Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Компьютерная система ретроспективного восстановления и прогноза доз внутреннего облучения человека (на примере аварии на Чернобыльской АЭС)

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Компьютерная система ретроспективного восстановления и прогноза доз внутреннего облучения человека (на примере аварии на Чернобыльской АЭС)"

—

п %

4

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПАТОЛОГИИ, ОНКОЛОГИИ И РАДИОБИОЛОГИИ ИМ.Р.Е.КАВЕНКОГО

На правах рукописи

БЕРКОВСКИЙ ВЛАДИМИР БОГИСОВИЧ

КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА РШТОСТГСКШВ! ГОГО ВОССГАПОВЛЕ11ИЯН11ГОПЮЗА ДОЗ ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА (па примере гварии иа Чернобыльской АЭС)

(03.00.01 радиобиология)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Киев - 1992

Работа выполнена в Украинским научном центре радиационной медицины МЗ и АН Украины.

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор, руководитель отдела дозиметрии и радиационной гигиены УНЦРМ МЗ и АН Украины Лихтарсв И А кандидат технических наук, руководитель лаборатории косвенных и расчетных методов УНЦРМ МЗ и АЦ Украины Репин B.C.

Рфициалыше оппоненты: доктор биологических наук, заведующий лабораторией радиоэкологической надежности биосистем института клеточной биологии и генетической инженерии АН ' Украины Кутлахмедов ЮЛ.

доктор биологических наук, руководитель Центра экологических проблем атомной энергетики AI} Украины при Институте ядерных исследований АН Украины Коваль Г.Н.

Ведухцая организация: Санкт-Петербургский НИИ радиационной гигиены ГКСЭН России.

л/ С< /эЗС

Защита состоится "кCi\(>П& 1992 г. в ' J часов на заседании

специализированного совета Д016.38.02 в Институте экспериментальной патологии,

онкологии и радиобиологии иы.РЛКааецкого АН Украины (252022, |Сиев'22,

ул.Васильковская, 45).

С диссертацией клрлсцр рзн^сомитьсц в библиотеке ИЭЦОР. Автореферат разослан".

OKWsXcFf)* 1992 г.

р

Ученый секретарь ^

специализированного совета, к.м.н. 0 // Т "^--^.ГПухова

о!

—; г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Сложный вид современных дозиметр1гческих моделей, высокая степень их детализации, наличие большого количества переменных во времени параметров, необходимость расчета не только ожидаемой за жить дозы, но и получение всего спектра параметров, характеризующих бнокииетическне и физические процессы в организме существенно затрудняет, а порой делает невозможным, использование традиционных методов дозовых оценок. Многообразие ситуации, не укладывающихся в стандартные схемы расчета приводит к необходимости создания для каждого отдельного случая самостоятельной компьютерной программы анализа ситуация. Однако, эта работа требует значительного времени, что неприемлемо в условиях радиационной аварии.

Проблема можег быть решена при наличии в распоряжении специалистов гибкой специализированной операционной оболочки, вобравшей в себя известные в настоящее время модели метаболизма радионуклидов, воэрастно-половую модель внутреннего облучения человека, возможности компьютерных баз данных, графические средства анализа и интерпретации.

Особое значение создание Системы поддержки дозиметрии внутреннего облучения имеет для решения задач, связанных с анализом доз внутреннего облучения в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Самостоятельную проблему Составляет задача создания инструментальных средств разработки новых национальных норм радиационной безопасности, основывающихся на принципах и подходах, 'пложенных в публикации 60 МКРЗ. Потребность в Системе поддержки дозиметрии внутреннего облучения испытывают такие области науки и практики, как радиобиология, радиотоксикология, дозиметрия, радиационная безопасность и медицинская радиология. Цель работы.

Разработать, научно обосновать и реализовать па базе компьютера моделирующую Систему сопровождения дозиметрии внутреннего облучения, предназначенную для ретроспективного восстановления, оценки текущих и прогноза ожидаемых доз внутреннего облучения персонала и населения. Исследовать с помощью Системы динамику формирования доз внутреннего облучения населения в результате аварии на Чернобыльской АЭС, методы ретроспективного восстановления, прогноза и контроля доз при аварии на Чернобыльской АЗС. Основные задачи.

1. Анализ методов, моделей и программных инструментальных средств оценки доз

внутреннего облучения персонала и населения. Обоснование концепции системы

сопровождения дозиметрии внутреннего облучения.

1-олкам 745

2. Разработка структуры и реализация многофункциональной Системы поддержки дозиметрия внутреннего облучения. Проведение численного моделирования биокпцетических процессов облучения организма лиц различного возраста.

