АКАДЕМІЯ МЕДИЧНИХ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ МЕДИЦИНИ ПРАЦІ

ЧУМАК ВАДИМ ВІТАЛІЙОВИЧ

УДК 614.73:612.014.482.4:615.849.5

РЕТРОСПЕКТИВНА ОЦІНКА ДОЗ ЗОВНІШНЬОГО ГАММА-ОПРОМІНЕННЯ ЯК РАДІАЦІЙНО-ГІГІЄНІЧНОГО ФАКТОРА У ГОСТРИЙ ПЕРІОД ВЕЛИКОЇ КОМУНАЛЬНОЇ АВАРІЇ

(НА ПРИКЛАДІ АВАРІЇ НА ЧОРНОБИЛЬСЬКІЙ АЕС)

14.02.01 - гігієна

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора біологічних наук

Київ - 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Науковому центрі радіаційної медицини АМН України

Науковий консультант: | доктор медичних наук, професор, академік АМН України

РОМАНЕНКО Анатолій Юхимович

Науковий центр радіаційної медицини АМН України

завідувач лабораторії епідеміології сполучених та комбінованих ефектів радіації

Офіційні опоненти: | доктор біологічних наук, професор, академік НАН України

ГРОДЗИНСЬКИЙ Дмитро Михайлович

Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України

завідувач відділу біофізики та радіобіології

доктор медичних наук

КАРАЧОВ Іван Іванович

Інститут гігієни та медичної екології АМН Украї-ни, завідувач лабораторії радіаційної гігієни

доктор медичних наук

ДОБРОВОЛЬСЬКИЙ Леонард Олександрович

Інститут медицини праці АМН України, завідувач відділу НМІ

Провідна установа: | Національний медичний університет ім.О.О.Богомольця,

кафедра гігієни праці з курсом професійних захворювань,

МОЗ України, м. Київ

Захист відбудеться ''____''________________2001 р., на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 26.554.01 при Інституті медицини праці АМН України (01033, Київ-33, вул. Саксаганського, 75)

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту медицини праці АМН України.

Автореферат розісланий ''____'' _______________ 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Ковальова Г.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Велика комунальна радіаційна аварія супроводжується безконтрольним виходом значної маси радіоактивних речовин та розповсюдженням радіоактивності за межі санітарно-захисної зони об‘єкта ядерної промисловості (НРБУ-97). При цьому на початковому етапі аварії основним гігієнічним чинником є підвищене зовнішнє іонізуюче опромінення, під дію якого у цей період підпадають не тільки штатний персонал об‘єкта, але й учасники ліквідації аварії (в тому числі за межами проммайданчика) та населення прилеглих територій (Л.А.Іллін та ін., 1995).

При тому, що на початковому етапі аварії рівні опромінення максимальні, умови опромінення є недостатньо розвіданими, а штатні засоби дозиметричного контролю мало ефективні через нехарактерні для рутинної практики умови опромінення, а також через залучення додаткового персоналу, не повної мірою забезпеченого індивідуальними дозиметрами (Д.П.Осанов та ін., 1993, Л.А.Іллін та ін., 1995). Індивідуальний дозиметричний контроль населення аварійними планами взагалі не передбачається. Тому дози опромінення значної частини персоналу, учасників ліквідації наслідків аварії та практично всього населення, отримані протягом гострого періоду аварії, залишаються невідомими (В.К.Іванов та ін., 1999).

Аварія 1986 року на Чорнобильській АЕС є екстремальним прикладом великої комунальної аварії, впливу якої лише у гострий період зазнало населення 30-км зони (135 тис осіб, евакуйованих протягом трьох тижнів після аварії) та близько 300 тис. учасників ЛНА лише 1986-1987 років (Л.А.Іллін, 1988, О.А.Павловський, 1988) . Дози опромінення більшості з них були невідомими, або їх оцінки мали сумнівну якість (Л.А.Іллін та ін., 1995). Як наслідок, дуже гостро постає питання ретроспективної оцінки індивідуальних доз багатотисячних контингентів. Необхідність реконструкції доз обумовлюється як радіаційно-гігієнічними міркуваннями (контроль неперевищення встановлених лімітів дози) (НРБУ-97), так і науковими потребами (вивчення медичних наслідків опромінення, проведення епідеміологічних досліджень віддалених наслідків аварії) (E.Cardis et al, 2001). Оскільки до теперішнього часу не було системи ретроспективної дозиметрії контингентів, постраждалих у гострий період радіаційної аварії, а також відсутні науково обгрунтовані рекомендації щодо застосування тих чи інших методів реконструкції доз, вирішення цієї проблеми є надзвичайно актуальним не тільки для населення України, що постраждало внаслідок аварії на ЧАЕС, а також для світової санітарно-гігієнічної науки.

