Оценка медицинских последствий при облучении дочерними

Оценка медицинских последствий при облучении дочерними продуктами
распада радона населения Могилёвской области.
Л. В. Липницкий, Е. В. Костицкая
Могилёвский областной центр гигиены, эпидемиологии и общественного
здоровья.
Актуальность изучения влияния радона и его дочерних продуктов
распада на человека и популяцию не вызывает ни у кого сомнений.
Природные источники радиации воздействуют на людей в жилищах и при
осуществлении производственной деятельности. Природные источники
ионизирующего излучения создают около 70% суммарной дозы, получаемой
человеком от всех источников радиации.
Наибольшую долю в облучении населения составляют радон и продукты
его распада, находящиеся в воздухе жилых помещений. По данным
Научного комитета ООН по действию атомной радиации причиной около
20% всех заболеваний раком легких может быть воздействие на организм
радона и продуктов его распада [5]. Заболеваемость населения раком лёгких
в области устойчиво занимает первые места в структуре онкологических
заболеваний.
Территорию Могилевской области можно отнести к категории
радоноопасных. В 1992 году по специально разработанной СанктПетербургским НИИ промышленной и морской медицины методике был
проведён широкомасштабный скрининг радона в Могилёвской области [9].
В процессе обследования по программе радонового мониторинга в 19911992г.г. сельских районов выявлены отдельные дома, питьевые колодцы и
участки территорий, на которых регистрировались концентрации радона,
превышающие установленные уровни вмешательства.
В различных районах вероятность выявления зданий с концентрацией
радона свыше 200 Бк/м3 составляет от 0,1 до 2,3%; 3,8% обследованных
жилых домов содержали изотопы радона выше норматива, принятого для
проектируемых зданий 100 Бк/м³.
В ходе обследования в области было обнаружено до 40 колодцев, вода
которых содержала высокие концентрации радона - более 10 кБк/м3 (по НРБ2000 уровень вмешательства для радона-222 составляет 60 Бк/кг, при
критическом пути облучения людей при поступлении радона из воды в
воздух помещений).
По результатам проведённых исследований была дана оценка
коллективных доз облучения сельское население области и на его основе
рассчитана вероятность отдалённых последствий от радона и его продуктов
распада. Проведенные расчёты показали, что количество дополнительных
случаев рака лёгкого от радона составляют примерно 10 процентов от
спонтанного числа заболеваний. Авторы данной работы заранее
предполагали, что величина дополнительных случаев рака будет постоянно
уточняться с учётом развития науки в данной области. Действительно за
десятилетний период прошедший после проведения массовых скрининговых
исследований оценки воздействия радона изменились в сторону увеличения.
НКДАР считает, что риск возникновения рака лёгкого от радона составляет
около 20 процентов от спонтанных случаев. В начале 1994 года вышла
в
свет новая Публикация 65 МКРЗ «Защита от радона-222 в жилых зданиях и
на рабочих местах», которая заменила Публикацию 50, концептуально
связанной с Публикацией 60 изданной в 1990 году. В новой Публикации
признано нецелесообразным использование дозиметрических моделей лёгких
при оценке доз облучения от дочерних продуктов распада радона. Переход от
экспозиции ДПР радона к эффективной дозе основывается исключительно
на эпидемиологических последствиях облучения. Предложены новые более
совершенные модели экстраполяции риска возникновения раком лёгкого от
облучения радоном. На основании эпидемиологических данных смертности
среди шахтёров урановых рудников была принята значение коэффициента
вероятности смертности 2,83 *10-4 WLM -1 и для персонала и для населения
независимо от возраста.
Всё это послужило основанием для повторной оценки радиационных
рисков от радона и его дочерних продуктов распада с целью уточнения
полученных в 1992 году величин радиационного риска для населения
Могилёвской области. При этом были использованы новые
данные,
полученные областным центром гигиены, эпидемиологии и общественного
здоровья при радиационно-гигиеническом обследовании зданий в ходе
приёмки их в эксплуатацию.
Определение среднегодовой экспозиции ДПР радона
При определении среднегодовой экспозиции ДПР радона на население
Могилёвской области необходимой для расчетов рисков, использованы
результаты исследований эквивалентной равновесной концентрации радона.
Информация представлена результатами исследований содержания радона и
его эквивалентной равновесной концентрации в 6015 жилых и общественных
эксплуатируемых зданиях 100 населённых пунктов области и результатами
обследований вновь построенных 269 жилых домов в различных населённых
пунктах области. При расчёте среднегодовой экспозиции ДПР радона
принята средняя величина ЭРОА радона по области 15 Бк/м3 [9].
