в возрастной группе; DM-медианная поглощенная доза в возрастной группе;

GSD - геометрическое стандартное отклонение.

Результаты массового мониторинга доз облучения щитовидной железы на радиоактивно загрязненных территориях Калужской области, в сочетании с аналогичными данными, полученными на загрязненных территориях Брянской области и Республики Беларусь, были использованы для верификации и адаптации модели ретроспективной оценки поглощенных доз облучения в щитовидной железе жителей загрязненных территорий Брянской области.

Разработанные методы и подходы актуальны и в настоящее время – для оперативного реагирования в случаях потенциально возможных крупно - масштабных радиационных аварий.

Оценка индивидуальных доз внутреннего облучения всего тела по результатам многолетнего массового мониторинга ( гг.) активности 137Cs в организме жителей загрязненных территорий Калужской и Брянской областей

Так же, как и при мониторинге доз облучения щитовидной железы, одним из важнейших результатов, полученных при индивидуальном мониторинге доз внутреннего облучения на основе данных прямых измерений активности радионуклидов цезия в организме жителей загрязненных территорий Калужской и Брянской областях (обследовано 99004 человека), явился вывод о большом разбросе их величин - выявлен несимметричный “хвост” статистического распределения в области доз, превышающих средние и медианные значения (см. в качестве примера рис.1). Детальная информация о примененных методах и по - лученных результатах при многолетнем массовом мониторинге ( гг.) активности 137Cs в организме жителей загрязненных территорий Калужской и Брянской областей и результатах оценок индивидуальных доз представлены в наших публикациях [ с соавт., 2006; 2007].

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Таким образом, при относительно низких средних или медианных дозах у населения даже в пределах одного населенного пункта, имеются группы лиц со значительно более высокими индивидуальными дозами.

Рис. 1. Пример статистического распределения величин индивидуальных годовых доз внутреннего облучения для обследованных лиц всех возрастов в Красногорском районе Брянской области (данные 1986 года). Количество обследованных - 1944, средняя доза – 4,2 мЗв, медиана – 2,2 мЗв; n (ось ординат) – число лиц в различных интервалах величин индивидуальных доз Di (ось абсцисс). Точное количество лиц в соответствующих дозовых интервалах обозначено над столбцами гистограммы

Этот результат следует учитывать не только при анализе последствий аварии на Чернобыльской АЭС, но и при подготовке планов последствий возможных крупномасштабных радиационных инцидентов в будущем.

По данным многолетнего массового индивидуального мониторинга активности радионуклидов цезия в организме жителей загрязненных территорий установлено, что средние накопленные эффективные дозы внутреннего облучения всего тела за период с гг. в исследованных районах относительно невелики и составляют, соответственно, 9,90; 7,40 и 9,60 мЗв для жителей Гордеевского, Новозыбковского/Злынковского, Красногорского районов Брянской области и 1,50.; 1,53 и 1,84 мЗв для жителей Жиздринского, Ульяновского и Хвастовичского районов Калужской обл.

В результате проведения массовых многолетних измерений активности 137Cs в организме человека была получена первичная дозиметрическая информация и созданы соответствующие базы данных, обеспечивающие возможность верификации расчетных оценок индивидуальных доз внутреннего облучения всего тела для лиц, у которых данные прямых измерений отсутствовали.

Результаты разработки и применения инструментальных и расчетных методов ретроспективной дозиметрии населения территорий, загрязненных радионуклидами в результате аварии на ЧАЭС

Инструментальные методы. В результате разработки инструментальных физических методов ретроспективной дозиметрии (ЛРД) достигнута высокая чувствительность по величине накопленной дозы – 20 мГр. Данный метод применен на обширных территориях, загрязненных радионуклидами (рис.2), а также на территориях вокруг Семипалатинского испытательного полигона Описание разработанных методов и полученных результатов представлены в наших публикациях [ с соавт., 2005: 2006; Bailiff I., Stepanenko V. F. et al, 1996;2004;2004;2005; Stepanenko et al., 2007;2007].

Применимость разработанных методов ЛРД подтверждается результатами международного интерсличения с ведущими лабораториями ЕС, владеющими методами датирования керамических археологических образцов, которые, при

Рис.2 Территории, на которых проводился пробоотбор кварцсодержащих образцов кирпичей для ретроспективной оценки накопленных доз методом ЛРД.

