Количественная оценка вероятности возникновения радиационно-индуцированных заболеваний вследствие внутреннего облучения

Автор: Иванов В.К., Корело А.М., Туманов К.А., Пряхин Е.А., Панфилов А.П., Райков С.В.

Журнал: Радиация и риск (Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра) @radiation-and-risk

Статья в выпуске: 1 т.22, 2013 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрены количественные оценки вероятности возникновения радиационно-индуцированных заболеваний вследствие внутреннего облучения для сценариев годового облучения, при которых поглощённые дозы в органах и тканях определяются, в основном, ингаляционным поступлением радионуклидов. Показано, что при преимущественно ингаляционном поступлении радионуклидов в организм человека оценка пожизненного атрибутивного риска для персонала атомной промышленности России в условиях нормальной эксплуатации может быть выполнена в предположении, что органная доза полностью сосредоточена в органах дыхания. Эффективная доза может дать приблизительную оценку вреда при облучении для персонала моложе 25 лет.

Еще

Радиационный риск, персонал госкорпорации "росатом", внутреннее облучение

Короткий адрес: https://sciup.org/170170099

IDR: 170170099

Текст научной статьи Количественная оценка вероятности возникновения радиационно-индуцированных заболеваний вследствие внутреннего облучения

Основы государственной политики в области обеспечения ядерной и радиационной безопасности Российской Федерации на период до 2010 года и дальнейшую перспективу (Пр-2196) от 4 декабря 2003 г. в качестве одной из основных задач указывают следующую:

«11. Для решения задач по повышению уровня ядерной и радиационной безопасности населения и окружающей среды необходимо: 1) внедрить современные методы и средства комплексного анализа и прогнозирования состояния ядерной и радиационной безопасности, а также управления им с использованием показателей рисков...».

Оценка вреда здоровью человека (или радиационного риска), обусловленного внутренним облучением, в настоящее время является актуальной задачей, решение которой имеет определённые методические трудности. Вместе с тем, для некоторых предприятий атомной отрасли, в частности, для радиохимических заводов, горнодобывающих и перерабатывающих предприятий, основной вред здоровью может быть связан именно с внутренним облучением.

Современные Рекомендации МКРЗ 2007 г. (п. 156) [2] содержат указание на то, что в случае больших доз, превышающих ограничения и пределы для персонала, грубую оценку вреда можно получить с использованием эффективной дозы: «При ретроспективной оценке доз у отдельных индивидуумов, дозы у которых могли существенно превысить пределы дозы, эффективная доза может дать первую приблизительную оценку суммарного вреда». Однако (там же):

Иванов В . К .* – Председатель РНКРЗ , зам . директора по научн . работе , чл .- корр . РАМН ; Корело А . М . – вед . программист ; Туманов К . А . – научн . сотр ., к . б . н .; Пряхин Е . А . – аспирант . ФГБУ МРНЦ Минздрава России . Панфилов А . П . – начальник отдела ДЯРБ , к . т . н .; Райков С . В . – директор ДЯРБ . Госкорпорация « Росатом ».

«Если доза излучения и радиационный риск должны быть оценены более точно, необходимо провести дальнейшие детальные оценки доз в органах или тканях, особенно тогда, когда необходимо оценить специфические риски для органов отдельных индивидуумов».

В настоящее время средняя годовая эффективная доза облучения персонала в нормальных условиях работы предприятий атомной отрасли составляет около 2 мЗв, в некоторых случаях для небольшой группы лиц достигая примерно 10 мЗв, т.е. гораздо ниже пределов доз для персонала. В этом случае представляет интерес вопрос о том, насколько сильно могут отличаться оценки вреда здоровью (или радиационного риска), полученные с помощью эффективной дозы, по сравнению с «правильным» расчётом по поглощённой или эквивалентной дозе в органе или ткани.

Материалы и методы

Вред здоровью с точки зрения специалистов МКРЗ является многокомпонентной характеристикой. «Его основными компонентами являются величины стохастического характера: вероятность развития смертельного радиационно-индуцированного онкологического заболевания, взвешенная вероятность развития наследственных радиационных эффектов и число лет жизни, потерянных в результате нанесения радиационного вреда» [2].

