Руководство по радонотерапии: теоретические основы и практическое применение
- -
- 100%
- +
Вклад внутреннего облучения организма (1,34 мЗв/год) в мощность общей эффективной эквивалентной дозы примерно в 2 раза превышает вклад внешнего облучения (0,65 мЗв/год).
Для населения умеренных широт годовая эффективная эквивалентная доза равна примерно 2,2 мЗв/год. Но на Земле есть области, где уровень естественной радиации существенно превышает средние значения. Так, жители бразильского города Гуапари получают 175 мЗв/год, а жители бразильского же Посус-ди-Калдас — 250 мЗв/год. В Иране, близ города Рамсер, уровни радиации достигают 400 мЗв/год [121]. Известны места с аномально высоким уровнем ионизирующего излучения во Франции, Нигерии, России, на Мадагаскаре [80, 81].
Итак, все живые организмы всю свою жизнь постоянно подвергаются радиоактивному облучению. Радиация оказывает на живую материю повреждающее действие. Атомы и молекулы вещества, при прохождении через них радиации, ионизируются: образуются положительно и отрицательно заряженные ионы, и свободные электроны. Клетки на 70—90% состоят из воды, поэтому косвенное действие (поражение биологических структур продуктами радиолиза воды) более весомо, чем прямое действие (непосредственное повреждение клеточных структур ионизирующими излучениями).
Организмы, находясь в процессе своей эволюции под постоянным воздействием ионизирующих излучений (ИИ), выработали многоуровневую систему защиты, основными элементами которой являются детоксикация (удаление токсических продуктов из клеток), репарация (восстановление поврежденных клеточных структур), иммунитет (уничтожение критически поврежденных клеток клетками иммунной системы), апоптоз (самоуничтожение критически поврежденных клеток). Эта система защиты активируется при значимом превышении природного радиационного фона над привычным для данного организма уровнем.
Что же такое радонотерапия по существу?
Радонотерапией называют методы физиобальнеолечения, при которых лечебный эффект достигается за счет воздействия на организм излучений радона и его дочерних продуктов. Это совокупность различных процедур с разной концентрацией радона и разной экспозицией.
Среди радоновых процедур выделяют водные и воздушные радоновые ванны, радоновые ингаляции, различные орошения, местные аппликации и прием раствора радона внутрь. При этом, при различных процедурах преимущественному облучению подвергаются разные ткани организма, а их радиочувствительность неодинакова. Концентрация (активность) радона в лечебных средах различается в широких пределах и зависит от его концентрации в природных факторах курорта (если это курортная радонотерапия) или применяющимся в данном медицинском учреждении методикам (если это радонотерапия вне курорта). Время процедуры также различно.
Разберем все эти факторы подробнее.
1. Ионизирующие излучения, выделяющиеся при распаде радона и его дочерних продуктов.
На рис. 1 представлена схема распада радона и его дочерних продуктов.
Процедура радонотерапии длится от 15 минут до 60 минут (кроме аппликаций, которые могут накладываться на 3 часа), поэтому, кроме самого радона, нас интересует распад еще четырех его дочерних продуктов: 218Ро, 214Pb, 214Bi и 214Po, чей период полураспада составляет 3 мин, 27 мин, 19,7 мин и 164 мксек, соответственно. Период полураспада свинца 210Pb составляет 19,4 года, и его дочерние продукты практически не влияют на облучение организма при радонотерапевтической процедуре.
Рис. 1. Схема радиоактивного распада радона и его ДПР.
Как видим, распад сопровождается альфа-, бета- и гамма-излучением.
Все эти излучения относятся к ионизирующим, т.к. они меняют физическое состояние атомов, превращая их в электрически заряженные ионы. Чем выше способность частицы вызывать ионизацию, тем больше частица теряет энергии, при прохождении через вещество, и тем меньшее расстояние она проходит. Т.е., чем больше ионизирующая способность излучения, тем меньше его проникающая способность.
