GİRİŞ
İyonlaştırıcı radyasyonların biyolojik etkileri; fizik, kimya ve biyoloji temel bilimler ile tıp ve mühendisliklere kadar uzanan uygulama alanlarında faaliyet gösteren çok önemli bilim dallarını da kapsayacak şekilde, geniş bir bilim sahasını içine almaktadır. İyonlaştırıcı radyasyonlar; üzerlerinde bulunan enerjilerini dokulara aktarmak sureti ile onlara zarar verebilmekte, yüksek dozdaki zararlar, ölüm, nesilden nesillere geçen genetik etkiler, bir başka deyişle, kuşaktan kuşağa geçen kusurlar veya kanser gibi daha sonra ortaya çıkan habis hastalıklar şeklinde olabilmektedir.
Yüz ile bin rem veya rad mertebesinde alınan dozlardan sonraki ani şiddetli (akut-iveğen) etkiler, sadece atom bombası kurbanları ile az sayıdaki nükleer ya da radyolojik kazaların bir sonucu olarak gözlenmektedir. Yazıda; radyasyon veya ışın sözcükleri ifade edildiğinde “iyonlaştırıcı radyasyon” kastedilmektedir. Kanserler, II. Dünya savaşında Hiroşima ve Nagazaki’ye atılan atom bombaları kazazedelerinde, az sayıdaki nükleer kazalarda iyonlaştırıcı radyasyonlara maruz kalan kişilerde, 10 ila 100 rem arasında radyasyon ya da ışın tedavisi gören onkoloji hastalarında ve sanayide radyografi filmleri çekiminde vuku bulan kazalarda yüksek düzeyde ışınlanan işçilerde izlenmektedir. Böyle ışınlanmaların sonucu oluşacak olan kanserlerin gelişme olasılıkları rasgele olmayıp, son varsayımlar tüm vücut ışınlanmaları için, rem başına milyonda yaklaşık 125 öldürücü kanser olayı ile tutarlılık sağlamaktadır. Radyasyonla kuşaktan kuşaklara geçen etkiler, diğer bir deyimle, genetik etkiler, belirli bir doz düzeyinde insanda gözlenmemektedir. Bu gibi etkilerin tahminleri, deney hayvanları üzerinde yapılan çalışmalar baz alınarak yapılmakta, böyle yapılan değerlendirmeler de oldukça belirsizliklere neden olmaktadır. Uluslararası Radyasyondan Korunma Komitesi ( International Commission on Radiological Protection – ICRP ) tarafından nesilden nesillere geçtiği varsayılan riskin en son boyutu; ömür boyunca tüm vücut ışınlanmalarında, canlı doğan bebeklerin gelecek tüm kuşaklarında, rem başına milyonda 80 genetik bozukluk şeklindedir. Diğer varsayımlar 5 faktörlü bir belirsizlikle ifade edilebilmekle beraber atom bombası kazazedelerinin çocuklarında kuşaktan kuşaklara geçen zararlarda herhangi bir ipucunun olmaması nedeni ile en alt düzeyde öngörüde bulunan ICRP sayısına güvenmek olası değildir. Yılda 100 mrem ile rem mertebesinde, nükleer elektrik santralleri, nükleer araştırma reaktörleri gibi nükleer sanayi dalında çalışan işçiler tarafından alınan radyasyon dozlarından oluşan zararlı etkileri açığa çıkaran güvenilir bir gözlem yoktur. Radyolojik korunma amaçları için düşük doz etkileri; etkilerin önemli olduğu ve bu nedenle ihmal edilemediği, eşik değeri olan, yüksek doz etkilerinin lineer ekstrapolasyonu göz önüne alınarak önceden tahmin edilebilir. Düşük doz düzeylerinde ışınlanmanın gerçekçi varsayımları düşünülerek bu temele dayalı şekilde üretilen tüm etkiler için risk katsayıları, ICRP tarafından saptanmaktadır. Bu görüş; genellikle, radyasyonun tüm türleri için, kuşaktan kuşağa geçen tehlikeler ile nötron, proton, alfa ve diğer ağır parçacıklarla ışınlanmalardan ileri gelen kanser tehlikeleri için benimsenmektedir. Bununla beraber; X-ışınları, gama ışınları ve elektronlardan ileri gelen kanser tehlikeleri (riskleri) için, beklenenin çok üstündeki risk katsayıları kabul edilerek derinliğine bilimsel araştırmalar yapılmaktadır.
RADYASYONUN ETKİLEŞME MEKANİZMALARI
Temel olay, madde ile etkileşen iyonlaştırıcı radyasyonun enerjisini kaybetmesi ile oluşmaktadır. Çarpışmalarla, iyonlaştırıcı radyasyon tarafından kaybedilen enerji, radyasyonun geçtiği madde içerisinde uyarma ve iyonlaşma enerjisi olarak ortaya çıkmaktadır. Bu işlem, biyolojik madde durumunda organizmanın daha sonraki gelişimini etkileyebilen moleküllerin yeniden düzenlenmesi şeklinde olmaktadır. Moleküler değişiklik; ya radyasyonun kendisi ile doğrudan doğruya ya da yakın moleküllerle etkileşmelerin ve daha sonra vuku bulan ikincil işlemlerin bir sonucu olarak gelişebilmektedir. Tüm moleküller radyasyondan zarar görebilmekte olup, etkileşmeler son derece karmaşık olmakla beraber yaşayan madde içinde hücrenin bölünmesi ve gelişimi ile ilgili genetik bilgileri taşıyan DNA makro molekülleri en olası hedeflerdir. Radyasyon DNA molekülünün küçük bölümünü (örneğin bir tek geni) veya taşınan bilginin bir kısmını tahrip ederek ya da değiştirerek, bir veya pek çok yerinde, DNA’nın tek ya da iki bağını kırabilir. Zarar; çok defa onarılabilmekle birlikte, bazı durumlarda, hücrenin ölümü veya sekil değiştirmesi tarzında izlenebilir. Ölen hücreler, normal olarak organizma tarafından soğurulur veya reddedilir. Bununla beraber, öldürülen hücrelerin sayısı yeteri dereceye ulaştığında ise, organizmanın fonksiyonlarını etkilemek sureti ile onu öldürebilmektedir. Hücre değişimleri veya şekil değişiklikleri mutlaka organizmada zararlı etkiler oluşturmamakta, gerçekte bu gibi çok sayıda hücresel değişimler, organizmanın yaşamı boyunca normal olarak meydana gelmektedir. Çok az sayıda kanser veya üreme ile ilgili hücreler olması halinde, daha sonraki kuşaklarda, genetik hasar olarak ortaya çıkabilmektedir. Radyasyonla ışınlanma sonucu izlenen kanser oluşumu ve diğer hücrelerin şekil değiştirmesi ile ilgili insan ve hayvanlar üzerindeki çalışmalar hakkında, oldukça bariz ipuçları bulunmaktadır. İnsan üzerindeki bulgular; Hiroşima ve Nagazaki bomba kurbanlarındaki çalışmalardan, tıbbi amaçlarla radyasyon dozu alan hastalardan, radyasyonla yüksek düzeylerde ışınlanan az sayıdaki (özellikle radyum saatleri onaran ve yetersiz havalandırmalı madenlerde çalışan) işçiler üzerinden oluşturulmuştur. Konu hakkındaki bilimsel incelemeler, insan üzerinde radyasyonun etkilerinin varolan ipuçları ile muhtemel düşük düzeyli tesirleri üzerinde yapılmış öngörülere dayandırılmaktadır. İyonlaştırıcı radyasyonların biyolojik etkileri; yaygın şekilde istatistiksel (eşiksiz-olasılıklı-lineer) etkiler ve istatistiksel olmayan (eşikli-kesin-lineer olmayan) etkiler olmak üzere, iki şekilde incelenmektedir. İstatistiksel (eşiksiz-lineer) etkilere; kanser ve nesilden nesillere intikal eden genetik mutasyonlar, istatistiksel olmayan; bir başka deyişle, eşikli veya somut etkilere de deri kızarıklıkları ya da saç dökülmeleri, örnek olarak verilebilmektedir. Yapılan deneyler ve eldeki verilerle doz-yanıt veya doz-etki eğrilerinin saptanmasında; %50’lik doz, ışınlanmış deney hayvanlarının %50’sinden elde edilen istatistiksel veriler, en güvenilir sonuçlar olarak ifade edilmektedir. Yukarıda ifade edilenden dolayı %50’lik doz, belirli bir etkinin izah edilmesinde, oranlı etkinliğin göstergesi şeklinde düşünülmektedir. Deney hayvanlarında görülen etki ölümle sonuçlandığında, %50’lik doz, başka bir deyişle, ışınlanan 100 deney hayvanının en az 50 sinin ölmesi için gerekli olan doz, LD-50 (Lethal Dose - LD: Öldürücü Doz) olarak gösterilmektedir. Diğer taraftan, ölümün oluştuğu zaman da ehemmiyetli olduğundan dozla beraber ifade edilmektedir. Yukarıda belirtilen ifade LD-50/30 gün doz olarak tanımlanmakta olup, bu tanım veya gösterim, geniş bir şekilde kullanılmaktadır. Şekilde gösterilen A eğrisi; a eşik dozu ile başlayan bir biyolojik etkinin karakteristik şekli olup, iyonlaştırıcı radyasyonların istatistiksel olmayan (eşikli-kesin-lineer olmayan) etkilerini temsil etmektedir. B eğrisi ise iyonlaştırıcı radyasyonların istatistiksel (eşiksiz-olasılıklı-lineer) etkilerine örnek teşkil etmektedir. Eşikli etkiyi temsil eden A eğrisinde %50’lik etkinin oluştuğu doz c ;ve eşiksiz etkiyi gösteren B eğrisinde ise %50’lik etkinin oluştuğu doz b olarak görülmektedir. Grafikten izlendiği gibi, eşikli doz eğrisi, yana yatmış bir S şeklinde ortaya çıkmaktadır. %50’lik etkinin oluşabilmesi için gerekli olan eşikli dozun ( c’ nin ), aynı etkinin meydana gelebilmesi için eşiksiz dozun ( b ’nin ) 1.5 katı olduğu, bir başka deyişle, her iki eğrinin izdüşümleri olan c’ nin b’ den büyüklüğü açıkça gözlenmektedir.