Рассмотрим, прежде всего, вероятность развития смертельного радиационно-индуцированного онкологического заболевания, как главную компоненту вреда при малых дозах облучения. Традиционно, такая вероятность выражается в форме пожизненного избыточного атрибутивного риска ( LAR ), который должен оцениваться по эквивалентным дозам в орга нах и тканях, так как опирается на радиационно-эпидемиологические оценки погодовых рисков (на погодовые вероятности возникновения радиационно-индуцированных стохастических эффектов), полученных, как правило, при однократном облучении, и зависящих от поглощённой дозы ( D ) (или эквивалентной дозы H ) и модифицирующих риск параметров (пол, возраст при облучении, достигнутый возраст и т.п.) [2]. Далее такой риск будем обозначать LAR ОРГ .

Хорошо известно, что, зная погодовой избыточный абсолютный риск (EAR) в достигнутом возрасте a для человека пола s , можно оценить LAR ОРГ рака локализации l после однократного облучения в возрасте g дозой D . Он рассчитывается суммированием значений избыточного абсолютного риска c учётом вероятности дожития (функции дожития – S ), т.е. по следующей формуле:

amax

LAR орг (g,l,s,D )= nnDCC‘ Z EAR (g,a,l,s,D )• S (g,a,l,s),

DDREF a=g где DDREF – коэффициент эффективности дозы и мощности дозы, учитывающий уменьшение риска в случае хронического облучения или облучения в малой дозе; в МКРЗ в Публикации 103 рекомендуется значение DDREF брать равное 2; amax обычно выбирается от 90 до 120 лет.

Результатом оценки доз внутреннего облучения в случае индивидуального дозиметрического контроля или группового дозиметрического контроля, как правило, является эффективная доза ( E ). При этом, для дальнейшей оценки поглощённых или эквивалентных доз на органы и ткани требуются определённые допущения от распределения поглощённых доз в теле человека, принимая во внимание тот или иной сценарий облучения.

Ниже рассматриваются сценарии облучения, при которых дозы обусловлены, в основном, ингаляционным поступлением соединений урана и дочерних продуктов распада радона в организм человека. В качестве примеров рассмотрены эффективные дозы 2 мЗв и 10 мЗв, при четырёх разных модельных предположениях о распределении эквивалентных доз в органах, в том числе и при небольшом поступлении радионуклидов через желудочно-кишечный тракт. Были выбраны следующие сценарии для расчёта пожизненного атрибутивного риска по органной дозе, LAR ОРГ :

1) на лёгкие,
2) на лёгкие и толстый кишечник,
3) на лёгкие и красный костный мозг,
4) на лёгкие, толстый кишечник и красный костный мозг.

Для сравнения вычислялась оценка пожизненного избыточного атрибутивного риска с использованием эффективных доз 2 мЗв и 10 мЗв, т.е. для всех злокачественных новообразований ( LAR ЭФФ ). Для выбранных органов и тканей, согласно Рекомендациям МКРЗ 2007 г. [2], тканевой фактор перехода от H к E равен 0,12, т.е. оценка эквивалентной дозы в органе даётся соотношением H = E / 0,12. При оценке пожизненных рисков использовались функция дожития и показатели онкологической смертности для российской популяции по данным 2009 г. [1].

Результаты и обсуждение

Результаты расчёта для трёх групп по возрасту при облучении g : 20-24 года, 40-44 года и 60-64 года представлены ниже в таблицах 1-6.

Для того чтобы оценить отличие в оценке радиационных рисков, рассчитанных по органной и эффективной дозе, введён коэффициент R , равный отношению пожизненного атрибутивного риска, рассчитанного с помощью органных доз, к риску, рассчитанному с помощью эффективной дозы.

