Strålebrenning - Radiation burn

Stråling brenner
Andre navn Radiodermatitt
Fluoroskopi burn.jpg
Ioniserende stråling burn: store røde flekker i huden på ryggen og armen fra flere langvarig gjennomlysning prosedyrer
Spesialitet Dermatologi Rediger dette på Wikidata

En strålingsforbrenning er en skade på huden eller annet biologisk vev og organer som en effekt av stråling . Strålingstypene som gir størst bekymring er termisk stråling , radiofrekvent energi, ultrafiolett lys og ioniserende stråling .

Den vanligste typen stråling brenne er en solbrenthet forårsaket av UV-stråling. Høy eksponering for røntgenstråler under diagnostisk medisinsk bildediagnostikk eller strålebehandling kan også føre til brannskader. Ettersom ioniserende stråling interagerer med celler i kroppen - skader dem - reagerer kroppen på denne skaden, som vanligvis resulterer i erytem - det vil si rødhet rundt det skadede området. Strålingsforbrenninger diskuteres ofte i samme kontekst som strålingsindusert kreft på grunn av ioniserende strålings evne til å samhandle med og skade DNA , og av og til få en celle til å bli kreft. Hulromagnetroner kan feilaktig brukes til å lage overflate og indre brenning. Avhengig av fotonenergi , gammastråling kan forårsake svært dype gamma brannsår , med 60 Co interne brannskader vanlig. Betaforbrenninger har en tendens til å være grunne da betapartikler ikke er i stand til å trenge dypt inn i personen; disse brannskadene kan ligne solbrenthet. Alfa -partikler kan forårsake indre alfabrenning ved innånding, med ytre skade (hvis noen) er begrenset til mindre erytem.

Strålingsforbrenninger kan også forekomme med høyfrekvente radiosendere på en hvilken som helst frekvens hvor kroppen absorberer radiofrekvent energi og omdanner den til varme. Den amerikanske føderale kommunikasjonskommisjonen (FCC) anser 50 watt for å være den laveste effekten som radiostasjoner må vurdere utslippssikkerhet over. Frekvenser som anses som spesielt farlige forekommer der menneskekroppen kan bli resonant ved 35 MHz, 70 MHz, 80-100 MHz, 400 MHz og 1 GHz. Eksponering for mikrobølger med for høy intensitet kan forårsake brannskader i mikrobølgeovn .

Typer

Strålingsdermatitt (også kjent som radiodermatitt ) er en hudsykdom forbundet med langvarig eksponering for ioniserende stråling. Strålingsdermatitt forekommer til en viss grad hos de fleste pasienter som får strålebehandling, med eller uten cellegift.

Det er tre spesifikke typer radiodermatitt: akutt radiodermatitt, kronisk radiodermatitt og eosinofil, polymorf og pruritisk utbrudd assosiert med strålebehandling. Strålebehandling kan også forårsake strålekreft.

Med intervensjonell fluoroskopi, på grunn av de høye huddosene som kan genereres i løpet av intervensjonen, har noen prosedyrer resultert i hudreaksjoner tidlig (mindre enn to måneder etter eksponering) og/eller sent (to måneder eller mer etter eksponering), inkludert nekrose i noen tilfeller.

Strålingsdermatitt, i form av intens erytem og vesikulering av huden, kan observeres i strålingsporter.

Hele 95% av pasientene som behandles med strålebehandling for kreft vil oppleve en hudreaksjon. Noen reaksjoner er umiddelbare, mens andre kan være senere (f.eks. Måneder etter behandling).

Akutt

Akutt radiodermatitt oppstår når en " erytemdose " av ioniserende stråling gis til huden, hvoretter synlig erytem vises opptil 24 timer etter. Strålingsdermatitt manifesterer seg vanligvis innen få uker etter starten av strålebehandling. Akutt radiodermatitt, mens den presenteres som røde flekker, kan noen ganger også presentere med avskalling eller blemmer. Erytem kan forekomme ved en dose på 2  Gy stråling eller mer.

