НАУЧНЫЙ И ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

ISSN 1024-6177 (Print), ISSN 2618-9615 (Online)

Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2017. Том 62. № 2. C. 13-27

DOI: 10.12737/article_58f0b957316ef3.36328519

КОЭФФИЦИЕНТ ЭФФЕКТИВНОСТИ (DDREF) ДОЗЫ И МОЩНОCТИ ДОЗ: НЕНУЖНЫЕ, СПОРНЫЕ И ПРОТИВОРЕЧИВЫЕ ВОПРОСЫ

Абель Хулио Гонзалес

 E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. , Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 Абель Хулио Гонсалес - академик, представитель в НКДАР ООН, член Совета МАГАТЭ, экс-заместитель председателя МКРЗ и ИРРА. Autoridad Regulatoria Nuclear de Argentina (ARN) [аргентинский орган ядерного регулирования], Буэнос-Айрес, Аргентина

Реферат

Цель: Целью данной статьи является обзор происхождения и эволюции понятия, называемого коэффициент эффективности дозы и мощности дозы облучения (DDREF), критический анализ этого понятия, а также предложения по его использованию.

Материал и методы: Взяв за основу отчеты НКДАР ООН и рекомендации МКРЗ, автор в данной статье описал эволюцию (с 70-х гг. прошлого века) понимания вопросов радиационного риска при облучении в малых дозах и при низких мощностях доз. Население обычно облучается в дозах намного меньших (и с более низкой мощностью дозы), чем те группы лиц, для которых имеются количественные оценки радиационных эффектов. Впервые предложение о введении «коэффициента уменьшения», аналогичного DDREF, возникло в связи с необходимостью оценки радиационного риска при малых дозах и низких мощностях доз на базе имеющихся фактических данных о радиационном риске, который оценивался при больших дозах и высоких мощностях доз. Оценки радиационных эффектов для здоровья получены в основном из эпидемиологических исследований, рассматривающих облучение в больших дозах при высоких мощностях доз, однако люди обычно подвергаются радиационному облучению при значительно более низких уровнях. Для малых доз и низких мощностей доз нет эпидемиологических данных об эффектах их действия. Не существует и биологических индикаторов радиационно-индуцированных эффектов на здоровье при облучении в малых дозах. Сравниваются официальное представление и математическая формулировка понятия DDREF в документах НКДАР ООН и МКРЗ (в 1990-х гг.). В статье подчеркивается, что в настоящее время при оценках радиационного риска НКДАР ООН не используют понятие DDREF, делая его тем самым де факто ненужным для целей определения радиационного риска. В статье обобщается использование концепции DDREF для целей радиационной защиты, а также степень понимания и связанные с этим опасения по поводу DDREF (в особенности после аварии на атомной станции Фукусима-1). В заключение, в статье обсуждаются эпистемологические недостатки самого понятия.

В 1980-е гг. продолжался анализ того, каким должна быть эволюция понятия DDREF. В Публикации 60 МКРЗ обобщена история вопроса. Экспериментальные данные о зависимости «доза-эффект» и влиянии мощности дозы были всесторонне пересмотрены в отчете Национального Совета по Радиационной Защите и Измерениям США. Был сделан вывод, что форма зависимости «доза-эффект» для больших доз и высоких мощностей доз была, вероятно, линейно-квадратичной в большинстве биологических систем. Таким образом, базовая парадигма, представленная МКРЗ десятилетием ранее, была закреплена, и она доминировала в последующие годы. Для облучения в малых дозах при низких мощностях доз ответ считался часто эффективно линейным, как ожидалось, соответствующим линейно-квадратичному ответу при малых дозах. В линейно-квадратичной форме, E = aD + bD2, эффект изначально увеличивается линейно с дозой, т.е. значение эффекта на единицу дозы E/D = a является постоянным. Далее эффект возрастает быстрее, т.к. вклад квадратичной части зависимости начинает перевешивать вклад линейного участка. При более высоких дозах эффективность часто снова снижается в связи с эффектом клеточной гибели, что, в свою очередь, снижает количество подверженных риску клеток. В линейно-квадратичном уравнении отношение параметров для линейных и квадратичных членов a/b имеет размер дозы, и ее значение отражает относительный вклад линейного и квадратичного члена. Таким образом, если a/b = 1 Гр, то при 1 Гр вклады в эффект линейного и квадратичного члена будут равны. Комитет NCRP определил коэффициент мощности дозы (DREF) как отношение наклона кривой «доза-эффект» в диапазоне высоких доз к наклону кривой «доза-эффект» в диапазоне малых доз ионизирующего излучения.

Тогда DREF = 1 + b/a D. Это станет основой для математической формулировки DDREF, которая будет разработана НКДАР ООН, и будет сделан неожиданный вывод, что наблюдаемый DREF в экспериментальных ситуациях не является константой, а зависит от диапазона доз и мощности доз в проведенных исследованиях.

Пересмотр необходимости использования DDREF для оценки радиационного риска произошел в результате многочисленных научных достижений, происшедших в течение четверти века после введения данного понятия. Эти научные достижения в области статистического анализа, радиоэпидемиологии и радиобиологии привели к тому, что возникла необходимость пересмотра использования DDREF при оценке радиационного риска. По-видимому, DDREF вытеснили научные разработки, и его использование стало ненужным для оценки радиационного риска. Понятие также представляется спорным для целей радиационной защиты, очевидно, неоднозначным и эпистемологически сомнительным.

Заключение: Представляется целесообразным, что: (i) можно определенно прекратить использовать DDREF для оценок радиационного риска; (ii) с учетом того, что цели радиационной защиты отличаются от задач оценки радиационного риска, можно также рассмотреть прекращение использования DDREF для радиационной защиты; (iii) для ситуаций радиационного облучения с имеющимися эпидемиологическими данными, которые можно научно проверить (а именно, данными, которые можно подтвердить и верифицировать, а, следовательно, опровергнуть) радиационные риски следует продолжать считать как вероятностными (стохастическими) явлениями; а также, (iv) для радиационных ситуаций, где нет прямых научных доказательств эффектов, либо их невозможно получить, радиационные риски необходимо предполагать на основании косвенных доказательств, научных выводов и профессиональной оценки, с целью оценки их правдоподобия относительно субъективных вероятностей.

Ключевые слова: облучение, дозы, мощности доз, коэффициент эффективности, оценки радиогенных рисков, стохастические эффекты радиационного воздействия

Редакционная коллегия журнала «Медицинская радиология и радиационная безопасность» выражает благодарность С.М. Шинкареву, С.А. Романову, М.Э. Сокольникову, С.В. Осовцу за подготовку к публикации данной статьи.

REFERENCES

  1. Beninson, 1996. Beninson Dan J. Risk of radiation at low doses. Sievert Lecture. IRPA 9. Proceedings of the 9th Congress of the International Radiation Protection Association. IRPA, Vienna, Austria, April 1996. URL: http://www2000.irpa.net/irpa9/cdrom/VOL.1/V1_1.PDF.
  2. Boice et al., 1979. Boice, J.D. Jr., Land C.E., Shore R.E. et al. Risk of breast cancer following low dose radiation exposure. Radiology. 1979. Vol. 131. P. 589-597.
  3. Brooks, 2011. Brooks A.L. Is a dose dose-rate effectiveness factor (DDREF) needed following exposure to low total radiation doses delivered at low dose-rates? Health Phys. 2011. Vol. 100. No. 3. P. 262.
  4. Fry, 2013. Fry RJM. A Note On The Dose-Rate-Effectiveness Factor and its Progeny DDREF. URL: https://three.jsc.nasa.gov/articles/DDREF.pdf. Date posted: 01-07-2013.
  5. González et al., 2013. González A.J., Akashi M., Boice J.D. et al. Radiological Protection Issues Arising During and After the Fukushima Nuclear Reactor Accident. J. Radiol. Prot. 2013. Vol. 33. No. 3. P. 497-571.
  6. Holm L.E., Wiklund K.E., Lundell G.E. et al. Thyroid cancer after diagnostic doses of iodine-131. J. Natl. Cancer lnst. 1988. Vol. 80. No. 14. P. 1132-1137.
  7. IAEA, 2007. IAEA safety glossary: terminology used in nuclear safety and radiation protection: 2007 edition. STI/PUB/1290. ISBN 92-0-100707-8. International Atomic Energy Agency. Vienna. 2007.
  8. IAEA, 2015. The Fukushima Daiichi Accident. Report by the Director General. Document GOV/2015/26. International Atomic Energy Agency. Vienna. 2015.
  9. ICRP, 1977. Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 26. Ann. ICRP. 1977. Vol. 1. No. 3.
  10. ICRP, 1991. 1990 ICRP. Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 60. Ann. ICRP. 1990. Vol. 21. No. 1-3.
  11. ICRP, 2005. Low dose extrapolation of radiation-related cancer risk. ICRP Publication 99. Ann. ICRP. 2005. Vol. 35. No. 4.
  12. ICRP, 2007. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 103. Ann. ICRP. 2007. Vol. 37. No. 2-4.
  13. ICRP, 2015. ICRP Task Group 91 on Radiation Risk Inference at Low-dose and Low-dose Rate Exposure for Radiological Protection Purposes. URL: http://www.icrp.org/icrp_group.asp?id=83.
  14. ILO, 2010. Approaches to attribution of detrimental health effects to occupational ionizing radiation exposure and their application in compensation programmes for cancer: A practical guide. Edited by Shengli Niu, Pascal Deboodt, Hajo Zeeb; jointly prepared by the International Atomic Energy Agency, the International Labour Organization and the World Health Organization. Occupational Safety and Health Series. No. 73. ISBN 978-92-2-122413-6 (print). ISBN 978-92-2-122414-3 (web pdf). International Labour Office. Geneva. 2010.
  15. Liniecki J. Mortality risk coefficients for radiation induced cancer at high doses and dose rates and extrapolation to the low dose domain // Polish J. Occup. Med. 1989. Vol. 2. P. 132-146.
  16. Mendeley, 2017. URL: https://www.mendeley.com/groups/6468811/ddref-paper/.
  17. Miller et al., 1989. Miller A.B., Howe G.R., Sherman G.J. et al. Mortality from breast cancer after irradiation during fluoroscopic examinations in patients being treated for tuberculosis. New Engl. J. Med. 1989. Vol. 321. P. 1285-1289.
  18. Müller, 2015. Wolfgang-Ulrich Müller. Current discussions of DDREF, cataracts, circulatory diseases and dose limits. Radiat Prot Dosimetry. 2015. Vol. 164. No. 1-2. P. 34-37. DOI: 10.1093/rpd/ncu311.
  19. NAS, 1980. The Effects on Populations of Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation: 1980. BEIR III Report. National Academy of Sciences. National Academy Press. Washington: DC.
  20. NAS, 1990. Health Effects of Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation. BEIR V Report. National Academy of Sciences. National Academy Press. Washington: DC.
  21. NAS, 2006. National Research Council Committee to Assess Risks from Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation. Health Risks from Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation. Biological Effects of Ionizing Radiation: BEIR VII Phase 2. National Academies Press. Washington: DC. 2006.
  22. NUREG, 1989. Health Effect Models for Nuclear Power Plant Accident Consequence Analysis-NUREGICR-4214. Rev. 1. Part II. Scientific Bases for Health Effects Models. U.S. Nuclear Regulatory Commission, Washington DC.
  23. NCRP, 1980. Influence of Dose and its Distribution in Time on Dose-Response Relationships for Low-LET Radiation. Report No. 64, National Council on Radiation Protection and Measurements. Bethesda: MD. 1980.
  24. NRPB, 1988. National Radiological Protection Board. Risk of Radiation- Induced Cancer at Low doses and Low Dose-Rates For Radiation Protection Purposes. Document of the NRPB. Vol. 6. No. 1. P. 195. NRPB, Chilton, Oxford. 1988.
  25. Pierce, D.A. and M. Vaeth, 1989. Pierce D.A., Vaeth M. The shape of the cancer mortality dose-response curve for atomic bomb survivors. RERF TRn-89. 1989; and Pierce D.A., Vaeth M. Cancer risk estimation from the A-bomb survivors: extrapolation to low doses, use of relative risk models and other uncertainties. in: Low Dose Radiation: Biological Bases of Risk Assessment. (K.F. Haverstock and J.W. Stather, eds.) Taylor and Francis, London. 1989. P. 54-69.
  26. Preston, 2011. From epidemiology to risk factors aka DDREF: lights and shadows. Third MELODI Workshop. Rome, 2-4 November 2011. URL: http://www.melodi-online.eu/ws3_pres.html.
  27. Rail et al., 1985. Rail J. E., Beebe G. W., Hoel D. G. et al. Report of the National Institutes of Health Ad Hoc Working Group to Develop the Radioepidemiological Tables. US Government Printing Office, Washington, DC. 1985.
  28. Rühm, 2015. Rühm W., Helmholtz Center Munich, Germany. Third International Symposium on the System of Radiological Protection. Seoul, Korea. October 22. 2015.
  29. Rühm et al., 2015. Rühm W., Woloschak G.E., Shore R.E. et al. Dose and dose-rate effects of ionizing radiation: a discussion in the light of radiological protection. Radiat. Environ. Biophys. 2015. Vol. 54. No. 4. P. 379-401. DOI: 10.1007/s00411-015-0613-6. Epub 2015 Sep 5.
  30. SSK, 2014. Dosis- und Dosisleistungs-Effektivitätsfaktor (DDREF). Empfehlung der Strahlenschutzkommission mit wissenschaftlicher Begründung. Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety (Adopted at the 268th meeting of the German Commission on Radiological Protection on 13 and 14 February 2014).
  31. Thomson J.F., Grahn D., Life shortening in mice exposed to fission neutrons and gamma rays. VIII. Exposures to continuous gamma radiation. Radiat. Res. 1989. No. 118. P. 151-160.
  32. UNGA, 1993. United Nations General Assembly. Report of the United Nations Scientific Comité on the Effects of Atomic Radiation. Official Records of the forty-eighth session of the United Nations General Assembly, Supplement No. 46. Document A/48/46. 23 September 1993.
  33. UNGA, 2006. United Nations General Assembly. Report of the fifty-fourth session (29 May-2 June 2006) of the United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Sixty-first session of the United Nations General Assembly, Official Records, Supplement. No. 46 (A/61/46).
  34. UNGA, 2016. United Nations General Assembly. Report of the sixty-third session (27 June-1 July 2016) of the United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Seventy-first session of the United Nations General Assembly, Official Records, Supplement No. 46. Document A/71/46.
  35. UNSCEAR, 1958. UNSCEAR. Official Records of the General Assembly, Thirteenth Session, Supplement No. 17 (A/3838). UNSCEAR 1958 Report. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. United Nations. New York. 1958.
  36. UNSCEAR, 1962. UNSCEAR. Official Records of the General Assembly, Seventeenth Session, Supplement No. 16 (A/5216). UNSCEAR 1962 Report. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, United Nations. New York. 1962.
  37. UNSCEAR, 1964. UNSCEAR. Official Records of the General Assembly, Nineteenth Session, Supplement No. 14 (A/5814). UNSCEAR 1964 Report. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, United Nations. New York. 1964.
  38. UNSCEAR, 1969. UNSCEAR. Official Records of the General Assembly, Twenty-Fourth Session, Supplement No. 13 (A/7613). UNSCEAR 1969 Report. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, United Nations. New York. 1969.
  39. UNSCEAR, 1972. Ionizing Radiation: Levels and Effects. Volume I: Levels. UNSCEAR 1972 Report. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, 1972 Report to the General Assembly, with annexes. United Nations sales publication E.72.IX.17 and 18. United Nations. New York. 1972.
  40. UNSCEAR, 1977. Sources and Effects of Ionizing Radiation. UNSCEAR 1977 Report. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, 1977 Report to the General Assembly, with annexes. United Nations sales publication E.77.IX.1. United Nations. New York. 1977.
  41. UNSCEAR, 1982. Ionizing Radiation: Sources and Biological Effects. UNSCEAR 1982 Report. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, 1982 Report to the General Assembly, with annexes. United Nations sales publication E.82.IX.8. United Nations. New York. 1982.
  42. UNSCEAR 1986. Genetic and Somatic Effects of Ionizing Radiation. UNSCEAR 1986 Report. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, 1986 Report to the General Assembly, with annexes. United Nations sales publication E.86.IX.9. United Nations. New York. 1986.
  43. UNSCEAR, 1993. Sources and Effects of Ionizing Radiation. UNSCEAR 1993 Report. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, 1993 Report to the General Assembly, with scientific annexes. United Nations sales publication E.94.IX.2. United Nations. New York. 1993.
  44. UNSCEAR, 1994. UNSCEAR. Sources and Effects of Ionizing Radiation. UNSCEAR 1994 Report. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, 1994 Report to the General Assembly, with scientific annexes. United Nations sales publication E.94.IX.11. United Nations. New York. 1994.
  45. UNSCEAR, 1996. Effects of Ionizing Radiation. UNSCEAR 2006 Report. Volume I: Report to the General Assembly, Scientific Annexes A and B. and Volume II: Scientific Annexes C, D and E. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. United Nations sales publication E.08.IX.6 and E.09.IX.5. United Nations. New York. 2008 & 2009.
  46. UNSCEAR, 2000. UNSCEAR. Sources and Effects of Ionizing Radiation. Volume II: Effects. UNSCEAR 2000 Report. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, 2000 Report to the General Assembly, with scientific annexes. United Nations sales publication E.00.IX.4. United Nations. New York. 2000.
  47. UNSCEAR, 2010. Summary of low-dose radiation effects on health UNSCEAR 2010 Report. Report of the fifty-seventh session of the United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation., United Nations sales publication M.II.IX.4. United Nations. New York. 2011.
  48. UNSCEAR, 2012. Biological mechanisms of radiation actions at low doses. White Paper to guide the Scientific Committee’s future programme of work. United Nations. New York. 2012.
  49. UNSCEAR, 2014. Sources, Effects and Risks of Ionizing Radiation. Volume I: Report to the General Assembly and Scientific Annex A. UNSCEAR 2013 Report. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. United Nations sales publication E.14.IX.1. United Nations. New York. 2014.
  50. UNSCEAR, 2015. Sources, Effects and Risks of Ionizing Radiation UNSCEAR 2012 Report. Report to the General Assembly and Scientific Annexes A and B. Report. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. United Nations sales publication E.16.IX.1. United Nations. New York. 2015.
  51. USNRC, 2005. Staff Review Of The National Academies Study Of The Health Risks From Exposure To Low Levels Of Ionizing Radiation (BEIR VII). Luis A. Reyes (Director for Operations). Nuclear Regulatory Commission. SECY-05-0202. October 29. 2005.
  52. USNRC, 2017. United States Nuclear Regulatory Commission. Code of Federal Regulations; Title 42; Chapter I; Subchapter G; Part 81; Subpart B; Section 81.4, (b) Definition of Dose and dose rate effectiveness factor (DDREF). URL: https://www.law.cornell.edu/cfr/text/42/81.4.
  53. WHO, 2013. Health risk assessment from the nuclear accident after the 2011 Great East Japan earthquake and tsunami based on a preliminary dose estimation. World Health Organization. Geneva.

Для цитирования: Gonzalez A.J. The Dose and Dose-Rate Efficiency Factor (DDREF): Unneeded, Controversial and Epistemologically Questionable // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2017. Т. 62. № 2. С. 13-27. English. DOI: 10.12737/article_58f0b957316ef3.36328519

PDF (ENG) Полная версия статьи

© Журнал "Медицинская радиология и радиационная безопасность" 2020г.

Яндекс.Метрика

Наверх