Рис. 3. Профиль изменения накопленной поглощенной дозы в кирпиче (ось ординат, относительные единицы) в зависимости от глубины в кирпиче (ось абсцисс, мм). Сравнение данных четырех лабораторий.

согласовании и гармонизации методик, могут быть использованы и для целей ЛРД (см. пример интерсличения на рисунке 3).

Сравнение данных проведено между четырьмя лабораториями (МРНЦ РАМН; Россия; Университет Хельсинки, Финлядия; Университет Дарэма, Англия; GSF, Германия) для образца кирпича, отобранного в д. Заборье Красногорского района Брянской области, из стены бывшей текстильной фабрики. Фоновая доза вычтена. “Возраст” здания - 29±2 года. Фоновая накопленная доза - 73±7 мГр. Максимальная накопленная аварийная доза в кирпиче на глубине 10 мм - 302±36 мГр. Накопленная аварийная доза в воздухе в референтной точке – 515±80 мГр. Плотность загрязнения почвы 137Cs в месте пробоотбора - 4460±340 кБк/м2, в расчете на 1986 г.

Не выявлено систематических различий между результатами измерений различными лабораториями (рисунок 3). Следовательно, этот метод с уверенностью может применяться для верификации величин расчетных доз облучения.

Расчетные методы. Для ретроспективной оценки индивидуальных поглощенных доз в щитовидной железе использовалась полуэмпирическая модель, разработанная в рамках международного проекта по эпидемиологическим исследованиям радиационной зависимости заболеваемости раком щитовидной железы на загрязненных территориях Брянской области. Детальное описание модели приведено в нашей публикации [Stepanenko V. F. et al., 2004]. В модели учитываются имеющиеся данные об измерения активности 131I в щитовидной железе жителей загрязненных территорий Беларуси, Калужской и Брянской областей России, данные о плотности загрязнения почвы 137Cs, имеющиеся данные об отношениях плотности загрязнения почвы 131I и 137Cs. Для индивидуализации поглощенных доз использовали информацию, полученную с помощью индивидуальных дозиметрических опросников: дата рождения, места проживания и все перемещения с момента аварии, характеристики строений в местах пребывания, длительность нахождения вне и внутри помещений, структура питания местными и привозными пищевыми продуктами (наиболее детальные данные относились к молочным продуктам), защитные мероприятия, кормление материнским молоком. Если возраст обследуемого на момент аварии был менее семи лет, то использовали информацию, полученную от его/ее матери и ближайших родственников. Погрешности оценок индивидуальных доз оценивали так, как это описано в разделе “Материалы и методы”

На рисунке 4 показаны результаты сравнения ретроспективных оценок индивидуальных доз в щитовидной железе, полученные с помощью модели, с величинами поглощенных доз, основанными на данных “прямых” измерений активности 131I в щитовидной железе.

Рис.4. Сравнение индивидуальных поглощенных доз в щитовидной железе, вычисленных по модели индивидуальной реконструкции доз с дозами, оцененными по прямым измерениям активности 131I в щитовидной железе у одних и тех же лиц. Указаны стандартные геометрические отклонения величин индивидуальных доз.

Среднегеометрическое значение отношения величин индивидуальных доз, реконструированных по модели, к величинам индивидуальных доз, оцененных по данным прямых измерений активности 131I в щитовидной железе, равно 0,77 (GSD=2,9) – рисунок 4. Коэффициент линейной корреляции равен R=0,76 при отсутствии статистически значимых систематических различий между двумя рядами оценок. Таким образом, применимость расчетной модели для реконструкции индивидуальных доз облучения щитовидной железы подтверждена данными успешных сравнений с величинами доз, определенными на основе имеющихся результатов прямых измерений активности 131I.