Зв‘язок з науковими програмами, планами, темами. Дослідження, покладені в основу дисертації, виконувались у межах наступних НДР:

·

·

·

·

·

·

а також в рамках міжнародних проектів:

·

·

·

·

·

·

Мета та завдання дослідження. Створити та науково обгрунтувати систему практичного вирішення проблеми ретроспективної оцінки доз зовнішнього опромінення контингентів, що постраждали внаслідок аварії на ЧАЕС - ліквідаторів (професіонали, що брали участь у ліквідації наслідків аварії) та евакуйованого населення української частини 30-км зони.

Для досягнення мети були поставлені наступні завдання:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Виходячи з мети та завдань, об`єктами дослідження стали учасники ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС 1986-1987 років, евакуйоване населення м. Прип‘яті та поселень 30-км зони.

Предметом дослідження були дози зовнішнього гамма-опромінення контингентів, що зазнали впливу іонізуючого випромінювання у гострий період Чорнобильської аварії.

У процесі роботи, в залежності від завдань дослідження, використано наступні методи дослідження: фізичні (ЕПР-спектрометрія емалі зубів), хімічні (підготовка зразків емалі), математичні (імітаційно-стохастичне моделювання, розрахунок переносу фотонного випромінювання методом Монте-Карло, аналітично-розрахункова реконструкція доз), статистичні (аналіз розподілів індивідуальних доз учасників ЛНА, детектування аномальних домішок до розподілів), соціологічні (опитування населення із застосуванням анкет зі стандартизованим переліком запитань і алгоритмом оцінки відповідей), математичне опрацювання даних.

Наукова новизна одержаних результатів. При виконанні дисертаційної роботи було одержано наступні оригінальні результати:

·

·

·

·

·

·

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені основи розв‘язання проблеми оцінки доз зовнішнього опромінення критичних контингентів гострого періоду великої комунальної аварії.

На запропонованих у роботі засадах здійснюється дозиметричний супровід великомасштабних епідеміологічних досліджень серед ліквідаторів - україно-американських проектів з дослідження лейкемій та захворювань органа зору.

Розроблено та практично впроваджено ЕПР- дозиметрію як високоточний референтний метод, а також засіб рутинної ретроспективної дозиметрії учасників ЛНА.

Розроблені імітаційно-стохастичний підхід та відповідні дозиметричні моделі дозволяють з адекватним ступенем точності визначати інтервальні оцінки індивідуальних доз населення ближньої зони аварійного об‘єкта. Визначено індивідуальні дози для близько 27 тис. евакуйованих мешканців 30-км зони.

Розраховані методом Монте-Карло фактори місця українських житлових будинків створюють нову фактологічну базу для оцінки екрануючих властивостей житлових будинків, характерних для міст і сільських поселень України.

Впровадження. На основі результатів роботи було розроблено методичні вказівки "Визначення дози зовнішнього опромінення осіб, постраждалих внаслідок аварії на ЧАЕС та інших радіаційних аварій, методом ЕПР-спектроскопії емалі зубів" (1995 р.) та "Методика ретроспективної оцінки доз зовнішнього гамма- і бета-опромінення учасників ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС" (1995 р.), видано спільний наказ МОЗ та АМН України №155/19 від 20.05.97 "Про організацію роботи з проведення відновлення доз зовнішнього опромінення методом ЕПР-спектрометрії". Матеріали дисертаційної роботи було використано при підготовці Національної доповіді України "15 років Чорнобильської катастрофи. Досвід подолання" (розділ 2.4) та при підготовці публікації Міжнародної Комісії з Радіаційних Одиниць "Ретроспективна оцінка опромінення іонізуючим випромінюванням" (2001 р.).

Для практичного використання при проведенні клініко-епідеміологічних досліджень для включення у Клініко-епідеміологічний реєстр було передано 4223 записи про індивідуальні дози опромінення учасників ЛНА, зокрема 303 дози, визначених методом ЕПР-дозиметрії.

У рамках роботи з ретроспективного моніторингу індивідуальних доз опромінення учасників ЛНА (1995-1997 рр.) у МОЗ України було передано 190 індивідуальних значень доз, відновлених для ліквідаторів, що проживають у 4 областях України і м.Києві. Подібна інформація (109 записів) була також передана у Державний реєстр осіб, що постраждали внаслідок Чорнобильської аварії.