Пересчёт измеренных значений среднегодовой экспозиции Р (Бк*ч\м3) в
величину экспозиции в WLM проводится по формуле
:РWLM= РЭРОА\170*3700, (1)
где РWLM – экспозиция выраженная в WLM, РЭРОА - экспозиция по
дочерним продуктам радона выраженная в Бк*ч\м3.
Определение вероятности дожития до определённого возраста
Одной их важнейших характеристик учитывающей демографические
особенности территории, является вероятность достижения человеком
возраста t (вероятность дожития), обозначаемая как po(t). Эта величина
учитывает, что смерть определяется различными причинами, а не только
воздействием радиационного фактора.
Вероятность того, что человек в возрасте от t до t+1 останется живым в
течение данного года, будет равна для мужчин и женщин соответственно:
Рm(t) = 1- qm (t) или pf (t)= 1- qf (t) (2)
Вероятности pm и pf (t) относятся к одному году жизни человека.
Определение вероятности дожития человека от рождения до возраста t
производится при помощи следующей формулы:
t
p (t )   p (i ) (3)
0
i 1
Пример вероятностей дожития рO (t) для Могилёвской области
представлен в таблице 1.
Таблица 1- Демографические данные по Могилевской области
Возрастная
группа, лет
1-4
5-9
10-14
15-19
20-24
25-29
30-34
35-39
40-44
45-49
50-54
55-59
60-64
65-69
70-74
75-79
80-84
85-89
Вероятность
смерти мужчин,
qm(t)
0,0008
0,0004
0,0004
0,0011
0,0027
0,0039
0,0054
0,0059
0,0089
0,0126
0,0180
0,0319
0,0414
0,0597
0,0768
0,1036
0,1508
0,3522
Вероятность
смерти
женщин qf(t)
0,0006
0,0003
0,0002
0,0004
0,0007
0,0007
0,0012
0,0018
0,0027
0,0040
0,0063
0,0107
0,0147
0,0237
0,0369
0,0640
0,1088
0,3156
Вероятность того, что
человек в возрасте от t до
t+1 останется живым в
течение данного года
мужчины
женщины
0,9992
0,9996
0,9996
0,9989
0,9973
0,9961
0,9946
0,9941
0,9911
0,9874
0,9820
0,9681
0,9586
0,9403
0,9232
0,8934
0,8492
0,6478
0,9994
0,9997
0,9998
0,9996
0,9993
0,9993
0,9988
0,9982
0,9923
0,9960
0,9937
0,9893
0,9853
0,9763
0,9631
0,9360
0,8912
0,6844
Вероятность дожития от
рождения до возраста t
(р0(t))
мужчины
женщины
0,9992
0,9988
0,9984
0,9973
0,9946
0,9907
0,9853
0,9795
0,9708
0,9586
0,9413
0,9113
0,8736
0,8214
0,7583
0,6775
0,5753
0,3727
0,9994
0,9991
0,9989
0,9978
0,9971
0,9932
0,9920
0,9902
0,9826
0,9786
0,9724
0,9620
0,9478
0,9256
0,8913
0,8343
0,7435
0,5088
Частота спонтанного
возникновения рака легких
Существуют две основные модели экстраполяции риска:
• модель абсолютного риска (аддитивная);
• модель относительного риска (мультипликативная).
Согласно первой модели, дополнительная частота возникновения
радиационно-индуцированного рака не зависит от базовой (спонтанной)
частоты заболевания. В соответствии со второй моделью, облучение
вызывает увеличение вероятности заболевания, пропорциональное частоте
спонтанного возникновения онкологических заболеваний того или иного
органа или ткани. Считается, что для рака легких наиболее применимой
является мультипликативная модель экстраполяции радиационных рисков. В
связи с этим еще одним необходимым для расчетов радиационных рисков
параметром является возраст - специфическая частота спонтанного
возникновения рака легких λ0(t), характерная для изучаемой территории. Для
расчетов радиационного риска статистические данные следует нормировать
на одного человека. Иными словами, λ0(t), - это вероятность того, что в
течение года человек в возрасте t заболеет раком легких от причин, не связанных с радиационным воздействием.
Обычно в медицинских статистических отчетах приводится средняя
смертность от того или иного онкозаболевания, в том числе и от рака легких
λ0. В данном случае может быть использован подход, предложенный в работе
[3].