Kronisk

Kronisk radiodermatitt oppstår ved kronisk eksponering for doser av "erytem" av ioniserende stråling over en lengre periode, noe som gir varierende grad av skade på huden og dens underliggende deler etter en variabel latent periode på flere måneder til flere tiår. I en fjern fortid forekom denne typen strålingsreaksjon oftest hos radiologer og radiografer som konstant ble utsatt for ioniserende stråling, spesielt før bruk av røntgenfiltre . Kronisk radiodermatitt, plateepitel- og basalcellekarsinom kan utvikle seg måneder til år etter stråling. Kronisk radiodermatitt viser seg som atrofiske, herdede plakk, ofte hvitaktige eller gulaktige, med telangiektasi, noen ganger med hyperkeratose .

Annen

Eosinofil, polymorf og pruritisk utbrudd forbundet med strålebehandling er en hudtilstand som oftest forekommer hos kvinner som får koboltstrålebehandling for indre kreft.

Stråleindusert erytem multiforme kan oppstå når fenytoin gis profylaktisk til nevrokirurgiske pasienter som får helhjerneterapi og systemiske steroider.

Forsinkede effekter

Strålingsakne er en kutan tilstand preget av komedolignende papler som forekom på steder med tidligere eksponering for terapeutisk ioniserende stråling, hudskader som begynner å dukke opp når den akutte fasen av strålingsdermatitt begynner å løse seg.

Strålingsinnkallingsreaksjoner oppstår måneder til år etter strålebehandling, en reaksjon som følger nylig administrering av et kjemoterapeutisk middel og oppstår med den tidligere strålingsporten, preget av trekk ved strålingsdermatitt. Omformet, strålehukommelsesdermatitt er en inflammatorisk hudreaksjon som oppstår i en tidligere bestrålet kroppsdel ​​etter administrering av legemiddel. Det ser ikke ut til å være en minimumsdose eller et etablert doseforhold mellom strålebehandling.

Alpha brenner

"Alfa -brannskader" er forårsaket av alfapartikler , som kan forårsake omfattende vevsskader ved innånding. På grunn av keratinet i hudens epidermale lag , er ytre alfabrenning begrenset til bare mild rødhet i det ytterste hudlaget.

Beta brenner

" Betaforbrenninger " - forårsaket av betapartikler - er grunne overflateforbrenninger, vanligvis på hud og sjeldnere i lunger eller mage -tarmkanalen , forårsaket av betapartikler, vanligvis fra varme partikler eller oppløste radionuklider som kom i direkte kontakt med eller i nærheten av kropp. De kan virke som solbrenthet. I motsetning til gammastråler stoppes beta -utslipp mye mer effektivt av materialer og legger derfor all sin energi i bare et grunt lag av vev, noe som forårsaker mer intens, men mer lokalisert skade. På mobilnivå ligner endringene i huden radiodermatitt.

Høye doser stråling kan forårsake rask bruning av huden, kjent som "kjernefarget brunfarge".

Dosen påvirkes av relativt lav penetrasjon av beta -utslipp gjennom materialer. Det forhomede keratinet lag av epidermis har tilstrekkelig bremsekraft for å absorbere beta-stråling med energier lavere enn 70 keV. Ytterligere beskyttelse gis av klær, spesielt sko. Dosen reduseres ytterligere ved begrenset oppbevaring av radioaktive partikler på huden; en 1 millimeter partikkel frigjøres vanligvis på 2 timer, mens en 50 mikrometer partikkel vanligvis ikke fester seg på mer enn 7 timer. Betautslipp blir også kraftig svekket av luft; rekkevidden overstiger vanligvis ikke 1,8 m, og intensiteten reduseres raskt med avstanden.

The eye linse synes å være den mest følsomme organ for betastråling, selv i doser langt under høyeste tillatte dose. Vernebriller anbefales for å dempe sterk beta.

Betaforbrenninger kan også forekomme på planter . Et eksempel på slike skader er Red Forest , offer for Tsjernobyl -ulykken .

Nøye vask av eksponert kroppsoverflate, fjerning av radioaktive partikler, kan gi betydelig dosereduksjon. Utveksling eller i det minste børsting av klær gir også en viss beskyttelse.