Результати ЕПР-дозиметрії використовувалися як високоточні ретроспективні дозові оцінки у рамках Україно-Американського проекту з дослідження захворювань органа зору.

Реконструйовані дози евакуйованого населення у своїй роботі регулярно використовують клінічні та епідеміологічні підрозділи НЦРМ АМН України.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно обгрунтовані мета і завдання роботи, організовано проведення робіт. Автор здійснював наукове керівництво та брав безпосередню участь у виконанні всіх завдань роботи.

Усі роботи з ретроспективної дозиметрії ліквідаторів здійснювались у групі ретроспективної дозиметрії, а з 1994 року - в лабораторії дозиметрії зовнішнього опромінення, які очолював здобувач. Збір первинних даних для реконструкції доз евакуйованого населення, зокрема опитування ліквідаторів та евакуантів, був організований під безпосереднім керівництвом здобувача. Імітаційно-стохастичне моделювання індивідуальних доз населення ближньої зони ЧАЕС здійснювалось автором особисто та у співробітництві з Р.Мекбахом під час перебування у Дослідницькому центрі екології та здоров‘я ГСФ, Німеччина.

Дисертант самостійно зробив аналіз та узагальнення результатів дослідження, написав усі розділи дисертації.

Автор запропонував та обгрунтував комплексні підходи до ретроспективної дозиметрії ліквідаторів та евакуйованого населення.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційних досліджень були викладені та обговорені на: науковій конференції "Актуальні питання ретроспективної, поточної та прогнозної дозиметрії в результаті Чорнобильської аварії" (Київ, 1993 р.), міжнародній нараді "Оцінка впливу доз від викинутих радіонуклідів на здоров‘я та довкілля" (Чіба, Японія, 1994 р.), VI Російській науковій конференції з захисту від іонізуючих випромінювань ядерно-технічних установок (Обнінськ, Росія, 1994 р.), науково-практичній конференції "Чорнобиль та здоров‘я населення" (Київ, 1994 р.), 4 Міжнародному симпозіумі з ЕПР-дозиметрії та її застосування (Мюнхен, Німеччина, 1995 р.), 1, 2 та 3 нарадах з реконструкції доз (Бад-Хоннеф, Німеччина, 1994-1996 рр.), Першій міжнародній конференції КЄС-СНД "Радіологічні наслідки Чорнобильської аварії" (Мінськ, Бєларусь, 1996 р.), 44 щорічній конференції Товариства Радіаційних Досліджень (Чикаго, США, 1996 р.), 9 Міжнародному конгресі з радіаційного захисту (Відень, Австрія, 1996 р.), Міжнародній нараді "Радіаційне опромінення від ядерних виробництв. Свідчення про вплив на здоров‘я" (Портсмут, Англія, 1996 р.), 3 Європейській конференції з спектроскопічних методів у мінералогії (Київ, 1996 р.), Міжнародній нараді "Ретроспективна дозиметрія (фізичні та біологічні аспекти)" (Тяньдзінь, Китай, 1997 р.), Центральноєвропейському регіональному конгресі Міжнародної асоціації радіаційного захисту (Прага, Чехія, 1997 р.), науково-практичній конференції "Наука. Чорнобиль-96" (Київ, 1997 р.), Міжнародній конференції з біодозиметрії та 5 Міжнародному симпозіумі з ЕПР- дозиметрії та її застосування (Обнінськ, Росія, 1998 р.), тематичній конференції Американської академії наук "Радіаційний захист та екранування. Технології для нового століття" (Нешвіл, США, 1998 р.), науковій конференції "Актуальні проблеми епідеміології та первинної профілактики медичних наслідків аварії на ЧАЕС" (Київ, 1997 р.), науковій конференції НАТО "Оцінка радіаційного ризику для ока у населення, що опромінено через радіоактивне забруднення довкілля" (Київ, 1997 р.), щорічній конференції Європейського товариства аналізу ризику (Ротердам, Нідерланди, 1999 р.), 10 Міжнародному конгресі з радіаційного захисту (Хіросіма, Японія, 2000 р.), 42-й конференції з аналітичної хімії у Скелястих Горах (Брумфільд, США, 2000 р.), науково-практичній конференції, присвяченій пам`яті Д.М. Калюжного “Актуальні питання гігієни та екологічної безпеки України на рубежі століть” (Київ, 2000 р.)

