Архив номеров
Разработка и тестирование модели поглощения энергии в биообъектах от инкорпорированных излучателей фотонов
DOI: 10.21870/0131-3878-2022-31-2-48-61
Сазыкина Т.Г., Крышев А.И.
«Радиация и риск». 2022. Том 31. № 2, с.48-61
Сведения об авторах
Сазыкина Т.Г. – гл. науч. сотр., д.ф.-м.н.
Крышев А.И. – зав. лаб., д.б.н. ФГБУ «НПО Тайфун». Контакты: 249038, Калужская обл., Обнинск, ул. Победы, 4. Тел.: +7(484) 397-16-89; e-mail:
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
.
Аннотация
Разработан новый аналитический метод для расчёта поглощённых фракций энергии фотонов в мягкотканных биообъектах (сферы и эллипсоиды) при однородном распределении инкорпорированных в ткани гамма-излучателей. Метод предусматривает специальное шкалирование размера объекта с его преобразованием в безразмерный эффективный радиус, содержащий одновременно информацию об объекте и энергии излучения фотонов. На большой подборке опубликованных международных данных по значениям поглощённых фракций фотонов в биологических сферах показано, что масштабированные данные разных авторов объединяются в единую гладкую кривую зависимости поглощённой фракции энергии фотонов от величины эффективного радиуса. Получена аналитическая формула, описывающая полученную универ-сальную кривую поглощённых фракций фотонов как функцию масштабированного радиуса. Продемонстрирована схема расширения метода для определения поглощённых фракций фотонов в эллипсоидальных биообъектах. Приведены примеры практического расчёта дозовых коэффициентов внутреннего облучения для референтных наземных животных. В сочетании с ранее разработанным сходным методом расчёта поглощённых фракций электронов новая методология позволяет рассчитывать аналитически поглощённые фракции как для бета-, так и для гамма-излучателей однородно распределённых в биообъектах сферической и эллипсоидной формы. Новый метод может быть использован в качестве эффективного аналитического инструмента для расчёта поглощённых фракций в органах и мягкотканных телах биологических организмов.
Ключевые слова
радиационная дозиметрия, внутреннее облучение, поглощённые фракции фотонов, мягкотканные сферы, эллипсоиды, масштабирование, безразмерный эффективный радиус, эффект универсальной кривой, аналитическая модель, расчёт доз, ядерная медицина, биота, окружающая среда.
Список цитируемой литературы
1. Loevinger R., Berman M. A revised schema for calculating the absorbed dose from biologically distributed radionuclides. MIRD Pamphlet No 1, revised. New York: Society of Nuclear Medicine, 1976. P. 3-10.
2. Stabin M.G., Konijnenberg M.W. Re-evaluation of absorbed fractions for photons and electrons in spheres of various sizes //J. Nucl. Med. 2000. V. 41, N 1. P. 149-160.
3. Amato E., Lizio D., Baldari S. Absorbed fractions for photons in ellipsoidal volumes //Phys. Med. Biol. 2009. V. 54, N 20. P. 479-487.
4. Amato E., Lizio D., Baldari S. Absorbed fractions for electrons in ellipsoidal volumes //Phys. Med. Biol. 2011. V. 56, N 2. P. 357-365.
5. Amato E., Italiano A. An analytical model for calculating internal dose conversion coefficients for non-human biota //Radiat. Environ. Biophys. 2014. V. 53, N 2. P. 455-459.
6. Ulanovsky A., Pröhl G. A practical method for assessment of dose conversion coefficients for aquatic biota //Radiat. Environ. Biophys. 2006. V. 45, N 3. P. 203-214.
7. Ulanovsky A., Pröhl G., Gomez-Ros J.M. Methods for calculating dose conversion coefficients for terrestrial and aquatic biota //J. Environ. Radioact. 2008. V. 99, N 9. P. 1440-1448.
8. Ulanovsky A., Pröhl G. Tables of dose conversion coefficients for estimating internal and external radiation exposures to terrestrial and aquatic biota //Radiat. Environ. Biophys. 2006. V. 47, N 2. P. 195-203.
9. Сазыкина Т.Г., Крышев А.И. Модель расчёта поглощения энергии от инкорпорированных излучателей моноэнергетических электронов в объектах природной биоты //Радиация и риск. 2021. Т. 30, № 2. C. 113-122.
10. Sazykina T.G., Kryshev A.I. A new analytical method for estimating electron-absorbed fractions in soft-tissue biological volumes //Radiat. Environ. Biophys. 2021. V. 60, N 1. P. 141-149.
11. ICRU, 1993. Quantities and units in radiation protection dosimetry. ICRU Report 51. Betesda, MD: ICRU, 1993.v
12. Машкович В.П., Кудрявцева А.В. Защита от ионизирующих излучений. М.: Энергоатомиздат, 1995. 494 с.
13. Ellett W., Humes R. Absorbed fractions for small volumes containing photon-emitting radioactivity. MIRD Pamphlet No 8. New York: Society of Nuclear Medicine, 1972.
14. Brownell G., Ellett W., Reddy R. Absorbed fractions for photon dosimetry. MIRD Pamphlet No 3. New York: Society of Nuclear Medicine, 1968.
15. ICRP, 2017. Dose coefficients for non-human biota environmentally exposed to radiation. ICRP Publication 136 //Ann. ICRP. 2017. V. 46, N 2. P. 1-136.
16. Shultis J.K., Faw R.E. Radiation shielding. New Jersey: Prentice Hall, 1996.
17. Stabin M.G. Radiation protection and dosimetry. Springer, 2007. 389 p.
18. Hubbard L.B. Absorbed fractions for small bodies: the cube-root-of-mass dependence //Radiat. Res. 1974. V. 57. P. 1-8.
19. 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. 35-57.
20. ICRP, 2008. Nuclear decay data for dosimetric calculations. ICRP Publication 107 //Ann. ICRP. 2008. V. 38, N 3. P. 1-96.
21. ICRP, 2003. A framework for assessing the impact of ionizing radiation to non-human species. ICRP Publication 91 //Ann. ICRP. 2003. V. 33, N 3. P. 201-266.
22. ICRP, 2008. Environmental protection – the concept and use of reference animals and plants. ICRP Publication 108 //Ann. ICRP. 2008. V. 38, N 4-6. P. 1-242.
Полная версия статьи