Hvis eksponeringen for betastråling er intens, kan betaforbrenningene først manifestere seg i løpet av 24–48 timer ved kløe og/eller brennende følelse som varer i en eller to dager, noen ganger ledsaget av hyperemi . Etter 1-3 uker vises brannsårssymptomer; erytem, ​​økt hudpigmentering (mørke flekker og hevede områder), etterfulgt av epilering og hudskader . Erytem forekommer etter 5–15  Gy , tørr avskalling etter 17 Gy og bullous epidermitt etter 72 Gy. Kronisk strålingskeratose kan utvikle seg etter høyere doser. Primær erytem som varer mer enn 72 timer er en indikasjon på skade som er alvorlig nok til å forårsake kronisk strålingsdermatitt. Ødem av dermale papiller , hvis de er tilstede innen 48 timer siden eksponeringen, etterfølges av transepidermal nekrose . Etter høyere doser dør cellene i malpighian lag innen 24 timer; lavere doser kan ta 10–14 dager å vise døde celler. Innånding av beta -radioaktive isotoper kan forårsake betaforbrenning av lunger og nasofaryngeal region, svelging kan føre til forbrenninger i mage -tarmkanalen; sistnevnte er en risiko spesielt for beitedyr .

  • I første grad betaforbrenning er skaden stort sett begrenset til epidermis. Tørr eller våt desquamation oppstår; tørre skorper dannes, deretter heles de raskt og etterlater et depigmentert område omgitt av uregelmessig område med økt pigmentering. Hudpigmenteringen går tilbake til det normale innen flere uker.
  • Andre graders betaforbrenning fører til dannelse av blemmer .
  • Tredje og fjerde graders betaforbrenning resulterer i dypere, våte sårdannelser , som leges med rutinemessig medisinsk behandling etter å ha dekket seg med tørr skorpe. Ved kraftig vevsskade kan det oppstå sårdannet nekrotisk dermatitt . Pigmentering kan gå tilbake til det normale innen flere måneder etter sårheling.

Mistet hår begynner å vokse igjen om ni uker og blir fullstendig restaurert om et halvt år.

De akutte doseavhengige effektene av betastråling på huden er som følger:

0–6 Gy ingen akutt effekt
6–20 Gy moderat tidlig erytem
20–40 Gy tidlig erytem på 24 timer, hudnedbrytning på 2 uker
40–100 Gy alvorlig erytem på mindre enn 24 timer
100–150 Gy alvorlig erytem på mindre enn 4 timer, hudnedbrytning på 1-2 uker
150–1000 Gy blemmer umiddelbart eller opptil 1 dag

Ifølge en annen kilde:

2–6 Gy forbigående erytem 2–24 timer
3–5 Gy tørr avskamning på 3-6 uker
3–4 Gy midlertidig epilering på 3 uker
10–15 Gy erytem 18–20 dager
15–20 Gy fuktig avskalling
25 Gy sårdannelse med langsom helbredelse
30–50 Gy blemmer, nekrose på 3 uker
100 Gy blemmer, nekrose om 1-3 uker

Som vist varierer doseterskelene for symptomer etter kilde og til og med individuelt. I praksis pleier det å være vanskelig å bestemme den eksakte dosen.

Lignende effekter gjelder for dyr, med pels som en tilleggsfaktor for både økt partikkelretensjon og delvis hudavskjerming. Ukornede, tykt ullete sauer er godt beskyttet; mens epileringsterskelen for klippe sauer er mellom 23–47 Gy (2500–5000 rep ) og terskelen for normalt ullet ansikt er 47–93 Gy (5000–10000 rep), for tykt ullete (33 mm hårlengde) sauer er det 93–140 Gy (10000–15000 rep). For å produsere hudskader som kan sammenlignes med smittsom pustulær dermatitt , er den estimerte dosen mellom 465–1395 Gy.