Оценки проведенные в Публикации 50 МКРЗ показывают, что возрастспецифическая частота возникновения рака легких у некурящих может быть
аппроксимирована зависимостью
λ0ns(t)=(1÷5)*10-15*t6 (4)
При этом заболеваемость раком легких у некурящих мужчин примерно в
два раза выше, чем у женщин. При проведении дальнейших расчётов
λ0ns(t)=2,5*10-15*t6 и λ0ns(t)=1.3*10-15*t6
(5)
для мужчин и женщин, соответственно.
Возраст-специфическая заболеваемость раком легких для курящей части
(t) населения рассчитывали исходя из данных по общей заболеваемости,
оценки зависимости λ ns0 (t) и доли курящего населения S:
 (t )  (1  S )  ns0 (t )
s0 (t )  0
(6)
S
λs0
Коэффициент дополнительного относительного риска
Частота возникновения радиационно-индуцированного рака легких λr (t)
связана с базовой возраст-специфической заболеваемостью λ0 (t) при помощи
коэффициента дополнительного относительного риска КЕКК, зависящего от
экспозиции по дочерним продуктам распада радона PWLM, распределения
экспозиции во времени, возраста на момент оценки риска и ряда других
параметров:
Λr(t)= λ0(t)*КERR (7)
Для расчета коэффициента КERR было использовано несколько моделей
экстраполяции радиационного риска: модель постоянного риска [1], модель
GSF или модель Якоби [2] и наиболее современную модель - модель ВЕIR
VI.
Модель постоянного риска.
Для модели постоянного относительного риска основным является
предположение о том, что коэффициент дополнительного относительного
риска в возрасте t KERR(t) зависит только от экспозиции по дочерним про-
дуктам распада радона, полученной в возрасте te , РWLM(te) и не зависит от
остальных факторов
КЕКК(t)=0.0083* РWLM(te), для t>tе+ τ
(8)
где τ- латентные период равный 5 годам.
Коэффициент дополнительного относительного риска, обусловленный
кумулятивной экспозицией ДПР радона за весь период жизни или за
определенный период (производственная деятельность) был рассчитан по
формуле:
t-τ
КЕКК(t)=0.0083*∑ РWLM(te),
(9)
te=0
Модель GSF или модель Якоби.
В отличие от модели постоянного риска, в модели GSF учитывается, что
коэффициент дополнительного относительного риска K ERR(t) зависит от
времени, прошедшего с момента воздействия ДПР радона и возраста на
момент облучения. Для однократного воздействия ДПР радона в возрасте t e с
экспозицией P WLM(te)
КЕКК(t.te)= РWLM(te)*s(te)*ф(t- te)
(11)
Коэффициент дополнительного относительного риска, обусловленный
кумулятивной экспозицией ДПР радона за весь период, начиная с начала
жизни, был рассчитан по формуле:
K ERR(t ) 
t 
t 
0
te
 K ERR (t1t e )dt e   K ERR (t1t e )
(12)
Модель BEIR VI. Данная модель является наиболее современной и
учитывает максимальное количество факторов, оказывающих влияние на
процессы возникновения радиационно-индуцированного рака легких. К
таким факторам относятся: время, прошедшее с момента облучения ДПР
радона; возраст на момент оценки риска; факт курения; уровень ЭРОА
радона, при которой формировалась полученная экспозиция по ДПР радона.
В зависимости от исходных параметров, эта модель имеет два варианта:
Вариант 1 - относительный риск зависит от времени, прошедшего с
момента облучения, достигнутого возраста и длительности облучения.
Вариант 2 - относительный риск зависит от времени, прошедшего с
момента облучения, достигнутого возраста и уровня ЭРОА радона в процессе
облучения.
Общий вид модели относительного риска возникновения рака легких,
вызванного облучением ДПР радона, может быть представлен выражением:
КЕКК(t)=β(P5-14+θ15-24*P15-24+ θ25+*P25+)* ф(t)*γ(z) (13)
Таблица 2. Расчет коэффициента дополнительного риска при ЭРОА радона 15 Бк/м3 год.