Альфа-излучение — корпускулярное излучение, состоящее из положительно заряженных альфа-частиц (ядер гелия 4Не). Длина пробега альфа-частицы в воде или в мягких тканях животных и человека — сотые доли миллиметра.
Бета-излучение — корпускулярное излучение, состоящее из отрицательно заряженных электронов (бета-частицы). Плотность ионизации на единицу пробега у них в сотни раз ниже, чем у альфа-частиц, пробег в биологической мягкой ткани равен 10—12 мм.
Гамма-излучение — фотонное излучение гамма-квантов, обладает высокой проникающей способностью, но низкой способностью к ионизации вещества.
Количественно ионизирующее действие излучения характеризуют удельной ионизацией. Удельная ионизация гамма-излучения, в 50.000 раз меньше удельной ионизации альфа-частиц и в 50 раз меньше удельной ионизации бета-частиц такой же энергии [22].
2. Радиочувствительность облучаемых тканей организма.
При разных видах радонотерапии преимущественному облучению подвергаются разные ткани организма. При водных и воздушных радоновых процедурах — кожа, при питье радоновой воды — эпителий желудка и кишечника, при микроклизмах и радоновых свечах — эпителий прямой кишки, при гинекологических орошениях — эпителий влагалища, при ингаляциях — мерцательный эпителий дыхательных путей. При радоновых ингаляциях и приеме препаратов радона внутрь — часть радона преодолевает эпителиальные покровы, попадает в кровь, разносится по всему организму, облучая многие клетки разных органов и тканей. При посещениях радоновых и парорадоновых эманаториев имеет место комплексное воздействие — на кожу, эпителий дыхательных путей и внутреннее облучение.
Радиочувствительность клеток к облучению неодинакова. Согласно правилу Берганье-Трибондо, клетки тем чувствительнее к облучению, чем быстрее они размножаются и менее дифференцированы (специализированы). К наиболее чувствительным тканям (I группа) относятся гонады, красный и белый костный мозг. Эпителий желудочно-кишечного тракта, легкие, влагалищный эпителий относятся ко II группе, кожа — к III-ей.
3. Доза и время экспозиции.
Содержание радона в воде и воздухе на природных радоновых курортах сильно различается. Так, концентрация (активность) радона в воде источников курорта Белокуриха — 0,037—0,07 кБк/л, а воде источника A-49 в Masutomi (Япония) до 130 кБк/л. В Белокурихе пациенты принимают водные ванны продолжительностью 15—20 минут; в онсэне Masutomi время пребывания в воде не нормируется, и может составлять и 30 минут, и 60 минут и более. Поглощенная пациентом за процедуру эффективная доза (ПЭД) в Белокурихе составляет в среднем 0,008 мЗв, ПЭД за 15 минут купания в воде источника A-49 составит 15,66 мЗв, т.е., в 1958 раз выше.
Активность радона в парорадоновой смеси на курорте Ходжа-Оби-Гарм (Таджикистан) — 0,05 кБк/л, в воздухе эманатория Бад-Гаштейна — 0,15 кБк/л; время лечения в Ходжа-Оби-Гарме 5—10 минут, в Бад-Гаштейне — 60 минут. Поглощенная эффективная доза в Ходжа-Оби-Гарме составляет 0,0033 мЗв, в Бад-Гаштейне — 0,6 мЗв, т.е., в 180 раз выше.
Таким образом, одним термином «радонотерапия» объединяются радиационные воздействия разной мощности и продолжительности на разные по радиочувствительности ткани организма человека. Тем не менее, показания к применению этих методов одни и те же, а их клиническая эффективность, согласно научным исследованиям, вполне сопоставима.
В традиционной фармакотерапии при лечении конкретной патологии дозирование лекарственных средств осуществляется строго с учетом возраста и массы тела пациента. Трудно представить, чтобы при одном и том же диагнозе врач назначил двум пациентам дозировку лекарства, разнящуюся в 2000 раз, и рассчитывал на идентичный терапевтический эффект. Однако в радонотерапии наблюдается именно такой парадокс.