Eşiksiz, diğer bir deyimle, lineer dozlu radyasyon etkisinde (B eğrisi); iyonlaşma, uyarma ve bunları izleyen molekül çözülmesi ile doğrudan doğruya hasar oluştuğu varsayılmaktadır. Bir tek genin değişiminde hâsıl olan en küçük mutasyonlar, böyle etkinin gözlenebilmesi için iyi bir örnek teşkil etmektedir. DNA molekülündeki bir atomda iyonlaşma veya uyarma ile meydana gelen çözülme bir genin ihtiva ettiği bilginin gelecek nesille aktarılmasını önler. Bu gibi en az düzeydeki bir değişim, gelecek kuşağa en küçük bir mutasyonu geçirebilir veya oluşum hücresindeki bir mutasyonla somatik hücrelerde görülebilir. Mutasyona uğramış genin başka sebeplerle değişime uğramadığı ve de en küçük mutasyonların gelecek nesillere aktarıldığını varsayarsak çok düşük düzeyli radyasyon dozu bile yapıda bir değişiklik oluşturabilir. Bu olayın sayısal olarak açıklanabilmesi için ışınlanan kişilerin kuşaklarında genetik değişimin istatistiksel olarak gözlenmesi gerekmektedir. 250 mGy (25 rad) üzerinde genetik mutasyonların görülmesi dozla orantılıdır. 250 mGy’in altında deney hayvanları üzerinde yapılan yoğun çalışmalarda iyonlaştırıcı radyasyondan ileri gelen bir mutasyon görülmemiştir. Bu nedenledir ki, 0-250 mGy arasında genetik değişimler hakkında güvenilir deneysel veriler bulunmamaktadır. İyonlaştırıcı radyasyonların derinliğine etkilerini anlayabilmek ve ayrıca da kanser tedavilerinde nasıl kullanıldığına açıklık getirebilmek için hücre yapılarındaki moleküllerle direkt ve dolaylı etki bir başka deyişle, kimyasal etkileşme mekanizmalarının izah edilmesi gerekmektedir. Direkt Etki: Yüksek dozda iyonlaştırıcı radyasyonlara maruz kalınması sonucu ortaya çıkan biyolojik etkiler, organizma içindeki birkaç molekülün iyonlaşma veya uyarılması ile uzun ve karmaşık bir olaylar dizisi şeklinde meydana gelmektedir. Örneğin, bir kişinin öldürücü olan LD-50/30 gün dozda yaklaşık 4 Gy’lik (400 rad’lık) gama ısını ile ışınlandığını düşünelim. 1 Gy’lik ışınlama için 1 J/kg (6.25 x 1018 eV/kg) ( J = Joule; metrik sistemde enerji birimidir.) ve tek bir iyonlaşma için 34 eV’luk enerji harcandığından, dokunun kilogramında oluşan doz, aynı zamanda dokuda kilogram başına meydana gelen iyon sayısı;
4 Gy x 6.25 x 1018 eV kg-1 Gy-1
34 eV/iyon
= 7.35 x 1017 iyon/kg olmaktadır
Her bir iyonlaşma için, hemen hemen diğer dokuz atomun da uyarıldığını varsayarsak öldürücü iyonlaştırıcı radyasyon dozu ile direkt ya da doğrudan doğruya etkilenmiş dokuların kilogramı başına atomların sayısı takribi 7.35 x 1018 atom/kg olarak bulunur. Yumuşak dokudaki atom sayısı 9.5 x 1025 atom/kg dır. Böylece direkt etkilenen atomların kesri,
7.35 x 1018
9.5 x 1025
= 1 x 10-7
bir başka deyimle, yaklaşık 10 milyonda 1 atomun etkilendiği hesaplanabilmektedir. Burada dikkat edilmesi gereken göz önüne alınan dokuda etkilenen atomların hemen hemen olmamasıdır. Bu durum ise, iyonlaştırıcı radyasyonun direkt etkisine karşı, dokularda bulunan hücrelerin direnç göstererek ölmediklerini işaret etmektedir. Hücreler; iyonlaştırıcı radyasyonun direkt tesirini bertaraf edebilmekle beraber, dolaylı etkisine (kimyasal etkisine) karşı direnç veya dayanma gücü gösterememektedir. Böylece, tıpta iyonlaştırıcı radyasyonların yoğun şekilde kullanılmalarına olanak sağlanarak özellikle de Nükleer Tıp ve Onkoloji Ana Bilim Dalları’nda, kanserli hücrelerin yok edilmeleri sureti ile onkoloji ya da kanser hastalarının iyileştirilmesine bu yolla bir imkân temin edilmektedir. Dolaylı (Kimyasal) Etki: Radyasyonun direkt etkisi iyonlaşma ve uyarma şeklinde insan vücudunun herhangi bir yerinde oluşabilir.
