Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2023. Том 68. № 1
DOI:10.33266/1024-6177-2023-68-1-92-100
С.М. Роднева1, Д.В. Гурьев1,2
ДОЗИМЕТРИЯ ТРИТИЯ НА КЛЕТОЧНОМ УРОВНЕ
1Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России, Москва
2Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН, Москва
Контактное лицо: Софья Михайловна Роднева, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Радиоизотоп тритий и его энергетический спектр
2. Методы расчета доз от излучения радионуклидов
2.1 Общее уравнение для мощности поглощенной дозы
2.2 Мощность поглощенной дозы в зависимости от средней энергии
2.3 Формулы расчета дозы и S-фактора от излучения радионуклидов
2.4 Метод дозовых точечных ядер
2.5 Метод эффективной тормозной способности MIRD
2.6 Геометрический фактор
3. Анализ расчетов S-фактора различными методами
3.1 Значения диапазона CSDA при малых начальных энергиях электронов
3.2 Сравнение расчета S-фактора для низкоэнергетических электронов
3.3 Сравнение расчета S-фактора для трития
4. Оценка расчета S-фактора при отсутствии сферической симметрии
Заключение
Ключевые слова: радиационная дозиметрия, радионуклиды, тритий, электроны, S-фактор, клетка, математическая модель
Для цитирования: Роднева С.М., Гурьев Д.В. Дозиметрия трития на клеточном уровне // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2023. Т. 68. № 1. С. 92–100. DOI: 10.33266/1024-6177-2023-68-1-92-100
Список литературы
1. Shiragap A. Comment on Estimation Methods of Absorbed Dose Due to Tritium // Journal of Radiation Research. 1971. V.2, No. 2. P. 73-86. DOI: 10.1269/jrr.12.73.
2. Alloni D., Cutaia C., Mariotti L., Friedland W., Ottolenghi A. Modeling Dose Deposition and DNA Damage Due to Low-Energy β-Emitters // Radiat. Res. 2014. No. 182. P. 322-330. DOI: 10.1667/RR13664.1.
3. Климанов В.А., Крамер-Агеев Е.А., Смирнов В.В. Дозиметрия ионизирующих излучений: Учебное пособие / Под ред. Климанова В.А. М.: НИЯУ МИФИ, 2015. 740 с.
4. Stabin M. Nuclear Medicine Dosimetry II // Phys. Med. Biol. 2006. V.51, No. 1. P. 187-202. DOI:10.1088/0031-9155/51/13/R12.
5. Berger M., Cloutier R., Edwards C., Snyder W. Beta-Ray Dosimetry Calculations with the Use of Point Kernels // Medical Radionuclides: Radiation Dose and Effects. Washington: DC, US Atomic Energy Commission, 1970. P. 63-86.
6. Prestwich W., Nunes J., Kwok C.S. Beta Dose Point Kernels for Radionuclides of Potential Use in Radioimmunotherapy // J. Nucl. Med. 1989. No. 51. P. 1036-1046.
7. Simpkin D., Mackic T. EGS4 Monte Carlo Determination of the Beta Dose Kernel in Water // Med. Phys. 1990. No. 17. P. 79-186. DOI: 10.1118/1.596565.
8. Тимофеев Л.В. Расчётные методы дозиметрии бета-излучения. М.: Типография «Ваш формат», 2017. 240 с.
9. Robertson J., Hughes W., Quastler H., Morowitz H. Intranuclear Irradiation with Tritium-Labeled Thymidine // Proc. 1st. Natl. Biophys. Conf. New Haven: Yale University Press, 1959. P. 278-283.
10. Goodheart C. Radiation Dose Calculation in Cells Containing Intranuclear Tritium // Rad. Res. 1961. No. 15. P. 767-773. DOI: 10.2307/3571113.