В отличие от радоновых курортов, где используются естественные природные концентрации радона, во внекурортной радонотерапии применяемые дозировки стандартизированы. В абсолютном большинстве медицинских учреждений используются водные радоновые ванны активностью 1,5—4,5 кБк/л и воздушные ванны — 0,375—1,5 кБк/л. Искусственные эманатории, пароэманатории и радонариумы стали применяться совсем недавно.
Поглощенная пациентом эффективная доза (ПЭД) за курс радонотерапии из десяти процедур составляет обычно от 2мЗв до 5 мЗв6 [108, 136] и сравнима с годовой дозой, получаемой от Природного радиационного фона. Но ПРФ распределяется равномерно в течение года, а ионизирующие излучения при прохождении радонотерапии оказывают воздействие на организм в течение 10—20 дней курса лечения, поэтому правильно сравнивать ПЭД от одной процедуры с ПЭД ежедневной от ПРФ. Ежедневная поглощенная эффективная доза от ПРФ составляет 0,005—0,007 мЗв. ПЭД от одной радоновой процедуры от 0,18 до 0,5 мЗв. Таким образом, воздействие от радоновой процедуры, в среднем, в 50 раз больше привычного ежедневного воздействия ПРФ. В этом и состоит суть радонотерапии.
Радонотерапия представляет собой кратковременное управляемое воздействие на организм ионизирующими излучениями, в десятки раз превосходящее естественный природный радиационный фон.
Мощности этого кратковременного (от 1 до 20 дней) воздействия недостаточно для того, чтобы нанести ощутимые повреждения живой материи, но достаточно, чтобы запустить ответные саногенетические реакции организма. Можно получить такое же воздействие и другим способом, например, посредством употребления пищи с высоким содержанием природных радионуклидов. Одними из самых радиоактивных природных продуктов питания являются бананы (40К, содержащийся в одном банане даст 0,1 мкЗв ПЭД). Для поглощения той же эффективной дозы, что и при прохождении курса радонотерапии необходимо съесть примерно 30.000 бананов.
Вспомним закон Арндта-Шульца: «Каждый физический фактор в зависимости от его силы действует на биоту нейтрально, стимулирующе, угнетающе или уничтожающе». У каждого физического фактора имеется свой интервал значений величины мощности, вызывающей те или иные биологические эффекты. У ионизирующих излучений, по-видимому, такой диапазон значений:
Нейтральное действие — дозы, сопоставимые с постоянно действующим на организм, природным радиационным фоном.
Стимулирующее действие — дозы, в десятки и сотни раз превосходящие ПРФ.
Угнетающее действие — дозы, вызывающие повреждения в органах и тканях, ту или иную степень лучевой болезни — около 1 грея (в миллионы раз больше ПРФ)
Уничтожающее действие — дозы, приводящие к смерти; для человека — от 3 Грей и выше. Летальная доза для всех млекопитающих — 20 Грей (20 Зивертов) [121].
Умело воздействуя на организм человека ионизирующими излучениями радона и его ДПР в дозировках, находящихся в пределах стимулирующего диапазона (в десятки-сотни раз выше, чем постоянно действующий на организм ПРФ), радонотерапевт вызывает у пациента реакции тренировки, спокойной активации или повышенной активации7, приводящие к положительным терапевтическим эффектам.
