Обмен плутония при поступлении через повреждённую кожу человека с учётом влияния ДТПА-терапии

Щадилов, Анатолий Евгеньевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Обмен плутония при поступлении через повреждённую кожу человека с учётом влияния ДТПА-терапии
ВАК РФ 03.01.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Обмен плутония при поступлении через повреждённую кожу человека с учётом влияния ДТПА-терапии"

На правах рукописи

904602322

Щадилов Анатолий Евгеньевич

ОБМЕН ПЛУТОНИЯ ПРИ ПОСТУПЛЕНИИ ЧЕРЕЗ ПОВРЕЖДЁННУЮ КОЖУ ЧЕЛОВЕКА С УЧЁТОМ ВЛИЯНИЯ ДТПА-ТЕРАПИИ

03.01.01 - Радиобиология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

2 О МДМ 2010

Москва-2010

004602322

Работа выполнена в Федеральном Государственном унитарном предприятии Южно-Уральский институт биофизики Федерального медико-биологического агентства России

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор

Хохряков Валентин Фёдорович

Официальные оппоненты:

Академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор

Булдаков Лев Александрович

Доктор технических наук

Жуковский Михаил Владимирович

Ведущая организация:

Федеральное государственное учреждение науки Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

заседании диссертационного совета Д. 462.001.01 при Федеральном государственном учреждении Федеральном медицинском биофизическом центре им. А.И. Бурназяна Федерального медико-биологического агентства России по адресу: 123182, г. Москва, ул. Живописная, д. 46

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного учреждения Федерального медицинского биофизического центра им А.И. Бурназяна Федерального медико-биологического агентства России

Защита диссертации состоится

Автореферат разослан «_

2010 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 462.001.01

Шандала Н.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность исследования

Плутоний стал неотъемлемой частью жизни технологически развитого общества и обеспечения жизнедеятельности человека. Этот радионуклид используется в мирных целях в медицине, на атомных электростанциях, а также играет важную роль в обеспечении военной безопасности страны. По оценке Международной комиссии по делящимся материалам в 2007 году мировые запасы выделенного плутония составляли приблизительно 500 тонн и продолжают расти (IPFM, 2007). Это увеличивает вероятность инцидентов, связанных с внештатным поступлением плутония в организм персонала в процессе производства, хранения и переработки плутония.

Случаи острого поступления плутония и его неизменного технологического спутника 241Ат в настоящее время формируют значимую дозовую нагрузку на организм у отдельных лиц из числа персонала. В первую очередь это относится к случаям поступления актинидов через повреждённые кожные покровы (далее также раневое поступление), зарегистрированным у сотен работников плутониевых производств как в России (Хохряков В.Ф. и соавт., 1994; Маслюк А.И. и соавт., 2005), так и за рубежом (Schofield G.B., 1963; Hammond S.E. and Putzier E.A., 1964; Jech I.J., et al., 1969).

Существующие проблемы оценки опасности поступления актинидов в организм человека через повреждённые кожные покровы связаны с тем, что интерес научного сообщества долгое время был обращен к решению проблемы дозиметрии ингаляционного поступления. Созданию биокинетических и дозиметрических моделей для раневого пути поступления уделялось значительно меньшее внимание. Опубликованные исследования по этой тематике посвящены развитию лишь самых общих подходов к описанию поведения радионуклидов в месте первичного отложения (Schofield G.B. 1969, Piechowski J. et al., 1989). Наиболее полно проработанная биокинетическая модель обмена радионуклидов в местах ранений кожи, созданная под руководством Guilmette R. и Durbin Р., представлена в Публикации 156 Национального совета по радиационной защите и измерениям США (US NCRP, 2007),

далее модель НКРЗ 156. Модель НКРЗ 156 базируется на результатах экспериментов на животных, без исследования особенностей обмена радионуклидов в организме человека и противоречит данным, наблюдаемым при обследовании случаев раневого поступления плутония у лиц из персонала ПО «Маяк».

Дозиметрия случаев раневых поступлений осложняется и тем, что при проводимых для пострадавшего работника хирургическом иссечении загрязнённых тканей и/или курсе хелатотерапии для ускорения выведения плутония из организма изменяется характер обмена этого радионуклида по сравнению с естественным. При этом прямое применение обычных моделей естественного обмена плутония в период лечения становится невозможным. Использование существующих модификаций этих моделей (La Bone Т. R., 2002; Bailey B.R. et al., 2003) не отвечает насущным потребностям специалистов в области дозиметрии внутреннего облучения. В значительной степени это обусловлено эмпирическими подходами, заложенными в основу подобных моделей, отсутствием учёта в них отличий эффективности пентацина в выведении плутония из различных органов и тканей организма.

Цель исследования

Целью настоящего исследования является создание научной основы для организации системы дозиметрического контроля персонала при поступлении плутония через повреждённые кожные покровы путём разработки физиологически обоснованных биокинетических моделей, описывающих поведение плутония в организме с учётом модифицирующего действия тринатрийкальциевой соли диэтилтриаминпентауксусной кислоты (Са-ДТПА, пентацин).

Задачи исследования

1. Систематизация данных о случаях раневых поступлений актинидов у персонала ПО «Маяк».

2. Создание модели биокинетики плутония, описывающей обмен растворимых соединений радионуклида в местах ранений кожи, на основе адаптации модели НКРЗ 156 к результатам обследований случаев раневых поступлений у персонала ПО «Маяк».

3. Создание модели поведения плутония в органах вторичного депонирования, учитывающей влияние Са-ДТПА, вводимого внутривенно, на характер обмена инкорпорированного радионуклида.

Научная новизна исследования

^ Создана новая версия биокинетической модели НКРЗ 156, описывающая обмен растворимых соединений плутония в местах ранений кожи. Модель разработана на основе данных о динамике резорбции актинидов из мест ранений у человека, полученных по результатам прямых измерений активности радионуклидов в месте первичного отложения.

^ Создана физиологически обоснованная модель, описывающая на основе системы нелинейных дифференциальных уравнений кинетику образования и выведения комплекса Ри-ДТПА из организма человека. Впервые для построения такой модели использован подход, позволяющий учесть различия в метаболизме Са-ДТПА и металлохелата Ри-ДТПА.

Практическая значимость исследования

1. Новая версия модели НКРЗ 156 позволяет получать научно-обоснованные оценки доз внутреннего облучения и важна для радиационной защиты пострадавших при раневом поступлении плутония.

2. Сочетание усовершенствованной модели НКРЗ 156 и созданной модели образования и выведения комплекса Ри-ДТПА из организма человека предоставляет необходимую научную базу для определения оптимальной схемы лечения пострадавших в случае поступления плутония через повреждённую кожу на основе прогноза о возможной дозе облучения пострадавшего.

Положения, выносимые на защиту

1. Предлагается камерная модель для описания обмена в организме растворимых соединений плутония при раневом пути поступления.

2. Предлагается нелинейная камерная модель для описания процессов

образования и обмена комплекса Ри-ДТПА в организме человека, построенная с

учётом различия поведения в организме указанного металлохелата и исходного

комплексообразователя Са-ДТПА.

Внедрение результатов исследования

По результатам проведённых исследований разработаны и утверждены на уровне Федерального Медико-биологического агентства (ФМБА) России Методические указания «Методика расчёта доз облучения персонала, обусловленных поступлением изотопов плутония и америция-241 через повреждённые кожные покровы» и «Организация обследований работников, подвергшихся облучению в результате поступления изотопов плутония и америция-241 через повреждённые кожные покровы». Указанные документы рекомендованы к внедрению в биофизических лабораториях и центрах гигиены и эпидемиологии ФМБА.

Личный вклад соискателя

Настоящее исследование выполнено лично автором. Большая часть результатов измерений, использованных для анализа, была получена при непосредственном участии автора, который, начиная с 2000 года, отвечает за организацию дозиметрического обследования персонала ПО «Маяк» при раневых поступлениях радионуклидов. При методическом руководстве и непосредственном участии автора была разработана и заполнена электронная база данных, в которую занесены сведения из бумажных архивов биофизической лаборатории ЮУрИБФ по случаям раневых поступлений радионуклидов у персонала ПО «Маяк». Автор лично разработал использованный в представленных материалах гамма-спектрометрический метод измерения содержания плутония и америция в местах ранений кожи, который прошёл метрологическую экспертизу (ФГУП ВНИИФТРИ, 2008).

Апробация диссертации

Материалы диссертации представлены и обсуждены на международном симпозиуме «Internal dosimetry of radionuclides. Occupational, public and medical exposure» (г. Оксфорд, 2002); V международной научно-практической конференции «Медицинские и экологические эффекты ионизирующего излучения» (г. Томск, 2010); расширенном заседании Ученого Совета Южно-Уральского института биофизики (г. Озёрск, 2010).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 137 страницах машинописного текста, включает 17 таблиц и 38 рисунков, состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных источников и приложения. Список цитируемой литературы включает 143 источника, из них 64 работы на русском языке, 77 на английском языке и две на немецком.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность выбранной темы исследования, сформулированы цель и задачи, решаемые в диссертации, представлены защищаемые положения, научная новизна полученных результатов и их практическая значимость.

В первой главе проведён анализ литературы, посвященной тематике диссертации. Показана значимость в радиационном отношении существующей проблемы поступления плутония через повреждённые кожные покровы в организм персонала предприятий по производству и переработке плутония.

По опубликованным литературным данным проведён анализ зависимости характера резорбции актинидов от физико-химической формы вводимого соединения в случае загрязнения колотых ранений кожи. На основании этого анализа показано, что при имитации колотых ранений путём внутримышечного введения актинидов, наиболее быстро всасываются комплексные соединения 239Ри и 241Ат, уровень резорбции которых на 4-7 сутки достигает 71-97%. Скорость всасывания хлоридов значительно меньше: к четвёртым суткам эти соединения резорбируются на уровне 23-42%. Нитраты обладают более низким уровнем всасывания - на 4 сутки их резорбция составляет 4-10%, а резорбция оксидов ограничивается к четвёртым суткам долями процентов.

Анализ опубликованных моделей биокинетики актинидов в местах ранений показал, что наиболее совершенной из таких моделей является модель НКРЗ 156,

позволяющая описывать биокинетику радионуклидов в местах ранений, переход радиоактивных материалов в кровь и лимфоузлы. Структурная схема модели НКРЗ 156 показана на рисунке 1. Согласно модели НКРЗ 156 радиоактивные материалы, загрязняющие место ранения, могут относиться к четырём типам: 1) фрагменты -твёрдые вещества, размером более 20 мкм; 2) частицы - твёрдые вещества, размер которых не более 20 мкм; 3) растворимые соединения; 4) коллоидные соединения. В связи с тем, что параметры модели НКРЗ 156 определены исключительно на основе данных эксперимента на животных, вопросы применимости модели для человека требуют тщательного исследования.

Радиеапиом иапришм

> —й- 1 г \| Ммго

* келлоям кпромкауточ /

--< — Лнмфтмиш* у*лн К

Рисунок 1 - Структурная схема модели НКРЗ 156

Проведён анализ влияния Са-ДТПА на обмен плутония в организме человека и экспериментальных животных. Комплексонотерапия, применяемая для лечения острых случаев поступления плутония, приводит к значительному изменению кинетики транспорта и форм кривых выведения радионуклида из организма. Показано, что используемые в настоящее время модели обмена плутония в присутствии пентацина и соответствующие им методы интерпретации данных биофизических обследований, выполненных в период применения пентацина, обладают значительными недостатками. Одни методы для своего применения требуют значительного перерыва после прекращения курса комплексонотерапии для

нормализации скорости выведения плутония к естественной. Другие, разработанные на основе эмпирического или полуэмпирического подхода, не позволяют использовать возможности современных биокинетических моделей естественного обмена плутония.