Возраст
Постоянный
Модель
Модель BEIR 6-1
Модель BEIR 6-2
риск
Рассчитано
на 64 года
Якоби
Для курящих-0,34
0,083
0,094
Для некурящих-0,15
Общая-0,17
Для курящих-0,55
Для некурящих-0,24
Общая-0,28
Величины пожизненных значений дополнительного относительного риска
рака легкого вследствие облучения радона, полученные на основании
указанных моделей экстраполяции риска приведены в таблице 2. Наиболее
близок полученный коэффициент относительного дополнительного риска к
среднему значению МКРЗ 1,33*10-2 WLM-1 по модели BEIR-6 1 вариант
(1,66*10-2 WLM-1). Средневзвешенное значение коэффициента составило
2,1 *10-2
WLM-1, что согласуется с зависимостью экспозиция-риск,
полученной МКРЗ для экспозиций менее 100 WLM.
Расчет
пожизненного
риска
возникновения
радиационноиндуцированного рака легких
Для расчета пожизненного риска (вероятности) возникновения
радиационно-индуцированного облучением ДПР радона рака легких R были
использованы зависимости: вероятность дожития до определенного возраста
р0(t), частота спонтанного возникновения рака легких λ0(t), коэффициент
дополнительного относительного риска КERR(t). При этом учитывалось
дополнительное сокращение ожидаемой вероятности дожития до возраста t
обусловленное возникновением добавочных случаев возникновения рака.
лёгкого:

 t
R    0 (t )  p 0 (t )  K ERR (t )  exp   k let   0 (t )dt
0
 0

 dt

(14)
В уравнениях для перехода от радиационно-индуцированной заболеваемости к дополнительной смертности используется коэффициент
летальности klet=0,95 [4].
Таблица 3. Риск возникновения радиационно-индуцированного рака легких при
пожизненном облучении жителей Могилевской области ДПР радона с экспозицией 0,166
WLM/год
Наименование
параметра
Rобщ
Случаи рака от
радона в год
По модели
постоянного
риска
0.0019
36
По модели
Якоби
По модели
BEIR 6-1
По модели
0,0022
41
0,0042
75
0,0067
125
BEIR 6-2
Наиболее приемлема, оказалась величина коэффициента абсолютного
пожизненного риска рассчитанного по модели Якоби (2.1 *10 -4 на WLM-1,
при среднем значении коэффициента полученного МКРЗ 2,8*10 -4
WLM-1).Среднее значение по всем моделям коэффициента риска составило
3,5*10-4 на WLM-1. Наибольший абсолютный риск характерен для модели
BEIR-6 (2 вариант), учитывающий максимальное количество факторов,
оказывающих влияние на возникновение рака легкого (таблица 4).
Таблица 4- Коэффициенты абсолютного дополнительного риска от ДПР радона на 1
WLM
№
Метод расчета риска
Величина коэффициента
на 1 WLM
3,5*10-4 (1,8-6,3*10-4)
Метод, использованный в данной работе
Метод с использованием дозового
коэффициента перехода от экспозиции к
2,9*10-4
дозе МКРЗ (3,88 мЗв/WLM)
3
Метод с использованием дозового
4,1*10-4
коэффициента НКДАР-2000
(5,6 мЗв/WLM)
Полученный коэффициент абсолютного риска в данной работе для
населения области
сопоставим с рассчитанным МКРЗ. Расчеты
коэффициента абсолютного риска по дозовому коэффициенту НКДАР
предполагают его увеличение в 1,2 раза.
Выводы:
Результаты оценки рисков при облучении дочерними продуктами распада
радона показывают, что пожизненный риск возникновения рака легкого для
населения Могилевской области составляет в среднем 13,8%.
Разброс результатов при использовании различных моделей экстраполяции
радиационных рисков составил от 7,2 до 25 % , или от 36 до 125
дополнительных случаев рака лёгкого в год.
Оценка радиационного риска для населения Могилевской области на
основе дозовых коэффициентов предлагаемых МКРЗ и НКДАР составляет
соответственно 12 и 17 %, или 58 и 83 дополнительных случая рака в год.