3
История радонотерапии
Радонотерапия до открытия радона
Открытие радона
Радонотерапия в первые годы после открытия радона
История радонотерапии в СССР и России
Радонотерапия в Западной Европе
Радонотерапия в Японии
Радонотерапия в США
Радонотерапия в Российской Федерации
Радонотерапия до открытия радона
Радонотерапия имеет тысячелетнюю историю. Люди эмпирически использовали ее оздоровительные эффекты задолго до открытия радона, и открытия самого явления радиоактивности. Первые достоверные сведения относятся к острову Искья (Ischia) [204]. Заселенный греками приблизительно 2500 лет назад, этот итальянский остров вулканического происхождения близ Неаполя имеет паровые источники и термальные водоемы, содержащие радон в высоких концентрациях. Первые описания оздоровительных эффектов радона на Искья (Ischia), сделаны Джулио Джасолино (Gulio Jasolino) в 1559 году [161]. Чеваллей де Риваз (J.E.Chvalley de Rivaz) в 1835 году опубликовал книгу «Природная терапия на острове Искья». Мария Кюри в 1917 году обнаружила радиоактивность источников близ Лако Амено (Lacco Ameno), маленького городка на севере острова (позже в них определили высокое содержание радона) [161]. Сейчас в этом месте функционирует термальный парк «Сады Негомбо». В дальнейшем источники Искья изучались учеными институтов гидрологии Римского и Неапольского университетов, исследованы все писцины и определены концентрации радона в других термальных парках острова.
Более 2000 лет назад римские легионеры залечивали свои раны в Мерано (Merano) и Лурисиа (Lurisia), расположенных в альпийском регионе северной Италии, ставших позднее курортами. Кроме того, они использовали радоновые источники в северных долинах Альп (Гаштейн-Австрия) [177]. Археологические находки в долине Гаштейн указывают, что в доисторические времена древние люди пользовались здесь радоновыми источниками еще до римлян. В средние века знаменитый врач Ф. фон Гогенхейм, более известный как Парацельс, лечил местными водами больных сердечно-сосудистыми заболеваниями. В своей книге об источниках здоровья, написанной в 1525—1527 годах, он посвятил Гаштейну целую главу, а в 1780 году Гаштейнские Термы стали уже предметом диссертации [161].
Кроме Искья, Мерано и Гаштейна существует еще много мест на Земле, где использовались радоновые эффекты задолго до того, как стало известно о радиации и радоне. Так, в трудах Аристотеля упоминается источник Адеис в Греции [44]; целебные термы Цхалтубо в Грузии известны с ХII столетия [45]; воины Чингисхана залечивали раны в водах Белокурихи [22]; в Японии, на курорте Мисаса (Misasa), эффекты применения радона использовались эмпирически в течение многих столетий [159].
В Средние века шахтеры, добывающие серебро в Южной Саксонии (Германия) и Богемии (Чехия), работая в невероятно тяжелых и вредных для здоровья условиях, часто умирали от болезней легких. Но при этом «они реже страдали болезнями суставов, подагрическими и подобными болезнями» [161]. Они носили одежду с остатками руды, содержащей уран, пили воду шахтного происхождения, а местное население использовало пакеты с урановой смолкой (уранитом) для лечения воспалительных заболеваний [208].
На «странные свойства» радонового источника Стебен (Steben, Германия) было впервые указано в 1473 году, а в 1690 году уже подробно описаны «медицинские свойства» этого источника [159].
К. Брушиус (C. Bruschius) в 1548 году отмечал в описании местности Фихтельгебирге (Fichtelgebirge, Германия): «Здесь люди живут до глубокой старости, и если заболевают — выздоравливают быстро». Позднее в Фихтельгебирге было обнаружено высокое содержание радона в воде и воздухе [161].
Примечательно, что радоновые источники были популярны среди представителей совершенно различных культур задолго до открытия радона. Людям было также известно, что вода из этих источников, разлитая по бутылкам и использовавшаяся позже, не имела оздоровительных эффектов «свежей» воды, что указывало на наличие в ней быстрораспадающегося фактора [159].
Открытие радона
Слава открытия радона принадлежит сразу нескольким исследователям. В 1899 году М. Кюри обнаружила, что различные тела, находясь вблизи радия, становятся радиоактивными и некоторое время после удаления радия сохраняют радиоактивные свойства. Она назвала это явление индуцированной активностью. Э. Резерфорд объяснял это явление тем, что радий образует некое радиоактивное истечение или эманацию (от лат. еmanare — истекать), пропитывающее окружающие тела. Вскоре Э. Резерфорду и Ф. Содди удалось доказать, что эманация7 — это газообразное вещество, которое подчиняется закону Бойля и при охлаждении переходит в жидкое состояние. Оказалось, что это явление свойственно не только препаратам радия, но и тория и актиния.