3. Исследование динамики формирования доз внутреннего облучения населения, методов ретроспективного восстановления, прогноза и ко1гтроля доз при аварии на Чернобыльской АЭС:

а. Определение дозового вклада кероткожнвуших изотопов иода по отношению к

дозе па щитовидную железу от йода-131. G. Расчет динамики накопления изотопов стронция в организме человека вследствие аварии на ЧАЭС. Расчет динамики формирования дозы. Сравнение различных возпаст-записимых моделей биокинетики стронция. Обоснование выбора модели для прямых и косвенных методов дозиметрии. Исследование возможности применения косвенных методой (на основе результатов измерения скорости экскреции стронция с мочой) для контроля текущего поступления и содержания стронция в организме, в. Анализ методов ретроспективного восстановления уровней ингаляционного поступления радионуклидов на ранней стадии аварии, г. Определение зависимости от возраста дозоаых коэффициентов для изотопов пезия.

Научная новизна работы.

Новизна настоящего исследования и полученных результатов определяется тем, что впервые:

- предложена и реализована концепция компьютерной Системы поддержки дозиметрии внутреннего облучения. Моделирующее Япро Системы базируется на разработанной автором информационной объектно-ориентированной модели организма человека, его органов и систем, подверженных внутреннему облучению за счет инкорпорированных радионуклидов;

-установлена динамика формирования доз внутреннего облучения у лиц различного

возраста вследствие аварии на Чернобыльской АЭС; -проведен сравнительный анализ Еозраст-зависимых моделей ретроспективного восстановления и прогноза доз внутреннего облучения;

- подготовлены методические рекомендации по оценке доз облучения населения.

nafifiTH

Разработанная автором Система поддержки дозиметрии внутреннего облучения относится к классу систем поддержки принятия решений (Decision Support System) и может быть использована для:

- получения информации о текущих и прогнозируемых дозах внутреннею облучения для принятия решения о вмешательстве d случае радиационном аварии;

- ретроспективного восстановления доз внутреннего облучения;

- прогноза доз внутреннего облучения;

- в целях штатного радиационного, экологического, и медицинского мониторинга.

Возможно применение Системы и качестве автоматизированного рабочего места специалиста в области дозиметрии внутреннего ой/учении. Реализация Системы иа базе персонального комиью;ера позволяет обеспечить ее мобильность и надежность в условиях радиационной аварии.

Результаты, приведенные в работе, получены а процессе практической работы s отделе дозиметрии и радиационной гигиены УНИГ'М М'З и ЛИ Украины и вошли в Ol четную и справочную документацию, подготовленную по запросам правитеяь-сгвенных и общественных организаций в рамках научной тематики' отдела. В настоящее время Система используется для обеспечения дозиметрической части Украинского Национального регистра и расчетов производных нормативов при подготовке проекта национальных Норм радиационной безопасности.

Апробация работы, Диссертационная работа и ее отдельные фрагменты докладывались на Всесоюзной конференции "Радиационные аспекты Чернобыльской аварии" (Обнинск, 1988), конференции молодых ученых и специалистов в Институте Биофизике МЗ СССР (Москва, 1989), Всесоюзны! мемориальной конференции пм.Ю.И.Москалева (Москва, 1989), Международном симпозиуме ВОЗ "Эффекты на щитовидной железе в результате облучения населения при аварии на ЧАЭС" (Чернигов, 1990), Всесоюзной выставке "Информатика в здравоохранении (Москва, 1990), Республиканской научно-практической конференции "Итоги оценки последствий аварии на ЧАЗС (Киев, 1991), конференции молодых ученых УНЦРМ МЗ Украины (Киев, 1992), межлабораторном семинаре в Институте кибернетики им. Глушкова (Киев, 1992). Материалы работы использовались при подготовке Технического доклада Международного чернобыльского проекта (Вена, 1992). Часть результатов (реализация я сравнение fl03HMetpii4CCKHx моделей стронция, реализация новой модели дцхател! ной системы) предст пиленных в работе получены в рамках программы сотрудничества с Национальным инсттунш исследований в области охр.-чил окружающей среди (CSF), Мюнхен. Рекламная информация о Системе опубликована мюнхенским отделением фирмы "Канберра".

Нч запит/ ?уно."ят<чг с.педуючг»*г положения и результаты, полученные непосред-сгЕенно автором:

1. Концепция и реализация Системы поддержки дозиметрии внутреннего облучения.

2. Результаты применения paapaOoiанион Системы для анализа ситуаций, связанных с аварией на ЧЛЭС:

а. Зависимость от длительности ингаляционного поступления и задержки начала поступления величины и клала короткожнвущих изотопов йода в дозу на щитовидную железу и все тело при аварии на ЧАЭС.