Полученные оценки радиационных рисков по моделям экстраполяции
радиационных рисков (модель постоянного риска, модель Якоби)
сопоставимы с результатами оценки проведенной Санкт-Петербургским
институтом НИИ радиационной медицины морского транспорта. Модели,
учитывающие множество факторов на возникновения рака лёгкого в т.ч. и
курения, (BEIR-6, 1 и 2 варианты) прогнозируют более высокую вероятность
дополнительных случаев рака вызванных облучением. Тоже относится и к
расчетам приведенных на основе дозовых коэффициентов (экспозиция-доза)
предложенных НКДАР в отчете за 2000 год. Коэффициент относительного
дополнительного риска для курящих в 2 раза выше, чем для некурящих, что
связано с так называемым мультипликативным взаимодействием курения и
облучения дочерними продуктами распада радоном и что является причиной
роста риска для курящих. В данной работе проводилась оценка полного
риска на основе средней величины ЭРОА радона для всех помещений, при
этом не учитывалось что в части помещений отмечены низкие уровни
радона, для которых связь возникновения рака лёгкого эпидемиологическими
1
2
исследованиями не доказана. С точки зрения обоснования экономических
затрат на радоновую защиту имеют значение риски в наиболее облучаемых
группах населения. Работа по выделению такой группы населения в
Могилёвской области осуществляется в настоящее время областным центром
гигиены, эпидемиологии и общественного здоровья. Предстоит также
уточнить риски
путём проведения эпидемиологических исследований
смертности от рака лёгкого в данной группе населения.
Заключение: в ходе работы проведены оценка экспозиции ДПР радона
для населения в жилых и общественных зданиях сдаваемых в эксплуатацию.
Согласно расчётов, средняя годовая экспозиция ДПР радона в сдаваемых
домах будет в 2,7 раза выше средних значений в эксплуатируемых зданиях
полученных при оценке институтом радиационной медицины морского
транспорта. Это связано, прежде всего, с применением в новых методических
указаниях МУК РБ №11-8-6-2002 «Проведение радиационно-гигиенического
обследования жилых и общественных зданий» ряда коэффициентов при
оценке среднегодовой ЭРОА радона и торона, что увеличивает в свою
очередь
неопределенность
оценок риска. Включение в программу
обследований зданий по исследованию показателей воздухообмена и
коэффициента равновесия в каждом здании (по примеру института
радиационной медицины морского транспорта) снижает неопределенность
результатов оценки ЭРОА радона. Однако, время и затраты на контроль
потребуется увеличить. Учитывая, что общую неопределённость методики
расчётов риска, связанной с неопределённостью применяемых дозовых
коэффициентов (метода условного дозового перехода), стремиться к более
высокой точности измерений, чем указано в документации на аппаратуру нет
необходимости. Кроме того это приведёт в конечном итоге к увеличению
затрат на контроль, что нецелесообразно. Это также необходимо учитывать
для решения вопроса противорадоновых мероприятий при приемке зданий в
эксплуатацию, когда в построенном здании норматив 100Бк/м3 оказался
незначительно превышен, однако находится ниже норматива 200 Бк/м3 для
эксплуатируемых зданий.
Литература
1. Риск заболевания раком лёгкого в связи с облучением дочерними
продуктами распада радона внутри помещений. Публикация 50 МКРЗ.
М…: Энергоатомиздат, 1992.
2. Защита от радона-222 в жилых зданиях и на рабочих местах.
Публикация
65 МКРЗ. М…: Энергоатомиздат, 1995.
3. Жуковский М.В. Расчёт радиационных рисков при облучении
дочерними продуктами распада радоном. //АНРИ №1, 2001. - С. 4 -12.
4. Радиационная безопасность. Рекомендации МКРЗ 1990 года.
Публикация 60 МКРЗ. - М…:
Энергоатомиздат, 1994. Ч.2.
5. Отчёт НКДАР ООН Генеральной Ассамблее за 2000 год //
Радиационная
биология и радиоэкология, №6, - 2000. – Т. 40 - С. 711-719.
6. Жуковский М.В., Павлюк А.В. Коэффициенты дозового перехода от
экспозиции дочерними продуктами распада радона к эффективной
дозе. //АНРИ №2, 2001. – С. 52 – 61.
7. Health Effects of Exposure to Radon Committee on Health Risks of
Exposure
to Radon (BEIR 6 ). National Academy Press. Washington, 1999.
8. Нормы радиационной безопасности (НРБ-2000). М…: Издание
Министерства здравоохранения Республики Беларусь, 2000.
9. Радоновый мониторинг Могилёвской и Гомельский областей
Республики
Беларусь. Отчёт НИИ промышленной и морской медицины
(оценка дозовых нагрузок на население за счёт радона и его
продуктов
распада). – СанктПетербург, 1992.
10. В.Ф. Дёмин, В.Я.Голиков. Нормирование различных видов риска.
//Гигиена и санитария № 6, 2002. – С. 30-36.
11.
Основные
статистические
показатели
здравоохранения
Могилёвской
области за 1999-2001годы.- Могилёв, 2002.
12.
Областной целевой план «Радон». Решение Могилёвского
облисполкома от мая 2002 г.