Во второй главе описаны материалы и методы исследования, использованные в диссертационной работе. При анализе данных о случаях раневых поступлений у персонала ПО «Маяк» были использованы результаты многолетних измерений содержания радионуклидов в местах ранений кожи, выполненных в биофизической лаборатории ЮУрИБФ, начиная с 1976 г. Источниками информации служили журналы результатов измерений содержания актинидов в местах ранений кожи пострадавших работников. В журналах отражены следующие сведения: идентификационные данные пострадавшего (фамилия, имя, отчество; дата рождения; профессия, место работы); профанамнез (обстоятельства ранения; дата и время ранения; доврачебные мероприятия по удалению радиоактивных веществ); исходные данные и результаты оценок содержания радионуклидов в месте первичного отложения. Ограниченные данные о случаях ранений кожи у персонала ПО «Маяк», произошедших до 1976 г., были обнаружены в историях болезней работников, хранящихся в архивах бывшего клинического отделения ЮУрИБФ.

Количественная оценка содержания изотопов плутония и 24,Ат в местах ранений выполнялась по результатам измерений на установке «Пальцемер» (Драчёв В.П. и соавт., 1971; Беляев А.П. 1986), представляющей собой спектрометр рентгеновского излучения на основе кристалла №1(Т1) (25x1 мм), помещённого в свинцовую защиту толщиной 50 мм. Нижний предел диапазона измерений (НПДИ) установки «Пальцемер» для 239Ри и 241 Ат составлял 11 и 2 Бк соответственно, при времени измерения 10 минут. Расчёт содержания радионуклидов выполняли, предполагая, что плутонии в ране представлен только изотопом Ри.

В диссертационной работе были использованы результаты биофизических обследований случаев раневого поступления изотопов плутония и 241Ат в организм персонала ПО «Маяк». Подготовка и анализ образцов экскретов и других биоматериалов осуществлялись по аттестованным альфа-радиометрическим и альфа-спектрометрическим методикам выполнения измерений (ФГУП ВНИИФТРИ, 2003;

ФГУП ВНИИФТРИ, 2005). При альфа-радиометрическом методе НПДИ активности альфа-излучающих радионуклидов составлял 4 мБк на образец. Для альфа-спектрометрического метода НПДИ изотопов плутония и 241Ат составлял 1 мБк в суточной порции мочи. Для исследований были также привлечены результаты выполненных в 1975-1988 гг. измерений образцов экскретов, анализ которых проводился альфа-радиометрическим методом, аналогичным указанному выше.

Адаптация модели НКРЗ 156 была выполнена на основе анализа случая поступления изотопов плутония и 241Ат в организм работника ПО «Маяк», произошедшего в 2006 г. (идентификационный номер (ИН) работника в единой электронной базе данных (ЭБД) биофизической лаборатории ЮУрИБФ - 2319). Загрязнённое актинидами место ранения было иссечено через 4,5 часа после травмы и для пострадавшего проведён десятидневный курс ДТПА-терапии.

До и после иссечения содержание радионуклидов в месте ранения кожи пострадавшего работника (ИН 2319) измеряли прямым методом на полупроводниковой гамма-спектрометрической установке «СИЧ 7.5». Анализ первичных данных измерений места ранения был выполнен в 2008 году, в соответствии с разработанной и метрологически аттестованной к этому времени методикой выполнения измерений содержания 239Ри и 241 Am в местах ранений кожи. НДПИ указанной методики для 239Ри и241 Am составлял 4 и 0,1 Бк соответственно, при времени измерения 10 минут (ФГУП ВНИИФТРИ, 2008).

Иссечённый фрагмент загрязнённой кожи работника (ИН 2319) был исследован альфа-спектрометрическими и авторадиографическими методами. При гистоавторадиографических исследованиях альфа-активные нуклиды обнаруживали при помощи классического метода гистоавторадиографии (БойдДж., 1957) с использованием жидкой фотоэмульсии Kodak NTB-3. При изготовлении гистоавторадиограмм использовали проявитель Kodak D19 и последующее окрашивание гематоксилином Гарриса и эозином. Авторадиографические и патоморфологические исследования были проведены в ЮУрИБФ канд. мед. наук Белосоховым М.В., при непосредственном участии автора в анализе полученных результатов.

При разработке камерной модели обмена плутония в присутствии пентацина был проанализирован случай поступления плутония через кожу, повреждённую в результате химического ожога у работника ПО «Маяк» (ИН 1203), произошедший в 1975 году, в котором для лечения пострадавшего работника был организован 34-х дневный курс ДТПА-терапии. Для определения параметров модели были привлечены результаты измерения содержания плутония в месте ранения кожи, а также в образцах мочи пострадавшего работника, исследованных альфа-радиометрическим методом, описанным выше.

Содержание 239Ри в месте химического ожога работника (ИН 1203) измеряли сцинтилляционным гамма-спектрометром по интенсивности рентгеновского излучения (17 кэВ), сопровождающего альфа-распад радионуклида. Калибровку гамма-спектрометра проводили, сравнивая изменение скорости счёта установки в период с шестых по седьмые сутки с суммарной альфа-активностью, обнаруженной альфа-радиометрическим методом в марлевых повязках и кусочках кожи, удалённых за эти два дня (Хохряков В.Ф. и соавт, 1999).

Для решения основных задач, поставленных в диссертационном исследовании, обмен плутония в организме человека описывали с использованием современного подхода на основе камерных биокинетических моделей. Такие модели математически описываются системами дифференциальных уравнений. В связи с тем, что одна из разрабатываемых моделей (модель образования и обмена комплекса Ри-ДТПА) представляла собой нелинейную систему, для решения систем дифференциальных уравнений был использован метод Рунге-Кутга-Мерсона с автоматическим изменением шага, позволяющий решать подобные системы (Дьяконов В.П., 1989).

Для поиска неизвестных значений параметров и коэффициентов, входящих в системы дифференциальных уравнений, был использован метод прямого поиска (координатного спуска), заключающийся в поочерёдном поиске минимума целевого функционала по каждому из неизвестных параметров (Химмельблау Д., 1975).

Для поиска неизвестных параметров и коэффициентов на языке высокого уровня С++ был разработан программный код «Nonlinear», реализующий указанные выше методы оптимизации и решения систем дифференциальных уравнений. Проверка корректности разработанного программного кода «Nonlinear» была выполнена на

основе сравнения результатов моделирования естественного обмена 239Ри в организме человека, полученных с использованием программного кода «Nonlinear», и программы для биокинетических и дозиметрических расчётов IMBA Professional Plus ver. 4.0 (James A.C., 2005). Сравнение показало, что максимальное абсолютное отклонение результатов расчётов по двум программам не превышало 0,7% для сроков до 20000 суток после внутривенного поступления плутония.

В третьей главе представлена общая характеристика случаев поступлений актинидов через повреждённую кожу у персонала ПО «Маяк». Для облегчения анализа и упрощения работы с большим объёмом накопленной за несколько десятилетий информации по случаям раневых поступлений, сведения из рабочих журналов биофизической лаборатории ЮУрИБФ были переведены в ЭБД, разработанную и заполненную при методическом руководстве и непосредственном участии автора. База данных по случаям раневых поступлений была реализована в системе управления баз данных MS SQL-SERVER и включена в качестве подраздела в единую ЭБД биофизической лаборатории ЮУрИБФ.

Анализ внесённой в ЭБД информации о случаях раневых поступлений радионуклидов показал, что за период эксплуатации ПО «Маяк» (с конца 1940-х по 1-е января 2010 года) общее количество зарегистрированных на предприятии случаев ранений кожи составило 385. У персонала были зафиксированы различные виды повреждений, большая часть из которых приходилась на колотые (74%) и резаные (16%) раны кожи. Другие виды ранений, такие как химические ожоги, рваные раны, ссадины, регистрировали значительно реже. Хотя места ранений кожи были самыми разнообразными (голова, плечи, ягодицы, ноги и т.д.), почти 97% случаев всех ранений приходилось на кисти рук. При этом персонал в основном повреждал пальцы, наиболее часто указательные, как показано в таблице 1.

Таблица 1 - Анатомическое расположение зарегистрированных ранений кожи кистей рук у персонала ПО «Маяк»

Место локализации I палец II палец III палец IV палец V палец Остальное

Доля, % 23 35 18 11 7 6

* Поверхность ладони и дорзальная поверхность

Величины измеренных в местах ранений активностей 239Ри и 241Ат находились в широких пределах: от уровней, не превышающих НПДИ установки «Пальцемер», до нескольких МБк. Распределение суммарной активности 239Ри и 241Аш для наиболее часто встречающегося вида повреждений кожи кистей рук (колотых ран) показано в таблице 2. В 77 % случаев колотые раны пострадавших были загрязнены радиоактивными нуклидами, причём в 60 % случаях у пострадавших содержание радионуклидов в местах ранений превышало 70 Бк, что близко к уровню 75 Бк, при котором эксперты МАГАТЭ рекомендуют рассматривать вопрос об иссечении загрязнённого места ранения (МАГАТЭ, 2000).

Таблица 2 - Содержание плутония и америция в местах колотых ранений кожи кистей рук у персонала ПО «Маяк»

Суммарное содержание 239Ри и 24,Аш, Бк <13 13-70 71-350 3511480 14817400 >7400

Частота случаев, % 23 19 33 13 10 2

Распределение случаев ранений по пятилетиям показано на рисунке 2. Систематическая регистрация и обследование случаев ранений кожи были начаты в ЮУрИБФ с 1976 года, поэтому приведённые на рисунке 2 данные не полностью отражают статистику ранений кожи у персонала ПО «Маяк» до середины 70-х годов прошлого века.

Штриховкой на рисунке 2 показана доля работников, поступивших на обследование не позднее чем через 7 дней после ранения. Как видно, после середины 1970-х годов эта доля была близка или превышала 50% от всех зарегистрированных за пятилетие случаев ранений кожи. Ситуация со своевременной выявляемостью ранений ухудшилась в 2001-2005 годах: в этот период только около трети травм фиксировали и обследовали в течение первой недели после повреждения кожи. В последнее пятилетие ситуация со своевременностью выявления ранений улучшилась, хотя и не достигла 100% выявляемости травм в ранние сроки.

Большая часть ранений кожи (84%) была зарегистрирована у работников плутониевого производства ПО «Маяк». На остальные производства ПО «Маяк» приходилось не более 5-10% от общего количества ранений.

37%

30%

17%

48%

44%

57%

70%

50%

35%

63%

1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2009 Даты ранений кожи, пятилетие

Рисунок 2 - Распределение количества зарегистрированных у персонала ПО «Маяк» случаев ранений кожи по пятилетиям (штриховкой показана доля работников, обследованных не позднее 7 дней после ранения)

Среди персонала плутониевого производства наибольшее количество ранений кожи было зафиксировано у работников литейно-механического отделения. Обследование всех работников этого отделения, трудившихся в нём на конец 2005 года, показало, что наиболее травмоопасной в литейно-механическом отделении является профессия литейщика. Среди работников этой профессии почти половина повреждала кожу кистей рук в условиях радиационно-опасного предприятия (таблица 3).