Для дозиметрической поддержки исследований заболеваемости лейкозами и раком молочной железы были оценены индивидуальные накопленные (от даты аварии до даты постановки диагноза) дозы во всем теле, красном костном мозге, молочной железе обследуемых. Соответствующие неопределенности были оценены ретроспективно для каждого обследованного случая и соответствующего контроля. Методология ретроспективной оценки индивидуальных накопленных поглощенных доз была разработана с непосредственным участием автора настоящего исследования совместно с международной группой специалистов из Беларуси, Украины и США, и опубликована в наших работах [Stepanenko V. F. et al., 1998; Степаненко с соавт., 2004; Davis S., Stepanenko V. F. et al., 2004; , 2005;2006; Stepanenko V. F. et al.,2007]. Метод реконструкции накопленных индивидуальных доз во всем теле, красном костном мозге и молочной железе был разработан с учетом изменения со временем мощности дозы внешнего облучения, а также с учетом изменения уровней радиоактивного загрязнения местных продуктов питания со временем после аварии. Использована информация о плотности радиоактивного загрязнения почвы в населённых пунктах и районах нахождения обследуемых радионуклидами, выпавшими после аварии на ЧАЭС, дат прихода и ухода радиоактивного облака в различных населенных пунктах и районах Брянской области. Для этого применены результаты, представленные в Методических Указаниях МЗ РФ [МУ 2.6.1.579-96, 1996], в данных НПО “Тайфун” [Обнинск, Госкомгидромет СССР, 1990], а также сведения о плотности загрязнения почвы 137Cs в населенных пунктах, содержащиеся в радиоэкологической базе данных, созданной на основе полевых измерений, выполненных в ходе настоящего исследования.

Для индивидуализации поглощенных доз, так же как в ситуации с ретроспективной оценкой поглощенных доз в щитовидной железе, для каждого из обследованных применяли данные, полученные с помощью специально разработанных индивидуальных дозиметрических опросников. Информация, полученная с помощью индивидуальных дозиметрических опросников за период от момента аварии до даты постановки диагноза, включает в себя: источники и уровни ежедневного употребления молока, молоко-содержащих продуктов питания, иных продуктов питания, включая картофель и мясные продукты; данные о местах проживания и занятий (например, детские сады), датах о переменах мест проживания и занятий; предпринятые индивидуальные защитные меры после аварии; длительность нахождения на открытом воздухе после аварии, тип зданий (этажность), где находились обследуемые после аварии и материалы, из которых эти здания сделаны (дерево, бетон, кирпич).

Так же, как и при расчетах индивидуальных доз в щитовидной железе, неопределенности величин индивидуальных поглощенных доз в красном костном мозге, молочной железе и всем теле оценивались, как это было описано выше при расчетах индивидуальных доз в щитовидной железе - с применением метода стохастического моделирования путем варьирования значений каждого из дозообразующих параметров. в соответствии с их эмпирическими статистическими распределениями.

На рисунке 5 приведены результаты сравнения экспериментальных оценок накопленных доз внешнего облучения с расчетными значениями.

Рис 5. Сравнение экспериментальных оценок величины накопленной дозы в воздухе (ось абсцисс, метод ЛРД) с расчетными значениями поглощенных доз для десяти мест пробоотбора в н. п. Старый Вышков Новозыбковского района Брянской области. Коэффициент линейной корреляции равен: R=0,86.

Таким образом, применение метода ЛРД для верификации расчетных данных ретроспективной дозиметрии подтвердило адекватность модели, используемой для расчетов доз внешнего облучения. Полученные результаты представлены в наших работах [ с соавт., 2003; 2004; 2005; 2006; Bailiff I, Stepanenko V. F. et al., 1996; 2004; 2005].

Верификация расчетного метода ретроспективной оценки индивидуальных поглощенных доз проведена также путем сравнения с данными инструментального метода ретроспективной ЭПР - дозиметрии по эмали зубов человека (рисунок 6).

Рис. 6. Результаты сравнения расчетных индивидуальных накопленных поглощенных доз (ось абсцисс) и доз, измеренных методом ЭПР-дозиметрии (ось ординат) для жителей д. Заборье Красногорского района Брянской области. Пунктирные линии означают 95% коридор достоверности.

Установлено хорошее согласование расчетных величин индивидуальных доз с индивидуальными дозами, определенными методом ЭПР-дозиметрии: дозы, оцененные с помощью ЭПР-метода, в пределах среднеквадратичной погрешности, равной 35 мГр, согласуются с расчетными индивидуализированными дозами (рис. 6). Коэффициент линейной корреляции равен 0,71. В целом, полученные результаты подтверждают надежность применяемой методологии реконструкции индивидуальной накопленной дозы внешнего и внутреннего облучения расчетным методом для населения территорий, загрязненных радионуклидами.

