радиационные риски как средство управления эффективностью

6546
УДК 614.876
РАДИАЦИОННЫЕ РИСКИ
КАК СРЕДСТВО УПРАВЛЕНИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ МЕР
РАДИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ:
УРОКИ ЧЕРНОБЫЛЯ ДЛЯ ФУКУСИМЫ
С.Ю. Чекин
ФГБУ МРНЦ Минздрава России
Россия, 249036, Калужская обл., г. Обнинск, ул. Королева, 4.
E-mail: [email protected]
В.К. Иванов
ФГБУ МРНЦ Минздрава России
Россия, 249036, Калужская обл., г. Обнинск, ул. Королева, 4.
E-mail: [email protected]
М.А. Максютов
ФГБУ МРНЦ Минздрава России
Россия, 249036, Калужская обл., г. Обнинск, ул. Королева, 4.
E-mail: [email protected]
Ключевые слова: задачи управления, эффективность, практическое здравоохранение,
радиационный риск, радиационная защита, радиационная авария, Чернобыль, Фукусима
Аннотация: Получены прогнозные оценки радиологических последствий аварии на
АЭС «Фукусима-1» на основе моделей МКРЗ. Порядок величин ожидаемых долгосрочных эффектов – 300 дополнительных случаев рака пожизненно и максимальная этиологическая доля радиации для солидных раков 5,6 %. Оценки носят предварительный
(консервативный) характер ввиду неполноты основных дозиметрических и демографических данных. На основе опыта преодоления последствий аварии на Чернобыльской
АЭС показано, что для управления эффективностью мер преодоления радиологических
последствий аварии на АЭС «Фукусима-1» недостаточно информации о дозах облучения
населения. Необходимо ранжирование населения по группам величины радиационного
риска.
1. Введение
В июне 1986 г. Правительство Советского Союза приняло решение о создании регистра лиц, подвергшихся радиационному воздействию в результате аварии на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС). На сегодняшний день база данных Национального радиационно-эпидемиологического регистра (НРЭР) России включает индивидуальные медикодозиметрические сведения на 700 тысяч человек за 25 лет наблюдения. В НРЭР представлены 4 основные группы наблюдения: проживающие на загрязненных территориях
– 457 тыс. чел., эвакуированные – 8 тыс. чел., ликвидаторы последствий аварии – 196
тыс. чел., дети ликвидаторов – 39 тыс. чел. Радиационно-эпидемиологические исследоXII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
ВСПУ-2014
Москва 16-19 июня 2014 г.
6547
вания проводятся по следующим направлениям: основные причины смерти, лейкозы,
солидные раки, рак щитовидной железы, нераковые заболевания.
Характеристика доз облучения лиц, зарегистрированных в НРЭР, приведена в отчете Научного комитета по действию атомной радиации (НКДАР) при ООН [1]: ликвидаторы – средняя доза внешнего облучения в 1986 г. составила 170 мЗв, средняя доза за
весь период восстановительных работ (1986-1990 гг.) – 100 мЗв; население загрязненных территорий – при плотности загрязнения 137Cs менее 185 кБк/м2 – 5 мЗв, при
плотности более 185 кБк/м2 – 25 мЗв. На юго-западных территориях Брянской области,
где расстояние до Чернобыльской АЭС было до 150 км, дети получили среднюю дозу
облучения щитовидной железы от инкорпорированного I-131 порядка 250 мЗв.
2. Оценка радиационные рисков как средство управления
эффективностью мер радиологической защиты
2.1. Радиационные риски ликвидаторов Чернобыльской аварии
При использовании линейной беспороговой (linear non-threshold, LNT) модели радиационного риска основные оценки радиационных рисков для российской когорты
чернобыльских ликвидаторов находятся в хорошем количественном согласии с результатами оценок для японской когорты LSS [2-3]. Однако, минимальный латентный период для радиационно-связанных солидных раков в российской когорте оценивается в
4 года [4], по сравнению с принятым сегодня периодом в 10 лет [2]. Не найдено так же
статистически значимой зависимости между заболеваемостью раком щитовидной железы и внешним гамма облучением всего тела ликвидаторов [5].
Хотя различие между качеством подгонки LNT модели и различных нелинейных
моделей не являлось статистически значимым, непараметрические оценки риска российских ликвидаторов не дают прямых свидетельств наличия радиационных рисков для
доз менее 150 мГр. Для смертности по причине солидных раков в российской когорте
ликвидаторов оценка рисков в дозовых группах показывает статистически значимые
радиационные риски для доз облучения всего тела свыше 150 мГр. (рис. 1) [6].