Таблица 1 Риск, рассчитанный по органным дозам (суммарно 2 мЗв/0,12=16,7 мЗв), и его отношение к риску, рассчитанному по эффективной дозе (коэффициент R), для различных распределений органных доз (в % от суммарной дозы)

при облучении мужчин и женщин в возрастной группе 20-24 года

Лёгкие (%)	Красный костный мозг (%)	Толстый кишечник (%)	Мужчины (20-24 года)		Женщины (20-24 года)
Лёгкие (%)	Красный костный мозг (%)	Толстый кишечник (%)	LAR орг на 10 тыс.	R=LAR орг /LAR эфф	LAR орг на 10 тыс.	R=LAR орг /LAR эфф
100	0	0	0,849	0,920	1,693	0,881
95	0	5	0,854	0,926	1,637	0,851
90	0	10	0,859	0,931	1,581	0,822
85	0	15	0,864	0,936	1,525	0,793
80	0	20	0,869	0,942	1,469	0,764
95	5	0	0,866	0,939	1,648	0,857
90	10	0	0,891	0,965	1,609	0,837
85	15	0	0,908	0,984	1,564	0,813
80	20	0	0,925	1,002	1,520	0,790
95	2,5	2,5	0,860	0,932	1,643	0,854
90	5	5	0,871	0,944	1,592	0,828
85	7,5	7,5	0,890	0,964	1,547	0,805
80	10	10	0,901	0,976	1,497	0,778

Таблица 2

Риск, рассчитанный по органным дозам (суммарно 2 мЗв/0,12=16,7 мЗв), и его отношение к риску, рассчитанному по эффективной дозе (коэффициент R) , для различных распределений органных доз (в % от суммарной дозы) при облучении мужчин и женщин в возрастной группе 40-44 года

Лёгкие (%)	Красный костный мозг (%)	Толстый кишечник (%)	Мужчины (40-44 года)		Женщины (40-44 года)
Лёгкие (%)	Красный костный мозг (%)	Толстый кишечник (%)	LAR орг на 10 тыс.	R=LAR орг /LAR эфф	LAR орг на 10 тыс.	R=LAR орг /LAR эфф
100	0	0	0,948	1,876	1,704	1,809
95	0	5	0,927	1,834	1,634	1,734
90	0	10	0,906	1,793	1,564	1,659
85	0	15	0,885	1,751	1,493	1,585
80	0	20	0,864	1,709	1,423	1,510
95	5	0	0,957	1,894	1,685	1,788
90	10	0	0,974	1,926	1,674	1,776
85	15	0	0,983	1,945	1,654	1,756
80	20	0	0,992	1,963	1,635	1,735
95	2,5	2,5	0,942	1,864	1,659	1,761
90	5	5	0,936	1,852	1,614	1,713
85	7,5	7,5	0,937	1,855	1,578	1,675
80	10	10	0,931	1,843	1,533	1,627

Таблица 3

Риск, рассчитанный по органным дозам (суммарно 2 мЗв/0,12=16,7 мЗв), и его отношение к риску, рассчитанному по эффективной дозе (коэффициент R ), для различных распределений органных доз (в % от суммарной дозы) при облучении мужчин и женщин в возрастной группе 60-64 года

Лёгкие (%)	Красный костный мозг (%)	Толстый кишечник (%)	Мужчины (60-64 года)		Женщины (60-64 года)
Лёгкие (%)	Красный костный мозг (%)	Толстый кишечник (%)	LAR орг на 10 тыс.	R=LAR орг /LAR эфф	LAR орг на 10 тыс.	R=LAR орг /LAR эфф
100	0	0	0,557	3,921	1,140	4,216
95	0	5	0,537	3,780	1,087	4,022
90	0	10	0,517	3,640	1,035	3,828
85	0	15	0,497	3,500	0,982	3,633
80	0	20	0,477	3,359	0,929	3,439
95	5	0	0,566	3,990	1,107	4,097
90	10	0	0,581	4,093	1,078	3,989
85	15	0	0,591	4,163	1,046	3,870
80	20	0	0,601	4,233	1,014	3,751
95	2,5	2,5	0,552	3,885	1,097	4,060
90	5	5	0,547	3,850	1,055	3,903
85	7,5	7,5	0,546	3,847	1,015	3,757
80	10	10	0,541	3,812	0,973	3,601