б. Функции динамики накопления изотопов стронция в организме человека вследствие аварии на ЧАЭС. Функции динамики формирования доз. Результаты сраинешпелького анализа возраст-зависимых моделей системного метаболизма изотопов стронция. Дозовые коэффициенты "ожидаемая доза при еди-иичном однократном поступлении" стронция-89 для лиц разнога Еозраста.

в. Результаты ретроспективного восстановления уровней ингаляционного поступления радионуклидов на ранней стадии аварии для жителей гИрипять н г.Кнев, прогнозируемые дйнамики формирования дозы.

г. Зависимость ог возраста дозошх коэффициентов для изотопов цезия. ЩбдцкйШЩ. По теме диссертации опубликовано 11 работ.

Структура работы. Диссертация представлена на 158 страницах машинописного текста, включающего 28 рисунков и 24 таблицы. Работа состоит из введения, 4 глаз, выводов и списка литературы. Список литературы включает 141 источник, из которых 43 - отечественных и 98 - зарубежных. Имеется два приложения на 14 страницах, иллюстрированные 3 рисунками и 2 таблицами.

МАТЕРИАЛЫII МЕТОДЫ ИССШДОНАНИЯ

Исходная информация. В расчетах должна использоваться вся имеющаяся в распоряжении специалиста информация:

- пути загрязнения организма;

- физические, и химические характеристики радиоактивного загрязнения окружающей среды и продуктов питания;

- результаты прямых измерений содержания радионуклидов в теле человека, отдельных органах и тканях;

-уровень загрязнения продуктов питания, почвы, воды и воздуха;

- измерения скорости фекальной и мочевой экскреции радионуклидов у отдельных лиц или групп, пострадавших при аварии.

В моделирующих расчетах должны учитываться возраст, пол пострадавших и, по возможности, модифицирующие факторы, влияющие на дозовые оценки.

Для целей дозиметрии отдельных лиц из населении и иаселени* в целом важно 1 использование адекватных возрастно-половых моделей структуры питания, физиила-рш, метаболизма и транспорта энергии ионизирующих излучений в организме. Желателен учет механизмов очищения окружающей среды и рациона велгдетвч; естественных процессов и принимаемых защитных мер.

Доэимстрические модели. Штатная и аварийная дозиметрия должна основываться на математических моделях, рекомендованных Международной или Национальной комиссией по радиологической защите. Результаты расчетов:

-динамика содержания радионуклидов в отделi мых органа.* и тканях, - мощность дозы и накопленная в органах и тканях доза, -динамика формирования эффективной дозы, -скорости мочевой и фекальной экскреции

должны быть доступны дня анализа и интерпретации в графическом и цифровом виде и, в сарае необходимости, сохранены в специализированной базе данных. Требования к структуре и возможностям Счете "и. Перечисленный выше спектр возможной исходной информации и условия, накладываемые на расчет требуют использования гибкой пренрамм чой среды, позволяющей оперировать с большими массивами неоднородных данных. Прежде всего, и ней необходимы средства дпя выполнения моделирующих дозиметрических расчетов динамики транспортно-мета-болнческих процессов в организме.

D системе поддержки дозиметрии должны быть предусмотрены средства для веления большого количества служебных баз данных, электронных таблиц и текстовых документов, содержащих всю разнообразную информацию, которой обладает специалист на момент анализа.

Аппаратные средства. Исходя из вышескаэпи ого, было принято решение реализовать Систему поддержки дозиметрии внутреннего облучения в виде полностью автономного программного продукта, работающего на IBM-совместимых персональных компьютерах.

Разработка системы проводилась на персональны.» компьютерах IBM PS/2 моделей 6(1, 80. Система может быть перенесена на любой персональный компьютер, работающий с операционной системой MS-DOS версии 3.3 и выше, фирмы Microsoft Corp. и имеющий: оперативну ю память 640 К; математический сопроцессор 80x87; графические видеоадаптеры VGA или IBM 8514/а; устройство ввода "мышь"; накопитель на ЖМД емкостью пе менее 20 Мбайт.

Про1ряммные средства. Для эффективной работы специалиста в области дозиметрии внутреннего облучения, требуются средства для onepiipopamm разнородной, зачастую противоречивой, исходной информацией, а так же для управления математическими моделями поведения радионуклидов в окружающей среде и организме человека.