Energi vs penetrasjonsdybde

Middellevende
fisjonprodukter
Prop:
Enhet:
t ½
( a )
Utbytte
( % )
Q *
( keV )
βγ *
155 eu 4,76 0,0803 252 βγ
85 Kr 10,76 0,2180 687 βγ
113m Cd 14.1 0,0008 316 β
90 Sr 28.9 4.505 2826 β
137 Cs 30.23 6.337 1176 β γ
121m Sn 43,9 0,00005 390 βγ
151 Sm 88,8 0,5314 77 β

Effektene avhenger av både intensiteten og energien til strålingen. Lavenergibeta (svovel-35, 170 keV) produserer grunne sår med liten skade på dermis, mens kobolt-60 (310 keV), cesium-137 (550 keV), fosfor-32 (1,71 MeV), strontium-90 ( 650 keV) og datterproduktet yttrium-90 (2,3 MeV) skader dypere nivåer av dermis og kan resultere i kronisk strålingsdermatitt. Svært høye energier fra elektronstråler fra partikkelakseleratorer som når titalls megaelektronvolt, kan være dypt penetrerende. Motsatt kan megavolt-skala bjelker deponere energien dypere med mindre skade på dermis; moderne strålebehandling elektronstråleakseleratorer drar fordel av dette. Ved enda høyere energier, over 16 MeV, viser ikke effekten seg signifikant lenger, noe som begrenser nytten av høyere energier for strålebehandling. Som en konvensjon er overflaten definert som den øverste 0,5 mm hud. Betautslipp med høy energi bør beskyttes med plast i stedet for bly, ettersom høy-Z- elementer genererer dypt penetrerende gamma bremsstrahlung .

Elektronenergiene fra beta -forfall er ikke diskrete, men danner et kontinuerlig spektrum med en cutoff ved maksimal energi. Resten av energien til hvert forfall føres av et antineutrino som ikke påvirker signifikant og derfor ikke bidrar til dosen. De fleste beta -utslippene er omtrent en tredjedel av maksimal energi. Betautslipp har mye lavere energi enn det som kan oppnås med partikkelakseleratorer, ikke mer enn få megaelektronvolt.

Energidypedose-profilen er en kurve som starter med en overflatedose, som stiger til maksimal dose i en viss dybde d m (vanligvis normalisert som 100% dose), og senker sakte gjennom dybder på 90% dose (d 90 ) og 80% dose (d 80 ), og faller deretter lineært og relativt kraftig, men dybden på 50% dose (d 50 ). Ekstrapolasjonen av denne lineære delen av kurven til null definerer det maksimale elektronområdet, R p . I praksis er det en lang hale med svakere, men dyp dose, kalt "bremsstrahlung tail", som kan tilskrives bremsstrahlung . Gjennomtrengningsdybden avhenger også av bjelkens form, smalere stråle har en tendens til å ha mindre penetrasjon. I vann har brede elektronstråler, som tilfellet er ved homogen overflateforurensning av huden, d 80 om E/3 cm og R p om E/2 cm, hvor E er beta -partikkelenergien i MeV.

Gjennomtrengningsdybden til lavere energi beta i vann (og bløtvev) er ca 2 mm/MeV. For en 2,3 MeV beta er maksimal dybde i vann 11 mm, for 1,1 MeV er den 4,6 mm. Dybden der maksimal energi er deponert er betydelig lavere.

Energien og penetrasjonsdybden til flere isotoper er som følger:

isotop halvt liv spesifikk aktivitet
( TBq /g)
gj.sn.
(keV)
maks.
(keV)
i luft
(mm)
i vev
(mm)
kommentar
tritium 12,3 år 357 5.7 18.6 6 0,006 ingen beta passerer det døde hudlaget; Imidlertid kan tritium og dets forbindelser diffundere gjennom huden
karbon-14 5730 år 0,165 49 156 240 0,28 ca 1% av beta passerer gjennom det døde hudlaget
svovel-35 87,44 dager 1580 48,8 167,47 260 0,32
fosfor-33 25,3 dager 5780 76.4 248,5 500 0,6
fosfor-32 14,29 dager 10600 695 1710 6100 7.6 fare for Bremsstrahlung ved feil skjerming

For en bred stråle er dybde-energi-forholdet for doseområder som følger, for energier i megaelektronvolt og dybder i millimeter. Avhengigheten av overflatedose og penetrasjonsdybde på stråleenergi er tydelig synlig.