Hücre asidindeki bir molekül veya protein molekülündeki atomda doğrudan doğruya belirli etkiler izlenebilir. Vücudun büyük bir kısmının, yaklaşık %70’nin su olması nedeniyle, radyasyonun doğrudan etkileşmesi, yüksek bir olasılıkla su ile olmaktadır. Suyun enerjiyi soğurması sonucunda kimyasal olarak serbest radikaller oluşmak sureti ile diğer moleküllerin bozulmasına sebep olunmaktadır. Saf su ışınlandığında, H+ ve OH- iyonları oluşur. Aslında bunlar, ışınlanmadan önce de vücut içinde bulunmaktadır. H ve OH serbest radikalleri, diğer serbest radikaller ile birleşebilir veya diğer moleküllerle etkileşebilir. Bunların en muhtemel durumları radyasyonun Lineer Enerji Transferi (LET) ile açıklanabilmektedir. Lineer enerji transferi yüksek oranda olduğu takdirde özellikle alfa parçacıkları için, serbest OH radikalleri, H radikalleri ile tekrar bir araya gelmeden kendi aralarında birleşerek,
OH + OH → H2O2
şeklinde hidrojen peroksit moleküllerini oluştururlar. Bu arada, serbest H radikalleri de birleşerek, hidrojen gazını meydana getirirler. Bu reaksiyonların oluşumları ve nispeten kararlı hidrojen peroksidin meydana gelmesi, mikro saniye mertebesindedir. Lakin bu birleşik meydana geldiği yerden daha uzak yerlere gitmemektedir. Işınlanmış su çözülmüş oksijen ihtiva ederse serbest hidrojen radikali oksijen ile birleşerek,
H + O2 → HO2
tepkisel ya da reaktif etki oluşturmayan ve serbest OH radikaline göre daha uzun ömürlü olan hidrojen peroksit radikalini meydana getirir. Bu şekilde daha büyük kararlılıkla hidrojen peroksit radikali, serbest hidrojen radikali ile birleşmek sureti ile radyasyonun etkisini önemli ölçüde artıracak olan ve son derece yüksek oksitleme özelliğine sahip hidrojen peroksidi oluşturur. Hidrojen peroksit meydana geldiği yerdeki hücrelerin etrafını oksitleyerek o bölgede bulunan dokuların veya hücrelerin beslenmesini engellemektedir. Böylece beslenemeyen ve diğer organlardan yalıtılan dokuların ya da hücrelerin ölmesine neden olunmaktadır. Oksitleme özelliğine sahip hidrojen peroksit sadece o bölgede kalmakta başka bir yere gitmemektedir. İşte iyonlaştırıcı radyasyonların dolaylı (kimyasal) etkisi ile oluşan hidrojen peroksidin bu çok önemli özelliği nedeni ile söz konusu ışınların günümüzde kanser tedavisinin ehemmiyetli unsurlarından biri olan Radyoterapi’de (ışın tedavisinde) kullanımlarına olanak sağlanmaktadır. Şimdiye kadar, iyonlaşmayı ve uyarılmayı müteakip moleküllerin ayrışması şeklinde direkt etki ile vücut içindeki suyun serbest radikaller ve hidrojen peroksit oluşması şeklindeki endirekt (kimyasal) etki olarak iyonlaştırıcı radyasyonların biyolojik etkileri iki mekanizma göz önüne alınarak incelenmiştir.
I- İyonlaştırıcı Radyasyonların Biyolojik Etkilerine Tesir Eden Faktörler:
İyonlaştırıcı radyasyonla etkileşme; radyasyonun karakteristiğine, bir başka deyimle, enerji, şiddet ve içeriğine; ışınlanan dokunun yapısı ile radyasyona maruz kalan kişinin yaşı, cinsiyeti ve de genel sağlık durumu gibi hedefin karakteristiklerine bağlıdır.
a) Radyasyonun Karakteristikleri
Radyasyonun biyolojik maddeye zarar verme yeteneği, genel anlamda dokuya geçirilen enerjinin etkinliği ile orantılıdır. Parçacıkların enerji kaybetme şekli, parçacığın tipine ve enerjisine bağlıdır. Proton, nötron ve alfa (α) gibi ağır parçacıklar, aynı enerjili gama (γ) ve beta (β) parçacıklarından daha kısa uzaklıklarda enerjilerini kaybederler. Parçacığın birim yolda kaybettiği ortalama enerji, lineer enerji transferi veya LET olarak adlandırılır. Radyasyonla hedefin birim kütlesine geçirilen enerji, absorblanmış (soğurulmuş) doz (D) olarak ifade edilir. Absorblanmış doz birimi “rad” dır. Rad (Radiation absorbed dose); absorblanmış doz birimi
1 rad = 10-2 J kg-1
Rad; daha ziyade hayvanlar için kullanılmakta olup, insanlarda rad yerine yaygın kullanım rem (roentgen equivalent man) olup, “röntgenin insan için doz eşdeğeri” şeklinde ifade edilmektedir. Uluslararası birim sisteminde yani SI birimlerinde doz birimi yine çoğunlukla hayvanlar için gray (Gy)
(Gy) (1Gy=1J kg-1) 1 Gy = 100 rad
ve insanlar için doz eşdeğeri sievert (Sv) kullanılmakta olup,
1 Sv = 1 J kg-1 = 100 rem
Absorblanan doz, parçacığın yavaşlatıldığı yol boyunca sürekli olarak değişir. Buna ilaveten doku da parçacığın yolu boyunca oluşan ikincil parçacıklarla ışınlanır. Böylece, absorblanmış dozu değerlendirmek oldukça kolay olmasına rağmen radyasyonla ışınlanmanın toplam etkisinin tam bir tanımının yapılabilmesi radyasyonun tipinin ve ışınlama koşullarının tüm olarak bilinmesini gerektirir. Radyolojik korunma amaçlarında, radyasyonun çeşitli tiplerinin farklı biyolojik etkinliklerini hesaba katmak için Q kalite faktörü rakamlarını kullanmak yeteri derecede doğruluk sağlamaktadır. Kalite faktörü ile absorblanmış dozun çarpımı, doz eşdeğeri olarak adlandırılmaktadır. Daha öncede ifade edildiği gibi doz eşdeğeri birimi rem veya Sv olup,
1 rem = 10-2 Jkg-1 = 10-2 Sv’dir.
H (rem) = D (rad) x Q olarak ifade edilmektedir.
Q’ nun değerleri, çeşitli radyasyon türleri ve iyonlaştırıcı radyasyon çeşitleri için aşağıdaki Tablo 1’de verilmektedir.
|
Tablo1: Q Kalite Faktörleri |
|
|
Radyasyon Tipi |
Q Kalite Faktörü |
|
X-ışınları, ү ışınları ve elektronlar |
1 |
|
Termal veya yavaş nötronlar |
2 |
|
Hızlı nötronlar |
10 |
|
Protonlar ve tek yüklü ağır parçacıklar |
10 |
|
α parçacıkları ve ağır yüklü parçacıklar |
20 |
Doz eşdeğeri; radyasyonun gecikmiş etkilere neden olduğu varsayıldığı radyolojik korunma uygulamaları ile sınırlıdır. Bu kavram radyasyonun farklı tiplerinin biyolojik etkilerinin ayrı ayrı olabildiği yüksek düzeyli kaza ışınlamalarının sonuçları incelendiğinde kullanılmamakta olup, o zaman uygun birim olan rad göz önüne alınmaktadır. Radyasyon dozunun saptanmasında önemli bir faktör de doz hızıdır. Yüksek dozlarda elde edilen radyolojik veriler onarım veya yeniden oluşumda radyasyonun neden olduğu zararın aynı hızda olamadığını göstermektedir. Kısa sürede onarılamayan derecede zarar veren radyasyon dozu, belirli bir zaman sürecine yayıldığı takdirde çoğu kez hücre veya organizmanın yaşamını devam ettirebilmesini sağlamaktadır. Öte yandan, fareler üzerinde yapılan bir deneyde yüzlerce deney hayvanı mutlak öldürücü olan 10 Gy’lik (1000 rad’lık) çok yüksek radyasyon dozları ile ışınlanmışlardır. Bunlardan farklı olarak da yine yüzlerce fare, sadece kuyrukları hiç radyasyon almayacak şekilde zırhlanarak aynı öldürücü radyasyon dozlarına maruz bırakılmışlardır. Kuyrukları zırhlanarak ışınlanan farelerin ortalama ömürlerinde (life expectancy), tümü ile ışınlanan farelerin ortalama ömürlerine nazaran ortalama yaşam sürelerinde çok az da olsa bir artış gözlenmiştir. Bunun nedeni, kuyrukları zırhlanmış olan farelerin bu kısmında bulunan radyasyondan etkilenmemiş hücrelerin bir dereceye kadar diğer öldürücü doza maruz kalmış hücrelerine, belirli zaman süresince onarımlarında katkı yapmalarından kaynaklanmaktadır. Bu durum da canlı organizmaların radyasyona karşı büyük bir direnç gösterdiğini işaret etmektedir. Ayrıca, doku üzerinde oluşan lezyonlar da bu direncin bir göstergesidir.