Публікації. Основні результати дисертації надруковані у 92 публікаціях, в тому числі - 22 статті у наукових журналах (з них - 18 зарубіжних), 5 статей у збірниках наукових праць, 4 розділи у наукових монографіях, 61 тези та статті у матеріалах наукових конференцій.

Обсяг і структура дисертації. Робота складається із вступу, десяти розділів, згрупованих у дві частини, висновків, списку літератури та трьох додатків. Загальний обсяг дисертації становить 345 сторінок комп‘ютерного друку. Дисертація містить 79 таблиць, 121 рисунок. Бібліографія включає 319 джерел вітчизняної та іноземної літератури.

ЗМІСТ РОБОТИ

З аналізу основних методів ретроспективної дозиметрії випливає, що жоден з відомих методів не може бути універсально застосованим для відновлення індивідуальних доз опромінення учасників ЛНА та, відповідно, для вирішення проблеми дозиметричного супроводу пост-чорнобильських біомедичних досліджень. Багато з методів, на які покладалися великі надії у зв‘язку із реконструкцією доз ліквідаторів, виявились непридатними для розв‘язання цієї задачі через недостатню чутливість та малу стабільність маркерів опромінення або через обмеження у застосуванні (недостатня доступність зразків, велика вартість аналізу тощо).

Жоден з відомих біологічних методів ретроспективної дозиметрії не підходить для розв‘язання проблеми дозиметричного супроводу учасників ЛНА. Ті з методів біодозиметрії, які базуються на аналізі нестабільних маркерів опромінення, неспроможні оцінювати індивідуальні дози через 10-15 років після опромінення. Метод флюорисцентної in situ гібридизації (FISH), який використовує стабільні транслокації, отже, позбавлений цієї вади, має надто високий поріг чутливості (порядку 0.5 Гр), який лежить вище рівня опромінення переважної кількості учасників ЛНА.

Найбільш перспективними методами дозиметрії, які потребують подальшого розвитку, є ЕПР-дозиметрія по емалі зубів (через високу точність) та розрахунково-аналітична дозиметрія (через потенційно найбільшу універсальність). Однозначний вибір на користь одного з методів є неможливим, оскільки кожний з них має певні вади.

До сьогодні не існувало комплексного підходу до дозиметричного забезпечення когорти учасників ЛНА. У розглянутих літературних джерелах або беззастережно використовуються офіційні дозові записи з чорнобильських реєстрів, або наводяться поодинокі приклади оцінки доз для невеликих непредставницьких груп ліквідаторів через застосування ізольованих методів дозиметрії. При цьому автори вивчених публікацій зауважують, що якість офіційних дозових записів не є беззаперечною, а це, у свою чергу, ставить під сумнів надбання та висновки епідеміологічних досліджень, які використовують такі недосконалі дозові оцінки.

У результаті аналізу проблеми ретроспективної дозиметрії учасників ЛНА було визначено основні напрямки дослідження. Три розділи дисертації присвячено різнобічному дослідженню науково-методичних аспектів таких методів, як ЕПР-дозиметрія, ретроспективна валідація офіційних дозових записів та аналітично-розрахункова дозиметрія, а також визначенню меж їх застосування та виробці рекомендацій щодо їх найбільш ефективного застосування для дозиметричного супроводу біомедичних досліджень.

Як відомо, в основі методу ЕПР (електронний парамагнітний резонанс)-дозиметрії на емалі зубів лежить та властивість, що під впливом іонізуючого випромінювання в карбонатапатиті, який у вигляді домішки входить до складу гідроксоапатиту мінеральної матриці зубної емалі, створюються парамагнітні центри СО2-. Концентрація цих центрів пропорційна поглинутій дозі в широкому дозовому діапазоні і може бути визначена засобами ЕПР-спектроскопії. Задача ретроспективної оцінки доз методом ЕПР-дозиметрії ускладнюється тим, що дозиметричний (радіаційно індукований) сигнал ЕПР перекривається із більш потужним фоновим сигналом, а також наявністю перешкоджаючих факторів у вигляді УФ та рентгенівського опромінення, вплив яких люди зазнають протягом життя.

На момент початку виконання дисертаційної роботи ЕПР-дозиметрія по емалі зубів знаходилась на етапі експериментального вивчення, багато з методичних питань потребувало свого розв‘язання. В результаті циклу методичних досліджень вдалося розвинути та вдосконалити методику ЕПР-дозиметрії по емалі зубів та впровадити її для рутинної реконструкції доз учасників ЛНА.