Так же, как и при анализе распределения индивидуальных доз облучения щитовидной железы и всего тела, оцененных на основе данных прямых измерений активности 131I и 137Cs, выявлено, что реконструированные величины индивидуальных доз облучения щитовидной железы, красного костного мозга, молочной железы и всего тела (с использованием соответствующих моделей) в рамках дозиметрической поддержки эпидемиологических исследований распределяются неравномерно: подавляющее большинство обследованных лиц получили весьма низкие дозы и лишь у весьма небольшого числа обследованных дозы облучения существенно превышают средние и медианные значения доз.

На рисунке 7 в качестве примера приведено статистическое распределение реконструированных индивидуальных поглощенных доз в щитовидной железе лиц, проживающих на загрязненных территориях Брянской области. У всех лиц установлен диагноз “рак щитовидной железы” [ с соавт., 2004; с соавт., 2006]. Средняя арифметическая и средняя геометрическая дозы для приведенной выборки – 204 мГр и 18 мГр, соответственно. Минимальная и максимальная индивидуальные дозы - 0,04 мГр и 1640 мГр, соответственно. Величины неопределенностей индивидуальных доз, выраженные как геометрическое стандартное отклонение (GSD), находятся в пределах от 1,8 до 3,5.

Рисунок 7. Статистическое распределение поглощённых доз в щитовидной железе (D, мГр - ось абсцисс) у обследованных лиц в рамках радиационно-эпидемиологического исследования радиационной зависимости частоты раков щитовидной железы (возраст до 20 лет на момент аварии). По оси ординат (N(i)) – число лиц в различных дозовых диапазонах (обозначены числами над соответствующими столбцами диаграммы).

На рисунке 8 в качестве примера показано статистическое распределение индивидуальных поглощенных доз в молочной железе 39 лиц, проживающих на загрязненных территориях Брянской области и имеющих верифицированные диагнозы “рак молочной” железы.

Рисунок 8. Распределение числа индивидуальных накопленных суммарных доз внешнего и внутреннего облучения молочной железы ( N) для 39 обследованных пациентов соответствующем диапазоне индивидуальных доз, Dind. Минимальная поглощенная доза в молочной железе равна 0,55 мГр, максимальная – 250 мГр. Средняя и медианная дозы равны 35 мГр и 9,6 мГр, соответственно. Интервал значений GSD для всех обследованных составляет 1,4- 1,8.

Необходимо отметить, что оценка неопределенностей для ретроспективно установленных индивидуальных доз предоставляет уникальную возможность оценить достоверность выводов о принадлежности того или иного лица к группе c более высокими или более низкими дозами облучения. Так, например, все лица с индивидуальными дозами в молочной железе “100 мГр и более” имеют дозы, которые достоверно (в пределах 95% интервала достоверности) превышают величины индивидуальных доз у всех лиц с дозами “50 мГр и менее”.

Такая же достоверная разница на индивидуальном уровне имеет, например, место между всеми лицами, попавшими в дозовый интервал “50 мГр и более” и всеми лицами в дозовом интервале “10 мГр и менее”.

Аналогичным образом можно оценить и достоверность различий в величинах доз между любыми двумя лицами из обследованной группы пациентов. Здесь следует отметить, что наличие информации о неопределенности оценки индивидуальной дозы могло бы быть очень полезным при решении вопросов в работе комиссий по установлению связи заболеваний с радиационным воздействием.

В целом результаты проведенного анализа показывают, что использование только среднегрупповых (или медианных) доз для характеристики облучаемости отдельных индивидуумов неправомочно (по крайней мере, для условий дозоформирования вследствие крупномасштабных радиационных воздействий на население), поскольку усредненные дозовые характеристики фактически скрывают относительно небольшие группы с повышенными дозами. В то же время усредненные дозовые характеристики завышают оценки степени радиационного воздействия для значительной части лиц, имеющих очень малые величины индивидуальных накопленных доз. Все это дает дозиметрическое обоснование для проведения адресных (а, следовательно, и более экономичных) медицинских и профилактических мероприятий.