Принимая во внимание сложность структуры исходной информации я повышенные требования к структурированности программы и данных, было приня то решение реализовать расчетную моделнруюшует часть системы (в дальнейшем Ядро

2-чпкчя 715

Системы) на объектно-ориентированном языке Turbo Pascal фирмы Borland International.

Математический аппарат. Математические модели метаболизма представлены в Системе либо в виде системы дифференциальных уравнений первого порядка с переменными коэффициентами вила

^ - K(t)Q + f(t) (1)

где Q - вектор-столбец концентраций qj (1 = 1..с), с - обобщенное число камер,

K(t) - транспортная матрица системы, с элементами, зависящими от времени, f(t) - вектор-столбец функций влияния.

Либо в виде системы интегро-дифферешшальных уравнений (так же с переменными коэффициентами). Уравнения описывают динамику содержания радионуклида в отдельных органах и тканях организма Моделирование в Системе ведется путем решения системы дифференциальных уравнений первого порядка с переменными (зависящими от возраста) коэффициентами. Возможно использование альтернативного метода - численное решение интегральной формы системы уравнений:

t

Q(t) - Ф(ио)ООо) + /®(t,T)f(x)dx (2)

«0

где Q - вектор-столбец концентраций qj (i=1_с), с - обобщенное число камер, t

Ф(¥0) = схр /K(t)dt - переходная матрица состояний биокинетической системы, •О

K(t) - транспортная матрица системы, f(t) - вектор-столбец функций влияния. Используются алгоритмы с адаптивным изменением шага интегрирования, поддерживающие заданную точность решения на шаге и реализующие методы борьбы с "жесткостью" систем уравнений.

Среднее значение эквивалентной дозы к моменту времени t, формируемое излучением тканей-источников S в ткани-мишени Т:

H(t) = V /SEE(T-S;t)jQjtS(t)d'C, [Зв] (3)

JLjiq

j,s

гае суммирование ведется по тканям-источникам S=1..44 и радионуклидам j,

SEE(T-S;t) - зависящая от возраста удельная эффективная энергия (Spécifié Effective Energy), выраженная в [Зв/распад)] и рассчитываемая следующим образом:

где И - тип излучения,

Ун - выход излучения типа Л на один распад, Ед - энергия излучения, МэВ,

- взвешивающий фактор излучения, АР(Т-Б;0д - средняя фракция поглощенной тканью Т энергии излучения типа Л, М^ - масса (кг) ткани-мишени Т.

Концепция н реализация Системы. В результате анализа задач, стоящих перед экспертами в области дозиметрии внутреннего облучения, текущего состояния программных средств дозиметрии, в работе предложена и реализована концепция компьютерной Системы поддержки дозиметрии внутреннего облучения.

Концепция подразумевает создание на базе персонального компьюзера многофункциональной интегрированной программно-методической среды, обеспечивающей выполнение всего комплекса процедур обработки •информации, необходимого для регроспективнот восстановления и прогноза динамики формирования доз внутреннего облучения персонала и населения: -сбор н обработку потоков разнородной первичной дозиметрической информация для моделируюшнх расчетов; -проведение численных экспериментов, моделирующих внутреннее облучение

человека как в результате радиационной аварии, так и при нормальных условиях; -накопление результатов .моделирования, их анализ и обобщение с целью дальнейшего использования при реконструкции доз внутреннего облучения « прогнозе динамики формирования доз. Концепция включает принцип использования обьектно-ориентированного подхода в построении информационной модели процессов внутреннего облучения, гибкость и открытость Системы.

Результаты применения Системы.

Разработанная Система была нспопьзовииа нами для анализа методических . проблем, связанных с ретроспективным восстановлением и прогнозом динамики формирования доз внутреннего облучения населения в результате аварии на ЧАЭС.

R

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССПЦЦОВАНИЯ

При рассмотрении раннею атапа аварии прежде всего, следует огметигь роль иктшов йода. Наиболее опасным среди них являете* йо«-131. После аварии бьы получен обширный массив результатов прямых измерений содержания в щитовидной железе. Однако, вследствие того, что массоьые измерения щитовидной железы начались спустя несколько суток после взрыва, в распоряжении специалистов практически отсутствуют данные прямых измерений содержания в щитовидной железе короткожнвущнх изотипов йода. Поэтому, для корректной дозиметрии требовалось оценить их вклад в дозу. С проблемой короткоживуших изогопов йода связан радиоактивный теллур 132.