b) Hedefin Karakteristikleri:
Dokuların farklı tipleri radyasyona karşı ayrı ayrı duyarlılıklar göstermektedir. Sık sık bölünen, örneğin kemik iliği içindeki kan yapan hücreler; ara sıra bölünen, örneğin, bağ ve yağ dokusu hücrelerine nazaran, radyasyondan daha fazla etkilenmektedir. Metabolik faktörler, örneğin ışınlanan hacimdeki oksijen konsantrasyonu da ayrıca önemlidir. Sonuç olarak bunlardan başka; yaş, cinsiyet ve bir noktaya kadar da organizmanın sağlığı, radyasyonun yapabildiği zarara bir dereceye kadar etki etmektedir. Yukarıda anlatılan faktörlerin ayrıntılı çalışmaları, radyobiyoloji konusunun içine girmektedir. Uygulamada vücut içerisindeki doku dozlarını ölçmek veya hassas olarak bu dozların sonuçlarını önceden saptamak oldukça zordur. Bu nedenle radyolojik korunma amaçları ve insan üzerinde nükleer enerjiden oluşan etkilerin değerlendirilmesi için basitleştirilmiş bir yaklaşım kullanılmaktadır. Vücudun belli yerlerinde absorblanmış dozun tahmini; hedeflenen ışınlama alanının bilinmesi ve vücut tarafından sindirilen ya da solunan radyoaktif madde miktarı ile radyoizotopun taşınması ve absorbsiyonunun bir model şeklinde göz önüne alınması sayesinde ortaya çıkarılmaktadır. Bu modellerin düzenlenmesi amacıyla ICRP tarafından ortalama referans insan tanımlanmıştır. Genelde bu şekilde gözlenen radyasyon absorbsiyonunun en son sonuçları gerçek ışınlanma ile ilişkili olabilmektedir. Daha fazla bir basitleştirme, 1977’de ICRP tarafından ortaya atılmıştır. Doz eşdeğerinde önerilen sınırlamalar, tüm vücudun düzenli ışınlanmasına göre oluşturulmaktadır. Belirli dokular için ağırlık faktörleri göz önüne alınarak vücudun bir veya daha fazla kısmının ışınlanması, tüm vücut ışınlanması eşdeğerine göre ifade edilebilmektedir.
Tüm vücut doz eşdeğeri Hwb
Hwb= ΣT WTHT bağıntısı ile verilmektedir
HT: T dokusunun doz eşdeğeri
WT: T dokusu için ağırlık faktörü
WT dokuların ağırlık faktörleri değerleri Tablo 2’de verilmektedir.
Toplama işlemi T (Doku-Tissue) üzerinden, diğer bir deyimle, tüm dokular göz önüne alınmak sureti ile yapılmaktadır. Doz hesaplamalarında ICRP, ortalama vücut ağırlığını 70 kg olarak almaktadır. Diğer taraftan, örneğin, Japonların ortalama ağırlıkları 60 kg’ dır. Bu durumda, ICRP ağırlık faktörleri uygulanırken, ülkelere göre değişebilen, ortalama vücut ağırlıklarında ve buna bağlı ağırlık faktörlerinde mutlaka düzeltmeler yapılmalıdır.
|
Tablo 2 : Dokuların Ağırlık Faktörleri |
|
|
Dokular |
Ağırlık Faktörleri |
|
Gonadlar |
0.25 |
|
Göğüs |
0.15 |
|
Kırmızı Kemik İliği |
0.12 |
|
Akciğer |
0.12 |
|
Tiroit |
0.03 |
|
Kemik Yüzeyleri |
0.03 |
|
Diğerleri |
0.3 |
II- Radyasyona Maruz Kalma veya Işınlanma:
Diğer çevre kirleticilerinde olduğu gibi radyasyonda da iki tip maruz kalma (ışınlanma) göz önüne alınmaktadır. Kazaen, kısa sürede bir defada yüksek dozda radyasyona maruz kalma: Işınlanmadan çok kısa süre sonra biyolojik etkiler meydana getiren bu durum, “akut ışınlanma” olarak adlandırılır. Bir başka deyişle, 0.1Gy(10 rad) ila 10 Gy(1000 rad) arasında oldukça yüksek dozlardaki ışınlanmalar; ay, hafta, gün hatta saat gibi çok kısa sürede oluşan ani şiddetli (akut - ivegen) etkilere veya yıllar sonra ortaya çıkabilen gecikmiş etkilere neden olabilmektedir. Bunlardan ayrı olarak deri yanıkları, radyolojik uygulamaların başlangıcında görülmüştür. Genellikle, bu gibi şiddetli etkiler için etkilerin önemli olduğu etkin bir eşik değeri gösteren ve şüphesiz ölüm oranı yüzde yüze yaklaştığında düzleşen, lineer olmayan (eşikli) doz-yanıt eğrisi kabul edilmektedir. 3-3.5 Gy ‘lik (300-350 rad ’lık) tüm vücut ışınlanması için tıbbi müdahale olmadığı takdirde %50 ölüm meydana gelebilmekte, tedavi ile 5 Gy’de (500 rad’da) %50 ölüm oranı görülebilmektedir. Ölüm; normal olarak hafta mertebesinde oluşmakta çok daha yüksek dozlarda saat düzeyinde de ölüm gözlenebilmektedir. Hemen ortaya çıkabilen ölümler 1 Gy’in (100 rad’ın) altındaki dozlarda olmamakta, 10 Gy’in (1000 rad’ın) üzerinde ölüm mutlaka gerçekleşmektedir. Bununla beraber, radyasyonun dolaylı (kimyasal) etkisinin hücreleri öldürme niteliği, radyoterapi veya ışın tedavisi temel uygulamalarını oluşturan onlarca gray (binlerce rad) mertebesindeki dozlar, seanslar halinde, hem belirli bir zamana yayılarak hem de radyasyon belli bir yere yani habis tümörlere yönlendirilerek ve de diğer doku ve organlar da radyasyona karşı çok iyi zırhlama malzemesi olan kurşunlarla korunacak biçimde kanserli hücreler yok edilerek büyümeleri önlenmek suretiyle, onkoloji hastalarının tedavisi yapılmaktadır. Diğer taraftan, tüm vücudun akut olarak fazla ışınlanması, organ ve doku sistemlerin hepsine etki eder. Bununla birlikte radyasyona maruz kalmış kişilerde, organ ve dokuların radyasyona karşı duyarlılığının aynı olmaması sebebiyle etkinin veya hastalık belirtisinin ortaya çıkması dozun büyüklüğüne bağlı olmaktadır. Sınıflandırmayı daha basitleştirmek için akut radyasyon belirtisi, tehlikenin derecesine göre üç sınıfa ayrılabilir:
1. Kan yapıcı sistemdeki belirti,
2. Sindirim sistemindeki belirti,
3. Merkezi sinir sistemindeki belirti.
Bunların üçünde de ortak görülen etkiler:
a) Mide bulantısı ve kusma,
b) Kırıklık ve yorgunluk,
c) Yüksek ateş,
d) Kan tablosunun değişimi.
Bütün bunlara ilaveten, çok sayıda diğer etkiler de gözlenmektedir.
