Сравнение расчетных оценок индивидуальных доз внутреннего облучения всего тела с данными, полученными на основе СИЧ-измерений: Брянская область Российской Федерации

Сравнение расчетных оценок индивидуальных доз внутреннего облучения всего тела с данными, полученными на основе СИЧ-измерений: Брянская область Российской Федерации

Калашникова Е.Е., Степаненко В.Ф., Яськова Е.К., Крюкова И.Г., Дубов Д.В.

ФГБУ МРНЦ Минздравсоцразвития России, Обнинск

В статье представлены результаты сравнения накопленных доз внутреннего облучения всего тела, полученных на основе прямых измерений активности 137Cs в организме с использованием спектрометров излучения человека (СИЧ), и доз, вычисленных с помощью радиоэкологической модели и индивидуальных опросников. Полученные данные свидетельствуют о хорошей сопоставимости результатов применения двух вышеуказанных подходов. Этот вывод весьма важен, поскольку при возможной крупномасштабной радиационной аварии существует целый ряд ограничений для проведения СИЧ-измерений у большого количества жителей.

Ключевые слова: внутреннее облучение всего тела, 137Cs, СИЧ, расчеты доз, авария на ЧАЭС.

Одним из показателей радиационного воздействия на население территорий, загрязненных радионуклидами в результате аварии на ЧАЭС, является накопленная за определенный период времени доза облучения всего тела. В первый год после аварии на Чернобыльской АЭС доминировали расчётные методики оценки доз внутреннего облучения всего тела, позволяющие оценить величины средних по населенным пунктам и категориям населения годовых и накопленных эффективных доз [1]. Оценки средних доз были необходимы для принятия решений о проведении защитных и реабилитационных мероприятий [2].

В ходе многолетних исследований, проводимых специалистами МРНЦ в рамках ряда национальных и международных программ, шло целенаправленное накопление результатов массовых измерений активности 137Cs во всем теле у населения загрязненных территорий Брянской области с использованием мобильных и стационарных спектрометров излучения человека (СИЧ) [2], позволяющих оценить величины индивидуальных (персонифицированных) доз внутреннего облучения населения загрязненных территорий.

Традиционно персонифицированный подход применялся до этого в аварийных ситуациях лишь в тех случаях, когда отдельные индивидуумы подвергались существенно большим неконтролируемым дозам облучения, могущим привести к возникновению таких последствий, как лучевые повреждения, лучевая болезнь, чего, как известно, не было у населения загрязненных территорий после аварии на Чернобыльской АЭС (речь не идет здесь о персонале и ликвидаторах аварии, пострадавших в первые часы и дни после взрыва в Чернобыле).

Проблема оценки индивидуальных накопленных доз внутреннего излучения является актуальной в связи с тем, что дозы распределяются крайне неравномерно [4-7]. Так, дозы внутреннего облучения всего тела могут различаться в десятки раз, а дозы внешнего облучения всего тела - в несколько раз, даже для жителей одного и того же небольшого населенного пункта. Как правило, статистические распределения индивидуальных доз имеют резко выра-

Калашникова Е.Е.* - научн. сотр.; Степаненко В.Ф. - зав. лаб., д.б.н.; Яськова Е.К. - вед. научн. сотр., к.б.н.; Крюкова И.Г. - ст. научн. сотр., к.б.н.; Дубов Д.В. - инженер. ФГБУ МРНЦ Минздравсоцразвития России.

‘Контакты: 249036, Калужская обл., Обнинск, ул. Королева, 4. Тел.: (495) 956-14-40; e-mail: ekalashnikova@inbox.ru.

женный несимметричный вид и характеризуются длинным «хвостом» в области доз, многократно превышающих средние и медианные величины. Следовательно, группы лиц с наибольшими дозами внутреннего облучения «скрываются» за усредненными характеристиками. Анализ и выявление дозообразующих факторов, ответственных за формирование таких «хвостов», позволили бы существенно сократить объем профилактических и защитных мероприятий, сконцентрировав их только на тех факторах, которые формируют наиболее значимые дозы облучения населения. Такая адресность защитных и профилактических мероприятий позволила бы сделать их более экономичными и одновременно - более эффективными.

Индивидуальный подход в оценке доз облучения населения необходим также для дозиметрической поддержки радиационно-эпидемиологических исследований стохастических эффектов воздействия ионизирующего излучения [2]. Естественно, что для обеспечения надежности расчетов доз облучения всего тела необходима их верификация с использованием имеющихся дозиметрических оценок, основанных на данных прямых измерений активности радионуклидов цезия в организме людей, проживающих на загрязненных радионуклидами территориях.

База первичных данных лаборатории медико-экологической дозиметрии и радиационной безопасности МРНЦ насчитывает более 36000 документов с результатами измерений содержания радиоактивного цезия в организме жителей, проживавших на момент измерений на территории Брянской области, загрязненной в результате аварии на Чернобыльской АЭС, с использованием СИЧ [7].