Относительный риск (RR)
2,5
Дозовые группы:
(0 - 50 мГр) - контроль
(50 - 100 мГр]
(свыше 100 мГр)
2
1,5
1
0,5
0
0
50
100
150
200
250
Доза (мГр)
Рис. 1. Оценки относительного риска (RR) смертности по причине солидных раков по
дозовым группам. Точки: средняя доза 82,9 мГр, RR=0,92; средняя доза 195 мГр,
RR=1,61; вертикальные линии представляют 95% доверительные интервалы; горизонXII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
ВСПУ-2014
Москва 16-19 июня 2014 г.
6548
тальная линия RR = 1 представляет отсутствие радиационного риска. Дозовые группы: 0
– 50 мГр (контрольная группа), 50 – 150 мГр, 150 – 250 мГр.
Для лейкемии, исключая хронический лимфолейкоз (ХЛЛ), оценки в дозовых
группах также демонстрируют статистически значимые радиационные риски для доз
облучения всего тела свыше 150 мГр (таблица 1) [7].
Таблица 1. Относительный риск (RR) лейкемии (исключая ХЛЛ) для когорты российских ликвидаторов в дозовых группах и по периодам наблюдения.
Дозовая
Человеко90%
Период
Средняя Число
Относительный
группа,
годы под наДоверительный
наблюдения
доза, мГр случаев
риск (RR)
мГр
блюдением
интервал
0-50
15,2
41
517,457
1
50-150
91,6
30
454,277
0,75
(0,50; 1,33)
1986 – 2007
150-500
210,5
40
407,846
1,10
(0,76; 1,60)
0-50
11,9
17
338,576
1
50-150
91,8
9
243,186
0,71
(0,35; 1,44)
1986 – 1997
150-500
210,5
25
226,256
1,90
(1,11; 3,25)
0-50
21,6
24
178,881
1
50-150
91,3
21
211,091
0,76
(0,47; 1,25)
1998 – 2007
150-500
210,6
15
181,590
0,62
(0,36; 1,07)
Для всех гематологических злокачественных новообразований среди ликвидаторов
Белоруссии, России и стран Балтии оценки в дозовых группах дали статистически значимые дозовые риски для доз на красный костный мозг свыше 200 мГр [8]. Для рака
щитовидной железы у ликвидаторов тех же стран радиационные риски статистически
значимы для доз свыше 300 мГр [9]. Последний результат был получен в исследованиях методом случай-контроль.
Принимая во внимание данные по Чернобыльской аварии, прогноз радиологических последствий аварии на АЭС в Фукусиме был рассмотрен в [10]. Было показано,
что для такого прогноза не достаточно представлений о последствиях атомных бомбардировок японских городов в 1945 г., и более широкий круг современных радиационноэпидемиологических данных должен быть принят во внимание.
2.2. Радиационные риски российского населения
после Чернобыльской аварии
Основным стохастическим эффектом после Чернобыльской аварии был повышенный риск рака щитовидной железы среди детей и подростков за счет облучения от радиоизотопов йода в апреле – мае 1986 г.. В России оценки в дозовых группах показывают статистически значимый радиационный риск заболеваемости раком щитовидной
железы для доз поглощенных доз в щитовидной железе свыше 250 мГр (таблица 2) [11].
Таблица 2. Оценки относительного риска (RR) заболеваемости раком щитовидной железы для детей и подростков (0-17 лет при облучении) для жителей загрязненных территорий России.
Дозовая группа,
Гр
0-0.05
ЧеловекоСредняя доза,
RR (95% ДИ)
Число случаев
годы
Гр
0,027
49
288,218
1
p
0.05-0.1
0,072
53
318,536 1,01 (0,68; 1,49)
> 0,5
0.1-0.15
0,124
37
212,491 1,18 (0,77; 1,81)
0,046
XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
ВСПУ-2014
Москва 16-19 июня 2014 г.