В 1900 году Э. Резерфорд и Р. Оуэнс открывают эманацию тория — торон (Tn), являющегося изотопом радона 220Rn. В этом же году Ф. Дорн и почти одновременно с ним А. Дебьерн открыли основной изотоп радона 222Rn. А в 1903 году А. Дебьерн обнаружил еще один изотоп радона — актинон 219Rn (Аn). Выделен радон в чистом виде был в 1908 году Р. Рамзаем и Ф. Содди. А свое окончательное название он получил в 1923 г.
Радонотерапия в первые годы после открытия радона
После открытия радона развитие радонотерапии шло стремительно. Уже в 1900 году на конгрессе в Лиссабоне ученые Х. Бошар, П. Кюри и В. Балтазар представили доклад о первом использовании радоновых процедур для лечения больных [161]. В 1903 году Ф. Содди в Англии предлагает лечить излучениями эманации тория больных туберкулезом. В 1904 году начинается изучение влияния радона на человеческий организм и в Германии [158], появляются публикации Г. Махе (Mache) о термальных источниках радона в Гаштейне (Австрия). Он предложил первую единицу измерения концентрации (активности) радона, которую в последствие назвали его именем (Mache-Einheit, МЕ); ей пользовались в Германии и Австрии, а в англоязычных странах ученые применяли «Кюри», как единицу измерения, принятую в 1910 году на Первом Международном Радиологическом Конгрессе [159].
В России первую научную работу о физиологическом и патологическом действии эманации радия написал Е. С. Лондон в 1904 году. В этом же году Neusser и Dautwitz проводят первые эксперименты по радонолечению в Вене: они применяли наружные аппликации ураносодержащих препаратов, а также использовали песок, содержащий уран, для получения радоновой воды. В 1906 году Sieveking публикует данные о содержания радона более чем в 30 источниках на 11 курортах Австрии, Богемии, Германии и Италии [161].
Лечение естественной радоновой водой проводилось в Санкт-Йехимстале (St. Joachimsthal) в Богемии. Первый опыт описан в 1906 году. Лечение проводилось 43 пациентам. Почти все они страдали хроническим ревматизмом и невралгическими заболеваниями. Результаты лечения были признаны «чрезвычайно успешными» В 1910 году проведено лечение уже 373, а в 1913 году — 2.476 пациентам [188].
Примерно в то же самое время врач Левенталь (Loewenthal) в Брауншвейге (Германия), изучавший использование радоновой воды, полученной из препаратов радия, писал: «Малые концентрации излучения вызывают постоянные ответные реакции человеческого организма». После демонстрации экспериментами на себе и животных безвредности этого лечения он лечил пациентов с хроническим ревматизмом, и заметил, что ответные реакции их организма были весьма подобны таковым на курортах [159]. В 1912 году Левенталь написал первую книгу по лечению радием (хотя, на самом деле он имел дело с радонотерапией) [161]. Годом позже немецкий ученый Лазарус (Lazarus) опубликовал свою книгу по биологии и терапии радием. Большинство из этих ранних исследований были посвящены купанию в радоновой воде, которую получали, погружая на длительное время в емкости с водой остатки руды, обернутые тканью и герметично закрытые воздухонепроницаемой крышкой.
Недалеко от Санкт-Йехимсталя (сейчас это г. Яхимов, Чехия), на немецкой стороне границы в Бад-Брамбахе (Bad-Brambach), в 1910 году был обнаружен самый сильный, по данным на тот период, источник с содержанием радона (30 кБк/л). Стремительно росло число пациентов и на другом новом радоновом курорте Обершлема («Radiumbad Obershlema»), в 1943 году на курорте пролечилось свыше 17000 человек [159].
Между 1910 и 1912 годами в Санкт-Йехимстале был построен всемирно известный отель «Дворец Радия» («Radium Palace»), который функционирует и сейчас [161].