Относительный в/лад короткоживуших (потопов йода в дозу на поп оьидную железу

Гис. 1

Для большинства жителей 31) км зоны радиоизотопу йода поступали в основном ингаляционным путем. И расчетах исходное соотношение между изотопами было Принято равном соотношение этих изотопов в реакторе РБМК-1000 с кампанией 1100 суток. Уровень поступления изменялся в соответствии с распадом изотопов йода и накоплением в окружающей среде дочернего 1321. С использованием Системы были получены зависимости (от длительности контакта с радиоактивным облаком и момента начала поступления) вкладов отдельных изотопов йода в дозу на щитовидную железу. Наибольший дозовьш вклад среди прочих изотопов йода, имеет 1331 - до 30% дозы от 1311 при длительности контакта порядка 1 часа. Следующим

по значению является 1351 - до 5%, при той же длительности поступлении (рнс.1). В реальной ситуации такие высокие вклады характерны лишь для ограниченной группы лиц, оказавшихся в момент аварии непосредственно на территории ЧАЭС и покинувших зону поражения через несколько часов. Для населенных пунктов характерная величина вклада была порядка 10% (при длительности контакта до 6 суток и задержке начала поступления до 12 часов).

В итоге можно отметить, что коррекцию доз облучения щитовидной железы необходимо проводить для тех населенных пунктов 30-километровой зоны, в которых повышение гамма-фона началось в первые сутки после аварии, а отселение было произведено в сроки, исчисляемые днями. При длительности поступления больше нескольких дней, оснивная дозовая нагрузка определяется йодом-131. Вкладом остальных изотопов йода можно пренебречь.

Динамика удержания гшутония-239 в организме новорожденного ребенка после ингаляционного поступления

10 т

0.1

в1оо4.Ас( TrabSrf Aet —ж— Coitaif.Aef -—4— TftbVftt Act —c— CariVol Act — TtitMirf.At»

□ liv.r A,

□ Kldn»yi

Aet

10000

100000

Иремн, сут.

Условия моделирования: Длительность ингаляционного поступления плутония-239 -1 час. Суммарная активность вдыхаемого воздуха - 1кБк. Аэрозоль легочного класса Y, АМАД - X мкм. IIa рисунке: BloodAct - активность изотопа в крови, TrabSrfAct -содержание на поверхности трабекулярной кости, CorlSrfAct - содержание на поверхности кортикальной кости, TrabVolAct - содержание в объеме трабекулярной косги, CortVolAcl - содержание в объеме кортикальной кости, TrabMarr-Act -содержание в поверхностном слое трабекулярной кости, LiverAct - содержание в печени, Kidneys.Act - содержание в почках.

Рис. 2

1

Ингалицнонное поступление трансурановых радионуклидов, на ранней фазе аварии влекло за собой значимые дозы на органы. В работе показан квазилинейный характер формировании дозы от нетранспортабельных соединений долгоживущих радиоизотопов трансуранового ряда. Показано, что максимальная доза от плутония-239 формируется на клетках поверхности кости (ПК) составляя для новорожденного ребенка в среднем 14 мкЗв/год на 1 Бк начального поступления. Далее следует печень 5 мкЗв/год, клетки красного костного мозга (ККМ) -1.3 мкЗв/год и гонады -0.3 мкЗв/год. На риь.2 приведены результаты компьютерного моделирования динамики удержания нлутония-239 в организме новорожденного ребенка.

Особое место среди, факторов внутреннего облучения занимают стронций-ДО и етрпнцнй-90. Принимая во внимание особенность рациона детей первых лет жизни -значительные уровни потребления коровьего молока и молочных продуктов, на наш взгляд дотовые оценки необходимо производить именно для этой критической, по отношению к дозам и эффектам, группы населения.

С использованием Системы было проведено моделирование облучения тканей детского организма нзогопами стронция в реальных условиях после Чернобыльской аварии. В расчетах предполагалось, что поступление стронция-90 началось сразу после рождения и продолжалось всю жизнь. Основными источниками поступления стронция являются вида, молоко и овощи. Для расчетов использовалось приближение, когда вся активчость, поступающая с пищей присваивается "эффективному суточному рациону", состоящему из воды, молока и овощей. Уровень загрязнения молока и овощей - 1 Бк/кг, а питьевой воды - 0.25 Бк/л. Функция потребление овощей принимается такой же, как и функция потребление воды. Период полу-, очищения рациона равен 10 годгм.

Моделирование показало, что максимального значения в 95 Бк содержание ш объеме кортикальной кости достигает к 17-летнему возрасту. Содержание в объеме трабекулярной кости вплоть до возраста 17 лет в среднем в 4 раза ниже, к 70-летнему возрасту в объеме кортикалыю кости находится 14 Бк, а объеме трабекулярной кости -1.2 Бк. Ожидаемая эффективная доза (ЭД) при заданных условиях моделирования составила 217 мкЗв. Ожидаемая эквивалентная доза на ККМ 1470 мкЗв, а на клетки ПК 3600 мкЗв. Наибольшее значение мощности годовой дозы 18 мкЗв/год наблюдается при возрасте около 2 лет, минимум мощности годовой дозы приходится на 15-летний возраст, что связано с перестройкой скелета.