Таблица 3 - Частота повреждения кожи кистей рук у персонала литейно-механического отделения плутониевого производства ПО «Маяк»

Профессия Литейщики Токари Аппаратчики Слесари Другое

Доля работников с зарегистрированными ранениями, % от числа работников данной профессии 46 19 20 5,2 2

В четвертой главе проведена адаптация биокинетической модели НКРЗ 156 на

основе анализа случая поступления актинидов у одного из работников (ИН 2319) ПО

«Маяк», произошедшего в 2006 году. Альфа-спектрометрическое исследование иссечённого у пострадавшего работника фрагмента загрязнённой кожи показало, что в нём содержались радионуклиды 239Ри - 243 кБк, 241Ат - 23,3 кБк, 238Ри - 3,1 кБк. Как показали авторадиографические исследования, эти радионуклиды были в основном представлены частицами высокой активности размером до 115 мкм, которые в соответствии с классификацией Публикации 156 НКРЗ США были отнесёны к фрагментам.

В первые двое суток после иссечения динамика резорбции радионуклидов из места ранения кожи пострадавшего соответствовала растворимым соединениям радионуклидов (рисунок 3).

1 - I I I I I I I 1- Модель НКРЗ 156 —----Адаптированная модель НКРЗ 15 * Измеренные значения

--- --

О 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 214 Время, прошедшее с момента ранения, сутки

Рисунок 3 - Измеренное и модельное содержание 241 Аш в месте ранения при поступлении радионуклида в растворимой форме у пострадавшего работника (ИН

2319) ПО «Маяк»

Через несколько суток после момента ранения для растворимой формы радионуклидов наблюдались значительные различия с результатами измерений: к девятым суткам предсказанные моделью и измеренные значения отличались в 1,8 раза, к 214 суткам это различие составляло почти 10 раз. Для модели НКРЗ 156 были получены новые значения двух констант переноса, отвечающих за резорбцию радиоактивного вещества из места первичного отложения через несколько суток и недель после поступления. Эти константы переноса (из камеры «Коллоиды...» в камеру «Растворимое состояние» и из камеры «Коллоиды...» в камеру «Частицы...») были определены путём минимизации суммы квадратов логарифмов отношений

содержаний 24|Аш в месте ранения, рассчитанных по модели, к измеренным значениям. Минимизация проводилась на основе результатов измерений содержания 241Аш в месте ранения, выполненных в промежуток времени после иссечения и до 214 суток после травмы. Значения исходных и полученных констант переноса приведены в таблице 4, а соответствие измеренного и ожидаемого по модели удержания радионуклида в месте ранения показано на рисунке 3.

Таблица 4 - Значения констант переноса

Переход между камерами Константа переноса, сутки"1

Модель НКРЗ 156 Адаптированная модель НКРЗ 156

«Коллоиды...» «Растворимое состояние» 0,024 0,164

«Коллоиды...» —» «Частицы...» 0,010 0,00426

* См. рисунок 1

Адаптированная модель НКРЗ 156 была проверена на случае поступления 238Ри у другого работника (ИН 91630) ПО «Маяк». Результаты моделирования показали удовлетворительное совпадение данных, предсказываемых адаптированной моделью НКРЗ 156, с наблюдаемыми данными как в ранние, так и в отдаленные сроки после ранения (рисунок 4), в то время как модель НКРЗ 156 с базовыми параметрами в отдаленные сроки занижала скорость резорбции плутония в 10 раз.

На основании проведённой адаптации модели для рассматриваемого случая поступления у работника (ИН 2319) была выполнена оценка полувековой ожидаемой эффективной дозы (ОЭД) (при концепции ОЭД, предложенной в Публикации 60 МКРЗ и использованной в НРБ-99/2009). В предположении отсутствия для пострадавшего ДТПА-терапии и иссечения места ранения прогнозируемая полувековая ОЭД была оценена равной 4,8 Зв. Оценка эффективности проведённых для пострадавшего ДТПА-терапии и иссечения места ранения показала, что лечение позволило снизить дозовую нагрузку более чем в 480 раз до величины, не превышающей 10 мЗв.

i. LOO

I 10 *

а.

О 50 100 150 200 250 300

Время, прошедшее с момента ранения, сутки

Рисунок 4 - Измеренное и модельное содержание 238Ри в месте ранения при поступлении радионуклида в растворимой форме у пострадавшего работника (ИН

91630) ПО «Маяк»

При раневом поступлении радионуклидов часть радиоактивного материала переходит в лимфатические узлы, облучение которых игнорируется в Публикации 60 МКРЗ. Нами были проведены дополнительные расчёты ОЭД по методологии, предложенной в новой Публикации 103 МКРЗ, согласно которой облучение внелёгочных лимфоузлов учитывается в составе ОЭД путём включения их в группу органов «Остальные ткани» (МКРЗ 103, 2007). Сравнение двух подходов показало, что при раневом поступлении 238Pu, 239Ри и 241Ат в форме растворимых соединений, коллоидов и фрагментов, расчёт ОЭД по концепции Публикации 103 МКРЗ приводит к некоторому (на 10%) уменьшению дозы, по сравнению с концепцией Публикации 60 МКРЗ. При поступлении этих радионуклидов в форме частиц, наблюдается, напротив увеличение дозы в 1,4 раза, что обусловлено учётом вклада в ОЭД облучения лимфоузлов.

В пятой главе проведена разработка камерной модели обмена плутония в органах вторичного отложения в присутствии Са-ДТПА, описывающей процессы образования и обмена комплекса Pu-ДТПА в организме человека. С этой целью автором был самостоятельно проведён анализ результатов обследования случая поступления 239Ри в организм работника (ИН 1203) ПО «Маяк» через кожу, повреждённую в результате химического ожога (описание случая опубликовано в

1 1 1

- Модель ПКРЗ 156 ---Адаптарованая модель ИКРЗ 156 • Измеренные значения

\ \ \ \ \ \ N

-----i 1г

работе (Хохряков В.Ф. и соавт., 1999), первичные данные результатов измерений были предоставлены научным руководителем диссертационного исследования Хохряковым В.Ф.).

Анализ показал, что поведение плутония в месте первичного депонирования у пострадавшего работника (ИН 1203) может быть описано четырёхкамерной моделью, в которой плутоний, попавший в место ранения, условно разделяется на быструю и медленную фракции, и затем всасывается в кровь или удаляется с перевязочными материалами.

Для описания распределения плутония между кровью и повязками был использован следующий коэффициент всасывания радионуклида в кровь:

/я, ? < г,

Кг{{) = - т2 ¿>г^<г2,

пц + (т4 - «з)ехр(-/1(1 - т2)) / > г2

где Т[ и г2 - момент нарушения барьерных функций кожи и момент начала восстановления её защитных свойств; ть т2, т4 - коэффициенты всасывания плутония из места ранения в кровь для периода времени с момента инцидента до момента гь в промежуток времени [г^ т2], в момент начала восстановления защитных свойств кожи г2, соответственно; т3 - коэффициент всасывания плутония в кровь для неповреждённой кожи, X - скорость восстановления защитных свойств кожи, сутки"1.

Введённая нелинейная зависимость коэффициента всасывания плутония через кожу в кровь в целом соответствовала описанному в литературе сложному характеру зависимости от времени проницаемости кожи после попадания на неё плутония в растворе Ш03 (Иванов А.Е. и соавт., 1965; Ильин Л.А. и соавт., 1981а; 19816; 1982; Беляев И.К. и соавт., 1982).

Для описания обмена плутония в организме пострадавшего работника в присутствии пентацина была использована модель, состоящая из четырёх частей: 1) четырёхкамерная модель обмена плутония в месте первичного отложения, описанная выше; 2) модель обмена «чистого» плутония (Ье§§еИ Я. й а1., 2005), в которой в качестве модели желудочно-кишечного тракта была использована модель Публикации 30 МКРЗ; 3) модель обмена Са-ДТПА (модель 81аШ1ег .1. й а1., 1983); 4) собственная

модель обмена металлохелата Pu-ДТПА. Упрощённая структурная схема модели показана на рисунке 5.

Leggett R. et al„ 2005 Stathler J. et al„ 1983

Рисунок 5 - Упрощённая структурная схема модели обмена плутония в организме человека в условиях ДТПА-терапии (ВКЖ - внеклеточная жидкость)

Нелинейная система уравнений, математически описывающая модель обмена плутония в присутствии Са-ДТПА, была определена следующим образом:

] I т,1 т,1

Щг=х -1 +1 <Л.О, ,

у I т,1 т,1

где N - количество камер биокинетической модели; / - время, прошедшее с момента инцидента, сутки; <2~ состояние /-ой камеры модели в момент времени /, / = 1...^; ки - константа переноса из камеры / в камеру ) (линейная часть модели); л'у -

скорость связывания плутония и Са-ДТПА, присутствующих в камерах / и _/', соответственно, в комплекс Ри-ДТПА, который поступает в камеру I (нелинейная часть модели).

Согласно модели, образование комплекса Ри-ДТПА происходит только в крови и внеклеточной жидкости, в результате взаимодействия находящихся в них «чистых» плутония и Са-ДТПА.

Упрощённая структурная схема взаимодействия использованных моделей представлена на рисунке 5. В общей модели, состоящей из 35 камер, было необходимо определить 17 неизвестных параметров переходов между камерами. При поиске оптимальных параметров минимизировали сумму квадратов логарифмов отношений значений, ожидаемых по модели, к измеренным значениям содержания плутония в образцах мочи пострадавшего работника, собранных со вторых по 34-е сутки после инцвдента. Начальные значения параметров линейной части модели, описывающей обмен металлохелата в организме, необходимые в качестве начальной точки для запуска алгоритма минимизации функционала, были выбраны равньми или пропорциональными соответствующим параметрам модели обмена «чистого» Са-ДТПА фаШег }. й а1., 1983). Начальные значения параметров нелинейной части модели были определены на основе экспертного суждения об их ожидаемых значениях.

Результаты моделирования показали, что модель с оптимизированными параметрами даёт удовлетворительное описание выведения плутония из организма с мочой в течение первых недель после ранения, хотя в ней и наблюдаются отличия для небольшого количества отдельных порций мочи, рисунок 6 а). Вероятно, подобные отклонения связаны с различием действительного и модельного ритмов поступления плутония из места ранения в жидкости тела в промежутки сбора этих порций мочи. В отдалённые сроки после инцидента модельная скорость выведения плутония с мочой систематически превышала измеренную в 3-5 раз при сходстве форм кривых выведения, рисунок 6 б)-г).

Разработанная модель показала реалистичные свойства в прогнозировании эффективности действия пентацина:

1. Модель позволила описать эффект насыщения скорости экскреции плутония с мочой, наблюдаемый при введении пентацина в массе, выше рекомендованной: максимальный коэффициент ускорения экскреции плутония с мочой за первые сутки после внутривенного введения человеку Са-ДТПА, массой более 1 грамма, оказался равным 59,3.

2. Для обычно применяемой с целью выявления носительства плутония дозы пентацина (0,25 г) величина ожидаемого по модели коэффициента ускорения

экскреции радионуклида с мочой за первые сутки после введения пентацина составила 53,9. Это хорошо соответствовало величине коэффициента 55,4, показанной на основе анализа результатов биофизических обследований нескольких сотен работников ПО «Маяк» (Щадилов А.Е. и соавт., 2005).