Радоновые ингаляции впервые начали применять в Бад-Крейцнахе (Bad-Kreuznach, Германия). «Радоновый ингаляторий» был открыт К. Ашоффом (Aschoff) 18 мая 1912года. Он располагался на открытой местности, куда воздушно-радоновая смесь подавалась из подземных шахт [156]. Ингаляторий был разрушен во время Второй мировой войны и вновь начал работать в 1974 году. Много подобных мест для радоновых ингаляций было позже оборудовано во Франции. Лечение в шахтах с повышенным содержанием радона началось в Австрии и Германии с 1912 года.
На радоновом курорте Теплиц (Teplitz) в Богемии (теперь Чешская Республика) в 1930 году был издан обширный сборник статей и опытов практикующих врачей со всего мира о применении радона. Один из авторов, П. Пархоменко (P.Parchomenko) пишет, что «как было установлено, слабые лучи вызывают характерные биологические эффекты и являются одними из важнейших оздоровительных факторов в природе… Эффект от слабых излучений значительно отличается от такового при воздействии сильных излучений» [159].
Таким образом, радонолечение в Европе в первой половине XX века осуществлялось в виде ингаляций радона на природных источниках (в шахтах и пещерах) или в виде купания в радоносодержащей воде. Питье радоновой воды стало со временем менее популярным.
История радонотерапии в СССР и России
Радиоактивные явления начали изучать в России сразу же после их открытия А. Беккерелем. С самого начала исследования естественной радиоактивности природных объектов проводились в двух направлениях:
1) выявление радиоактивных минеральных источников и грязей для лечебных целей;
2) поиск радиоактивных минералов.
Как следствие работ в первом направлении явилось зарождение радиобальнеологии; результаты работы во втором направлении — нахождение на территории страны месторождений урана и радия.
Первые исследования радиоактивности природных объектов проводились на базе лабораторий Московского, Санкт-Петербургского и Томского университетов, Рижского политехнического института, Управления Кавказских Минеральных Вод. С 1910 года создаются специализированные радиологические лаборатории [148]. Объектами их исследований были минеральные источники, целебные грязи, почвы и воздух лечебных местностей.
Инженером-технологом химической лаборатории Кавказских Минеральных Вод Э. Э. Карстенсом в 1907 году начаты исследования минеральных источников КМВ. Он изучал Пятигорские, Кисловодские, Железноводские и Ессентукские источники. Его исследования отличались тем, что проводились в полевых условиях непосредственно на местах, а не в лабораториях спустя некоторое время. На заседании Русского бальнеологического общества в Пятигорске 2 декабря 1908 года Э. Э. Карстенс доложил результаты. Им была определена радиоактивность 26 источников и составлена таблица активностей минеральных источников по группам [148].
Одним из первых ученых, начавших изучение радиоактивности природных объектов, был профессор московского университета А. П. Соколов. В 1913 году в воде лечебных источников, питавших ванное здание на улице Теплосерной в Пятигорске, им был обнаружен радон. Отсутствие в воде лечебницы сероводорода долгое время не позволяло ученым объяснять ее терапевтическую эффективность.
Почти одновременно с исследованиями А.П.Соколова изучение радиоактивности минеральных источников и грязей развернулось в других регионах России. В Санкт-Петербургском университете исследованием радиоактивности природных объектов занимался физик И. И. Боргман. В 1904—1909 г.г. он со своим учеником А. П. Афанасьевым исследовал радиоактивность минеральных грязей крымских и кавказских курортов. В 1907—1908 г.г. лаборант Томского технологического института В.С.Титов и студент В.П.Марков исследовали радиоактивность Белокуринских теплых источников. Было определено, что радиоактивность воды и газа Белокуринских терм в 9,4 раза больше радиоактивности воды и газа Нарзана.
Минеральные источники Забайкалья изучал И.А.Богашев. В 1905 году он описал характеристики 165 источников, в том числе их радиоактивность. Радиоактивность природных объектов Крыма и Кавказа изучал В. И. Спицын.