6549
Дозовая группа,
Гр
0.15-0.2
ЧеловекоСредняя доза,
RR (95% ДИ)
Число случаев
годы
Гр
0,173
18
131,218 0,91 (0,52; 1,53)
p
> 0,5
0.2-0.25
0,222
18
97,500 1,64 (0,93; 2,76)
0,085
0.25-0.3
0,273
16
75,420 2,15 (1,18; 3,69)
0,013
0.3-0.35
0,324
17
44,432 3,12 (1,75; 5,30)
< 0,001
0.35-0.5
0,418
20
94,791 2,31 (1,35; 3,83)
0,003
> 0.5
0,860
19
107,504 2,40 (1,36; 4,03)
0,002
Широкое применение ультразвуковых исследований щитовидной железы у детей и
подростков после Чернобыльской аварии привело к очень значительному эффекту
скрининга и многократному (8-ми кратному) увеличению показателей заболеваемости
раком щитовидной железы на загрязненных территориях по сравнению с данными общей медицинской статистики по всей России. Показано, что этот эффект скрининга никак не связан с дозами на щитовидную железу и обязательно должен учитываться при
оценках риска в аналогичных ситуациях, в том числе и в ситуации после Фукусимской
аварии [11].
После Чернобыльской аварии наблюдался так же рост показателей заболеваемости
нераковыми заболеваниями щитовидной железы (зоб, кисты, узлы и т.п. ), что не удивительно при наличии эффекта скрининга. Однако, регрессионный анализ показал, что
в течение первых 10-ти лет после аварии диффузный зоб вносил большой вклад в дозовый ответ по заболеваниям щитовидной железы среди молодых мужчин (моложе 25-ти
лет на время диагноза): отношение шансов в дозе 1 Гр оценивалось как 1,36 с 95% доверительным интервалом (1,05; 1,99) [12].
2.3. Ранжирование облученных лиц по уровням радиационного риска
По статистической мощности возможных исследований НРЭР значительно превышает основной источник данных, использовавшийся до сих пор для обоснования действующих норм радиационной безопасности, – когорту облученных лиц японских городов Хиросимы и Нагасаки (86 тысяч человек). Японская когорта подверглась острому облучению в результате атомных бомбардировок в 1945 г. в широком диапазоне доз.
Дозы облучения ликвидаторов аварии на ЧАЭС и населения загрязненных радионуклидами территорий России, в основном, существенно меньше доз облучения в
японской когорте и получены за более длительные промежутки времени. Это позволяет
рассчитывать на получение объективных данных о радиационных рисках человека в
области средних и малых доз и мощностей доз облучения (менее 0,1 Гр в сутки). Исходя из условий облучения и социальных условий, анализ радиологических последствий
аварии на ЧАЭС может дать дополнительную информацию для прогноза последствий
аварии на АЭС в Фукусиме, по сравнению с известными результатами анализа японской когорты лиц, переживших атомные бомбардировки (Life span study cohort, или когорта LSS) [2, 3].
Результаты проведенных в НРЭР радиационно-эпидемиологических исследований
можно использовать для управления эффективностью мероприятий органов практического здравоохранения, направленных на минимизацию радиологических последствий
радиационных аварий. Основной задачей является формирование групп, ранжированных по радиационному риску, как с учетом международных рекомендаций, так и на основе данных НРЭР. Применительно к российским условиям, в результате проведенных
эпидемиологических исследований были сформированы группы риска по ликвидаторам и жителям загрязненных территорий. Важно подчеркнуть, что если по данным черXII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
ВСПУ-2014
Москва 16-19 июня 2014 г.
6550
нобыльского отчета НКДАР ООН [1] общее число лиц, подвергшихся радиационному
воздействию в России, оценивается в 2,2 млн. человек, то группа значимого риска составляет примерно 76 тыс. человек (32,2 тыс. ликвидаторов и 43,6 тыс. населения), а
группа высокого радиационного риска – только 22 тыс. человек (таблица 3).
Таблица 3. Результаты формирования ранжированных групп радиационного риска после Чернобыльской аварии, по данным НРЭР о российских облученных контингентах.
Группа риска
Ликвидаторы последствий
аварии на ЧАЭС
Население загрязненных
территорий
32,2 тыс. чел.
43,6 тыс. чел.
7,5 тыс. чел.
14,3 тыс. чел.
Группа значимого радиационного риска
Группа высокого
радиационного риска
Имея такую информацию, органы практического здравоохранения могут обеспечить оказание адресной, своевременной и эффективной медико-диагностической помощи.
2.4. Прогноз радиологических последствий аварии
на АЭС «Фукусима-1»
Процедура прогноза радиационно-индуцированной заболеваемости состоит в применении идентифицированных математических моделей риска с исходными данными о
численности и половозрастной структуре популяции, подвергшейся радиационному
воздействию и о дозах этого воздействия. Коэффициенты пожизненного радиационного
риска зависят от пола и возраста при облучении. Например, если японский мальчик в
возрасте 1 год получил дозу облучения 10 мЗв, то вероятность, что он в течение предстоящей жизни заболеет радиационно-индуцированным солидным раком, составляет
150/10000=1,5 %. Для японских женщин коэффициенты пожизненного атрибутивного
риска примерно в 1,5 раза больше, чем для мужчин.