Одной из важных задач в проблеме нормирования послеаварийного облучения населения является расчет мощности годовой дозы, формируемой в текущем году. Такие расчеты были проделаны нами. В табл.1 нредстаалены вклады в дозу 199}. года поступления стронция-90 в течение предыдущих лет. Таблица 1 может быть

использована для расчета полного значения мощности ЭД на конец 1991 гола для произвольной функции поступления стронция в 1986-1991-гг.

Таблица!.

Мощность ЭД, сформированная к концу 1991 гола гтронцнем-90, поступавшим пероральнп 1 Бк/сут в течение 1 года в различные сроки после аварии на ЧАЭС

Год поступления Мощность ЭД, мкЗв/(Вк*суг)

Дети, рожденные в 1886 году Взрослые

1986 6.2 .87

1987 6.2 .99

1988 6.2 1.20

1989 5.8 1.42

1990 5.5 1.79

1991 10.2 4.02

Стронций-89 игра! заметную дозообразуюшую роль лишь на нервом году после аварии. В отличие от стронция-90, для стронций-89 До настоящего времени не были известны дозовые коэффициенты "доза на единицу перорального поступления" для лиц разного возраста. В работе приводятся их значения.

Кроме того, были проведены расчеты, аналогичные описанным выше расчетам для стронцня-90. Начальные уровни загрязнения "эффективного рациона" были взяты в 6 раз выше, чем соответствующие значения для стронция-90. Период полуочищения рациона - 50 суток. При этом максимальною значения 19 Бк содержание в объеме кортикальной кости достигает к 100 сугкам с момента начала поступления. Ожидаемая эквивалентная доза на ККМ 33 мкЗв, а на ПК 32 мкЗв дня новорожденных детей, 4 мкЗв и 3.3 мкЗв соответственно для взрослых.

Сравнение возраст-зависимых дозиметрических моделей стронция На данный момент известно несколько возраст-зависимых моделей метаболизма стронция. В работе рассмотрены и проанализированы модели МДегтевой, Публикации 56 МКРЗ (МКГЗ-56) и модель Рабочей Группы МКРЗ (МКРЗ-56В). Показано, что модели МКРЗ-56 и МКРЗ-56В дают хорошо совпапагощие результаты для динамики накоплении и выведения стронция из костных структур. Однако, моделирование содержания стронция в крови и его выведения с мочой показало, что использование более детальной модели £1КРЗ-56Ц позволяет получить существенно уточненые значения этих параметров.

Исслсдование возможности контроля за поступлением и содержа'!и ем стронция-90 в организме косветшими методами

Прямое (¡п vivo) измерение содержания стронций-90 в организме практически невозможно. Существует необходимость исследования возможности контроля за поступлением и содержанием стронция-90 в организме косвенными методами. Дня этих целей была использована разработанная Система.

Проведенные расчеты показали, что при хроническом поступлении стронция-90 с пищей в реальных условиях территорий, загрязненных после аварии на ЧАЭС, у детей уровень мочевой экскреции составляет 10-20% потока входной активности, а у взрослых - 2-10%. При абсолютных значениях входного потока активности 0.1-10 Бк/сут. измерение активности стронция-90 в моче вполне возможно с использованием как методов Сета-спектрометрии, так и радиохимических методов в сочетании с радиометрией. Такая работа ведется в настоящее время в отделе дозиметрии и радиационной гигиены УНЦРМ МЗ и АН Украины.

Разработанная Система была применена для анализа возможности использования результатов измерения содержания стронция-90 в моче с цел'.:< контроля его содержания в костных структурах. В условиях хроническою поступления скорость экскреции стронция с мочой практически полностью определяется входным потоком изотопа. Расчеты показали, что при хроническом поступлении стронция с начальным темпом 1 Бк/сут. и периоде полуочнщения рацнона 10 лет, его содержание в скелете взрослого человека спустя 10 лет после начала поступления будет 45 Бк а скорость мочевой экскреции - 6x10"^ Бк/сут. При этом активность, выносимая в мочу непосредственно из скелета составляет порядка 10"2 Бк/сут. Таким образом, возникает проблема измерения сверхнизких содержаний изотопа на фоне существенного транзитного потока. Применение "чистой диеты" (например, при госпитализации) с целью исключить влияние входного потока, не эффективно. Это связано с наличием глобального стронция на уровне 10~2 Бк/сут. в практически любом "чистом рационе". Таким образом, использование косвенно-дозиметрических методов для контроля содержания стронция-90 в скелете человека в реальных условиях загрязненных территорий не представляется возможным. Единственным приемлемым способом такого контроля, на наш взгяд, является измерение образцов костей. Разработанная Система и полученные в работе зависимости могут использоваться для интерпретации тлких данных.