6 I 10 II 14 I« It 20 2i 24 26 21 ЭО 31 34 Время, прошедшее с момента инцидента, сутти

• Модслышв uukmm _ О Измеренные шчени —

/ *

О —e

... о WM™ ТсПггг A ZZ

о 0

а) первый месяц

Врет, прошедшее с момент* инцидент«, сутки

б) четыре месяца

I °

о о

Время, прошедшее

в) четыре года

1477 1471

инцидент«, сугш

I"'

ьа

| 8 о

3555 3550 3537 3551 3559 4681 4612 4613 4614 4615 Время, прошедшее с момента инцидента, сутки

в) десять и тринадцать лет

Рисунок 6 - Результаты моделирования скорости выведения плутония с мочой в различные сроки после инцидента у работника (ИН 1203) ПО «Маяк»

Результаты расчётов по модели показали, что при раневом поступлении растворимых соединений плутония следует рассматривать вопрос о введении пострадавшим пентацина дважды в сутки в течение первых дней после инцидента, т.к. подобный режим лечения увеличивает эффективность действия пентацина на 36%. При этом должны быть учтены вопросы о токсическом действии пентацина при его фракционированном введении (Taylor G.N. et al., 1974; Planas-Bohne F. и Ebel H.,

1975).

Несмотря на достигнутые положительные свойства модели, мы считаем, что она нуждается в дальнейшем усовершенствовании. На следующем этапе развития модели следует учесть показанную в экспериментах на животных, а также у человека, способность пентацина выводить плутоний из печени (Schubert J. et al., 1961; Меньших З.С. и соавт., 1989). Это можно осуществить, введя в модель образования и обмена металлохелата Pu-ДТПА дополнительную камеру, представляющую внеклеточную жидкость печени, в которой возможно связывание плутония с пентацином.

ВЫВОДЫ

1. В результате анализа случаев ранений кожи, произошедших в процессе многолетней эксплуатации ПО «Маяк», показана высокая значимость раневого пути поступления промышленных соединений плутония в организм сотен лиц из числа персонала ПО «Маяк». Определено, что наиболее травмоопасным участком ПО «Маяк» является его плутониевое производство, на котором зарегистрировано 84% всех случаев ранений кожи в условиях радиационно-опасного производства.

2. Выполнена адаптация раневой модели обмена, представленной в Публикации 156 НКРЗ США, для случая поступления растворимых соединений плутония на основе данных о скорости резорбции актинидов из мест ранений, наблюдаемой у персонала ПО «Маяк». Установлены новые значения констант переноса модели НКРЗ 156 из камеры «Коллоиды и связанное состояние» в камеры «Растворимое состояние» и «Частицы, агрегаты и связанное состояние» (новые значения констант переноса 0,164 сутки"1 и 4,26-Ю"3 сутки"1, соответственно).

3. Разработана нелинейная модель, описывающая поведение плутония в органах вторичного депонирования с учётом влияния Са-ДТПА, вводимого внутривенно, на характер обмена инкорпорированного радионуклида. В ранние сроки после поступления плутония разработанная модель даёт удовлетворительное описание наблюдаемой динамики выведения этого радионуклида с мочой. Показаны возможности дальнейшего усовершенствования разработанной модели для учёта выведения плутония из тканей печени.

4. Полученные результаты исследований нашли практическое применение в системе дозиметрического контроля персонала ПО «Маяк» и отражены в Методических указаниях «Методика расчёта доз облучения персонала, обусловленных поступлением изотопов плутония и америция-241 через повреждённые кожные покровы» и «Организация обследований работников, подвергшихся облучению в результате поступления изотопов плутония и америция-241 через повреждённые кожные покровы», утвержденных на уровне Федерального медико-биологического агентства России.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Методика расчёта доз облучения персонала, обусловленных поступлением изотопов плутония и америция-241 через повреждённые кожные покровы/ Методические указания. (Романов С.А., Хохряков В.В., Щадилов А.Е.). - М.: Федеральное медико-биологическое агентство, 2009. - 38 с.

2. Организация обследований работников, подвергшихся облучению в результате поступления изотопов плутония и америция-241 через повреждённые кожные покровы/ Методические указания. (Романов С.А., Хохряков В.В., Щадилов А.Е., Ефимов A.B., Сыпко С.А.) - М.: Федеральное медико-биологическое агентство, 2009. - 18 с.

3. Щадилов А.Е. Контроль поступления актинидов в организм персонала ПО «Маяк» через повреждённые кожные покровы. В сборнике: Источники и эффекты облучения работников ПО «Маяк» и населения, проживающего в зоне влияния предприятия. Часть I. Под научной редакцией Романова С.А. и Киселёва М.Ф. -Озёрск: б.и., 2009.-236 с.

4. Щадилов А.Е., Хохряков В.Ф., Кудрявцева Т.И., Востротин В.В. Влияние пентацина на уровень экскреции плутония из организма человека // Бюллетень сибирской медицины. - 2005. - Т. 2. - С. 128-132.

5. Khokhryakov V.F., Belyaev А.Р., Kudravtseva T.I., Schadilov A.E., Moroz G.S., Shalaginov V.A. Successful DTPA Therapy in the Case of 239Pu Penetration Via Injured Skin Exposed to Nitric Acid // Radiat Prot Dosimetry. - 2003. - Vol. 105(1-4). - P. 499-502.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ДПТА Диэтилтриаминпентауксусная кислота ИН Идентификационный номер

МКРЗ Международная комиссия по радиологической защите НДПИ Нижний предел диапазона измерений

НКРЗ 156 Модель обмена радионуклидов, представленная в Публикации 156 Национального совета по радиационной защите и измерениям США ОЭД Ожидаемая эффективная доза ФМБА Федеральное медико-биологическое агентство ЭБД Электронная база данных

Типография Тираж 100 экз.

Заказ № Подписано в печать . .2010 г.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Щадилов, Анатолий Евгеньевич

Список использованных сокращений.

Введение.

1 Литературный обзор.

1.1 Поведение плутония в местах ранений.

1.1.1 Экспериментальные данные о резорбции плутония и америция из мест ранений.

1.1.2 Моделирование поведения актинидов при поступлении через повреждённые кожные покровы.

1.2 Влияние пентацина на обмен плутония.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Обмен плутония при поступлении через повреждённую кожу человека с учётом влияния ДТПА-терапии"

Плутоний стал неотъемлемой частью жизни технологически развитого общества и обеспечения жизнедеятельности человека. Этот радионуклид используется в мирных целях в медицине, на атомных электростанциях, а также играет важную роль в обеспечении военной безопасности страны. По оценке Международной комиссии по делящимся материалам в 2007 году мировые запасы выделенного плутония составляли приблизительно 500 тонн и в настоящее время продолжают увеличиваться [78].

В процессе производства, хранения и переработки плутония может происходить переоблучение персонала этим высокотоксичным радионуклидом, а также его неизменным технологическим спутником 241Ат. Для персонала наиболее распространённым путём поступления актинидов в организм является хронический ингаляционный путь. Опыт контроля доз внутреннего облучения персонала ПО «Маяк» позволяет утверждать, что за последнее десятилетие хроническое ингаляционное поступление этих альфа-активных элементов с промышленными аэрозолями не приводит к превышению установленных НРБ-99 [40] пределов дозы вследствие достигнутого высокого уровня радиационной безопасности в штатных условиях работы предприятия.

Случаи острого поступления актинидов в настоящее время формируют значимую дозовую нагрузку на организм у отдельных лиц из числа персонала. В первую очередь это относится к поступлению плутония и америция через повреждённые кожные покровы1. Случаи раневых поступлений актинидов зарегистрированы у сотен лиц из числа персонала плутониевых производств как в России [60, 33], так и за рубежом [128, 95, 101].

Существующие проблемы оценки опасности поступления трансурановых

1 Далее по тексту наряду с термином «поступление через повреждённые покровы кожи» будет также аналогичный по смыслу термин «раневое поступление». элементов в организм человека через повреждённые кожные покровы в первую очередь связаны с тем, что интерес научного сообщества долгое время был обращен к решению проблемы дозиметрии ингаляционного поступления. Созданию биокинетических и дозиметрических моделей для раневого пути поступления уделялось значительно меньшее внимание. Опубликованные исследования по этой тематике были посвящены развитию лишь общих подходов к описанию поведения радионуклидов в месте первичного отложения [129, 125]. Наиболее полно проработанная биокинетическая модель обмена радионуклидов в местах ранений, созданная под руководством Guilmette R. и

Durbin Р., представлена в Публикации 156 Национального совета по 2 радиационной защите и измерениям (НКРЗ) США [79] . Модель НКРЗ 156 базируется только на результатах экспериментов на животных, без исследования особенностей обмена радионуклидов в организме человека и противоречит данным, наблюдаемым при обследовании случаев раневого поступления плутония у лиц из персонала ПО «Маяк». Дозиметрия случаев раневых поступлений осложняется и тем, что при проводимых для пострадавшего работника хирургическом иссечении загрязнённых тканей и/или курсе хелатотерапии для ускорения выведения плутония из организма изменяется характер выведения этого радионуклида из организма по сравнению с естественным. При этом прямое применение обычных моделей естественного обмена плутония в период лечения становится невозможным. Использование существующих модификаций этих моделей [110, 65] не отвечает насущным потребностям специалистов в области дозиметрии внутреннего облучения. В значительной степени это обусловлено эмпирическими подходами, заложенными в основу подобных модифицированных моделей, отсутствием учёта в них отличий эффективности пентацина в выведении плутония из различных органов и тканей организма.

2 Далее модель НКРЗ 156.

Решение упомянутых выше проблем моделирования обмена плутония при поступлении через повреждённую кожу является актуальным направлением научных исследований в области дозиметрии и обладает большой практической значимостью при дозиметрическом контроле внутреннего облучения персонала.

Целью диссертации является: Целью настоящего исследования является создание научной основы для организации системы дозиметрического контроля персонала при поступлении плутония через повреждённые кожные покровы путём разработки физиологически обоснованных биокинетических моделей, описывающих поведение плутония в организме с учётом модифицирующего действия тринатрийкальциевой соли диэтилтриаминпентауксусной кислоты .

Основные задачи, которые решались в диссертации:

- систематизация данных о случаях раневых поступлений актинидов у персонала ПО «Маяк»;

- создание модели биокинетики плутония, описывающей обмен растворимых соединений радионуклида в местах ранений кожи, на основе адаптации модели НКРЗ 156 к результатам обследований случаев раневых поступлений у персонала ПО «Маяк»;

- создание модели поведения плутония в органах вторичного депонирования, учитывающей влияние Са-ДТПА, вводимого внутривенно, на характер обмена инкорпорированного радионуклида.

Научная новизна:

Создана новая версия биокинетической модели НКРЗ 156, описывающая обмен растворимых соединений плутония в местах ранений кожи. Модель

3 Далее по тексту Са-ДТПА или пентацин построена на основе данных о динамике резорбции актинидов из мест ранений у человека, полученных по результатам прямых измерений активности радионуклидов в месте первичного отложения.

Создана физиологически обоснованная модель, описывающая на основе системы нелинейных дифференциальных уравнений кинетику образования и выведения комплекса Pu-ДТПА из организма человека. Впервые для построения такой модели использован подход, позволяющий учесть различия в метаболизме Са-ДТПА и металлохелата Pu-ДТПА.

Научно-практическая значимость. Новая версия модели НКРЗ 156 позволяет получать научно-обоснованные оценки доз внутреннего облучения и важна для радиационной защиты пострадавших при раневом поступлении плутония.