Kan Tablosundaki Değişim: Yukarıda a,b,c,d diye belirtilen dört değişik etkiye göre, akut olarak ışınlanmanın en iyi belirtisi, kan sayımı ile ortaya çıkmaktadır. Diğer üç belirtinin gözlenmediği orta düzeyli ışınlanmalarda bile kan sayımı bir fikir verebilmektedir. 140 mGy (14 rad) gama radyasyonu ile ışınlanmaya kadar kan değişimi görülebilmesine rağmen genellikle 250-500 mGy’lik (25-50 rad’lık) ışınlanmalarda kan tablosunun değişimi gözlenmektedir. 500 mGy’in (50 rad’ın) üzerinde kan değişimi kesin olarak ortaya çıkmaktadır. Kanın hacim olarak %55’ini plazma, hemen hemen %45’ini de çeşitli elementlerden oluşan lökosit olarak adlandırılan akyuvarlar ile eritrosit ve trombosit olarak adlandırılan alyuvarlar meydana getirmektedir. Yetişkinlerin kanında mm3 de 7000’e kadar, akyuvarlar ya da beyaz kan hücreleri bulunmakta olup, dışarıdan gelen mikroplara karşı bir savunma görevi yapmaktadır. Herhangi bir enfeksiyon oluşması halinde enfeksiyona sebep olan organizma ile mücadele etmek için vücudun lökosit üretimi uyarılır. Lökositlerin başlıca tipleri lenfositler ve granülositler olup, bunların her ikisi de belirli fonksiyonlarla enfeksiyona karşı koymaktadır. Normal şartlar altında, her ikisinin de akyuvarlara oranı takribi olarak sabit kalmaktadır. Granülositler, akyuvarların yaklaşık % 70-75’ini lenfositler ise hemen hemen %25-30’unu oluşturmaktadır. Granülositler kemik iliğinde meydana gelmekte ve 3 gün içinde ölmektedir. Lenfositler; lenf bezlerinde ve dalakta oluşurlar ve 24 saat süre ile görev yaparlar. Alyuvarlar da çok olarak bulunmakta ve kan içindeki konsantrasyonları mm3 de 5 milyona kadar ulaşmaktadır. Alyuvarların temel işlevi, akciğerlerdeki oksijeni vücut hücrelerine ve hücrelerde meydana gelen karbondioksit artığını akciğerlere taşımaktır. Eritrositler; kemik iliğinde oluşurlar ve 90-120 gün kadar canlı kalırlar. Trombositlerin sayısı mm3 de 200000-400000 arasında olup, kanın pıhtılaşmasını sağlarlar, ilikte oluşarak, 8-12 gün görev yaparlar. Öldürücü radyasyon dozuna yakın akut ışınlanmadan sonra granülositlerin sayısı aşırı derecede artar ve birkaç gün içinde azalmaya başlayarak iki hafta içinde minimum düzeye iner. Bunların sayısı, birkaç hafta ile birkaç ay içerisinde normale döner. Lenfositler; ışınlanmadan sonra oldukça azalırlar ve bu durum bir iki ay kadar devam eder. İyonlaştırıcı radyasyonla ışınlanma ile akyuvarların epeyce etkilenmelerine mukabil alyuvarların takribi bir hafta sonra etkilenmeye başladıkları görülmektedir. Eritrositler sürekli azalarak 1 ila 2 ay sonra minimum seviyeye düşerler. Müteakip birkaç hafta içinde biraz artış gösterdikleri gözlenmektedir. Trombositler, ışınlanmadan sonra bir ay içinde minimum düzeye düşecek şekilde, düzenli olarak azalırlar. Normale dönüşmeleri çok yavaş olup, birkaç aylık süreyi kapsayabilmektedir. Bütün bu durumlarda kan değişiminin derecesi ve hızı, radyasyon dozunun bir fonksiyonudur.
Kan Yapıcı Sistemdeki Belirti: Bu durum, 2 Gy’lik (200 rad’lık) gama dozundan sonra ortaya çıkar. Hastalığın belirtileri, fizyolojik değişiklikler şeklinde oluşur. Hastalığın başlangıcı ani olup, aşırı ışınlanmadan birkaç saat sonra meydana gelen mide bulantısı ve kusma, görülen ilk belirtilerdir. Ortaya çıkan kırgınlık ve yorgunluk, alınan dozun büyüklüğünün bir ölçüsü değildir. Işınlanma sonrası iki üç hafta içinde, mutlaka saç dökülmesi görülür. Birkaç ay içerisinde de ölümle sonuçlanabilir. Şüphesiz üzerinde durulacak etkiler, kemik iliğinde ve kanda oluşmaktadır. İlik azalımı, 2 Gy’de (200 rad’da) görülmekte, 4-6 Gy’de (400-600 rad’da) ilik tamamen ortadan kalkmaktadır. İliğin tamamen yok olmasına rağmen fizyolojik etkiler nedeniyle kişi hayatını sürdürebilirse iliğin yeniden oluşması bazen söz konusu olabilir. 7 Gy (700 rad) veya daha yüksek dozdaki ışınlanmalarda kemik iliği tekrar onarılamayacak şekilde yok olmakta insan dâhil çoğu memelilerde LD-50/30 gün dozuna eşdeğer bir hasar meydana gelmektedir. Lökosit için mm3 de 500 veya daha az bir sayım, ışınlanmadan birkaç gün sonra ölümün meydana geleceğini işaret etmektedir.
Sindirim Sistemindeki Belirti: Bu hastalığın belirtisi, 10 Gy’lik (1000 rad’lık) tüm vücut ışınlanması sonucunda oluşur ve barsak mukozasının pul pul döküldüğü gözlenir. Kan yapıcı sistemlerdeki belirtilere ilave olarak ciddi şekilde mide bulantısı, kusma ve ishal, ışınlanmadan hemen sonra başlar. Ölüm bir iki hafta içinde vuku bulmaktadır.
Merkezi Sinir Sistemindeki Belirti: Toplam 20 Gy (2000 rad) veya daha fazla tüm vücut ışınlanması, organların tamamı ile birlikte merkezi sinir sistemine de zarar vermektedir. Işınlanmadan birkaç dakika sonra bilinç kaybı ortaya çıkar. Birkaç gün, hatta birkaç saat içinde ölüm vuku bulur. Bilinç kaybı doğrudan doğruya dozla orantılıdır. 200 mikro saniyede 44 Gy’lik (4400 rad’lık) ortalama toplam doza maruz kalmış kişide 30 saniye içinde vücudun dengesinde bozukluk ve şaşkınlık, 10 dakika sonra da bilinç kaybı ve sok hali oluşur. Kazadan 35 dakika sonra sindirim sistemi devreden çıkar. Yoğun tedavi yöntemleri ile hasta ancak 34-35 saat kadar yaşatılabilir.
Diğer Akut Etkiler: Yüksek dozda ışınlanmadan sonra hemen oluşan çeşitli etkiler gözlenmektedir. Özellikle yeri sebebiyle deri; beta ve düşük enerjili X ışınlarına karşı daha duyarlı olmaktadır. Düşük enerjili teşhis amaçlı X-ışını ile 75 mC/kg (300 R’lik) ışınlanma ile deride kızarıklıklar meydana gelir (C/kg; 1 kilogramlık havada 1 coulomb’luk yük taşıyan iyonlardır. R; röntgen’i simgelemekte olup, eski birim sisteminde X-ışını miktarını tanımlayan ışınlama birimidir). Daha yüksek dozlarda saç ve kıl dökülmesi, kabarıklıklar, nekroz ve yaralar oluşur. Eller ve yüzlerde meydana gelen deri hastalıkları, özellikle 20. yüzyılın başlarında radyologlar arasında görülmekteydi. Gonadlar, radyasyona oldukça hassastır. Erkeklerde testislerin; 300 mGy’lik (30 rad’lık) dozla ışınlanması ve kadınlarda ise 3 Gy’lik (300 rad’lık) bir dozla ışınlanması ile geçici kısırlık oluşur. Daha yüksek dozlarda geçici kısırlık süresi artar.
Erkeklerde gonadların sperm üretimi; 4.4 Gy’lik (440 rad’lık) ışınlanmadan sonra birkaç yıl süre ile durur. Kadınlarda, doza bağlı olarak bir ay veya daha fazla süre “adetten kesilme” şeklinde geçici kısırlık meydana gelir. Gonadlarda fonksiyonel değişimler ile ilgili fikir veren adet süresindeki düzensizlikler, yumurtalıkların; geçici kısırlık için gerekli olan dozundan çok daha düşük bir dozla ışınlanmaları ile de oluşabilir. Gözler de radyasyona karşı duyarlıdır. Gözlerin 1-2 Gy (100-200 rad) ile ışınlanması, akut konjonktivit (göz yangısı) ve kornea tabakasının bozulmasına neden olabilir.