Следует отметить, что полученная динамика содержания изотопов стронция в тканях организма доказывает несостоятельность попыток использовать для выведения изотопов стронция такой радикальный способ "очистки" организма, как гемо-сорбция.

Слелующие важные дозообразующие радиоизотопы - цезий-134, цезяй-137. 'асчет доз внутреннего облучения от этих изотопов относительно прост, ввиду ipocroTu детектирования их наличия в окружающей среде, продуктах питания и еловеке. В настоящей работе рассчитана зависимость дозогых коэффициентов нзо-опов цезия от возраста человека. Показано, что изменение геометрии облучения у етей уменьшает фракцию поглощенной зиерекк l^Cs, не более чем на 13% вплоть о возраста 1 год. Для 134cs, в силу большего вклада гамма-компоненты в суммирую дозу, это уменьшение не превышает 24%, и составляет 37% для новорожденных. Голучгнная зависимость используется в УНЦРМ МЗ Украины при расчете доз блучения tía основании измерений на СКЧ.

ВЫВОДЫ

Ice изложенные в работе материалы и полученные результаты могут быть обобщены форме следующих основных выводов.

. Предложена концепция Системы поддержки дозиметрии внутреннего облучения. Концепция подразумегает создание ка базе персонального компьютера интегрированной щхнраммно-методической среды, обеспечивающей: -сбор, накопление и обработку потоков разнородной первнчноЗ

дозиметрической информации для моделирующих расчетов; -проведение численных экспериментов, модеянрузотдих внутренней облучение человека как в результате радиационной агарии, так и при нормальных условиях;

-накопление реэуздтатоа моделирования, их анализ и обобщение с целью дальнейшего использования при реконструкции доз внутреннего облучения и прогнозе динамики формирования доз.

Концепция включает принцип использования объектио-ориентиргланного подхода в построении информационной модели процессов внутреннего облучения, гиб.костьи откритопъ.

С использованием Система проведено моделирование биокинетики основных равиациспао-значимых радионуклидов е барьерных н системных органах людей различною возраста. Еыполнененз ревизия новейших дозимгтр!гческкл моделей, разргбатыва«-*'^ Рабочими Группами MKI'3. Получены дозовые коэффициенты "ожидаемая доза при единичном однократном поступлении" стронция-89 для лиц разного возраста. Самоется геясную ценность представляют сформировавши щ процессе создания Системы библиотеки зависящих от возраста удельны* эффективных зт-ргий и библиотеки физико-химических характ ерксткя важнейших радиоизотопов.

4. Анализ ситуаций, связанных с аварией на ЧАЭС, выполненный с помощью Системы, потопил получить следующие научные результаты: -Максимальный относительный вклад короткоживущих изотопов йода в дозу на щитовидную железу после аварии на ЧАЭС составил 35%, по отношению к дозе ог йода-131. При этом вклад йода-133 составил 30%. -Оценены уровни ингаляционного поступления радионуклидов и дозы на начальном л апе аварии ни ЧАЭС. Верхний предел ожидаемых диз внутреннего облучения жителей г.Прншпь в терминах ЭЭД составил 3 сЗв. Для жителей г.Kiiiu ожидаемая доза за счет шпаляционного поступлении на начальном этаг.е ьварии не превышала 0 005 сЗв (взрослые), и 0.014 сЗа (новорожденные). Установлен квазилинейный характер формирования дозы ог нетранспортабельных соединений долгоживущих иютоноз трансуранового ряда. - Получена динамика формирования дозы ог изотопов стронция в результате аварии на ЧАЭС. Выделена критическая группа населения - дети первых лет жизни. Установлено, что, максимальная ожидаемая эффективная доза от сгрот.пя-90 для этой фугши составит 217 мкЗа при уровне загрязнения молока н овощей - 1 Бк/кг, а шньеьой воды - 0.25 Бк/л. Определены границы применимости косвенных методов дозиметрии стронция-90. Показана возможность их использования для контроля текущего поступления пзоюпа у отдельных лиц из населения. Применение косвенных методов для ретроспективного восстановления уровней поступления и контроля текущего содержания стронция в скелете существенно затруднено, ввиду высоких требований к чистоте рациона обследуемых. -Рассчитаны возраст-зависимые дозоиые коэффициенты дли цезия-134 и цезия--137. Показано, что изменение геометрии облучения у детей уменьшает , фракцию поглощенной энергии 13"?Cs не более чем на 13% вплоть до возраста 1 год. Дня l-^Cs это уменьшение ие превышает 24%, и составляет 37% uns новорожденных.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЫ'ГАШШ .1. Радиационная обстановка в ПГТ Полесское на сентябрь 1987 г./ В.В.Бсрковсхпй, М.Г.Бузынный, Е.К.1 аргер, А.В.Зеленский, 11.10.Комариков, ДАЛазарь, С.Ю.Нечаев, С.И.Табачников//Мат. Респ. науч. конф. "Мед. проблемы радиационной защити" 15-17 дек. 1987 г. - Киев, 1987.-С.З-5.