Сам факт неравномерного облучения населения в условиях радиационного воздействия вследствие аварии на ЧАЭС не удивителен. Он объясняется, с одной стороны, неравномерным распределением уровней радиоактивного загрязнения в пределах территорий районов и даже в пределах отдельных населенных пунктов, а с другой стороны – индивидуальными особенностями поведения, питания, проживания и передвижений отдельных лиц на загрязненных территориях, что существенно влияет на условия дозоформирования.

Разработанный метод ретоспективной оценки индивидуальных поглощенных доз в щитовидной железе был применен для дозиметрической поддержки международного эпидемиологического исследования радиационной зависимости заболеваемости раком щитовидной железы (ЩЖ) по технологии “случай-контроль”, проведенного для жителей Брянской области в возрасте до 20 лет на момент аварии. Детальное описание технологии этого исследования представлено в наших публикациях [Davis S. et al., 2004; Kopecky K., 2006]. В исследование были включены 66 лиц с верифицированными на международном уровне диагнозами “рак ЩЖ”, установленными в период с 1986 г. по 1998 г. (88% - папиллярная аденокарцинома и 12% - фолликулярная и медуллярная аденокарционома) [ с соавт., 2006] и, соответственно, 132 “контроля”, подобранных случайным образом по следующим критериям: совпадение года рождения и пола, общий район проживания и общий тип населенного пункта проживания, факт нахождения на загрязненной территории в первые дни после аварии. Медианная доза для случаев – 43,5 мГр (диапазон индивидуальых доз – от 0,14 мГр до 1640 мГр). Медианная доза для контролей – 16 мГр (диапазон индивидуальных доз – от 0,21 мГр до 2730 мГр). Значения неопределенностей индивидуальных доз, выраженные как геометрическое стандартное отклонение (GSD), находятся в пределах от 1,8 до 3,5.

Установлена статистически достоверная зависимость отношения шансов (ОШ) заболеваемости раком щитовидной железы от величины индивидуальной дозы в органе (таблица 2). Отношение шансов представляет собой отношение вероятности заболеть к вероятности не заболеть при данной дозе облучения [Breslow N. E., Day N. E. , 1980]. Как следует из таблицы 2, оценки отношений шансов (ОШ) показывают, что начиная с третьего диапазона доз (медиана 68 мГр), величина ОШ статистически значимо увеличивается и достигает максимального значения 13,04 при медианной дозе 610 мГр.

Таблица 2. Результаты оценки отношений шансов (ОШ) заболеваемости раком щитовидной железы с соответствующими неопределенностями в зависимости от диапазона индивидуальных поглощенных доз в щитовидной железе для случаев и контролей.

Интервалы индивидуальных доз

(медиана и диапазон), мГр

Число (и %)

случаев

Число (и %)

контролей

ОШ

95 % интервал достоверности величин ОШ

1,8 (0,14-5,8)

15 (23)

35 (27)

1,00

-

8,9 (5,9-20,5)

13 (20)

36 (27)

1,13

0,46-2,77

68 (20,6-284)

17 (26)

33 (25)

4,42

1,01-19,3

21 (32)

28 (21)

13,04

2,18-77,8

Это свидетельствует о наличии четкой зависимости риска заболеваний раком щитовидной железы от величины индивидуальной поглощенной дозы в щитовидной железе у жителей загрязненных радионуклидами территорий Брянской области в возрасте менее 20 лет на момент аварии. Полученные данные детально описаны в наших публикациях [Davis S., Stepanenko V. F. et al., 2004; Kopecky K., Stepanenko V. F. et al., 2006].

В результате международного эпидемиологического исследования по технологии “случай-контроль” радиационной зависимости заболеваемости лейкозами для жителей Брянской области в возрасте до 5 лет на момент аварии не выявлена статистически достоверная зависимость отношения шансов заболеваемости лейкозами у детей, находившихся на загрязненных территориях Брянской области (таблица 3). В это исследование были включены 39 лиц с верифицированными на международном уровне диагнозами “острый лимфолейкоз” или “острый миелолейкоз” (установлены в период с 1986 г. по 2000 г.) и 78 “контролей”, подобранных случайным образом по тем же критериям, что при исследовании по щитовидной железе. Медианная доза для случаев заболеваний – 1,4 мГр (диапазон индивидуальых доз – от 0,4 мГр до 89 мГр). Медианная доза для контролей – 1,1 мГр (диапазон индивидуальных доз – от 0,19 мГр до 202 мГр). Значения неопределенностей индивидуальных доз, выраженные как геометрическое стандартное отклонение (GSD), находятся в пределах от 1,3 до 3,8. Полученные данные детально описаны в нашей работе [Davis S., Stepanenko V. F. et al., 2006]

Таблица 3. Результаты оценки отношений шансов (ОШ) заболеваемости лейкозами с соответствующими неопределенностями в зависимости от диапазона индивидуальных поглощенных доз в красном костном мозге для случаев и контролей, включенных в исследование.