Сочетание усовершенствованной модели НКРЗ 156 и созданной модели образования и выведения комплекса Pu-ДТПА из организма человека предоставляет необходимую научную базу для определения оптимальной схемы лечения пострадавших в случае поступления плутония через повреждённую кожу на основе прогноза о возможной дозе облучения пострадавшего.

По результатам проведённых исследований разработаны и утверждены на уровне Федерального медико-биологического агентства (ФМБА) России Методические указания «Методика расчёта доз облучения персонала, обусловленных поступлением изотопов плутония и 241Ат через повреждённые кожные покровы» [38] и «Организация обследований работников, подвергшихся облучению в результате поступления изотопов плутония и америция-241 через повреждённые кожные покровы» [42]. Указанные документы рекомендованы к внедрению в биофизических лабораториях и центрах гигиены и эпидемиологии ФМБА.

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

2. Предлагается нелинейная камерная модель для описания процессов образования и обмена комплекса Pu-ДТПА в организме человека, построенная с учётом различия поведения в организме человека указанного металлохелата и исходного комплексообразователя Са-ДТПА.

1 Литературный обзор

В литературе содержится большое количество сведений, указывающих на значимость в радиационном отношении поступления плутония через повреждённые кожные покровы в организм персонала предприятий ядерного комплекса. Так на заводе в г. Hanford, США, отмечено 136 случаев ранений кожи, загрязнённых плутонием [101], а на производстве в г. Rocky Flats, США, зарегистрировано около 300 подобных случаев [95]. К концу 1950-х у персонала завода в г. Sellafield, Великобритания, было зафиксировано около 1250 случаев повреждения кожных покровов в условиях радиационно-опасного предприятия [128]. На ПО «Маяк» на некоторых участках по производству и обработке изделий из плутония у 5% персонала зарегистрированы случаи загрязнённых альфа-активными радионуклидами микроранений кожи кистей рук [60]. По данным Южно-Уральского института биофизики (ЮУрИБФ), на ПО «Маяк» к началу 2010 года было зарегистрировано около 400 внештатных ситуаций, связанных с повреждением кожных покровов персонала на производстве (колотые и резаные раны, химические ожоги, другие виды травм). г

Большая часть опубликованных исследований по случаям поступления актинидов через повреждённую кожу у человека посвящена описанию отдельных случаев поступления радионуклидов у персонала. При этом опубликованные данные обычно не содержат полной информации о скорости резорбции радионуклидов из мест ранений, коэффициентах их переноса в кровь и в органы основного депонирования.

В случаях повреждения кожи у человека существует большое разнообразие видов ранений (колотые раны, царапины, ссадины, химические ожоги), а также химических форм поступающих соединений радионуклидов (оксиды, металлические формы, нитраты и т.д.). Проблема описания поведения радионуклидов при раневом поступлении осложняется ещё и индивидуальным подходом к каждому пострадавшему при определении необходимого лечения курса хелатотерапии, необходимости хирургического иссечения места ранения), а также большой вариабельностью периодичности выполнения прямых измерений радионуклидов в месте ранения, собираемых образцах экскретов и других биоматериалов.

Вследствие этого данные по человеку не создают целостную картину, позволяющую выявить общие закономерности в характере удержания радионуклидов в месте ранения и определить влияние на этот процесс различных физико-химических и биологических факторов.

Заключение Диссертация по теме "Радиобиология", Щадилов, Анатолий Евгеньевич

ВЫВОДЫ

3 1

4,26-10" сутки", соответственно).

4. Полученные результаты исследований нашли практическое применение в системе дозиметрического контроля персонала ПО «Маяк» и отражены в Методических указаниях «Методика расчёта доз облучения персонала, обусловленных поступлением изотопов плутония и америция-241 через повреждённые кожные покровы» [38] и «Организация обследований работников, подвергшихся облучению в результате поступления изотопов плутония и америция-241 через повреждённые кожные покровы» [42], утверждённых на уровне Федерального медико-биологического агентства России.

Автор выражает признательность научному руководителю диссертации профессору, доктору биологических наук Хохрякову Валентину Фёдоровичу, директору ЮУрИБФ кандидату биологических наук Романову Сергею Анатольевичу и кандидату медицинских наук Любчанскому Эдуарду Рафаиловичу за ценные замечания при обсуждении вопросов, затронутых в исследовании, а также сотруднику биофизической лаборатории ЮУрИБФ Ерыкалову Андрею Викторовичу за творческий подход к разработке под руководством автора диссертационного исследования программного кода «Nonlinear».

1.3 Заключение

Анализ литературных данных показывает, что аварийные случаи поступлений радионуклидов, в частности через повреждённые кожные покровы, загрязнённые изотопами, хотя и являются более редкими по сравнению с хроническим ингаляционным поступлением плутония, но представляют опасность для здоровья работников. Особенно такой путь поступления значим в настоящее время, когда в связи с улучшением радиационной обстановки на рабочих местах плутониевых производств значительно уменьшилась концентрация радиоактивных аэрозолей в воздухе рабочих помещений.

При раневом поступлении плутония и америция их обмен в месте первичного отложения зависит от множества различных факторов, основными из которых являются физико-химические характеристики загрязняющих веществ (агрегатное состояние радионуклидов, склонность к гидролизу и комплексообразованию). Экспериментальные материалы подтверждают факт, что всасывание радиоактивных веществ через повреждённую кожу происходит не мгновенно, а длительное время.

По-видимому, наиболее полной и тщательно проработанной моделью для описания поведения радионуклидов в местах ранений, опубликованной к настоящему времени, является модель НКРЗ 156, которая позволяет описывать биокинетику радионуклидов в местах колотых ранений, переход радиоактивных материалов в кровь и лимфоузлы.

В связи с тем, что параметры модели определены исключительно на основе данных эксперимента на животных, вопросы её применимости для человека требуют тщательного исследования.

Комплексонотерапия, проводимая для лечения пострадавших в случае поступления плутония через повреждённую кожу, приводит к значительному изменению формы кривых выведения плутония из организма, что затрудняет оперативную оценку значимости поступления плутония в организм. Используемые в настоящее время методы интерпретации данных биофизических обследований, выполненных в период применения пентацина, обладают рядом недостатков. Одни методы для своего применения требуют значительного перерыва после прекращения курса комплексонотерапии для нормализации скорости выведения плутония к естественной. Другие, разработанные на основе эмпирического или полуэмпирического подхода, не позволяют использовать возможности современных биокинетических моделей обмена плутония.

2 Материалы и методы

2.1 Источники информации о случаях раневых поступлений радионуклидов у персонала ПО «Маяк»

Поиск информации о случаях раневых поступлений плутония и америция проводился в архивах биофизической лаборатории ЮУрИБФ и Центра профессиональной радиационной патологии (ЦПРП).

О случаях ранений у персонала ПО «Маяк», произошедших до середины 1970-х годов, сохранились только отрывочные сведения, зафиксированные в историях болезней работников (архивы ЦПРП). В историях болезней обычно фиксировали только факт произошедшего поступления и выполненное для пострадавшего лечение, результаты измерений содержания радионуклидов в местах ранений и биофизических обследований отсутствовали.

Систематическая регистрация случаев ранений у персонала ПО «Маяк» и результатов их анализа началась с 1976 года. В это время в биофизической лаборатории ЮУрИБФ были заведены специальные журналы для хранения результатов измерений содержания актинидов в местах ранений.

В журналах отражены следующие сведения:

- идентификационные данные пострадавшего (фамилия, имя, отчество; дата рождения; профессия, место работы);

- профанамнез (обстоятельства ранения; дата и время ранения; доврачебные мероприятия по удалению радиоактивных веществ);

- исходные данные и результаты расчёта содержания радионуклидов в месте первичного отложения.

2.2 Радио- и спектрометрические методы исследования

В диссертационной работе были использованы результаты обследований

241 а случаев раневого поступления изотопов плутония и Аш в организм персонала ПО «Маяк». В набор данных, предназначенных для анализа, вошли результаты измерений образцов экскретов и биоматериалов, измерений персонала на спектрометрах излучения человека (СИЧ).

Подготовка и анализ образцов экскретов и биоматериалов осуществлялись по аттестованным альфа-радиометрическим [37] и альфа-спектрометрическим [36] методикам выполнения измерений. Для исследований были также привлечены результаты выполненных в 1975-1988 гг. измерений биообразцов, анализ которых проводился аналогичным альфа-радиометрическим методом.

При альфа-радиометрическом методе для измерения суммарной активности изотопов плутония и 241 Am анализируемую пробу подвергали влажному озолению в большом количестве концентрированной HNO3 с добавлением Н202- Затем радионуклиды из анализируемой пробы извлекали путём соосаждения с фосфатом висмута из разбавленной азотной кислоты, полученный осадок смешивали с твёрдым сцинтиллятором ZnS(Ag) и измеряли активность полученной смеси на низкофоновой радиометрической установке [108]. При таком методе нижний предел диапазона измерений (НПДИ) активности альфа-излучающих радионуклидов составлял 4 мБк на образец. Для альфа-спектрометрического метода НПДИ составлял 1 мБк для изотопов плутония и 241Ат на суточную порцию мочи [36].

При анализе статистики случаев раневых поступлений у персонала ПО «Маяк» были использованы результаты многолетних измерений содержания радионуклидов в местах ранений кожи, выполненных в биофизической лаборатории ЮУрИБФ. Количественная оценка содержания изотопов плутония и 241 Am в местах ранений выполнялась по результатам прямых измерений на установке «Пальцемер» [12, 7]. Эта установка представляет собой спектрометр рентгеновского излучения на основе кристалла Nal(Tl) (25x1 мм), помещённого

9Я9 в свинцовую защиту толщиной 50 мм. НПДИ установки «Пальцемер» для Ри

241 и Am составлял 11 и 2 Бк соответственно, при времени измерения 10 минут.

Расчёт содержания радионуклидов выполняли, предполагая, что плутоний в

239 ране представлен только изотопом Ри.

Для исследуемого в главе 4 случая раневого поступления америция и изотопов плутония мониторинг содержания радионуклидов в месте ранения проводили на полупроводниковой гамма-спектрометрической установке «СИЧ 7.5», обычно используемой в ЮУрИБФ для измерения содержания 241Аш в организме персонала [58]. В состав установки входил полупроводниковый (Ge) детектор фирмы Canberra GL3825, а также вторичная электронная аппаратура (высоковольтный блок, блок усиления, аналогово-цифровой преобразователь).

С целью определения эффективности регистрации установки «СИЧ 7.5», при измерении активности плутония и америция в месте ранения кожи, были проведены серии измерений образцовых спектрометрических источников при различной толщине слоя поглощения над «местом ранения».

Для имитации различной глубины залегания радионуклидов в месте ранения был использован набор цилиндрических пластин (толщиной 1; 1,6; 3; 5; 10 мм, радиус пластин - 18 мм) из тканеэквивалентного (соответствующего по химическому составу и плотности мышечной ткани человека) материала [121]. Радиоактивное загрязнение раны 239Ри или 24IAm моделировали, располагая указанные пластины поверх спектрометрических точечных г» «2Q <4 11 источников с радионуклидом Ри (тип ОСАИ) или с Am (тип ОСГИ-3-2) с диаметром активной части не более 2 мм. Источники представляли собой рабочие эталоны первого разряда с активностью 23,5 и 46,6 кБк, соответственно (погрешность измерения активности радионуклидов не более 2% для доверительной вероятности Р = 0,95).