Таблица 4

Риск, рассчитанный по органным дозам (суммарно 10 мЗв/0,12=83,3 мЗв), и его отношение к риску, рассчитанному по эффективной дозе (коэффициент R) , для различных распределений органных доз (в % от суммарной дозы) при облучении мужчин и женщин в возрастной группе 20-24 года

Лёгкие (%)	Красный костный мозг (%)	Толстый кишечник (%)	Мужчины (20-24 года)		Женщины (20-24 года)
Лёгкие (%)	Красный костный мозг (%)	Толстый кишечник (%)	LAR орг на 10 тыс.	R=LAR орг /LAR эфф	LAR орг на 10 тыс.	R=LAR орг /LAR эфф
100	0	0	4,247	0,920	8,466	0,881
95	0	5	4,272	0,926	8,186	0,851
90	0	10	4,297	0,931	7,905	0,822
85	0	15	4,322	0,936	7,625	0,793
80	0	20	4,346	0,942	7,345	0,764
95	5	0	4,348	0,942	8,253	0,858
90	10	0	4,443	0,962	8,036	0,836
85	15	0	4,547	0,985	7,826	0,814
80	20	0	4,653	1,008	7,617	0,792
95	2,5	2,5	4,310	0,934	8,219	0,855
90	5	5	4,372	0,947	7,973	0,829
85	7,5	7,5	4,436	0,961	7,727	0,804
80	10	10	4,492	0,973	7,476	0,778

Таблица 5

Риск, рассчитанный по органным дозам (суммарно 10 мЗв/0,12=83,3 мЗв), и его отношение к риску, рассчитанному по эффективной дозе (коэффициент R ), для различных распределений органных доз (в % от суммарной дозы) при облучении мужчин и женщин в возрастной группе 40-44 года

Лёгкие (%)	Красный костный мозг (%)	Толстый кишечник (%)	Мужчины (40-44 года)		Женщины (40-44 года)
Лёгкие (%)	Красный костный мозг (%)	Толстый кишечник (%)	LAR орг на 10 тыс.	R=LAR орг /LAR эфф	LAR орг на 10 тыс.	R=LAR орг /LAR эфф
100	0	0	4,741	1,876	8,521	1,809
95	0	5	4,636	1,834	8,170	1,734
90	0	10	4,530	1,793	7,818	1,659
85	0	15	4,424	1,751	7,467	1,585
80	0	20	4,319	1,709	7,116	1,510
95	5	0	4,802	1,900	8,441	1,792
90	10	0	4,857	1,922	8,355	1,773
85	15	0	4,922	1,947	8,279	1,757
80	20	0	4,988	1,974	8,206	1,742
95	2,5	2,5	4,718	1,867	8,305	1,763
90	5	5	4,696	1,858	8,090	1,717
85	7,5	7,5	4,674	1,850	7,875	1,671
80	10	10	4,646	1,838	7,652	1,624

Таблица 6

Лёгкие (%)	Красный костный мозг (%)	Толстый кишечник (%)	Мужчины (60-64 года)		Женщины (60-64 года)
Лёгкие (%)	Красный костный мозг (%)	Толстый кишечник (%)	LAR орг на 10 тыс.	R=LAR орг /LAR эфф	LAR орг на 10 тыс.	R=LAR орг /LAR эфф
100	0	0	2,783	3,921	5,698	4,216
95	0	5	2,683	3,780	5,435	4,022
90	0	10	2,584	3,640	5,173	3,828
85	0	15	2,484	3,500	4,910	3,633
80	0	20	2,384	3,359	4,647	3,439
95	5	0	2,842	4,004	5,543	4,102
90	10	0	2,898	4,082	5,386	3,986
85	15	0	2,959	4,169	5,233	3,872
80	20	0	3,022	4,258	5,081	3,760
95	2,5	2,5	2,763	3,892	5,489	4,062
90	5	5	2,742	3,864	5,280	3,908
85	7,5	7,5	2,723	3,836	5,072	3,753
80	10	10	2,698	3,802	4,861	3,597

Как видно из таблиц 1-6, значения коэффициента R близко к 1 в возрастной группе 20-24 года и увеличивается с возрастом: так, в группе 60-64 года риск, рассчитанный по органным дозам, примерно в 4 раза выше риска, рассчитанного по эффективной дозе.