Диапазон суммарных накопленных индивидуальных поглощенных доз в красном костном мозге, мГр

ОШ

95 % интервал достоверности величин ОШ

1,0

1,00

-

1,0-<5,0

1,00

0,28-3,50

≥ 5,0

6,0

0,45-79,75

Результаты применения методов ретроспективной дозиметрии в исследованиях на территориях вблизи Семипалатинского испытательного полигона на примере первого ядерного испытания СССР 29 августа 1949 г.

В таблице 4 приведена выборка основных результатов измерений методом ЛРД кварцевых включений в образцах кирпичей зданий, находящихся на территориях в ареале радиоактивного следа от первого ядерного испытания СССР 29 августа 1949 года (в пересчете на дозы в воздухе) по сравнению с ранее опубликованными расчетами доз в воздухе. Подробное описание методологии и полная сводка результатов, процедура оценки методом ЛРД фоновой дозы и пересчета от поглощенной дозы в кирпиче к дозе в воздухе представлена в наших публикациях [Bailiff I., Stepanenko V. F. et al., 2004; Stepanenko V. F. et al., 2007]. Величины расчетных доз в воздухе представлены в публикациях [ с соавт., 1997; Stepanov Y. S. et al., 2002; Simon et al., 2002; Gordeev et al., 2002]. Неопределенности указанных в таблице величин представляют собой стандартные арифметические отклонения. Фоновые уровни дозы в воздухе установлены в пунктах, удаленных от предполагаемой оси радиоактивного следа на расстояние более 10 км.

Как следует из таблицы 4, применение метода ЛРД для инструментальной оценки доз внешнего облучения вблизи оси следа первого в СССР ядерного испытания 29 августа 1949 года позволило через 50 лет после испытаний:

- уточнить оценку доз облучения населения, подвергшегося радиационному воздействию в результате ядерных испытаний – инструментально оцененные методом ЛРД накопленные дозы внешнего облучения в воздухе для населенных пунктов вблизи оси следа первого в СССР ядерного испытания 29 августа 1949 года (Долонь, Канонерка, Лесхоз Тополинский) равны 475±110 мГр, 225±60 мГр -250±60 мГр и 230±60 мГр, соответственно. Ранее опубликованные величины расчетных доз в воздухе для этих же населенных пунктов (третья колонка таблицы 4) [ с соавт., 1997; Stepanov Y. S. et al., 2002; Simon et al., 2002; Gordeev et al.,2002] от 2 до 5 раз выше инструментально измеренных доз, что говорит о существенной консервативности использованных в этих работах подходов для расчетов накопленных доз внешнего облучения;

- установить отсутствие значимых уровней облучения (в пределах погрешности около 25 мГр) для населенных пунктов, удаленных от оси этого следа и от места проведения испытания.

Таблица 4. Пример результатов измерений методом ЛРД кварцевых включений в образцах

кирпичей зданий, находящихся на территориях в ареале радиоактивного следа от первого ядерного испытания СССР 29 августа 1949 года по сравнению с опубликованными расчетными данными.

Страна,

населенный пункт

Доза в воздухе по данным ЛРД, мГр

Расчетная доза в воздухе, мГр

Казахстан:

Долонь

475±110

Канонерка

225±60, 250±60

430 – 840

Акколь

уровень фона

Большая Владимировка

уровень фона

Известка

уровень фона

Алтайский Край, Россия:

лесхоз Тополинский

230±60

Возможной причиной существенного расхождения между данными инструментальных измерений и расчетными величинами может быть узость радиоактивного следа – расчеты доз проводились для оси следа и результаты консервативно приписывались расположенным в предполагаемом ареале следа населенным пунктам.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3