Gecikmiş Etkiler: Ani şiddetli (akut) etkileri oluşturmak için yeterli olmayan radyasyon dozları, ışınlanmadan yıllar sonra kendisini gösteren zararlara neden olabilmektedir. Gecikmiş etkilerin temel tipleri, görülen (somatik) ve ışınlanan kişilerin kalıtım yolu ile nesillerine geçen anormallikler şeklinde beliren habis hastalıklardır. 0.01 Sv (1 rem) ila 1 Sv (100 rem) arasındaki dozların yaptığı etkiler yaygın şekilde araştırılmaktadır. Ayrıntılı incelemeler UNSCEAR (United Nations Scientific Committee of the Effects of Atomic Radiation) komitesi ve BEIR (the Committee on the Biological Effects of Ionising Radiation of the National Academy of Sciences, USA - BEIR) tarafından yayınlanmaktadır. Radyasyonun gecikmiş etkileri ya bir defada aşırı derecede yüksek dozda ışınlanma ya da sürekli bir şekilde az olarak yüksek dozda ışınlanma ile meydana gelebilir. Sürekli yüksek dozda ışınlanma; dış radyasyon alanları ile ışınlanma veya radyoizotopun solunum ya da ağız yoluyla alınmasına bağlı olarak, doku içindeki protein ile kimyasal reaksiyon yapması, normal metabolizma ile radyoizotopun kimyasal benzerliği sebebiyle belirli organ ve dokularda sistematik şekilde absorblanması veya soğurulması sonucunda oluşan ışınlanmalar şeklinde hâsıl olabilir. Dâhili olarak depolanmış radyoizotop uzunca bir süre dokuyu ışınlamaya devam edebilir. Bu ışınlanmaları etkileyen en önemli faktörler; ilgili radyoizotopun fiziksel yarı ömrü, izotopun biyolojik yarı ömrü, radyoizotopun yerleştiği kritik organ ve ışınlanan kişinin ağırlığıdır. Yüksek dozda ışınlanmalar sonucunda hâsıl olan gecikmiş etkilere örnek olarak; kanser, genetik etkiler, erken yaşlanma ve katarakt verilebilir.
Görülen (somatik) etkiler: Bilimsel verilerde en çok görülen somatik etkiler; kan kanseri, tiroit kanseri, kadınlarda göğüs ve akciğer kanseri şeklinde olmaktadır. Diğer organlardaki kanserler için risk oranları oldukça düşüktür. Düzenli olan tüm vücut ışınlanmaları sonucunda her iki cinsiyet ve tüm yaş grupları için öldürücü kanserlerin toplamı içinde sadece kan kanserlerinin meydana gelme olasılığı yaklaşık 4-6 kat artmaktadır. Radyasyondan oluşan kanserde göz önüne alınması gereken iki önemli faktörden birincisi, ışınlanma yaşı ve cinsiyet, ikincisi ise kanserin ışınlanma ve ortaya çıkması arasındaki gelişim süresinin değişmesidir. Dişilerde göğüs ve tiroit kanseri hassasiyeti, erkeklerden fazla olup, çocuklarda kan ve tiroit kanserlerinin yetişkinlerden daha çok olduğu görülmektedir. Göğüs kanseri tehlikesi, gençlikte özellikle 30 yaşına kadar yüksek olmakla beraber akciğer kanserine yaşlı kişilerde rastlanmaktadır. Gelişim süreleri, kan kanserleri için birkaç yıl, diğer kanserler içinde 10-20 yıl arasında değişmektedir. 1 Gy’den (100 rad’ dan) daha yüksek dozdaki ışınlanmalarda görülen kanserler hakkında kesin ve tutarlı bilgiler mevcuttur. Herhangi bir doku veya organda ışınlanmadan sonra tümör gelişebilmesine rağmen bazı organ ve dokular daha hassas olabilmektedir. Yukarıda anlatılan organların dışında örneğin, kemikte ve deride de radyasyondan ileri gelen kanserler gözlenmektedir. Deride görülen habis tümörün ilk şekli, fizikçiler ve doktorlar dâhil X-ışını ile çalışanlarda hastalığın beklenilen durumundan çok daha fazla deri kanserine rastlanması ile ortaya çıkmıştır. Radyasyondan oluşan 100’den fazla deri kanseri vakası literatüre girmiştir. X-ışını kullanan doktorlarda bu ışının tahriş edici etkileri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Kızartı ve kaşıntı ile birlikte deride oluşan renk değişimi, tümör ve sonuçta vücuda yayılan kanser sebebiyle ölüme kadar uzanan muhtelif olaylar literatürde yayınlanmıştır. Hastalık tümü ile takribi 9 yıllık bir süre boyunca seyretmektedir. X-ışınlarının kanser etkisi bilinmeden önce özellikle diş doktorlarında hastalarının diş filmlerini tutmaları nedeniyle, bu doktorların parmaklarında kanserin yaygın şekilde oluştuğu görülmüştür. Radyasyonun düşük düzeyli dozlarında gelişen kanser olayları hakkındaki veriler oldukça karmaşıktır. Bundan dolayı radyasyon güvenlik şartlarının saptanmasında yüksek dozlardan ekstrapolasyonla düşük düzeyli radyasyon risklerinin hesaplanması şeklinde bir yol seçilmiştir. Eşiksiz (istatistiksel-olasılıklı-lineer) modeldeki varsayım göz önüne alındığı takdirde 10 mSv’lik (1rem’lik) tüm vücut dozuna maruz kalmış 1 milyon kişide fazladan 125 öldürücü kanser ölümü bulunmuştur. Bu arada dikkat edilmesi gereken çarpıcı konu, normal olarak 1 milyon kişide 206000 kanserden ölüm vakası vuku bulmaktadır. Bir başka deyişle, hiçbir şekilde radyasyonu göz önüne almaksızın, bir toplulukta yaklaşık 5 kişide 1 kişi, diğer bir deyimle, geçmişten beri çevresel ve insanların soyundan gelen (genetik) etkilerden dolayı takribi %20 oranında kansere yakalanma olayı zaten doğal şekilde gözlenmektedir.
Lösemi-Kan Kanseri: Lösemi, özellikle akut kemik lösemisi ve daha yüksek dozda radyasyona maruz kalması ile oluşan kanser türleridir. Kronik lenf lösemisi, radyasyonla ışınlanma ile ortaya çıkmayabilir. Disiplinli ve düzenli radyasyon kontrol ve denetimleri yapılmadan yani ilk önceleri, X-ışınları ile çalışan radyologlar; radyasyonla çalışmayan diğer meslektaşlarına kıyasla önemli oranlarda lösemiye yakalandıkları tespit edilmiştir. Amerikalı radyologlar arasında gerçekleştirilen bir istatistikte, lösemideki artış hızı ile ilgili dozlar 1 Gy (100 rad) mertebesinde bulunmuştur. Sağlık Fiziği, Radyasyon Korunması ve Radyolojik Güvenlik uygulamalarının artması sonucu, radyologlar ve diğer yardımcı personel arasında görülen lösemi oranı sürekli şekilde azalmaktadır. Ayrıca lösemideki bir artış da, X-ışınları ile tedavi edilen radyoterapi hastalarında omurilik katılaşması şeklinde gözlenmektedir.