Для установки «СИЧ 7.5» автором был самостоятельно разработан метод оценки содержания плутония и америция в местах колотых ранений. Подробное описание метода оценки изложено в методике выполнения измерений «Гамма-спектрометрический метод измерения активности америция-241 и плутония-239 при их взаимном присутствии в повреждённой коже человека» [35]. НДПИ установки «СИЧ 7.5» для 239Ри и 241Аш составляет 4 и 0,1 Бк соответственно, при времени измерения 10 минут.

2.3 Авторадиографические и альфа-спектрометрические исследования пространственного распределения актинидов в иссечённых покровах кожи

В ходе выполнения диссертационной работы был исследован фрагмент кожи пальца, иссечённый у работника ПО «Маяк» через 4,5 часа после раневого поступления 241Аш и изотопов плутония (идентификационный номер работника в электронной базе данных биофизической лаборатории ЮУрИБФ -2319). Иссечённый фрагмент был помещён в пластиковый пакет и находился при температуре -18°С в морозильной камере бытового холодильника на длительном сухом хранении без консервирования в течение двух лет. Впоследствии иссечённый фрагмент был исследован альфа-спектрометрическими и авторадиографическими методами.

Авторадиографические и патоморфологические исследования были проведены в ЮУрИБФ канд. мед. наук Белосоховым М.В., при непосредственном участии автора в анализе полученных результатов. Альфа-спектрометрические исследования иссечённого фрагмента проводились в биофизической лаборатории ЮУрИБФ также при непосредственном участии автора диссертации.

Для исследований из фрагмента кожи были изготовлены серийные срезы на всю его толщу. Всего было получено 26 серий срезов, каждая из которых включала (рисунок 10):

- срезы 1-6, толщиной по 25 мкм для альфа-спектрометрического исследования (суммарная толщина 150 мкм);

- срезы 7-8, толщиной по 5 мкм для гистологического исследования -гематоксилин-эозин (обзорная окраска), окраска пикрофуксином по ван Гизон (выявление коллагеновых и эластических волокон);

- срезы 9-11, толщиной по 5 мкм для гистоавторади©графического исследования.

Суммарная толщина каждой из 26 серий составила 175 мкм.

26 серий

3 среза для гистоавторадиографического исследования для гистологического среза исследования 6 срезов для спектрометрического исследования

Рисунок 10 - Схема изготовления срезов из фрагмента кожи пальца

Срезы толщиной 5 и 25 микрон нарезали на ротационном микротоме. Плутоний и америций обнаруживали при помощи классического метода гистоавторадиографии [9]. После отбора препаратов кусочки ткани заливали в высокомолекулярный парафин. Срезы толщиной 5 микрон помещали на предметные стекла и погружали в жидкую фотоэмульсию Kodak NTB-3. До момента проявления стекла хранили в светонепроницаемых контейнерах при температуре 4°С. Контейнеры запаивались в специальные пластиковые мешки, которые уменьшают воздействие продуктов распада радона, что особенно актуально при длительной экспозиции. При изготовлении гистоавторадиограмм использовали проявитель Kodak D19 и последующее окрашивание гематоксилином Гарриса и эозином.

Методика альфа-спектрометрического анализа срезов была аналогична альфа-спектрометрической методике измерения образцов мочи, описанной в

разделе 2.2. При расчёте измеренное содержание радионуклидов в каждой из 26 серий корректировали для учёта отсутствовавших с 7-го по 11-ый срезов, взятых на авторадиографические исследования. При этом нами было предположено, что в пяти отсутствующих срезах содержание радионуклидов составляло 1/6 от содержания, обнаруженного в первых шести срезах данной серии.

2.4 Использованный математический аппарат

Одной из основных задач, поставленных перед диссертационной работой, было описание обмена плутония в организме человека с использованием современного подхода на основе камерных биокинетических моделей. Такие модели математически описываются системами дифференциальных уравнений [43, 19]. В связи с тем, что одна из разрабатываемых моделей (образования и обмена комплекса Pu-ДТПА в организме человека) представляла собой нелинейную систему, как показано ниже в главе 5, для решения систем дифференциальных уравнений был использован метод Рунге-Кутта-Мерсона с автоматическим изменением шага, позволяющий решать подобные системы

Для поиска значений параметров функций, описывающих изменение содержания плутония в месте ранений кожи, образцах крови и мочи, был использован метод прямого поиска (координатного спуска) [56], заключающийся в поочерёдном поиске минимума целевого функционала по каждому из неизвестных параметров. Этот же метод был использован и для определения неизвестных коэффициентов, входящих в системы дифференциальных уравнений.

Параметры и коэффициенты принимали в качестве оптимальных, если они обеспечивали минимизацию целевого функционала вида:

13]. 2

2.1) где: Аож ) ожидаемое содержание радионуклида в месте ранения, в крови или образце мочи, получаемое по оптимизируемой функции, или модельное содержание радионуклидов в месте ранения или в образце мочи, получаемое при решении системы дифференциальных уравнений, Бк;

AU3M{tk) - фактически измеренное содержание радионуклида в месте ранения, в крови или образце мочи, Бк; tk - время, прошедшее с момента инцидента, на которое производили измерение содержание радионуклида в исследуемом образце, сутки.

Для поиска параметров и коэффициентов был разработан программный код «Nonlinear», реализующий указанные выше методы оптимизации и решения систем дифференциальных уравнений. Программный код «Nonlinear» для реализации численных алгоритмов решения систем нелинейных дифференциальных уравнений был написан на языке высокого уровня - С++ (около 730 строк программного текста) и позволял решать систему из нескольких десятков дифференциальных уравнений. Первоначально программный код был написан для решения системы из 36 дифференциальных уравнений модели образования и обмена комплекса Pu-ДТПА в организме человека (раздел 5). Время расчёта этой системы дифференциальных уравнений с заданными параметрами при моделирования обмена плутония для сроков от 0 до 34 суток после его поступления составляло около 2 секунд на компьютере с процессором Intel Core 2 Duo 2.2 ГГц и оперативной памятью 2 Гб. Впоследствии код программы «Nonlinear» был модифицирован (изменена матрица переноса между камерами модели) для решения более простой, с точки зрения расчёта и моделирования, задачи определения параметров обмена плутония в месте ранения кожи (глава 4).

Проверка корректности разработанного программного кода «Nonlinear» была выполнена на основе сравнения результатов его работы с результатами, полученными с использованием программы для биокинетических и дозиметрических расчётов IMBA Professional Plus ver. 4.0 [141]. В связи с тем, что программа IMBA позволяет проводить расчёты только для заданного набора биокинетических моделей, рекомендованных МКРЗ, сравнение было

ЛЛЛ выполнено для модели обмена Ри, рекомендованной в Публикации 67 МКРЗ [99]. Для этого программный код «Nonlinear» был предварительно модифицирован путём изменения матрицы переноса между камерами модели в соответствии с константами переноса, приведёнными в Публикации 67 МКРЗ [99].

По программам IMBA и «Nonlinear» производили сравнение суточных

239 скоростей выведения Ри с мочой, величин удержания радионуклида в печени, организме для 14-ти точек времени, распределённых в интервале от одного дня до 20000 дней после внутривенного введения плутония.

Отклонение результатов, рассчитанных по программе «Nonlinear», от тестовых значений (IMBA) определяли по формуле:

Nonlinear» - IMBA) лппп.

Отклонение —--100%,

IMBA где: «Nonlinear» - результаты, рассчитанные по программному коду

Nonlinear»;

IMBA - результаты расчётов по программе IMBA. Результаты расчётов показали, что максимальное абсолютное отклонение суточных скоростей экскреции плутония с мочой, величин удержания 239Ри в печени и организме, рассчитанных по программного коду «Nonlinear» и тестовой программе IMBA, не превышало 0,7% для сроков до 20000 суток.

3 Общая характеристика случаев поступлений актинидов через повреждённую кожу у персонала ПО «Маяк»

Целью главы является систематизация данных о случаях раневых поступлений у персонала ПО «Маяк» с начала эксплуатации предприятия и по настоящее время.

Для облегчения анализа и упрощения работы с большим объёмом информации по случаям раневых поступлений, накопленным в ЮУрИБФ за несколько десятилетий, сведения из архивов ЮУрИБФ были переведены в электронную базу данных (ЭБД), разработанную и заполненную при методическом руководстве и непосредственном участии автора.

Инцидент Лечение Измерение

Рисунок 11 - Структура ЭБД биофизической лаборатории ЮУрИБФ по случаям ранений кожи у персонала ПО «Маяк»

Структура ЭБД была определена исходя из того, что в ней должна содержаться максимально полная информация, доступная из архивов биофизической лаборатории ЮУрИБФ. В соответствии с этим ЭБД, общая структура которой показана на рисунке 11, содержит следующие три основные, связанные между собой таблицы:

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Щадилов, Анатолий Евгеньевич, Москва

1. Бажин А.Г. Коэффициенты резорбции и предупреждение поступления оксидов Ри в организм из загрязнённых микротравм кожи // Бюлл. радиац. мед. 1991. - № 1. - С.102-107.

2. Бажин А.Г. Оценка поступления в организм и эффективностиллодезактивации ссадин и ран при загрязнении их Ри // Гиг. и сан. 1985. - № 12.-С. 74-76.

3. Бажин А.Г. Оценка уровня резорбции Ри при травме кожи и эффективность обработки // Гиг. и сан. 1983. - № 6. - С. 43-46.

4. Бажин А.Г. Резорбция Ри при попадании на кожу в растворах кислот и эффективность её дезактивации // Гиг. и сан. 1985. - № 9. - С. 85-88.

5. Балабуха B.C., Фрадкин Г.Г. Накопление радиоактивных элементов в организме и их выведение. М.: Медгиз, 1958. - 184 с.

6. Безопасное обращение с плутонием и его хранение. Серия по Безопасности № 9. МАГАТЭ. / Пер. с англ. М.: ЦНИИАтоминформ, 2000. -125 с.

7. Беляев И.К., Бажин А.Г., Алтухова Г.А. Дезактивация области кислотных ожогов кожи, загрязнённой Ри // Гиг. и сан. 1982. - № 10. - С. 41-45.

8. Бойд Дж. Авторадиография в биологии и медицине. — М.: Ин. лит-ра, 1957.-357 с.

9. Булдаков Л.А., Любчанский Э.Р., Москалёв Ю.И., Нифатов А.П. Проблемы токсикологии плутония. М.: Атомиздат, 1969. - 368 с.

10. Булдаков JI.A., Нифатов А.П., Толочкова Н.М., Буров И.И. Всасывание плутония-239 через кожу и из подкожной ткани у поросят // Радиобиология. 1967. - Т.VII. -№ 4. - С. 591-601.

11. Драчёв В.П., Ерохин Р.А., Хохряков В.Ф., Черников В.И. Определение количества плутония-239, содержащегося в ранах. В сборнике «Материалы 4-ой научно-технической конференции». Под ред. В.А. Князева, Г.И. Павлова. -Обнинск: 1971.-С. 374-380.

12. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке Бейсик для персональных ЭВМ. М.: Наука, 1989. - 240 с.

13. Ерохин Р.А., Кошурникова Н.А., Терновский И.А. Определение плутония в повреждённых участках кожи после мелких травм у работников радиохимического производства // Бюлл. радиац. мед. 1963. - №3а. — С. 146149.

14. Иванников А.Т., Беляев И.К., Алтухова И.М., Парфёнова И.М., Попов Б.А. Местное применение пентацина в диметилсульфоксиде при ожогах кожи, загрязнённой 24'Am // Вестник дерматологии и венерологии. 1987. — № 1. - С. 53-55.