Следует отметить, что в силу исторически сложившихся причин (большие масштабы радиоактивного загрязнения и большие контингенты обследуемого населения, нехватка необходимой аппаратуры на начальных этапах аварии и т.д.) измерения проводились разнотипной аппаратурой и разными коллективами специалистов: силами местных санэпидстанций, специалистами МРНЦ, других ведущих научных центров страны, а также в рамках ряда международных программ [7]. В связи с тем, что базы данных содержали большое количество несоответствий, была проведена работа по удалению найденных несоответствий (исправлены опечатки; удалены записи, где имелась неполная информация о местах проживания обследуемых, либо не проставлены даты измерений). В итоге, в «референтной» базе данных по Брянской области осталось 34834 записи, признанных наиболее достоверными [7].

В рамках международных исследований по изучению медицинских и радиологических последствий чернобыльской аварии среди населения, проживающего в загрязненных районах Брянской области, были разработаны дозиметрические опросники, которые включают медицинскую, демографическую, дозиметрическую информацию, собранную в период с 1990 по 2010 гг. Данная информация необходима для индивидуализации накопленных эффективных доз облучения всего тела. Созданная на основе опросников общая база данных, имеющаяся в распоряжении лаборатории медико-экологической дозиметрии и радиационной безопасности МРНЦ, в настоящий момент содержит 1673 документа.

В процессе работы было выявлено, что количество людей, имеющих опросники и данные о прямых показаниях содержания цезия, составляет 142 человека. Для каждого из них была рассчитана индивидуальная накопленная эффективная доза внутреннего облучения всего тела

по прямым показаниям содержания 137Cs в организме человека [7] и доза с применением радиоэкологической модели [3], персонифицированная на основе индивидуальных опросников.

Для расчета накопленных доз внутреннего облучения человека за определенный период времени по результатам измерений 137Cs во всем теле была использована модель, реализованная в виде программы CSWWOD, так как это описано в [7]. Данная программа рассчитывает индивидуальные годовые накопленные дозы внутреннего облучения всего тела с учетом результатов измерений активности 137Cs и 134Cs во всем теле, массы тела и возраста обследуемого, даты измерения, характеристик пребывания на загрязненной территории и особенностей поступления в организм радионуклидов с продуктами питания.

Накопленные дозы внутреннего облучения всего тела, индивидуализированные с помощью опросников, рассчитывали с помощью модели [3], учитывающей массу тела и возраст пациента, характеристики пребывания на загрязненной территории (переезды с территории на территорию), особенности поступления в организм радионуклидов с продуктами питания, тип потребляемой продукции, проведенные защитные мероприятия, а также радиоэкологические параметры - плотность загрязнения почвы на различных территориях, где находились обследуемые, коэффициенты перехода активности из почвы в продукты питания и их динамику, даты прихода радиоактивного облака на территории. Расчеты погрешностей индивидуальных доз осуществляли методом Монте-Карло, с использованием стандартной программы Crystall Ball (Crystall Ball 2000. - Desicioneering, Inc., USA CO, Denver 80202). При расчете погрешностей индивидуальных доз для каждого человека последовательно проводилось 1000 вычислений дозы при комбинациях значений параметров модели, которые случайно выбирались на основе заданной и включенной в базу данных эмпирической информации о виде статистических распределений параметров модели. Этот ряд оценок величин поглощенной дозы для каждого человека отражает в себе общий вклад в величину неопределенности индивидуальной дозы от неопределенностей всех используемых при расчетах параметров используемой модели. Полученное в результате статистическое распределение, характеризующее неопределенность величины поглощенной дозы для рассматриваемого индивидуума, имеет вид, близкий к логнормальному, а соответствующая величина неопределенности характеризуется величиной геометрического стандартного отклонения (GSD). Более того, для каждого индивидуума были установлены не только величины GSD, но и процентили распределения вероятности значения индивидуальной дозы с шагом в 5 %.

В результате сравнения доз, полученных на основе прямых измерений активности 137Cs в организме, и доз, вычисленных с помощью модели, учитывающей информацию, содержащуюся в индивидуальных опросниках, а также радиоэкологические данные, было установлено, что имеет место хорошая сопоставимость результатов, полученных при использовании двух вышеуказанных подходов.

На рисунке 1 приведены результаты сравнения оценок индивидуальных накопленных эффективных доз внутреннего облучения всего тела, основанных на результатах измерений активности 137Cs и 134Cs во всем теле, с расчетными индивидуальными дозами для жителей Брянской области (период накопления дозы от 1 по 13 лет после аварии, количество человек -142). Как следует из данного сравнения, примененная модель оценки накопленных доз на осно-

ве индивидуальных опросников и радиоэкологической информации хорошо согласуется с результатами оценок доз, основанных на данных прямых измерений содержания радиоактивного цезия в организме человека.

D 250.00

200.00

150.00

100.00 50.00

0.00

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00

Deale

Рис. 1. Сравнение индивидуальных накопленных эффективных доз внутреннего облучения, вычисленных на основе радиоэкологической модели и информации из индивидуальных опросников (Dcalc, мЗв - ось абсцисс), с накопленными дозами внутреннего облучения, оцененными по «прямым» измерениям активности 137Cs во всем теле (D, мЗв - ось ординат) у одних и тех же лиц. Указаны погрешности оценок доз в пределах 68 % доверительного интервала. Коэффициент линейной корреляции равен 0,98 (при р<0,05).