Нужно обратить внимание, что с увеличением вклада в дозу на толстый кишечник и красный костный мозг и снижением вклада в дозу на лёгкие, в возрастной группе 20-24 года среди мужчин наблюдается рост радиационного риска.

В возрастных группах 40-44 года и 60-64 года среди мужчин в сценариях «лёгкие и толстый кишечник» и «лёгкие, красный костный мозг и толстый кишечник» риск заболевания снижается от первого сценария к последующему. Это связано с особенностями зависимости радиационного риска рака разных локализаций от возраста при облучении. По той же причине у женщин во всех трёх рассмотренных сценариях с уменьшением вклада в дозу на лёгкие и увеличением вклада в дозу на толстый кишечник и красный костный мозг наблюдается снижение суммарного радиационного риска.

В сценарии «лёгкие и красный костный мозг» у мужчин, во всех трёх рассмотренных возрастных группах, с увеличением вклада в дозу на красный костный мозг и уменьшением вклада на лёгкие, наблюдается рост радиационного риска. У женщин же, как отмечалось выше, в аналогичном сценарии, риск снижается.

Более детальный анализ конкретной возрастной группы 40-44 года показал, что при увеличении вклада в дозу на красный костный мозг пожизненный атрибутивный риск лейкозов растёт как у мужчин, так и у женщин. Очевидно, что при уменьшении вклада в дозу на лёгкие, риск заболевания раком лёгких снижается как у мужчин, так и у женщин. Так как пожизненный атрибутивный риск в сценарии «лёгкие и красный костный мозг» является суммой риска лейкоза и риска рака лёгких, то различие в поведении суммарного риска красного костного мозга и лёгких объясняется тем, что снижение риска при уменьшении вклада в дозу на лёгкие у мужчин происходит медленнее, чем у женщин, при одинаковом увеличении риска лейкозов.

Заключение

Показано, что для российской популяции в возрастной группе 20-24 года на момент облучения величина пожизненного атрибутивного риска, рассчитанного по органным дозам (LAR ОРГ ), меняется в зависимости от рассмотренных распределений органных доз с разбросом не более 10 % от его средней величины, а отличие LAR ОРГ от величины пожизненного атрибутивного риска, формально рассчитанного по эффективной дозе (LAR ЭФФ ), составляет менее 25 %.

Значения пожизненного атрибутивного риска LAR ОРГ для возраста при облучении старше 40 лет, в зависимости от рассмотренных распределений органных доз, имеют разброс не более 10 % от его средней величины, в то время как отличия LAR ОРГ от LAR ЭФФ для этих возрастов составляют не менее 1,5 крат.

Таким образом, при преимущественно ингаляционном поступлении радионуклидов в организм человека оценка пожизненного атрибутивного риска для персонала атомной промышленности России в условиях нормальной эксплуатации может быть выполнена в предположении, что органная доза полностью сосредоточена в органах дыхания. Эффективная доза может дать приблизительную оценку вреда при облучении для персонала моложе 25 лет.

Список литературы Количественная оценка вероятности возникновения радиационно-индуцированных заболеваний вследствие внутреннего облучения

Злокачественные новообразования в России в 2001-2009 гг. (заболеваемость и смертность). Справочник/Под ред. акад. РАМН В.И.Чиссова, проф. В.В. Старинского. М., 2000-2009.
Публикация 103 Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ)/Пер. с англ., под общей ред. М.Ф.Киселёва и Н.К.Шандалы. М.: Изд. ООО ПКФ «Алана», 2009. 312 с.

Статья научная