11. Saito M., Ishida M., Travis C. Dose-Modification Factor for Accumulated Dose to Cell Nucleus Due to Protein-Bound 3H // Health. Phys. 1989. V.56, No. 6. P. 869-874. DOI: 10.1097/00004032-198906000-00004.
12. Степаненко В.Ф., Яськова Е.К., Белуха И.Г., Петриев В.М., Скворцов В.Г., Колыженков Т.В., Петухов А.Д., Дубов Д.В. Расчёты доз внутреннего облучения нано-, микро- и макро-биоструктур электронами, бета-частицами и квантовым излучением различной энергии при разработках и исследованиях новых РФП в ядерной медицине // Радиация и риск. 2015. Т.24, № 1, С. 35-60.
13. Howell R., Rao D., Sastry K. Macroscopic Dosimetry for Radioimmunotherapy: Nonuniform Activity Distributions in Solid Tumors // Med. Phys. 1989. No. 16. P. 66-74. DOI: 10.1118/1.596404.
14. Goddu S., Howell R., Rao D. Cellular Dosimetry: Absorbed Fractions for Monoenergetic Electron and Alpha Particle Sources and S-Values for Radionuclides Uniformly Distributed in Different Cell Compartments // J. Nucl. Med. 1994. No. 35. P. 303-316.
15. Goddu S., Howell R., Bouchet L., Bolch W., Rao D. Mird Cellular S Values: Self-Absorbed Dose Per Unit Cumulated Activity for Selected Radionuclides and Monoenergetic Electron and Alpha Particle Emitters Incorporated into Different Cell Compartments. Reston, VA, USA: Society of Nuclear Medicine, 1997.
16. Cole A. Absorption of 20-eV to 50.000-eV Electron Beams and Plastic // Radiat. Res. 1969. No. 38. P. 7-33.
17. Sastry K., Haydock C., Basha A., Rao D. Electron Dosimetry for Radioimmunotherapy: Optimal Electron Energy // Radial. Prot. Dosim. 1985. No. 13. P. 249-252. DOI: 10.1093/rpd/13.1-4.249.
18. Gardin I., Faraggi M., Hue E., Вок B. Modelling of the Relationship between Cell Dimensions and Mean Dose Delivered to the Cell Nucleus: Application to Five Radionuclides Used in Nuclear Medicine // Phys. Med. Biol. 1995. No. 40. P. 1001-1014. DOI: 10.1088/0031-9155/40/6/003.
19. International Commission on Radiation Units and Measurements. Linear Energy Transfer. ICRU Report 16. 1970.
20. International Commission on Radiation Units and Measurements. Stopping Powers for Electrons and Positrons. ICRU Report 37. 1984a.
21. International Commission on Radiation Units and Measurements. Key Data for Ionizing-Radiation Dosimetry: Measurement Standards and Applications. ICRU Report 90. 1996.
22. Siragusa M., Baioeco G., Fredericia P., Friedland W., Gser T., Ottolenghi A., et al. The COOLER Code: A Novel Analytical Approach to Calculate Subcellular Energy Deposition by Internal Electron Emitters // Radiat Res. 2017. V.188, No. 2. P. 204-220. DOI: 10.1667/RR14683.1.
23. Incerti S., Kyriakou I., Bernal M., Bordage M., Francis Z., Guatelli S., Geant4-DNA Example Applications for Track Structure Simulations in Liquid Water: a Report from the Geant4-DNA Project // Med Phys. 2018. No. 45. P. 722-739. DOI: 10.1002/mp.13048.
24. Berger M., Seltzer S. Tables of Energy Losses and Ranges of Electrons and Positrons. NASA SP-3012. 1964.
25. Akkerman A., Akkerman E. Characteristics of Electron Inelastic Interactions in Organic Compounds and Water over the Energy Range 20-10000 eV // Journal of Applied Physics. 1999. V.86, No. 10. P. 5809-5816. DOI: 10.1063/1.371597.