MeV overflatedose
%
maks.
dybde
90% 80% 50% 10% R s
5 74% 9 12 14 17 22 23
7 76% 16 20 22 27 33 34
10 82% 24 31 34 39 48 49
1. 3 88% 32 40 43 51 61 64
16 93% 34 51 56 65 80 80
19 94% 26–36 59 67 78 95 95
22 96% 26–36 65 76 93 113 114
25 96% 26–36 65 80 101 124 124

Årsaker

Strålingsforbrenning er forårsaket av eksponering for høye strålingsnivåer. Nivåer som er høye nok til å forårsake forbrenning er generelt dødelige hvis de mottas som en helkroppsdose, mens de kan behandles hvis de mottas som en grunne eller lokale doser.

Medisinsk bildebehandling

Fluoroskopi kan forårsake brannskader hvis den utføres gjentatte ganger eller for lenge.

På samme måte har røntgencomputertomografi og tradisjonell projeksjonell radiografi potensial til å forårsake strålingsforbrenning hvis eksponeringsfaktorene og eksponeringstiden ikke kontrolleres på passende måte av operatøren.

En studie av strålingsinduserte hudskader har blitt utført av Food and Drug Administration (FDA) basert på resultater fra 1994, etterfulgt av en veiledning for å minimere ytterligere fluoroskopi-induserte skader. Problemet med stråleskader på grunn av fluoroskopi har blitt undersøkt nærmere i oversiktsartikler i 2000, 2001, 2009 og 2010.

Radioaktivt nedfall

Betaforbrenninger er ofte et resultat av eksponering for radioaktivt nedfall etter atomeksplosjoner eller atomulykker . Kort tid etter eksplosjonen har fisjonproduktene svært høy beta -aktivitet, med omtrent to beta -utslipp per hvert gammafoton.

Etter Trinity -testen forårsaket nedfallet lokale brannskader på storferyggen i området motvind. Nedfallet så ut som små flassete støvpartikler. Storfeet viste midlertidige forbrenninger, blødninger og tap av hår. Hunder ble også påvirket; i tillegg til lokaliserte brannskader på ryggen, hadde de også brente poter, sannsynligvis fra partiklene som lå mellom tærne da hovdyr ikke viste problemer med føttene. Omtrent 350–600 storfe ble rammet av overfladiske forbrenninger og lokalisert midlertidig tap av rygghår; hæren kjøpte senere 75 mest berørte kyr da det misfargede, gjenvekste håret senket markedsverdien. Kyrne ble sendt til Los Alamos og Oak Ridge, hvor de ble observert. De helbredet, nå hadde store flekker med hvit pels; noen så ut som om de hadde blitt brent.

Nedfallet som ble produsert av Castle Bravo -testen var uventet sterkt. Et hvitt snølignende støv, kalt av forskerne "Bikinisnø" og bestående av forurenset knust kalsinert korall , falt i omtrent 12 timer på Rongelap-atollen og avsatte et lag på opptil 2 cm. Beboerne fikk betaforbrenninger, hovedsakelig på nakken og på føttene, og ble bosatt igjen etter tre dager. Etter 24–48 timer klødde og svidde huden deres. i løpet av en dag eller to avtok følelsene, etterfulgt av epilering og sår etter 2-3 uker. Mørkere flekker og hevede områder dukket opp på huden deres, blemmer var uvanlig. Sår dannet tørre skorper og helbredet. Dypere lesjoner, smertefulle, gråtende og sårdannede, dannet på mer forurensede beboere; flertallet helbredet med enkel behandling. Generelt helbredet betaforbrenningene med litt kutan arrdannelse og depigmentering. Personer som badet og vasket nedfallspartiklene fra huden, utviklet ikke hudskader. Den fiskebåt Daigo Fukuryu Maru ble rammet av nedfall i tillegg; mannskapet fikk huddoser mellom 1,7–6,0 Gy, med betaforbrenninger som manifesterte seg som alvorlige hudskader, erytem, erosjoner , noen ganger nekrose og hudatrofi . Tjuetre amerikanske radarbetjente ved værstasjonen på 28 medlemmer på Rongerik ble rammet og opplevde diskrete 1–4 mm hudskader som grodde raskt og risting av negler flere måneder senere. Seksten besetningsmedlemmer i hangarskipet USS  Bairoko fikk betaforbrenninger , og det var en økt kreftfrekvens.