2. Структура и программная реализация базы данных по медициьской радиологии на осноие микро-ЭВМ "Искра-226"/ИАЛихтарев, ЛЛ.Коаган, В.Б.Берковский, Е.П.ЗаГшева, И.В.Сметанипа//Мед. проблемы радиац. защиты: Мат. Респ. науч. копф. Киев, 1У87.-С.42-47.

3. Репин B.C., Чумак В.В, Псркорский И.В. Восстановление индивидуальных доз облучения у эвакуированного населения//Мат. Исесоюзн. нау". конф. "Радиационные аспекты Чернобыльской аварии". Обнинск 22-25 июни 1988 г.-М., 1988-С.11-12.

4. Репин B.C., Серковскнй B.R, Чумак В.В. Сравнительный анализ вариантов реконструкции индивидуальных доз эвакуированного насслснич//Проблсмы радиационной медицины.-Киев, 1989.-Вып.2.-С.39-19.

5. Проблема ретроспективного определения оценки лоз облучения легких, желудочно-кишечного тракта и щитовидной железы у эпатированного населсния/В.С.Репин, В П.Всрковскнй. ПАКаиро, Л.П.Копган, В.В.Чумак, Н.К.Шандала, Г.М.Гулькп//Лктуать. вопросы дозиметрии внутреннего облучешнкТездок.совет., Гомель, 20-21 сент. 1990 г.-М., 1989.-С.22.

6. Диагностика со; ¿ржания стронция-90 в объектах окружающей среды украинско-Селарусского Полесья после аварии на ЧАЭС/ИЛЛихтэрев, И.А.Кгпро, Н.К.Шандала, П.ПЛось, 1!.С.Репин, Г.М.Гулько, П.П.ЧепурпоП, В.Б.Верковскчй, НЛ.Цыганков//1?1юл. и радшпкол. аспекты последствий аварии на Чернобыльской атом, станции: Тез. докл. 1 Междунар. конф. Зеленый мь:с, 10-18 сент. 1990 г.- М„ 1990.-С.246.

7. Methodology and Practice of Long-Term Epidemiological and Dosimetric Ivestigntionj of Risk Of Late Effects Of Thyroid Irradiation in Children as a Resalt of the Chernobyl Accident/Lichtarcv I.A . Shandala N.K, Gulko G.M, Kniro 1.Л., Repin Y.S., Chcpumoy N.I, Berkovski V.B. //Symposium on the Effects on the ITiyroid of Exposed Populations Following The Qiernoliyl Accident. Chernikov, 3-6 December l''9(>.

8. Лихтарев HA Kailpo ПЛ., Бсрковскпй B.C. Ожидаемые дозы облучения • критическом субиопуляцнн населения украинского Полесья от стронния-9()//Итоги оценки мел. последствий аварии на Чернобыльской АЭС: Тез. докл. Респ. науч.-практич. конф. Киев, 1991. С.132-133.

9. Дозообразующие факторы внешнего и внутреннего облучения на различных этапах аварии на Чернобыльской АЭС/В.С.Решпг, В.В.Чумак, В.Б.Берковский, С.Ю.Нечаев// Информ.бголл. "Медицинские последствия аварии иаЧАЭС. ВНПРМ АМН СССР. -Киев, 1991.-С.92-100.

10. Репин В С, Перковскии B.R, Пархотик Д.П. Система формализованной аварийной оценки и прогноза доз внутреннего облучения персонала it население/Сборник "Проблемы радиационной м?яицини." -Киев, 1991. -Вып.З-С.125-130.

11. Международный Чернобыльский проект. Технический доклад. Оценка радиологических последствии и зтшитных мер - Вена, J992.-- 740 с.