Kuşaktan kuşağa geçen (genetik) etkiler: Genetik hücrelerin ışınlanmasında, ışınlanan kişilerin nesillerinde göz önüne alınmayacak etkilerden ölüme neden olan anormalliklere kadar görülen değişiklikler izlenmektedir. Şu ana kadar, insan üzerinde herhangi bir doz düzeyinde yeterli ve güvenilir bulgular elde edilememiştir. Bu nedenle, radyasyonun olası genetik etkileri hakkında tüm tahminler, deney hayvanlarına çoğunlukla da farelerden elde edilen sonuçlara dayandırılmaktadır. İnsan üzerindeki etkilerin tahmin edilmesinde iki yol vardır. Birincisinde; fareler üzerindeki denemelerden ortaya çıkarılmış radyasyondan ileri gelen değişim hızları, insanlarda nesil bozukluklarının doğal sonuçlarından elde edilen ve kendiliğinden oluşan değişim hızları ile karşılaştırılmış, insanda kendiliğinden olan değişim hızını iki kat yapmak için gerekli radyasyon dozu hesaplanmıştır. Bu yöntem, katlamalı doz metodu olarak adlandırılmaktadır. İkincisi; farelerde radyasyondan ileri gelen değişim hızları bulgusu, alınan radyasyon dozunun bir sonucu olarak insanda oluşabilecek değişimlerin sayısını doğrudan doğruya tahmin etmekte kullanılmaktadır. Bu da direkt metot olarak adlandırılmaktadır. Her iki metot da belirsizlikler içermektedir. Katlamalı doz metodunda; fareler ve insanlara benzer katlamalı doz uygulanmakta olup, kendi kendine değişmekte olan bir genin hassasiyeti ile radyasyondan ileri gelen değişimin aynı olduğu varsayılmaktadır. Meyve sineği Drosophila’nın dışında bu varsayımların ikincisini doğrulamak için bazı ipuçları vardır. Yaşayan organizmalarda; genlerin tümünde (kromozomlar-genome) ve genetik mutasyonlarda en iyi ve güvenilir bilimsel veriler, Drosophila’dan elde edildiği için bu meyve sinekleri üzerinde yoğun araştırmalar yapılmaktadır. İnsanlardaki etkilerin çoğu tahminlerinde 0.4-2.6 Sv (40-260 rem) arasında değişen, fare denemelerinden elde edilen katlamalı dozlar ile 1 Sv’lik (100 rem’lik) ortalama bir değer kullanılmaktadır. Hiroşima ve Nagazaki kazazedelerinin nesillerinde yapılan son incelemeler, ölü doğum olayları, bebek ölümleri, doğum ağırlığı, doğuştan olan bozuklukların sıklığı, cinsiyet oranı, kanser olayını müteakip büyüme ve gelişim olaylarının sayısı ile tutarlı olduğu kanıtlanmış olup, ışınlanmış anne ve babalardan gebe kalmış çocuklar ile, uygun olarak belirlenmiş kontrol grupları arasında göz önüne alınamayacak farklar izlenmiştir. Bu sonuç, kadınlar için 10 Sv’lik(1000 rem’lik) ve erkekler için 1.3 Sv’lik(130 rem’lik) minimum katlamalı dozla uygun olup, 1 Sv’lik (100 rem’lik) katlamalı doz kullanılarak hayvan verilerinden ekstropolasyonla tahmin edilen tehlikenin beklenenin çok üstünde olduğu hakkında fikir vermektedir.
Doğal olarak oluşan bozukluklar açısından katlamalı doz metodu; radyasyondan ileri gelen bozuklukları ifade etmekte olup, yeni değişimler ile ölüm veya doğumdaki kusurlar şeklinde nüfustan kayıp olarak ortaya çıkan değişimler arasında daha sonraki bir dengeyi göstermektedir. Böylece katlamalı doz metodu; dengeye ulaşılmadan ve radyasyondan ileri gelen bozuklukların sayısı, doğal olarak oluşan bozuklukların sayısına eşit olmadan önce, 5 ila 10 nesil arasında sürdürülmelidir. Birinci nesilde olay, dengedeki olayın 1/5 ve 1/10’nu arasında olmaktadır.
Radyasyon dozunun genetik etkilerinin tahmin edilmesinde direkt metot; alınan radyasyon dozu sonucunda; insanda oluşacak kusurların sayısını doğrudan doğruya yaklaşık olarak değerlendirmek için radyasyondan ileri gelen noksanlığın özel tipleri üzerindeki verileri kullanmaktadır. Katlamalı doz metoduna gelince, asıl belirsizlik insana dayandırılmış fare verisi varsayımından doğmaktadır. Diğer taraftan, farelerdeki yapısal anormalliklerin sadece bir tür kusuruna ait veri yoluyla insandaki tüm kusurların oluşum oranının hesaplanması yöntemi insan iskeletinde asıl etkili olan kusurların nispi olarak bilinmesini gerektirmektedir. Konu olan belirsizliklere rağmen direkt metot ve katlamalı metodun ön varsayımları arasında akla yatkın bir uygunluk gözlenmektedir. Sonuçları önemli şekilde etkiyen bir başka faktör de genetik bozuklukların insanların doğasından dolayı nispeten yüksek olmasıdır. Örneğin, canlı doğan bebeklerin milyonu başına 30000 - 100000 arasında sakat doğum olması, tabii radyasyon veya mesleki ışınlanmalardan oluşan olası bir fazlalığın gözlenmesine olanak vermemektedir.
III- Düşük Doz Düzeylerinin Etkileri:
İnsan üzerinde radyasyonun etkileri hakkındaki kritik bulgular, 0.1 Sv’den (10 rem’den) daha fazla doz etkilerinin gözlemlerine dayandırılmaktadır. 10-20 mSv’lik (1-2 rem’lik) ani dozlar, insanda bazı durumlarda habis belirtiler oluşturmasına rağmen bu emareler, mesleki ışınlanmalara karşılık gelen düzeylerdeki risklerin hesaplanması için yeterli temeli oluşturmamaktadır. Yaklaşık 2 mSv/yıl (0.2 rem/yıl) mertebesindeki doğal radyasyonun etkileri hakkında bilimsel veriler bulunmamakta olup, nükleer güç santralleri ve nükleer enerji tesisleri ünitelerinin çevresel etkilerinin değerlendirilmesi için yapılması gereken tahminler de tam bu düzeyde olmaktadır. Böylece yıllık yaklaşık 5-20 mSv (0.5-2 rem) arasında değişen mesleki ışınlanma veya çevresel faktörlerden ileri gelen etkiler ile takribi 2 mSv/yıl (0.2 rem/yıl) olarak doğal radyasyon düzeylerinde olabilecek risklerin tahmin edilmesi, ancak yüksek dozlardan elde edilen doz-etki eğrilerinin ekstrapolasyonu sayesinde mümkündür. Etkinin, düzlemse ve hatta hücre ölümlerinin üstün olmaya başladığı çok daha yüksek dozlarda; azalma eğiliminde olduğu çok yüksek doz düzeyleri hariç tutulmak üzere orta ve yüksek düzeydeki dozlarda; doz-etki arasında lineer bağıntının var olduğu kabul edilmekle birlikte genel olarak küçük doz düzeylerinde doz-etki eğrisinin şekli hakkında oldukça büyük anlaşmazlıklar vardır. Çalışma koşullarında, titizliğin gerekli olduğu radyasyon güvenliği ve radyolojik korunma amaçları için düşük dozlardaki somatik ve genetik tesirlerin; etkilerin önemli olduğu ve ihmal edilemediği, bir eşik değeri olan yüksek doz etkilerinin lineer ekstrapolasyonu göz önüne alınması ile önceden tahmin edilebildiği varsayılmaktadır. ICRP, düşük doz eşdeğerlerindeki etkilerin gerçekçi tahminleri için, lineer varsayım göz önüne alınarak hesaplanan risk faktörlerini saptamaktadır. Bununla beraber, radyasyonlu uygulama ile radyasyonsuz uygulama arasındaki seçimde göz önünde bulundurdukları risk tahminlerinde düşük dozlardaki gerçek riskin titizlikle ifade edilenden de daha düşük olabilme ihtimali üzerine yoğunlaştırılması gerekliliği vurgulanmaktadır. Radyasyon riskinin, dozların ihmal edilemediği eşik değerli dozla orantılı olduğu kesin olarak kabul edilirse, bir topluluk üzerinde veya bir zaman aralığında yayılan radyasyonun belirli dozu sonucunda oluşan toplam