15. Иванников А.Т., Беляев И.К., Парфёнова И.М. Влияние диметилсульфоксида на внутрикожное поступление пентацина // Вестник дерматологии и венерологии. 1983. - № 1. - С. 32-35.

16. Иванников А.Т., Беляев И.К., Парфёнова И.М. Фармакокинетика 14С-пентацина при перкутанном поступлении // Фармакология и токсикология. -1983.-№6.-С. 48-51

17. Иванов А.Е., Малышева М.С., Штуккенберг Ю.М. К вопросу о проницаемости кожи человека для плутонии-239 // Бюлл. радиац. мед. 1965. -№ 1. — С. 17-22.

18. Иванов В.И. Курс дозиметрии: учебник для вузов. М.: Атомиздат, 1978.-392 с.

19. Ильин JI.A. Основы защиты организма от воздействия радиоактивныхвеществ. М.: Атомиздат, 1977. - 256 с.

20. Ильин JI.A., Беляев И.К., Бажин А.Г., Иванников А.Т. Изучение перкутанного поступления Ри в организм // Гиг. и сан. 1981. - № 11. - С. 32-35.

21. Ильин JI.A., Иванников А.Т. Радиоактивные вещества и раны (Метаболизм и декорпорация). — М.: Атомиздат, 1979. 255 с.

22. Ильин Л.А., Иванников А.Т., Беляев И.К., Бажин А.Г., Алтухова Г.А. Перкутанное поступление Ри в организм крыс при ожогах кожи азотной кислотой // Гиг. и сан. 1982. - № 1. - С. 26-29.

23. Инструкция по применению пентацина (Pentatiniun). Утверждена Начальником Управления по внедрению новых лекарственных средств и медицинской техники МЗ СССР 7 апреля 1972.

24. Инструкция по применению цинкацина (Zinkazinum). Утверждено фармакологическим комитетом МЗ Российской Федерации 13 июля 1994 г.

25. Келлер К. Химия трансурановых элементов. Сокр. Пер. с англ. Под ред. Мясоедова Б.Ф. и Родина С.С. М.: Атомиздат, 1976. - 432 с.

26. Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности. М.: Энергоатомиздат, 1999. - 120 с.

27. Колтунов B.C. Кинетика окислительно-восстановительных реакций урана нептуния, плутония в водном растворе. — М.: Атомиздат, 1965. 318 с.

28. Кудрявцева Т.И. Исследование закономерностей распределения промышленных соединений плутония в организме человека: Дис. .канд. биол. наук. Москва. - 1989. - 201 с.

29. Кузьменко О.В., Халтурин Г.В. Распределение плутония-239 в организме крыс при поступлении его в виде комплекса с трибутилфосфатом в сочетании с органическими растворителями//Гиг. и сан. -1989.-№4.-С. 17-19.

30. Любчанский Э.Р. Использование Ка3Са-ДТПА (пентацина) для23 9выведения Ри из организма крысы с ингаляционным отравлением // Всборнике «Распределение и биологические эффекты радиоактивных изотопов». М.: Атомиздат, 1966. — 592 с.

31. Любчанский Э.Р. Околелова Н.М., Яшунский В.Г., Самойлова О.И. Влияние Ма3СаДТПА, Na3Zr^TIIA и Ма3СоДТПА на ускорение выведения трансурановых из организма экспериментальных животных. // Мед. реф. журнал. 1978. - VI. - №4. - Публ. 730.

32. Маслюк А.И., Богданов И.М., Симоненко П.Д. Особенности формирования доз внутреннего облучения персонала плутониевого производства Сибирского химического комбината // Бюллетень сибирской медицины. 2005. - № 2. - С.124-127.

33. Меньших З.С., Хохряков В.Ф., Любчанский Э.Р., Окладникова Н.Д. Динамика экскреции плутония у людей при отсроченном введении пентацина // Бюлл. радиац. мед. 1989. - №3. - С. 58-65.

34. Методика выполнения измерений «Плутоний. Экспресс-метод определения альфа-активности в пробах мочи». Свидетельство об аттестации МВИ №40090.4Г974, выдано 30.03.2004 ЦМИИ ВНИИФТРИ. ФГУП «ВНИИФТРИ», 2003. - 16 с.

35. Милюкова М.С., Гусев Н.И., Сентюрин И.Г., Скляренко И.С. Аналитическая химия плутония. М.: Наука, 1965. - 455 с.

36. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99): Гигиенические нормативы. М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999. — 115 с.

37. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. — М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. 100 с.

38. Осанов Д.П., Лихтарёв И.А. Дозиметрия излучений инкорпорированных радиоактивных веществ. М.: Атомиздат, 1977. - 200 с.

39. Плотникова Л.А., Байсоголов Г.Д., Дощенко В.Н. Влияние пентацина и тетоксацина на ускорение выведения плутония из организма человека // Бюлл. радиац. мед. 1962. - № 3-а. - С. 123-129.

40. Плотникова Л.А., Любчанский Э.Р., Окладникова Н.Д., Шалагинов В.А., Лызлов А.Ф. Применение ингаляций пентацина в диагностических и лечебных целях при поступлении плутония // Бюлл. радиац. мед. 1980. - №2.-С. 23-28.

41. Плутоний. Радиационная безопасность. М.: ИздАТ, 2005. - 416 с.

42. Плутоний. Справочник под ред. О.Вика: Пер. с англ. М.: Атомиздат, 1978.-327 с

43. Пределы поступления радионуклидов для работающих с ионизирующим излучением. Публикация 30 МКРЗ, часть 1. Пер. с англ. под ред. Рамзаева П.В. и Моисеева А.А. М.: Энергоиздат, 1982. - 136 с.

44. 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. - 344 с.

45. Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 1990 года. Пределы годового поступления радионуклидов в организм работающих, основанные на рекомендациях 1990 года. — М.: Энергоатомиздат, 1994. 191 с.

46. Руководство по организации медицинского обслуживания лиц, подвергшихся действию ионизирующего излучения / Под ред. акад. АМН СССР Ильина. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 192 с

47. Схемы распада радионуклидов. Энергия и интенсивность излучения: Публикация 38 МКРЗ: В 2 ч. Ч. 2. Кн. 2: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1987.-480 с.

48. Халтурин Г.В., Кузьменко А.В. Метаболизм плутония-239 в организме крыс при внутримышечном поступлении его в комплексе с трибутилфосфатом // Гиг. и сан. 1987. - № 8. - С. 90-91.

49. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование / Пер. сангл. Под. Ред. Быховского M.JI. М.: Мир, 1975. - 535 с.

50. Хольнов Ю.В., Чечев В.П., Камынов Ш.В. Характеристики излучений радиоактивных нуклидов, применяемых в народном хозяйстве. Основные данные. Справочник. -М.: Атомиздат, 1980. 375 с

51. Хохряков В.В., Ефимов А.В. Опыт применения установок СИЧ для контроля содержания америция-241 в организме работников «ПО «Маяк». // Вопросы радиационной безопасности. 2004. - №1. - С. 57-70.

52. Хохряков В.Ф., Беляев А.П., Кудрявцева Т.И., Мороз Г.С., Шалагинов

53. B.А. Случай успешного применения ДТПА при попадании плутония-239 через кожу, пораженную азотной кислотой // Вопросы радиационной безопасности. 1999. -№1. - С. 49- 53.

54. Хохряков В.Ф., Кудрявцева Т.И., Шевкунов В.А. Риск поступления плутония и 241 Am в организм работников радиохимического предприятия через травмированную кожу // Атомная энергия. 1994. - Т. 77. - Вып. 6.1. C. 445-448.

55. Человек. Медико-биологические данные (Публикация 23 Международной комиссии по радиологической защите). Коллектив авторов. Пер. с англ. М.: «Медицина», 1977. - 496 с.

56. Швыдко Н.С., Иванова Н.П., Рушоник С.И. Физико-химическое состояние и обмен плутония и америция в организме. М.: Энергоатомиздат, 1987.-144 с.

57. Щадилов А.Е., Хохряков В.Ф., Кудрявцева Т.И., Востротин В.В. Влияние пентацина на уровень экскреции плутония из организма человека // Бюллетень сибирской медицины. 2005. - Т. 2. - С. 128-132.

58. Bailey B.R., Eckerman K.F., Townsend L.W. An analysis of a puncturewound case with medical intervention // Radiat Prot Dosimetry. 2003. - Vol.105.-P. 509-512.

59. Bhattacharyya M.H., Peterson D.P. Action of DTPA on Hepatic Plutonium. III. Evidence for a Direct Chelation Mechanism for DTPA-Induced Excretion of Monomeric Plutonium into Rat Bile // Radiat Res. 1979. - Vol. 80(1). - P. 108115.

60. Bistline R.W., Walters R.L., Lebel J.L. A study of translocation dynamics of plutonium and americium from simulated puncture wounds in beagle dogs // Health Phys. 1972. - Vol. 22. - P. 829-831.

61. Boocock G. and Popplewell D.S. Distribution of plutonium in serum proteins following intravenous injection into rats // Nature. 1965. - Vol. 208. - P. 282-283.

62. Breustedt В., Blanchardon E. Biokinetic modelling of DTPA decorporation therapy: the CONRAD approach. http://www.lrri.org/heir/Program/HEIR /Presentations/Thursday/08-Thu-050-BreustedtB astianll929.pdf

63. Bruenger F.W., Taylor D.M., Taylor J.M., Lloyd R.D. Effectiveness of DTPA Treatment Following the Injection of Particulate Plutonium // International Journal Radiation Biology. 1991. - Vol. 60(5). - P. 803-818.

64. Cable J.W., Horstman V. G., Clarke W. J., Bustad L.K. Effects of Intradermal Injections of Plutonium in Swine // Health Phys. 1962. - Vol. 8(6). -P. 629-634.

65. Cristy M, Eckerman K.F. SEECAL: Program to calculate age-dependent specific effective energies. ORNL/TM-12351. Oak Ridge, TN: Oak Ridge National Laboratory, 1993. 105 p.

66. Dagle G.E., Bristline R.W., Lebel J.L., Walters R.L. Plutonium-induced wounds in beagles // Health Phys. 1984. - Vol. 47(1). - P. 73-84.

67. Dagle, G.E., Lebel, J.L., Phemister, R.D., Walters, R.L., Gomez, L.S. Translocation kinetics of plutonium oxide from the popliteal lymph nodes of beagles // Health Phys. 1975. - Vol. 28(4). - P. 395-398.

68. Developing the Technical Basis for Policy Initiatives to Secure and Irreversibly Reduce Stocks of Nuclear Weapons and Fissile Materials. Second report of the International Panel on Fissile Materials. IPFM, 2007. - 174 p.

69. Durbin P. Metabolism and Biological effects of the transplutonium elements. In: Uranium, Plutonium, Transplutonuc elements. Ed. E.C. Hodge, J.H. Stannard, J.B. Hursh. Berlin Helderberg - New York, Springer Verlag, 1973. - P. 739-908.

70. Durbin P.W. Plutonium in Mammals: Influence of Plutonium Chemistry, Route of Administration, and Status of the Animal on Internal Distribution and Long-Term Metabolism // Health Phys. 1975. - Vol. 29 (4). - P. 495-510.