26. NCRP. Tritium and Other Radionuclide Labeled Organic Compounds Incorporated in Genetic Material. NCRP Report No. 63. Bethesda: National Council on Radiation Protection and Measurements, 1979.
27. Sefl M., Incerti S., Papamichacl G., Emfietzoglou D. Calculation of Cellular S-Values Using Geant4-DNA: The Effect of Cell Geometry // Appl. Radial. Isot. 2015. No. 104. P. 113-123. DOI: 10.1016/j.apradiso.2015.06.027.
28. Salim R., Taherparvar P. Monte Carlo Single-Cell Dosimetry Using Geant4-DNA: the Effects of Cell Nucleus Displacement and Rotation on Cellular S Values // Radial. Environ Biophys. 2019. No. 58. P. 353-371. DOI: 10.1007/s00411-019-00788-z.
29. Vaziri В., Wu H., Dhawan A., Du P., Howell R. MIRD Pamphlet No. 25: MIRDcell V2.0 Software Tool for Dosimetric Analysis of Biologic Response of Multicellular Populations // J. Nucl. Med. 2014. No. 55. P. 1557-1564. DOI: 10.2967/jnumed.113.131037.
30. Chao T., Wang C., Li J., Li C., Tung C. Cellular- and Micro-Dosimetry of Heterogeneously Distributed Tritium // Int. J. Radiat. Biol. 2011. V.88, No. 1-2. P. 151-157. DOI: 10.3109/09553002.2011.595876.
31. Siragusa M., Fredericia P., Jensen M., Groesser T. Radiobiological Effects of Tritiated Water Short-Term Exposure on V79 Clonogenic Cell Survival // Int. J. Radiat. Biol. 2018. V.94, No. 2. P. 157-165. DOI: 10.1080/09553002.2018.1419301.
32. Saito M., Ishida M., Streffer C., Molls M. Estimation of Absorbed Dose in Cell Nuclei Due to DNA-Bound 3H // Health Phys. 1985. No. 48. P. 465-473. DOI: 10.1097/00004032-198504000-00009.
33. Nettleton J., Lawson R. Cellular Dosimetry of Diagnostic Radionuclides for Spherical and Ellipsoidal Geometry // Phys. Med. Biol. 1996. No. 41. P. 1845-1854. DOI: 10.1088/0031-9155/41/9/018.
34. Falzone N., Fernandez-Varea J., Flux G., Vallis K. Monte Carlo Evaluation of Auger Electron-Emitting Theranostic Radionuclides // J. Nucl. Med. 2015. No. 56. P. 1441-1446. DOI: 10.2967/jnumed.114.153502.
35. Salim R., Taherparvar P. Cellular S Values in Spindle-Shaped Cells: a Dosimetry Study on more Realistic Cell Geometries Using Geant4-DNA Monte Carlo Simulation Toolkit // Annals of Nuclear Medicine. 2020. No. 34. P. 742-756. DOI:10.1007/s12149-020-01498-z.
36. Ulanovsky A., Pröhl G. A Practical Method for Assessment of Dose Conversion Coefficients for Aquatic Biota // Radiat. Environ. Biophys. 2006. V.45, No. 3. P. 203-214. DOI: 10.1007/s00411-006-0061-4.
37. Amato E., Lizio D., Baldari S. Absorbed Fractions for Electrons in Ellipsoidal Volumes // Phys. Med. Biol. 2011. V.56, No. 2. P. 357-365. DOI: 10.1088/0031-9155/56/2/005.
38. Сазыкина Т.Г., Крышев Л.И. Модель расчёта поглощения энергии от инкорпорированных излучателей моноэнергетических электронов в объектах природной биоты // Радиация и риск. 2021. Т.30, № 2. С. 113-122.
PDF (RUS) Полная версия статьи
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Участие авторов. Cтатья подготовлена с равным участием авторов.
Поступила: 20.09.2022. Принята к публикации: 25.11.2022.