Under sebra -testen av operasjonen Sandstein i 1948, fikk tre menn betaforbrenninger på hendene når de fjernet prøveinnsamlingsfiltre fra droner som flyr gjennom soppskyen ; deres estimerte hudoverflatedose var 28 til 149 Gy, og deres vansirrede hender krevde hudtransplantasjoner . En fjerde mann viste svakere forbrenninger etter den tidligere åketesten.

Den Upshot-Knothole Harry test på Frenchman Flat nettstedet utgitt en stor mengde nedfall. Et betydelig antall sauer døde etter beite på forurensede områder. Den AEC hadde imidlertid en politikk for å kompensere bøndene bare for dyr som viser eksterne betabrannskader, så mange krav ble avvist. Andre tester på Nevada Test Site forårsaket også nedfall og tilsvarende beta -forbrenninger på sauer, hester og storfe. Under Operation Upshot - Knothole fikk sauer så langt som 80 km fra teststedet betaforbrenninger i ryggen og neseborene.

Under underjordiske kjernefysiske tester i Nevada utviklet flere arbeidere brannskader og hudsår, delvis tilskrevet eksponering for tritium .

Atomulykker

Betaforbrenninger var et alvorlig medisinsk problem for noen ofre for Tsjernobyl -katastrofen ; av 115 pasienter behandlet i Moskva hadde 30% brannskader som dekker 10–50% av kroppsoverflaten, 11% ble påvirket på 50–100% av huden; den massive eksponeringen ble ofte forårsaket av klær gjennomvåt med radioaktivt vann. Noen brannmenn fikk betaforbrenninger i lunger og nasofaryngealregion etter innånding av store mengder radioaktiv røyk . Av 28 dødsfall hadde 16 hudskader oppført blant årsakene. Beta -aktiviteten var ekstremt høy, med beta/gamma -forhold på 10–30 og betaenergi høy nok til å skade basallaget i huden, noe som resulterte i store områdeportaler for infeksjoner , forverret av skader på benmarg og svekket immunsystem . Noen pasienter fikk en huddose på 400–500 Gy. Infeksjonene forårsaket mer enn halvparten av de akutte dødsfallene. Flere døde av beta -brannskader i fjerde grad mellom 9–28 dager etter en dose på 6–16 Gy. Sju døde etter en dose på 4–6 Gy og tredjegrads betabrenning på 4–6 uker. En døde senere av andre graders betaforbrenning og dose 1-4 Gy. De overlevende har atrofiert hud som er edderkoppvenen og med underliggende fibrose .

Brannskadene kan manifestere seg på forskjellige tidspunkter på forskjellige kroppsområder. De Tsjernobyl Liquidators 'brannsår dukket først opp på håndledd, ansikt, nakke og føtter, fulgt av bryst og rygg, så for knær, hofter og rumpe.

Industrielle radiografikilder er en vanlig kilde til betaforbrenning hos arbeidere.

Strålebehandlingskilder kan forårsake betaforbrenning under eksponering av pasientene. Kildene kan også gå tapt og mishandles, som i Goiânia -ulykken , der flere mennesker ble utsatt for ytre beta -forbrenninger og mer alvorlige gamma -forbrenninger, og flere døde. Mange ulykker skjer også under strålebehandling på grunn av utstyrsfeil, operatørfeil eller feil dosering.

Elektronstrålekilder og partikkelakseleratorer kan også være kilder til betaforbrenninger. Brannskadene kan være ganske dype og krever hudtransplantasjoner, vevsreseksjon eller til og med amputasjon av fingre eller lemmer.

Behandling

Stråleforbrenninger bør dekkes av en ren, tørr dressing så snart som mulig for å forhindre infeksjon. Våte dressinger anbefales ikke. Tilstedeværelsen av kombinert skade (eksponering for stråling pluss traumer eller strålingsforbrenning) øker sannsynligheten for generalisert sepsis. Dette krever administrasjon av systemisk antimikrobiell terapi.

Se også

Referanser

Eksterne linker

Klassifisering