Представленные данные демонстрируют хорошее согласование результатов оценок индивидуальных накопленных доз внутреннего облучения всего тела у населения радиоактивно загрязненных после аварии на Чернобыльской АЭС территорий Брянской области, полученных как на основе прямых измерений, так и с помощью радиоэкологической модели, с использованием индивидуальных опросников и радиоэкологической информации (коэффициент линейной корреляции равен 0,98 (при р<0,05).

Этот вывод является весьма важным, поскольку обязательным условием любого радиационно-эпидемиологического исследования является применение одного и того же метода оценки доз у лиц, включенных в исследование. В то же время прямые измерения активности радионуклидов цезия в организме жителей загрязненных территорий не могут быть обеспечены для всего периода после аварии на ЧАЭС и для всех обследуемых лиц. Более реальным для данной ситуации является применение расчетного метода с использованием индивидуальных дозиметрических опросников. Поэтому факт установления хорошей корреляции между результатами оценок индивидуальных доз внутреннего облучения двумя методами позволяет с уверенностью применять расчетный метод для дозиметрической поддержки радиационноэпидемиологических исследований.

Литература

1. Ильин Л.А., Балонов М.И., Булдаков Л.А. и др. Экологические особенности и медико-биологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС //Медицинская радиология. 1989. Т. 34, № 11. С. 58-81.

2. Медицинские последствия Чернобыльской аварии: научный отчет. Международная программа по медицинским последствиям Чернобыльской аварии (АЙФЕКА) /Под ред. Г.Н. Сушкевича, А.Ф. Цыба. Женева, 1996. 559 с.

3. Реконструкция средней накопленной в 1986-1995 гг. эффективной дозы облучения жителей населенных пунктов Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году: методические указания МУ 2.6.1.579-96 /Составители: М.И. Балонов, Г.Я. Брук, В.Ю. Голиков, В.Н. Шутов, М.Н. Савкин, В.А. Питкевич, В.Ф. Степаненко, С.М. Вакулов-ский, Г.С. Перминова. М.: Минздрав России, 1996.

4. Степаненко В.Ф., Орлов М.Ю., Петин Д.В. и др. Ретроспективная индивидуальная дозиметрия в населенном пункте с высоким радиоактивным загрязнением //Атомная энергия. 2003. Т. 95, № 1. С. 60-67.

5. Степаненко В.Ф., Орлов М.Ю., Скворцов В.Г. и др. Индивидуальная ретроспективная дозиметрия на территориях с радиоактивным загрязнением вследствие аварии на ЧАЭС: инструментальные и расчетные методы //Научное обеспечение программы совместной деятельности по преодолению последствий Чернобыльской катастрофы в рамках Союзного государства на 2002-2005 годы. Минск, 2004. С. 21-25.

6. Степаненко В.Ф., Яськова Е.К., Матвеенко Е.Г. и др. Дозы внутреннего облучения всего тела у жителей наиболее загрязненных районов Калужской области по данным многолетнего мониторинга //Наследие Чернобыля. Выпуск 4. 20 лет спустя: материалы научно-практической конференции. Калуга, 20 апреля 2006 г. Калуга, Обнинск, 2006. С. 32-37.

7. Степаненко В.Ф., Яськова Е.К., Орлов М.Ю. и др. Эффективные дозы внутреннего облучения всего тела у жителей наиболее загрязненных районов Брянской и Калужской областей по данным многолетнего мониторинга //Атомная энергия. 2007. Т. 103, вып. 3. С. 192-197.

Comparison of calculated estimations of individual whole body internal irradiation doses VS data obtained by WBC measurements: Bryansk region of the Russian Federation

Kalashnikova E.E., Stepanenko V.F., Yaskova E.K., Kryukova I.G., Dubov D.V.

Medical Radiological Research Center of the Russian Ministry of Health and Social Development, Obninsk

The data presented in this paper are the results of comparison of calculated individual accumulated internal whole body dose estimations VS individual dose estimations based on Whole Body Counting (WBC measurements of 137Cs). All of these data are related to the radioactive contaminated territories of Bryansk region. Results of comparison of dose estimations based on the WBC measurements VS dose values, obtained by calculations by radioecological model and individual questionnaires are in good agreement. It is important result of the this work as far as there are a lot of limitations of direct measurements by WBC for a big number of inhabitants in a case of possible large scale radiation accident.

Key words: whole body internal irradiation, 137Cs, WBC, dose calculations, Chernobyl accident.

Kalashnikova E.E.* - Research Assistant; Stepanenko V.F. - Head of Lab., D. Sc., Biol.; Yaskova E.K. - Lead. Researcher, Cand. Sc., Biol; Kryukova I.G. - Senior Researcher, Cand. Sc., Biol.; Dubov D.V. - Engineer. MRRC.

‘Contacts: 4 Korolyov str., Obninsk, Kaluga region, Russia, 249036. Tel.: (495) 956-14-40, e-mail: ekalashnikova@inbox.ru.