г. Ульяновск
(8422)52-02-02
(8422)26-30-04
г. Ульяновск
ул. Оренбургская, 5А

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОБЛУЧЕНИЯ ЖИВОТНЫХ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ РАДОНОВЫХ ПРОЦЕДУР

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОБЛУЧЕНИЯ ЖИВОТНЫХ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ РАДОНОВЫХ ПРОЦЕДУР

ЦНИИ курортологии и физиотерапии, Москва. 1985 год.


Необходимость сопоставления эффек¬тов радиобиологического действия раз¬личных радоновых процедур при экспе¬риментальных и клинических исследо¬ваниях радонотерапии на основе едино¬го критерия — поглощенной дозы излучения — в настоящее время сомне¬ний не вызывает. Для расчета этой дозы при клинических исследованиях опубликованы соответствующие мето¬дики [1—3] и материалы, их дополняю¬щие [4—6]. Это позволяет с помощью несложных расчетов определять на практике в зависимости от условий проведения процедур величины доз, по¬лучаемых больным и его органами. При этом возможно и решение обратной задачи — расчет параметров радоно¬вых процедур для облучения больных заранее заданной дозой.
Для исследований на лабораторных животных аналогичных методик для расчета дозы в литературе мы не на¬шли, хотя некоторые данные, касаю¬щиеся основных радоновых процедур, опубликованы [7—13]. Отсутствие ме¬тодик для расчета доз в эксперимен¬тальной радонотерапии не только осложняет оценку и анализ таких ра¬бот, но и затрудняет их реальное пла¬нирование, а также не позволяет ана-лизировать полученные ранее материа¬лы по этому вопросу. Необходимо иметь в виду, что даже при совершенно оди¬наковых характеристиках лечебной сре¬ды (концентрация или активность ра¬дона и его дочерних продуктов, объем, температура среды) и длительности проведения процедуры поглощенные дозы, получаемые животными разных видов, их органами и тканями, сущест¬венно отличаются друг от друга и не являются эквивалентными облучению человека при тех же условиях. Раз¬лична и радиочувствительность разных объектов. Поэтому подбор адекватных условий облучения человека и живот¬ных даже при одной и той же форме радонотерапии требует скрупулезного анализа и расчета дозы.
Ниже приводятся данные для не¬сложного расчета основных дозовых ха¬рактеристик облучения организма — средней на весь организм поглощенной дозы (Dcp) и доз для некоторых орга¬нов и тканей подопытных животных, используемых в эксперименте (белые крысы, морские свинки, кролики, соба-ки), и «стандартного» человека (масса 70 кг, остальные данные см. [14]). При¬ведены также данные об относитель¬ной радиочувствительности этих видов к воздействию ионизирующей ра¬диации.
Относительная радиочувствительность лабораторных животных и человека
В литературе нет специальных дан¬ных о чувствительности животных раз¬ных видов к облучению при радоно¬вых процедурах. Поэтому при экспери¬ментальных исследованиях радоновых процедур обычно учитывается видовая чувствительность к воздействию иони¬зирующей радиации с учетом данных современной радиобиологии [15]. Коэффициент относительной видовой радиочувствительности человека со¬ставляет 1,0, собаки — 1,0—1,4, кро¬лика — 2,0, морской свинки — 0,6—0,7 и белой крысы — 2,0. Коэффициент представляет собой отношение доз, по¬лучаемых животным и человеком, кото¬рые вызывают в обоих случаях одина¬ковый эффект.
Принцип расчета дозовых характе¬ристик облучения
Во всех случаях сначала производят расчет величины Dcp по одному из урав¬нений:
Dср = К*10-3*С*Т    (1)
Или  Dср = К*А/Р        (2)
где К — коэффициенты, приводимые ниже в таблицах для каждого вида животных и для каждой процедуры; С — концентрация радона в лечебной среде, кБк/л; А — вводимая актив¬ность радона, МБк: Р — масса объекта, кг; Т — суммарная длительность всех процедур курса, мин.
На основании полученной величи¬ны Dcp и коэффициентов распределе¬ния дозы (D) по органам и тканям (n) по уравнению: D = n* Dср  (3) подсчитывают дозы для нужных орга¬нов и тканей коэффициенты также приведены в соответствующих таблицах для разных видов объектов). При вы-боре условий облучения учитывают от¬носительную радиочувствительность ви¬да, изменяя (увеличивая или уменьшая, по данным табл. 1) используемую для облучения концентрацию или актив¬ность радона.
Водные радоновые ванны
Моделирование облучения здесь весь¬ма затруднено из-за шерсти на коже экспериментальных животных. Это ме¬няет условия поступления радона в ко¬жу и нарушает соотношение в облу¬чении кожи и других тканей у живот¬ных по отношению к человеку, осо¬бенно из-за отсутствия активного нале¬та дочерних продуктов радона (ДПР) на коже под шерстью. Это наряду с различиями в видовой радиочувстви¬тельности заставляет внимательно подходить к подбору эквивалентных усло¬вий для воссоздания одинаковых усло¬вий облучения животных и человека. Данные, необходимые для расчета доз при купании в радоновой воде, приве¬дены в табл. 1.
Как видно из табл. 1, изучение оди¬наковых вопросов с применением в экс¬периментальных работах на животных тех же концентраций радона в воде, что и в исследованиях на людях, со¬вершенно недопустимо. Действительно, при изучении, например, действия на организм человека радоновых ванн с концентрацией радона 1,5 кБк/л дли¬тельностью по 15 мин при 15 процеду¬рах за курс лечения кожа больного облучается дозой около 1,3 мЗв. Если для решения тех же вопросов исполь¬зовать такую же методику облучения в эксперименте на белых крысах, кожа животного получит дозу, примерно в 4 раза меньшую. Доза 1,3 мЗв может быть воссоздана лишь при применении вчетверо большей концентрации радо¬на — 5,8 кБк/л — при той же дли¬тельности облучения; если учесть к тому же вдвое меньшую чувствительность крыс к облучению, эквивалентной дози¬ровкой в данном случае может быть концентрация радона в воде около 12 кБк/л, т. е. в 8 раз больше той, которая применена на людях. Анало¬гичным образом должны учитываться различия в облучении и при исследо¬ваниях на разных видах эксперимен¬тальных животных.
В табл. 1 приводятся данные для органов, которые подвергались существенному лучевому воздействию. Уровни облучения органов, не приведенных в табл. 1, крайне незначительны, и мы полагаем, что они не могут играть сколько-нибудь заметной роли в форми¬ровании биологического ответа на облу¬чение при этой процедуре.
При исследованиях с применением радоновых ванн на животных следует особо тщательно предупреждать воз¬можность заглатывания животными ра¬доновой воды, слизывания ДПР с шер¬сти и вдыхания воздуха с выделяю¬щимся из воды ванны радоном.
Воздушные радоновые ванны
При этой процедуре единственным действующим фактором является облу¬чение кожи ДПР, адсорбирующимися из воздуха в виде активного налета на коже и облучающими ее при распаде. Шерсть на коже лабораторных живот¬ных практически полностью исключает адсорбцию ДПР на коже и снимает вопрос об ее облучении. Расчет доз при проблематичном использовании в экс¬перименте частичного или полного депилирования кожи весьма сложен и здесь не приводится. Следует констати-ровать, что экспериментальное модели¬рование условий облучения при воздуш¬ных радоновых ваннах вызывает много возражений методологического порядка и сопряжено с проявлением многих артефактных ситуаций.
Пероральное введение радоновой воды
Коэффициенты для расчета Dср и D при пероральном введении радоновой воды в желудок в зависимости от вида исследуемого животного приведены в табл. 2. Из-за сильной зависимости дозовых характеристик облучения от массы животного и активности радона в вводимом растворе при этой форме радоновой процедуры рекомендуется тщательно подходить к оценке обоих факторов и принимать меры к предот¬вращению неучтеных потерь радона из порций при их хранении и введении.
Радоновые ингаляции
Уровни облучения и распределение поглощенных доз при этой форме радонотерапии в очень сильной мере зависят от наличия ДПР во вдыхаемой воздуш¬но-радоновой смеси. При отсутствии ДПР в воздушно-радоновой смеси (све¬жеприготовленная или фильтрованная смесь) уровни облучения животных и человека могут быть рассчитаны по уравнениям (1) и (3) с помощью коэф¬фициентов, приводимых в табл. 3. Нали¬чие в воздухе ДПР существенно ослож¬няет расчеты доз из-за разницы в осаж¬дении ДПР в дыхательном тракте раз¬ных животных, многообразия соотноше¬ния между содержанием радона и ДПР в воздухе, разного характера миграции этих изотопов в организме и т. п. Ниже приводятся данные для расчета доз при двух соотношениях радона и его дочер¬них продуктов в воздухе (1:0,3 и 1:0,6). Эти данные в целом характеризуют распределение доз в организме живот¬ных при этой форме облучения (табл. 4) и позволяют проводить ориентировоч¬ный перерасчет доз при экстраполя¬ции на другие условия облучения. В табл. 3, 4 приведены данные для тех органов и тканей, которые при дан¬ной форме облучения подвергаются наиболее существенному лучевому воз¬действию.
При исследованиях радоновых ин¬галяций во избежание артефактного поступления значимых активностей ДПР в организм за счет их слизывания животными с шерсти во время и после процедуры (что связано с загла¬тыванием и поступлением их в другие органы через желудочно-кишечный тракт) рекомендуется применять жест¬кую фиксацию животных во время про¬цедуры и в течение 2—3 ч после ее окончания. Если это почему-либо невоз¬можно, следует предусмотреть изоля¬цию тела животного от воздушно-ра¬доновой смеси или укутывание тела во время процедуры тканью или марлей с их удалением сразу же после процеду¬ры. Более детальные данные о распре¬делении доз при радоновых ингаляциях с ДПР в организме крыс содержатся в работе [16].
Общие замечания и заключение
Проведение экспериментальных исследований в области радонотерапии сопряжено с существенными отличиями в облучении разных видов биологиче¬ских объектов, поскольку не исключена вероятность артефактного поступления изотопов в организм. Это заставляет особо внимательно подходить к плани¬рованию таких работ, к учету всех особенностей облучения и поглощенных доз.
Поскольку величина Dcp — расчет¬ная, то следует по возможности воз¬держиваться от сопоставления эффек¬тов, получаемых в эксперименте при разных процедурах, именно с этой дозовой характеристикой.
Следует помнить, что расчет дозовых характеристик облучения для различ¬ных биологических объектов дает лишь ориентировочные величины доз. Поэто¬му излишне проводить вычисления до 3-го знака, тем более что неизбежные ошибки и неточности дозирования и оп¬ределения параметров процедуры, а также индивидуальные различия жи¬вотных заведомо не позволяют опреде¬лить дозу с ошибкой менее ±10—20 %. В то же время тщательное приготов¬ление сред, измерение и исключение погрешностей при проведении процедур существенно увеличивают достовер¬ность расчета.

Таблица 1
Коэффициенты  для   расчета  дозовых  характеристик  облучения   при   радоновых  ваннах   (купании в радоновой воде)



Показатель    Белая крыса    Морская свинка     
Кролик     
Собака     
Человек
    масса, кг
    0,2     0,4     2—4     5—10     70
Коэффицциент К Для расчета Dср по уравнению  (1)     0,15     0,14     0,10     0,07     0,12
Коэффициент n для расчета D по уравнению  (3):                     
кожа     6,9    7,0    8,0    9,0    33,8
подкожная жировая клетчатка,
сальник     4,0    3,5    3,0    2,8    0,6
почки     1,1    1,4    1,9    2,2    1,1
гонады, легкие     0,3    0,3    0,3    0,4    0,1
печень     0,2    0,3    0,4    0,4    0,2
кровь     0,3    0,3    0,3    0,2    0,1
мышцы     0,3    0,2    0,2    0,2    0,1
прочие ткани     <0,2    <0,2    <0,2    <0,2    <0,1





Таблица 2
Коэффициенты для расчета дозовых характеристик облучения при пероральном введении радоновой воды в желудок





Показатель    Белая крыса     Морская свинка         Кролик          Собака     Человек

    масса, кг

    0,2     0,4     2     4     5                     10     70
Коэффициент К для расчета Dcр    8,0     9,2     12,4     13,5     14                  17     24
Коэффициент n:

сальник     19     22     25     28    30
желудок  (ткань)     17     17     17     17    17
двенадцатиперстная кишка (ткань) надпочечники     10 6     11 6     12 6     13 6    14 4
селезенка     5     6     10     12    14
почки     5     6     9         12
поджелудочная железа    печень    4
1,7     4
2     5
3     6
4    7
4,8
легкие     2,2     2     2     1,9    1,7
кожа     0,5     0,7     1,0     1,4    1,8
кровь
прочие ткани     0,6 <0,5     0,6 <0,5     0,6
<0,5     0,6
0,5    0,6
<0,5

Таблица 3

Коэффициенты для расчета дозовых характеристик облучения при ингаляциях воздуха, содержащего радон без ДПР



Показатель    Белая крыса     Морская свинка     Кролик     Собака     Человек
    масса, кг
    0,2     0,4     2     4     5     10     70
Коэффициент   К,   для   расчета
Dcp по уравнению  (1)     

0,92     

0,86     

0,78     

0,73     

0,71     

0,68     

0,54
Коэффициент n:                             
легкие     8,3     8     7,5
5    7    6,8
почки     5,5     6     8    10    12,8
жировые ткани     2—5     4     3    3    2—4
яичники     4     4     4    4    4
поджелудочная железа     3     3     3    3    3
кожа     2     3     4    5    7
надпочечники     2     2     1,5
5    1,5    1,3
кровь     1,1 — 1,8     1,3     1,3
3    1,3    1,3
печень     1,2     1,5     2
0    2,5    3,1
желудок     0,9     1,0     1,5
5    2
0    2,6
кишечник   (ткань   в   сред-
нем)     0,5     0,6     1,0    1,5    1,8
селезенка     0,6     0,6     0,8    1,0    1,2
прочие ткани     <0,5     <0,5     <0,7    <0,8    <1,0


Таблица  4
Коэффициенты для расчета дозовых характеристик облучения при ингаляциях воздуха, со-держащего ДПР в активностях, составляющих 30 % (А) и 60 % (Б) от равновесных по отношению к радону



Показатель    Белая крыса     Морская свинка     Кролик     Собака     Человек
    масса, кг
    0,2     0,4     2     4     5     10     70
Коэффициент К для расчета Dср
по уравнению  (1) :                             
А     4,6     4,1     3,2     2,7     2,5     2,2     1,2
Б     8,1     7,3     5,7     4,6     4,2     3,8     1,7
Коэффициент n:                             
легкие и верхние дыхатель-
ные пути:     
А     38     36     32         30         27
Б     45     40     37         35         34
почки:     
А     5,4     6,5     9         12         15
Б     4,8     5,0     7         10         13
кровь:     
А     2,3     2,4     2     5     2     5     2,6
Б     2,2     2,2     2,2     2     2     2,2
печень:     
А     1,3     1,7     2,5     3,0     3,8
Б     1,0     .1,5     2,0     2     5     3,1
кожа:     
А     0,5     0,5     1     0     1     5     1,9
Б     0,4     0,5     1     0     1     4     1,6
прочие ткани:     
А                             
Б     <0,5     <0,5     <1     0     <1     0     <1,0


ЛИТЕРАТУРА
1.    Андреев  С  В.   //  Вопр.  курортол.—   1976.—№ 5.— С. 71.
2.    Andrejew   S.   V.  //  Z.   Physiother.—   1973.—Bd 25.— S.  161.
3.    Сборник инструктивно-методических материалов   по  организации   и   проведению  радоно-
терапии в лечебно-профилактических учреж¬дениях    министерства    здравоохранения СССР.— М.,  1972 г.
4.    Андреев С. В.,  Тарасенко А.  Т., Таухерт Д.//Вопр.  курортол.—   1984.—  №  6.—   С.   35.
5. Андреев С. В., Тарасенко А. Т. // Там же.— 1985.— № 1.— С. 49.
6.    Андреев С. В. // Там же,—  1977.— №  1.—С. 75.
7.    Андреев С. В. // Труды ЦНИИ курортологии и физиотерапии.— 1968.— Т. 12.— С. 127.
8.    Щепотьева Е.   С.  и  др.   //   Мед.   радиол.— 1966,— № 5.— С. 68.
9.    Андреев С. В. // Там же.—  1963.— № 9.—С. 69.
10.    Андреев С. В. // Там же.—  1966.— № 8.—С. 55.
11.    Андреев С. В. // Там же.—.1971.— № 6.—С. 58.
12.    Андреев С. В. // Гиг. и сан.— 1972.— № 7.—С. 46.
13.    Андреев С. В. // Там же.— 1973.— № П.—С. ПО.
14.    Человек.    Медико-биологические    данные.—М., 1977.
15.    Бесядовский Р. А., Иванов К. В., Козюра А. К. Справочное    руководство    для    радиобиологов.— М., 1978.
16.    Andrejew  S.   V.  //  Z.  phys.  Med.—   1984.—Bd  13.— N 1.— S. 32.

A TECHNIQUE FOR COMPUTATION OF RA¬DIATION INTENSITY DURING RADON TREAT¬MENT IN EXPERIMENT
S.  V. Andreev
The author has developed an original and simple technique for computation of radiation intensity in experiments on white rats, quinea pigs, rabbits and dogs exposed to radon treat¬ment. The technique involves correction for speci¬fic radiosensitivity. Potentialities of experimental study of radon therapy are discussed for man and animals in adequate radiation arrangement and aquivalent radiation absorbed dose rates.

Rambler's Top100
создание сайта