Оценка годовых доз внешнего облучения была впервые опубликована на Интернет
сайте японского Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологии
(MEXT) [13]. Основываясь на данных MEXT, французский Институт радиационной
защиты и ядерной безопасности (IRSN) построили дозовую карту, где уровни доз начинаются с 5 мЗв [14]. В докладе IRSN также приведена оценка численности населения,
проживающего на территориях, подвергшихся радиационному воздействию, но она является неофициальной. По оценке IRSN за пределами 20-километровой зоны на территориях, где годовая доза внешнего облучения превышает 5 мЗв, проживает свыше 360
тысяч жителей. На территориях, где годовая доза превышает 100 мЗв, проживает более
2 тысяч (таблица 4). Данные о возрастной структуре населения не приведены.
Таблица 4. Оценка численности населения, проживающего на загрязненных территориях, исключая 20-километровую зону [14].
Годовая доза внешнего
облучения, мЗв
Население, чел.
5-10
292000
10-16
43000
16-50
50-100
21100
3100
100-500
2200
Результаты оценки радиационных рисков и числа ожидаемых радиационносвязанных случаев рака среди японского населения по моделям МКРЗ [15] приведены в
таблице 5.
XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
ВСПУ-2014
Москва 16-19 июня 2014 г.
6551
Таблица 5. Прогноз НРЭР радиационно-индуцированной заболеваемости солидными
раками для населения, подвергшегося облучению в результате аварии на АЭС «Фукусима-1».
Годовая доза внешнего
облучения, мЗв
5-10
10-16
16-50
50-100
100-500
292000
43000
21100
3100
2200
Число радиационноиндуцированных солидных
раков
150
39
48
16
45
Этиологическая доля, %
0,2
0,3
0,7
1,5
5,6
Население, чел.
Пожизненно на загрязненных территориях можно ожидать около 300 дополнительных, радиационно-связанных случаев рака. Максимальная этиологическая доля радиации для солидных раков составит 5,6 % (на наиболее загрязненных территориях).
3. Заключение
Рассматривая аварию на АЭС в Фукусиме, Yamashita S. и Suzuki S. [16] отметили,
что применение проспективных эпидемиологических исследований риска здоровью человека от облучения в малых дозах, а так же всесторонняя радиационная защита должны рассматриваться на основе уроков, полученных при ликвидации последствий Чернобыльской аварии. Mabuchi K. и соавторы [17] отметили важность полного понимания
эффектов влияния возраста человека на радиационные риски для достижения эффективности мер радиационной защиты.
Полученные в настоящей работе прогнозные оценки радиологических последствий
аварии на АЭС «Фукусима-1» на основе моделей МКРЗ [15] демонстрируют порядок
величин ожидаемых долгосрочных эффектов (300 дополнительных случаев рака пожизненно и максимальная этиологическая доля радиации для солидных раков 5,6 %)
Оценки носят предварительный (консервативный) характер ввиду неполноты основных дозиметрических и демографических данных.
На основе опыта преодоления последствий аварии на Чернобыльской АЭС можно
заключить, что для управления эффективностью мер преодоления радиологических последствий аварии на АЭС «Фукусима-1» недостаточно информации о дозах облучения
населения. Необходимо ранжирование населения по группам величины радиационного
риска на основе радиационно-эпидемиологических заключений.
Список литературы
1.
2.
3.
Effects of Ionizing Radiation. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation.
UNSCEAR 2006 Report to the General Assembly, with Scientific Annexes. Vol. I. United Nations, New
York, 2008. 383 p.
Preston DL, Shimizu Y, Pierce DA, Suyama A, Mabuchi K. Studies of mortality of atomic bomb survivors.
Report 13: solid cancer and noncancer disease mortality: 1950-1997 // Radiation Research. 2012. Vol. 178,
No. 2. P. 146-172.
Ozasa K, Shimizu Y, Suyama A, Kasagi F, Soda M, Grant EJ, Sakata R, Sugiyama H, Kodama K. Studies
of the mortality of atomic bomb survivors, Report 14, 1950-2003: an overview of cancer and noncancer diseases // Radiation Research. 2012. Vol. 177, No. 3. P. 229-243.
XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
ВСПУ-2014
Москва 16-19 июня 2014 г.
6552
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Ivanov V.K., Gorsky A.I., Kashcheev V.V., Maksioutov M.A., Tumanov K.A. Latent period in induction of
radiogenic solid tumors in the cohort of emergency workers // Radiation Environment Biophysics. 2009.
Vol. 48, No. 3. P. 247-252.
Ivanov V.K., Chekin S.Yu., Kashcheev V.V., Maksioutov M.A., Tumanov K.A. Risk of thyroid cancer
among Chernobyl emergency workers of Russia // Radiat. Environ. Biophys. 2008. Vol. 47, No. 4. P. 463467.
Иванов В.К., Чекин С.Ю., Кащеев В.В., Максютов М.А., Туманов К.А., Цыб А.Ф. Смертность ликвидаторов последствий аварии на Чернобыльской АЭС: дозовая зависимость и группы потенциального
риска. // Радиационная биология. Радиоэкология. 2011. Том 51, № 1, С. 41-48.
Ivanov V.K., Tsyb A.F., Khait S.E., Kashcheev V.V., Chekin S.Yu., Maksioutov M.A., Tumanov K.A.
Leukemia incidence in the Russian cohort of Chernobyl emergency workers // Radiation Environment
Biophysics. 2012. Vol. 51, No. 2. P. 143-149.
Kesminiene A, Evrard AS, Ivanov VK, Malakhova IV, Kurtinaitis J, Stengrevics A, Tekkel M, Anspaugh
LR, Bouville A, Chekin S, Chumak VV, Drozdovitch V, Gapanovich V, Golovanov I, Hubert P, Illichev
SV, Khait SE, Kryuchkov VP, Maceika E, Maksyoutov M, Mirkhaidarov AK, Polyakov S, Shchukina N,
Tenet V, Tserakhovich TI, Tsykalo A, Tukov AR, Cardis E. Risk of hematological malignancies among
Chernobyl liquidators // Radiation Research. 2008. Vol.170, No. 6. P. 721-735.
Kesminiene A, Evrard AS, Ivanov VK, Malakhova IV, Kurtinaitise J, Stengrevics A, Tekkel M, Chekin S,
Drozdovitch V, Gavrilin Y, Golovanov I, Kryuchkov VP, Maceika E, Mirkhaidarov AK, Polyakov S, Tenet
V, Tukov AR, Byrnes G, Cardis E. Risk of thyroid cancer among chernobyl liquidators // Radiation Research. 2012. Vol.178, No. 5. P. 425-436.
Ivanov V.K. Lessons from Chernobyl and prognosis for Fukushima: radiological consequences // Journal
Radiological Protection. 2012. Vol. 32, No. 1. P. 55-58.
Ivanov V.K., Kashcheev V.V., Chekin S.Yu., Maksioutov M.A., Tumanov K.A., Vlasov O.K., Shchukina
N.V., Tsyb A.F. Radiation-epidemiological studies of thyroid cancer incidence in Russia after the Chernobyl
accident (estimation of radiation risks, 1991–2008 follow-up period) // Radiation Protection Dosimetry.
2012. Vol. 151, No. 3. P. 489-499.
Ivanov V.K., Chekin S.Y., Parshin V.S., Vlasov O.K., Maksioutov M.A., Tsyb A.F., Andreev V.A., Hoshi
M, Yamashita S, Shibata Y. Non-cancer thyroid diseases among children in the Kaluga and Bryansk regions
of the Russian Federation exposed to radiation following the Chernobyl accident // Health Physics. 2005.
Vol. 88, No. 1. P. 16-22.
http://www.irsn.fr/EN/news/Documents/IRSN-Fukushima-Report-DRPH-23052011.pdf
http://www.mext.go.jp/component/english/__icsFiles/afieldfile/2011/06/14/1305904_0424e.pdf
Publication 103. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection.
Annals of the ICRP. 2007. Vol. 37, No. 2-4. Elsevier, 2007. 332 Р.
Yamashita S, Suzuki S. Risk of thyroid cancer after the Fukushima nuclear power plant accident // Respiratory Investigations. 2013. Vol. 51, No. 3. P. 128-133.
Mabuchi K, Hatch M, Little MP, Linet MS, Simon SL. Risk of thyroid cancer after adult radiation exposure:
time to re-assess? // Radiation Research. 2013. Vol. 179, No. 2. P. 254-256.
XII ВСЕРОССИЙСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
ВСПУ-2014
Москва 16-19 июня 2014 г.