hasarın diğer bir deyimle, öldürücü kanserlerin sayısının, topluluğun büyüklüğünden veya ışınlanma süresinden bağımsız olduğu öngörülmektedir. Böylece, toplumun büyük bir kesimini etkileyen örneğin, nükleer kazalar ve nükleer denemelerden oluşan radyoaktif yağış veya birikim doz bağıntısı olarak tanımlanan toplam doz, bir başka deyişle, çevredeki uzun yarı ömürlü radyoizotoplarla uzun süreli ışınlanma sonucunda, tek kişinin aldığı doz çok küçük olsa bile toplam hasar büyük olabilmektedir. Tek tek fertler ve tek tek kuşaklarda, alışılmışın dışında olan küçük risklerin, büyük topluluklar veya kuşaklardaki çok büyük risklerle toplanması yönteminin akla yatkın olup olmadığı hakkında pek çok felsefi tartışma vardır. İngiliz Ulusal Radyasyondan Korunma Kurumu’nun (National Radiological Protection Board - NRPB) yaptığı bir araştırma, kişilerde 10-3 mSv’den (0.1 mrem’den) daha fazla yıllık dozun, kesin karara varmak için tamamı ile ihmal edilemediği bir doz dağılımına neden olan uygulamalar hakkında fikir vermektedir. Belirli bir radyoaktivitenin salınmasından hâsıl olan toplam zararın hesabı için tüm zaman üzerinden toplama kavramı, sonsuz yarı ömürlü parçalanmayan kimyasal kirliliklere uygulanmışsa, bu gibi kirlilikler için birikim doz bağıntısı eşdeğerinin sonsuz olacağı aynı araştırıcılar tarafından belirtilmektedir. Radyolojik korunma ve radyasyon güvenliği uygulamalarının temelinde lineer varsayım göz önünde bulundurulmakla birlikte özellikle X, α ve elektron gibi düşük LET’li radyasyonlarda kanser oluşumunun gerçek riskini tahmin edilenin üzerinde; lineer ekstrapolasyonla elde edilen risk katsayılarını göz önünde bulundurarak da bilimsel araştırmalar yapılmaktadır. Memeli hayvanlar üzerindeki oldukça geniş düzeyli çalışmalarda, 0.5 Sv-10 Sv (50 rem-1000 rem) arasındaki dozlarda, etkinin değişimi ilgili yaygın deneysel bulgular mevcuttur. Aslında deneysel veriler gerçek eğriyi doğrulamamakla birlikte; yüksek dozlarda, düşük LET’li radyasyonlardan elde edilen doz-etki eğrilerinde, genel olarak artan doz ile eğrinin eğimi de artmaktadır. Deneysel verinin fark edilir şekilde dozun karesine bağlı olması; düşük dozlarda beklenen etkilerin, lineer ekstrapolasyonla gözlenen verilerden fazla tahmin etme eğiliminde olunacağını işaret etmektedir. Diğer taraftan, bir lineer ekstrapolasyonun daha uygun olduğu akılda tutularak, yüksek LET’li radyasyonlarda doz-etki eğrilerinin eğimi, dozla nispeten az olarak değişmektedir. Bu gözlemler, bir hacimde biyolojik zararı başlatmak için gerekli, iki iyonlayıcı olayı göz önüne alan teorileri destekler niteliktedir. Yüksek LET’li radyasyonlar; örneğin nötronlar, her iki olayı sağlamak için hassas hacme yeterli enerji transfer edebilmelerine rağmen, düşük LET’li radyasyonlardaki olayların çiftini oluşturmak için iki parçacık gereklidir. Böylece nötronlara, lineer doz-etki bağıntısı ve düşük LET’li radyasyonlara da, doz karesi bağıntısı uygulanmalıdır. Tüm bunlara rağmen radyasyondan ileri gelen kanserle ilgili olaylar zinciri hiçte iyi anlaşılamamıştır. Radyasyonla ışınlanma ve onun sonucu kanser arasında ilişki kurulduğu zaman bile radyasyonla ışınlanma sadece bir gerek olabilmekte ve kansere neden olması yeterli bir koşul olmamaktadır. Bir başka deyişle, sebep-sonuç ilişkisi gözlenememektedir. Diğer yollarla olan ışınlanmalar da dâhil olmak üzere, radyasyona maruz kalma ile oluşan metabolik değişmeler, bir tümör meydana gelmeden önce de ortaya çıkabilmektedir. Bu nedenle, yüksek doz gözlemlerini hesap etmek için geliştirilmiş modeller, radyasyon dozunun öneminin ve diğer yardımcı faktörlerin tümü ile farklı olabildiği düşük doz ve düşük doz hızı durumlarında uygunluk sağlamayabilmektedir.
IV- SONUÇLAR
Radyasyonla 0.1 Sv’den (10 rem’den) yukarıda oldukça yüksek düzeylerde ışınlanmış insanlar ve hayvanlar üzerinde yapılan ayrıntılı çalışmalar, insanda iyonlayıcı radyasyonun somatik ve genetik olarak meydana getirdiği etkilerin tahmin edilmesine olanak vermektedir. 1 Sv (100 rem) ila 10 Sv(1000 rem) arasındaki dozlar, ani şiddetli (akut - iveğen) etkilere ve 10 Sv’den (1000 rem’den) yüksek dozlar da ölümlere neden olabilmektedir. 0.1 Sv’le (10 rem’le) 1 Sv (100 rem) mertebesinde alınan dozlarda; uzunca bir süre sonra çok az da olsa, gizlice var olan gecikmiş etkiler şeklinde hasarlar ortaya çıkabilmektedir. Işınlanmış kişilerde ortaya çıkan en belirgin gecikmiş etkiler; kan kanseri ve diğer kanserler, özellikle de; tiroit, kadınlarda göğüs kanseri ve akciğer kanseri seklinde izlenmektedir. Nükleer endüstri ve nükleer santraller sektörü dallarında 10 mSv/yıl (1 rem/yıl) ile 100 mSv/yıl (10 rem/yıl) mertebesinde ve de doğal (background) radyasyonu olan takribi 2 mSv/yıl (0.2 rem/yıl) düzeyinde alınan radyasyon dozlarından kaynaklanan kanser vakalarının artışı hakkında bilimsel açıdan güvenilir ipuçları bulunmamaktadır. Bu gibi düşük düzeylerde etkilerin tahmin edilmesinde daha yüksek doz etkilerinin ekstrapolasyonunun göz önüne alınması gerekmektedir. Radyasyon güvenliği radyolojik korunma amaçları için radyasyondan ileri gelen kanserlerin sayısının en düşük dozlara kadar dozla doğrudan doğruya orantılı olarak değişeceği varsayılmaktadır. Bu varsayım oldukça sınırlı olup, özellikle düşük LET’li düşük düzeyli radyasyonlarda beklenenden daha az oluşan kanserlerin sayısının çok daha fazla tahmin edilmesini mümkün kılmaktadır. Radyasyonla ışınlanmadan meydana gelen kanser olasılığının düşük ve toplumlardaki kanser olaylarının da oldukça yüksek olması nedeni ile gelecekte oluşacak kanserlerin, düşük düzeyli riskini doğrulayıcı ipucu bulma olasılığı epeyce zorlaşacaktır. Diğer taraftan hem kalkınmış hem de kalkınmakta olan ülkelerde ortalama ömür (life expectancy) hızla artmaktadır. Bu durumda insanların kanserli hastalıklara yakalanma ihtimaliyetleri de artmaktadır. Buna söyle bir örnek verebiliriz. Ankara-İstanbul arasını uzun yol, yani uzun ömür, Ankara-Bolu arasını kısa yol, yani kısa ömür olarak farz edelim. Trafikte, kara yolu ile Ankara’dan Bolu’ya giderken bir kazaya karışıp ölme ihtimalimiz, Ankara’dan İstanbul’a giderken olabilecek bir kaza ihtimalinden çok daha azdır. Bir başka deyişle, yol uzadıkça yani ömrümüz artıkça, bir kazaya karışıp ölme olasılığımız ya da kansere yakalanma ihtimalimiz artmaktadır.
İyonlaştırıcı radyasyonların genetik etkileri sadece hayvanlarda gözlenmiştir. İnsanlarda; bu gibi etkilerin ön tahminleri, hayvanlardan insanlara ekstrapolasyonun zorluğu nedeni ile oldukça belirsizlikler içermektedir. Son yapılan tahminler, iyonlaştırıcı radyasyonların kişilerin nesillerine olan genetik zararların, onların kendilerine olan somatik zararlarından daha az olduğu hakkında fikir vermektedir.
Ahmet Cangüzel Taner
Fizik Yüksek Mühendisi
TRKD Üyesi