71. Durbin P.W., Jeung N., Schmidt C.T. 238Pu(IV) in monkeys: overview of metabolism. Washington DC: U.S. Nuclear Regulatory Commission Report

72. NUREG/CR-43 55. LBL-20022. 1985.

73. Durbin P.W., Kullgren В., Schmidt C.T. Circulatory Kinetics of Intravenously Injected 238Pu(IV) Citrate and uC-CaNa3-DTPA in Mice: Comparison with Rat, Dog, and Reference Man // Health Phys. 1997. - Vol. 72(2). - P. 222-235.

74. Durbin P.W., Kullgren В., Xu J., Raymond K.N. In Vivo Chelation of Am(III), Pu(IV), Np(V) and U(VI) in Mice by TREN-(Me-3,2-HOPO) // Radiat Prot Dosimetry. 1994. - Vol. 53(1-4). - P. 305-309.

75. Durbin, P. W. Plutonium in Man: a New Look at the Old Data. In: Radiobiology of Plutonium Eds В., J. Stover and W. S. S. Jee. Salt Lake City: The J. W. Press, 1972. - P. 469-530.

76. Ebel H. Metabolismus und Toxizitat therapeutischer Chelatbildner XIV Mitteilung: Wirkung von DTPA auf die Hamatopoese // Strahlentherapie. 1975. -Vol. 149(4).-P. 450-456.

77. Fisher D.R. Decorporation: Officially a Word // Health Phys. 2000. -Vol.78(5). - P. 563-565.

78. Foreman H. The Pharmacology of Some Useful Chelating Agent. In: Metall Bilding in Medicine. Eds. Seven MJ. and Johnson L.A. Philadelphia: J.B. Lippincott, 1960. P. 82-94.

79. Gorden A.E., Xu J., Raymond K.N., Durbin P. Rational design ofsequestering agents for plutonium and other actinides // Chem Rev. 2003. -Vol.103.-P. 4207-4282.

80. Guilmette R.A. and Durbin P.W. Scientific basis for the development of biokinetic models for radionuclides-contaminated wounds // Radiat Prot Dosimetry. 2003. - Vol. 105. - P. 213-217.

81. Guilmette R.A., Durbin P.W., Toohey R.E., Bertelli L. The NCRP wound model: Development and Application // Radiat Prot Dosimetry. 2007. Vol. 127(1-4).-P. 103-107.

82. Hall R.M., Poda G.A., Fleming R.P., Smith J.A. A Mathematical Model for Estimation of Plutonium in the Human Body from Urine Data Influenced by DTPA Therapy // Health Phys. 1978. - Vol. 34(5). - P. 419-431.

83. Hammond S.E., Putzier E.A. Observed effects of plutonium in wounds over a long period of time // Health Physics. 1964. - Vol. 10(6). - P. 399-406.

84. Harrison J.D., David A.J., Stather J.W. Experimental studies of the translocation of plutonium from simulated wound sites in the rat // Int. J. Radiat. Biol. 1978. - Vol. 33. - P. 457-472.

85. Henge-Napoli M.H., Ansoborlo E., Houpert P., Mirto H., Paquet F., Burgada R., Hodgson S., Stradling G.N. Progress and Trends in In Vivo Chelation of Uranium // Radiat Prot Dosimetry. 1998. - Vol. 79(1-4). - Pp. 449-452.

86. ICRP Publication 110: Adult Reference Computational Phantoms.

87. Annals of the ICPR. Volume 39. Issue 2. Oxford: Elsevier Science, 2009. 3001. P

88. International Commission on Radiological Protection. Age-dependent doses to members of the public from intake of radionuclides, Part 2. ICRP Publication 67. Oxford: Pergamon Press, 1993. - 167 p.

89. International Commission on Radiological Protection. The Metabolism of Plutonium and Related Elements. ICRP Publication 48. Ann. ICRP 16(2/3) -Oxford: Pergamon Press, 1986.

90. Jech I.J., Heid R.K., Larson H.V. Prompt Assessment and Mitigatory Actionafter Accidental Intake of Plutonium. In: Handling of Radiation Incidents. -Vienna: IAEA, 1969. P. 77-93.

91. Jech J.J., Andersen B.V., Heid K.R. Interpretation of Human Urinary Excretion of Plutonium for Cases Treatment with DTPA // Health Phys. 1972. -Vol. 22 (6).-P. 787-792.

92. Johnson L.J., Walters, R.L., Lagerquist, C.R., Hammond, S.E. Relative distribution of plutonium and americium following experimental Pu02 implants // Health Phys. 1970. - Vol. 19(6). -P.843-749.

93. Johnson, L.J., Bull, E.H., Lebel, J.L., Walters, R.L. Kinetics of lymph node activity accumulation from subcutaneous РиОг Implants // Health Phys. 1970. -Vol. 18(5).-P. 416-418.

94. Jolly L., McClearen H.A., Poda G.A., Walke W.P. // Treatment and Evaluation of Plutonium-238 Nitrate Contaminated Puncture Wound. A Two-Year Case History // Health Phys. 1972. - Vol. 23(9). - P. 333-341.

95. Kawin В., Copp H.D. Effect of 2,3-dimercaptopropanol (BAL) upondistribution and excretion of plutonium // Proc Soc. Exptl Biol and Med. 1953.-Vol. 84 (3).-P. 576-577.

96. Khokhryakov V.F., Belyaev A.P., Kudravtseva T.I., Schadilov A.E., Moroz G.S., Shalaginov V.A. Successful DTPA Therapy in the Case of 239Pu Penetration Via Injured Skin Exposed to Nitric Acid // Radiat Prot Dosimetry. 2003. - Vol. 105(1-4).-P. 499-502.

97. Lagerquist C.R., Allen I.B. and Holman, K.L. Plutonium Excretion Following Contaminated Acid Bums and Prompt DTPA Treatments // Health Phys. 1967. - Vol. 13(1). - P. 1-4.

98. Lagerquist C.R., Hammond S.E., Putzier A.E., Piltingsrud C.W. Effectiveness of early DTPA treatments in two types of plutonium exposures in humans //Health Phys.- 1965. -Vol. 11(11).-P. 1177-1180.

99. Leggett R.W., Eckerman K.F., Khokhryakov V.F., Suslova K.G., Krahenbuhl M.P., Miller S.C. Mayak worker study: An improved biokinetic model for reconstructing doses from internally deposited plutonium // Radiat Res. 2005. -Vol. 164(2).-P. 111-122.

100. Mays C.W., Taylor G.N., Fisher D.R. Estimated Toxicity of Ca-DTPA to Human Fetus // Health Phys. 1976. - Vol. 30(2). - P. 247-249.

101. Menetrier F., Grappin L., Raynaud P., Courtay C., Wood R., Joussineau S., List V., Stradling G.N., Taylor D.M. and Rencova J. Treatment of accidental intakes of plutonium and americium: guidance notes // Appl. Radiat. Isot. 2005. -Vol. 62.-P. 829-846.

102. Morin M., Nenot J. C. and Lafuma J. The Behavior of 237Np in the Rat // Health Phys. 1973. - Vol. 24(3). - P. 311-315.

103. Nenot J.C., Morin M., Lafuma J. Etude metabolique et therapeutique des contaminations respiratories par certains actinides en solution // Health Phys. -1971.-Vol. 20(2).-P. 167-177.

104. NoBke D, Birchall A., Blanchardon E., Breustedt В., Giussani A., Luciani A., Oeh U. and Lopez M. A. Development, Implementation and Quality Assurance of Biokinetic Models Within CONRAD // Radiat Prot Dosimetry. 2008. - Vol. 131(1).-P. 40-45.

105. Ohlenschlager L., Schieferdecker H., Schidt-Martin W. Efficacy of Zn-DTPA and Ca-DTPA in Removing Plutonium from the Human Body // Health Physics. 1978. - Vol. 35(11). - P. 694-699.

106. Planas-Bohne F. Decorporation von Radionucliden zur Frage des «Nachklangeffekts» von DTP A // Strachlenterapie. 1974. - Vol. 147(3). - P.315.318.

107. Planas-Bohne F., Ebel H. Dependence of DTPA-Toxicity on the Treatment Schedule // Health Phys. 1975. - Vol. 29(7). - P. 103-106.

108. Schofield G.B. Absorption and measurement of radionuclides in wound and abrasion // Clin. Rad. 1963. -Vol. 15(1). - P. 50-54.

109. Schofield G.B. Comparisons in the Medical Management of Three Cases of Plutonium-Contamination Wound. Symposium of the Handling of Radiation Accidents. Vienna, 1969.-P. 163-172.

110. Schofield G.B., Howells H., Ward F., Lynn J.C., Dolphin G.W. Assessment And Management of a Plutonium Contaminated Wound Case // Health Phys. -1974. Vol. 26(6). - P. 541-554.

111. Schubert J., Fried J.F., Rosenthal M.W., Lindenbaum A. Tissue Distribution of Monomeric and Polymeryc Plutonium as Modified by a Chelation Agent // Radiat Res. 1961. - Vol. 15(2). - P. 220-226.

112. Seidel A., Volf V. Removal of Internally Deposited Transuranium Elements by Zn-DTPA // Health Phys. 1972. - Vol. 22(6). - P. 779-783.

113. Slobodien M.J., Brodsky A., Ke C.H., Horm I. Removal of Zinc from Human by DTPA Chelation Therapy // Health Phys. 1973. - Vol. 24(5). - P. 327-330.

114. Stathler J.W., Smith H., Bailey M.R., Bulman R.A., Crawley F.E.H. The retention of 14C-DTPA in Human Volunteers after Inhalation or Intravenous Injection // Health Phys. 1983. - Vol. 44(1). - P. 45-52.

115. Stevens E., Rosoff В., Wainer M., Spencer H. Metabolism of the Chelating Agent Diethylenetriamine Pentaacetic Acid (14C-DTPA) in Man // Proc. Soc. Exptl. Biol. Med. 1962. - 111 (11). - P. 235-238.

116. Stradling G. N., S. A. Hodgson and M. J. Pearce Recent Developments in the Decorporation of Plutonium, Americium and Thorium // Radiat Prot Dosimetry. 1998. - Vol. 79(1-4). - P. 445-448.

117. Taylor D.M., Volf V. Oral Chalation Treatment of Injected 241Am or 239Pu in Rats // Health Phys. 1980. - Vol. 38(2). - P. 147-158.

118. Taylor G.N., Williams J.L., Roberts L., Atherton D.R., Shabestari L. Increased Toxicity of Na3CaDTPA when Given by Protracted Administration // Health Phys. 1974. - Vol. 27(9). - P. 285-288.

119. Tyler G.R. Self Absorption of X-Rays by Plutonium Particles with Special Reference to Plutonium in Wound Monitoring // Health Phys. 1966. - 12(4). - P. 509-519.

120. User Manual for 1MB A Professional Plus (Version 4.0) A.C. James, A. Birchall, J.W. Marsh, M. Puncher. HPA and ACJ & Associates, 2005. 475 p.

121. Vaughan J. Ch. Metabolism of 239Pu with special reference to the skeleton. In: Uranium, Plutonium, Transplutonic elements. Ed. H.C. Hodge, J.N. Stannard, J.B. Hursh. Berlin - Heidelberg - New York: Springer Verlag, 1973. - P. 351391.

122. Volf V. Treatment of Incorporated Transuranium Elements. IAEA Technical report 184, Vienna: IAEA, 1978. - 168 p.

Информация о работе

Щадилов, Анатолий Евгеньевич
кандидата биологических наук
Москва, 2010
ВАК 03.01.01

Диссертация

Обмен плутония при поступлении через повреждённую кожу человека с учётом влияния ДТПА-терапии - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы