hasarı atomlara hasar ile başlar.
b.Hücreler çekirdek ve içine gömülü olduğu sitoplazma olmak üzere iki temel kısımdan oluşur. Çekirdek hücrenin beyni gibidir.
c. İyonlaştırıcı radyasyon bir hücreye çarptığında, çekirdek gibi hayati bir kısmına veya sitoplazma gibi daha az hayati kısmına çarpabilir.
2.Hücre duyarlılığı
Bazı hücreler virüsler, toksinler ve iyonlaştırıcı radyasyon gibi çevresel faktörlere diğerlerinden daha duyarlıdır. 1906 yılında Bergonie ve Tribondeau “Radyobiyolojinin Temel Kanunu” olarak isimlendirilen
ve radyasyonun biyolojik etkilerine dayanan bir hipotez geliştirdiler. Buna göre “ışınlanan canlılarda gözlenen biyolojik etkiler, ışınlanan hücrelerin bölünme kapasiteleri ile doğru, farklılaşma dereceleri ile ters orantılıdır”.
a.Aktif olarak bölünen ve farklılaşmamış hücreler
1) Vücudumuzda aktif olarak bölünen hücreler iyonlaştırıcı radyasyona daha duyarlıdır.
2) Kan yapıcı hücreler, sindirim yolunu döşeyen hücreler, saç folikülleri ve sperm oluşturan hücreler hızlı bölünen hücrelerdir.
b.Daha az bölünen ve daha fazla farklılaşmış hücreler/ Daha yavaş bölünen veya daha farklılaşmış/özelleşmiş hücreler (beyin ve kas hücreleri gibi) iyonlaştırıcı radyasyona daha dirençlidir.
3. Radyasyonun hücrelere etki ihtimalleri:
Bir hücre iyonlaştırıcı radyasyona maruz kaldığında bir kaç ihtimal söz konusu olur:
a. Hasar oluşmaz
b. Hücre hasarı tamir eder ve normal görevlerini sürdürür
1) Hücrelerin büyük kısmı sudan oluşur. İyonlaştırıcı radyasyon bir hücreye çarptığında, hücre içindeki su ile etkileşme ihtimali çok yüksektir. Suyun radyasyon ile iyonlaşmasının yan ürünlerinden biri hidrojen peroksittir. Hidrojen peroksit hücrenin atom yapısına hasar verebilir. –Dolaylı etki-
2) İyonlaştırıcı radyasyon hücrenin çekirdeğine de çarpabilir. –Doğrudan etki-Çekirdek kromozomlar gibi hücrenin hayati parçalarını içerir. Kromozomlar hücre fonksiyonlarını tayin ederler. Kromozomlar kendini ikiye katlarken kendisindeki bilgiyi yeni hücrelere taşır. Radyasyon kromozomda bir değişikliğe sebep olurken hücreyi etkilemeyebilir.
3) Kromozomlara ve diğer hücresel yapılara hasarlar tamir edilebilir. Vücudumuzda her gün çok fazla sayıda kromozom kırığı zaten tamir edilmektedir.
c. Hücre hasar görür ve normal görevlerini yerine getiremez
1) Hücre hasarı tamir edilemeyebilir veya yanlış tamir edilebilir. Bu durumda hücre görevlerini
doğru bir şekilde yerine getiremeyebilir.
2) Hücre çekirdeğinde bir kromozomun hasar görmesi ve yanlış tamiri söz konusu olabilir. Eğer hücre bu şekilde bölünmeye devam ederse bu bir mutasyon olarak isimlendirilir ve kanserle sonuçlanması mümkündür.
d.Hücreler hasar sonucu ölür
Her an binlerce hücremiz ölmekte ve normal fonksiyona sahip olanları tarafından yenilenmektedir. Buna rağmen çok şiddetli radyasyon hasarı sonucu geri dönüşümsüz olarak hücre ölümü söz konusu olabilir.
B.AKUT (ANİ) VE KRONİK (UZUN SÜRELİ) RADYASYON DOZU
Biyolojik etkilerin şiddeti toplam maruz kalınan toplam radyasyon dozu ve doz hızına da bağlıdır.
Radyasyon dozları iki gruba ayrılabilir: Ani ve kronik-uzun süreli- doz
1. Akut/Ani Radyasyon Dozları
Kısa bir zaman aralığında alınan yüksek radyasyon dozları akut/ani dozlar olarak isimlendirilir. Vücudun hücre tamir mekanizmaları ani dozların neden olduğu hasarlarda çok etkili değildir.
a-Tüm vücudun ani yüksek dozda ışınlanmasından sonra hasarlı hücreler bazen aylarca sürse bile yeni hücrelerle yer değiştirebilir ve tamir gerçekleşebilir. Kendiliğinden tamirin mümkün olmadığı kadar yüksek dozlarda (5 Sv) ışınlanmalar çok ender vakalarda (Çernobil’de çalışan itfaiyecilerde olduğu gibi) gözlenir.
b-Vücudun sadece bir kısmına ani doz
1)X-ışını, Gamagrafi cihazları ile ışınlanmalar
Radyasyon ışınlaması -eller gibi- vücudun belirli bir kısmı ile sınırlı olabilir. Kişilerin parmaklarının çok yüksek şiddette radyasyona maruz kaldığı genellikle tıp ve endüstride kullanılan X-ışınları cihazları ve kapalı radyoaktif izotop kaynakları (Co-60, Cs-137, Ir- 192 gibi) ile olan kazalar vardır. Bu vakaların bazılarında kişiler onlarca Sv dozlara maruz kalmış ve bazıları parmaklarını kaybetmiştir. X- ışını cihazı veya benzer cihazlarla çalışan kişilerin bu cihazlarla güvenli çalışma ile ilgili eğitimi çok önemli olmaktadır.
2)Radyasyon tedavisi (radyoterapi)
Radyasyon ile tedavi gören hastalar kısa sürede yüksek radyasyon dozları almalarına rağmen genellikle vücudun sadece küçük bir kısmının ışınlanması söz konusu olur. Bu hastalarda cilt ve belirli dokular önemli dozlar alırken, tümör bölgesinde dozlar çok daha yüksek olmaktadır. Kanser hücreleri hızlı bölündüğü ve bu nedenle iyonlaştırıcı radyasyona duyarlı olduğu için iyonlaştırıcı radyasyon bu hastalarda kanseri tedavi etmek için kullanılmaktadır. Radyasyon tedavisi gören kişilerin bazılarında saç kaybı, kusma ve yorgunluk gibi yan etkiler görülmektedir.
Yüksek radyasyon dozlarının ( > 8-10 Gy) neden olduğu bölgesel-lokal ışınlanmalar tüm vücut ışınlanmasından çok daha sık meydana gelmektedir. Bölgesel bir ışınlanmada, doza bağlı olarak eritem (kızarıklık), ödem, kuru ve yaş döküntü, su toplama, ağrı, nekrozlaşma, kıl dökülmesi ve kangren gibi işaret ve belirtiler oluşturabilir. Bölgesel cilt hasarları genellikle haftalar, aylar gibi zaman içinde yavaş olarak ilerler, çok ağrılı hale gelebilir ve bilinen metotlarla tedavisi zordur.
Yüksek Akut Dozlara Maruz Kalma Olasılığı;
Ani yüksek dozlar Hiroshima/Nagasaki ve Çernobil gibi bir kaç kazada karşılaşılan bir durumdur. Bir radyasyon işçisinin mesleki olarak çok yüksek dozda iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalma ihtimali son derece zayıftır. Radyoaktif maddelerle yapılan işlerde genellikle çok küçük miktarlarla çalışılmaktadır, daha fazla ışınlanma ihtimali söz konusu olduğunda güvenlikle ilgili önlemlerin arttırılması gerekmektedir.
2. Kronik/Uzun Süreli Radyasyon Dozları
Doğal radyasyon kaynaklarından her gün aldığımız dozlar uzun süreler boyunca düşük seviyeli radyasyona maruz kalınmaya (kronik ışınlanmaya) örnek verilebilir. Uzun sürede alınan düşük dozların hasarları, vücudun tamir mekanizmaları tarafından ani yüksek dozlara göre daha iyi tamir edilebilir.
3. Tüm Vücudun Radyasyonla Işınlanmasının Biyolojik Etkileri Tüm vücudun radyasyonla ışınlanması sonucu somatik ve genetik etkiler oluşabilir. Somatik etkiler kişisel alınan dozların sonucunu gösterir. Genetik etkiler ise bir hücrenin DNA sının radyasyon ile hasar görmesi sonucunda oluşan mutasyonları tanımlar. Bu değişiklik ana- babaya ait bölünen hücrelerin DNA’ sında gerçekleştiğinde bu kalıtsal etki olarak isimlendirilir.
a. Somatik Etkiler (Vücuda)
Somatik etkiler ani ve gecikmiş etkiler olarak gruplanabilir.
1) Ani Etkiler
Yüksek dozlara ani ve şiddetli olarak maruz kalma sonucunda ARS (Akut Radyasyon Sendromları) denilen radyasyon hastalık belirtileri ortaya çıkmaktadır. Nükleer Endüstride oldukça nadir görülmesine rağmen, büyük dozlar ciddi ışınlanmaların görüldüğü ani radyasyon dozlarıdır.
Biyolojik etkinin şiddeti, maruz kalınan doz düzeyi, doz hızı, ışınlanan dokuların radyasyona karşı duyarlılığı ve ışınlanan vücut bölgesine göre değişmektedir. Yüksek seviyede bir kaza
ışınlanmasını takiben hasarlar zaman içinde belirgin fazlar geliştirir. Fazların ortaya çıkış zamanı ve süresi doza bağlıdır. Düşük dozlar gözlenebilir etkiler oluşturamazlar.
Büyük ani dozların biyolojik etkileri aşağıdaki gibidir:
2) Gecikmiş Etkiler
Gecikmiş etkiler büyük bir dozla bir kerede ışınlanma veya düşük dozda uzun süreli ışınlanma ile ortaya çıkabilir. Radyasyonla ışınlanmaların en önemli gecikmiş etkisi çeşitli tipte kanser oluşumunu tetikleme potansiyelidir. Diğer etkiler arasında kataraktlar, ömür kısaltıcı etkiler ile anne karnında ışınlanmalar için zekâ puanında düşmeler sayılabilir.
b. Kalıtsal Etkiler
Kalıtsal etki bir sonraki nesle geçen fiziksel bir mutasyon veya özelliktir. Kalıtsal etkilerde ebeveyn kişinin üreme hücrelerinde genetik materyal hasarı oluşur ve hasarlı genetik materyal bir sonraki döle geçer.
1) İnsanlarda mümkün olduğu kabul edilmekle birlikte, bugüne kadar radyasyondan kaynaklanan kalıtsal etki gözlenmemiştir.
2) Hiroşima ve Nagasaki den sonra yaşayanlardan doğan 77,000 Japon çocukta kalıtsal etkiler bulunmamıştır. Çalışmalar bu çocuklar, onların çocukları ve torunlarında devam etmektedir.
Kalıtsal etkinin ortaya çıkması için ışınlanan hücre yaşamalı ve fertilize olmalıdır. Radyasyonla ışınlanma sonucu insanda gösterilmiş hiçbir kalıtsal etki yoktur.
4. Radyasyonla Işınlanmaların Biyolojik Etkilerini Değiştiren Faktörler?
a.Toplam doz
Genellikle doz arttıkça biyolojik etkiler de artma potansiyelindedir.
b. Doz hızı
Doz hızı arttıkça vücudun tamir için zamanı azalmaktadır.
c.Radyasyonun türü
Örneğin, vücut içinde bulunan alfa yayıcılar aynı enerjideki beta ve gama yayıcılardan daha fazla tahripkârdır. LET değeri artarken RBİ de artmaktadır.
Radyasyonun içinden geçtiği ortamda birim yol boyunca meydana getirdiği iyonizasyon ve ortama transfer ettiği enerji miktarı olan LET ( KeV/ųm) radyasyonun canlı üzerindeki etkisini
değiştiren fiziksel bir faktördür.
LET değeri arttıkça radyasyonun canlıda yaptığı hasar da artmaktadır. X ve gama ışınları düşük, alfa ışınları, nötronlar yüksek LET’li radyasyonlardır.
Farklı tipteki iyonlaştırıcı radyasyonların eşit dozları aynı biyolojik etkileri oluşturmazlar.
RBE’ yi etkileyen en önemli faktör, değişik radyasyon tiplerinin biyolojik ortam içinden geçerken yolları üzerinde oluşturdukları iyonlaşma ve uyarılma olaylarının dağılımıdır. Alfa ışınları ve nötronların RBE değerleri X-ışını ve gama ışınlarından daha yüksektir.
d.Işınlanan vücut bölgesi
Genelde ışınlanan vücut bölgesi genişledikçe biyolojik etkiler de artmaktadır. El ve ayaklar, kan oluşumu ve diğer kritik organlardan daha dirençlidir.
e.Hücre duyarlılığı
En duyarlı hücreler hızlı bölünenlerdir. Kan hücreleri, saç folikülleri, mide-bağırsak yolunu döşeyen hücreler gibi..
f.Kişisel duyarlılık
Bazı kişiler iyonlaştırıcı radyasyon gibi çevresel faktörlere daha duyarlıdır. Gelişme evresinde Embriyo/fetus en duyarlıdır ve çocuklar erişkinlerden daha duyarlıdır. Genellikle, insan vücudu yaşı arttıkça iyonlaştırıcı radyasyona karşı daha dirençli hale gelir. İstisnai olarak yaşlı insanlar orta yaşlılara göre tamir mekanizmalarının yavaşlaması nedeniyle daha hassastır.
C.PRENATAL /DOĞUM ÖNCESİ DÖNEMDE RADYASYON ETKİSİ
Atom bombasından sonra doğan Japon çocuklarda görülmemekle birlikte anne karnında iken radyasyona maruz kalan çocuklarda etkiler görülmüştür. Bu çocuklardan bazılarında küçük kafalılık, ortalama doğum ağırlıklarında düşme, zihinsel bozukluklarla artış gözlenmiştir. Daha sonra yapılan testlerde daha düşük IQ puanı vs.
1.Fetusun duyarlılığı
Embriyo /fetusa ait hücreler hızlı bölündükleri için iyonlaştırıcı radyasyon da dâhil olmak üzere
çevresel faktörlere daha duyarlı olurlar. Özellikle eğer 8-15 hafta evresinde ışınlanırlarsa ters
sağlık etkileri gelişmesine daha yatkındırlar.
2. Doğum öncesi ışınlanmalarda diğer potansiyel faktörler
Özellikle hamileliğin ilk zamanlarında fetüse zarar verdiği bilinen veya şüphe edilen birçok kimyasal ve fiziksel (çevresel) faktör bulunmaktadır. Radyasyon, alkol tüketimi, kurşuna,
sıcağa maruz kalma gibi.
Uluslararası Radyolojik Korunma Komitesi (ICRP), eğer embriyo 0.1 Gy’den (100 mGy) daha az bir doz almış ise hamileliğin sürdürülebileceğini tavsiye etmektedir. Pek çok teşhis prosedürü nadiren hamileliğin sonlandırılmasını zorunlu kılar. Bu tip bir durumda, konunun uzmanları tarafından soğurulmuş doz tahmini ve fetusun riski hesaplanmalıdır. Ancak bir uzman tavsiyesi ile hasta, hamileliğin sonlandırılmasına karar verebilir.
D. RİSK DEĞERLENDİRME
Mevcut radyasyondan korunma standartları ve uygulamalar, ne kadar düşük olursa olsun herhangi bir radyasyon dozunun kanser gibi sağlık etkisi oluşturabileceği varsayımına dayanmaktadır. Dahası bu etkilerin alınan dozla doğru orantılı olarak oluştuğu varsayılır. Bu iki varsayım çok düşük radyasyon doz seviyelerinde sağlık etkilerinin sınırlandırılması için doğrusal, eşiksiz model olarak isimlendirilen bir doz-cevap eğrisinin kabulüne götürür.
LNT Model
Buna rağmen bunun kesin delillerin yokluğunda yapılan tutucu bir varsayım olduğunu belirtmek gerekir. Özellikle kanser gibi sağlık etkileri sadece 100 mSv üzerindeki yüksek doz hızlarında gözlenmektedir. Bu dozun altında etkiler tartışmalıdır. Işınlanan kişi ve gruplarda sağlık etkilerini tahmin etmek için kullanılan risk hesaplamaları, oldukça yüksek toplam doz ve doz hızlarında maruz kalmış olan iyi tanımlanmış gruplardaki ( 1945 atom bombalarından sonra yaşayan Japonlar ve radyoterapi gören hastalar) epidemiyelojik çalışmalara dayanmaktadır.
Çalışmalar uzun yıllar boyunca düşük dozlara maruz kalan kişilerde kötü sağlık etkileri göstermemektedir.
Yaş, cinsiyet gibi kendiliğinden kanser gelişimini etkileyen faktörler de göz önünde bulundurularak, soğurulmuş doz başına kanser görülme sıklıkları epidemiyelojik veriler ve risk hesaplamaları ile yapılmaktadır. 1 Sv doz ile ışınlanmada ölümcül kanser riskinin %5.0, ölümcül olmayan kanser riskinin %1.0 arttığı kabul edilmektedir.
1. İyonlaştırıcı radyasyonlarla ışınlanmanın riskleri
a. Mesleki düzeylerde iyonlaştırıcı radyasyonlara. maruz kalan kişilerde kanser artışı gözlenmemiştir. Risk hesaplamaları yüksek seviyede radyasyona maruz kalan kişilerde yapılan çalışmalardan kaynaklanmaktadır.
b. Radyasyonla ışınlanmalarının kansere neden olma riski tahmin olarak yapılmaktadır. Radyasyon ışınlanmasından kanser oluşma riski, günümüz toplumundaki normal kanser ölüm
hızı ile kıyaslama ile hesaplanma yoluna gitmektedir. Normal olarak kanserden ölüm hızı yüzde 20 civarındadır. Çalışma hayatı boyunca 250 mSv ‘lik bir doz alan radyasyon işçisinin kanser riski %1 artar veya kanserden ölüm riski %21 dir. 250 mSv doz bir çalışma yaşamı boyunca alınan oldukça büyük bir dozdur.
2.Risk karşılaştırmaları
‘Kaybedilecek ömür tahmini’ risk faktörleri sebebiyle ölümlerin yüzdeleri (ortalama ölüm yaşının ağırlık çarpanı olarak hesaba katıldığı) verilerden belirlenmiştir.
Tablo 2’deki hesaplamalardan mesleki radyasyonun sağlık riskinin normal günlük aktivitelerimiz dolayısıyla maruz kaldığımız risklerle karşılaştırıldığında oldukça düşük olduğu gözlenmektedir.
b. Bir riskin kabul edilmesi;
1) Kişisel bir konudur.
2) Karar vermek için yeterli bilgi gerektirir.
c. Bu konuda çalışan bilim adamlarının bir çoğuna göre mesleki radyasyon dozlarına eşlik eden
riskler diğer mesleki risklerle mukayese edilebilir olduğu kabul edilmektedir. Bazı bilimsel
gruplar riskin çok daha yüksek olduğunu iddia etmektedir.
III ÖZET
Özetle, mesleki radyasyon dozuna eşlik ettiği hesaplanan risk diğer rutin mesleki risklerle benzerdir ve toplumda çok daha yaygın olan bazı risklerden de daha düşük olduğu kabul edilmektedir. Radyasyonlu bir çevrede çalışmanın riski ulusal ve uluslararası bilimsel gruplar tarafından normal mesleki risk toleransı içinde kabul edilmektedir. Buna rağmen risk kabulü kişisel bir konudur ve en iyi doğru bilgi ile yapılır. Bir radyasyon işçisi nükleer bir çevrede çalışmanın günlük hayattaki riskleri ve diğer mesleklerde var olan riskleri anlamalıdır.
Bu yazının amacı radyasyonla ışınlanma riskleri hakkındaki gerçekleri vermek ve radyasyon riski hakkında soru sormaya fırsat tanımaktır. Radyasyon riski ve genel riski anlamanın radyasyona karşı sağlıklı tepki vermeye yardım olacağı ümit edilmektedir. Aynı zamanda radyasyondan gereksiz/aşırı korkudan ve göz ardı etmek/hafife almaktan da kaçınmak
konusunda bilgilendirmeyi, geliştirmeyi ümit etmektedir.