ЕПР-дозиметрія є комплексною методикою, яка складається з багатьох послідовних кроків, кожен з яких є однаково важливим для отримання результату. Основні етапи ЕПР-дозиметричної методики, а також основні новації, які було внесено в результаті наших досліджень, зображено на Рис.1. Як видно з рисунку, вдосконалення торкнулось практично всіх етапів ЕПР-дозиметричної методики. Визначальними рисами нової версії ЕПР-дозиметричної методики є досконала багатоступенева процедура очищення зразків, реєстрація спектрів із застосуванням гоніометрії (контрольованого комп‘ютером обертання пробірки із зразком), індивідуальне калібрування радіаційної чутливості по кожному зразку, процедура врахування внеску дози від медичного рентгенівського опромінення. Всі внесені у методику новації були спрямовані на зниження порогу чутливості, підвищення достовірності та надійності відновлення доз, а також на стандартизацію окремих процедур та збільшення пропускної спроможності методики.

На сучасному рівні розвитку методика характеризується наступними параметрами: поріг чутливості 50-100 мГр (в залежності від властивостей конкретного зразка), похибка) +50 мГр або 10% при дозі вище за 500 мГр; пропускна спроможність - 250-300 аналізів на рік на один ЕПР- спектрометр.

Поглиблене дослідження впливу перешкоджаючих факторів (рентгенівське та ультрафіолетове опромінення, каріозні враження емалі) дозволило запропонувати підходи до пом‘якшення їх шкідливого впливу, а також обгрунтувати межі практичного застосування ЕПР-дозиметрії.

З метою вивчення внеску медичного рентгенівського опромінення у кумулятивну дозу, яку визначають методом ЕПР-дозиметрії, було здійснено комплекс теоретичних та експериментальних досліджень, які, зокрема, включали математичне моделювання методом Монте-Карло та експериментальну перевірку отриманих результатів. Метою цих досліджень було вивчення профілів дози у гомогенних штучних зразках емалі, а також у цілих зубах при різних видах діагностичного рентгенівського опромінення, зокрема проводились вельми реалістичні експерименти із застосуванням гетерогенного антропоморфного фантома людини типу ALDERSON. Було експериментально встановлено, що флюорографічне дослідження дає дуже малий внесок у кумулятивну дозу зубів (70-150 мкГр на одне обстеження). На противагу, стоматологічна рентгенографія призводить до досить помітного опромінення, а рівень доз сильно залежить від типу дослідження (локальне або панорамне) та становить 60-70 та 15-16 мГр на одне дослідження, відповідно. Було експериментально встановлено, що рентгенівське опромінення зубів призводить до значного градієнту дози на товщині зуба, та запропоновано використовувати цю відмінність між дозами на щокову та язикову частини зуба для визначення компоненти кумулятивної дози, яку спричинено рентгенівським опроміненням.

Експериментальне дослідження іншого перешкоджаючого фактора - ультрафіолетового (УФ) опромінення показало, що хоча внеском сонячного УФ-опромінення у дози передніх зубів (різців та іклів) не можна нехтувати, однак УФ проміння досить сильно послаблюється емаллю (шар половинного послаблення для УФ-проміння з довжиною хвилі 254 нм складає лише близько 45 мкм) і тому внутрішню (язикову) сторону передніх зубів можна використовувати для ЕПР-дозиметрії. Було також експериментально встановлено, що враження зуба карієсом не має великого значення для реконструкції доз методом ЕПР-дозиметрії, оскільки вплив цього захворювання зубів на результати оцінки дози не перевищує 10%.

З метою об‘єктивного контролю параметрів методики ЕПР-дозиметрії було впроваджено розвинену програму забезпечення якості, яка, поруч із внутрішніми тестами, включала в себе двох- та багатосторонні міжнародні інтеркалібрування (сліпі тести) за участю авторитетних іноземних лабораторій. В результаті було об‘єктивно підтверджено високі точність та чутливість методики. В середньому, за результатами чотирьох інтеркалібрувань відносне відхилення від номінальних значень не перевищувало 17%. В останньому тесті (сліпе інтеркалібрування у діапазоні доз від 74 до 810 мГр за участю метрологічної лабораторії МАГАТЕ) було продемонстровано наступні результати: середнє квадратичне відносне відхилення від номінальних значень - 14%, середнє квадратичне абсолютне відхилення - 32 мГр, коефіцієнт кореляції - 0.99, нахил прямої (систематична похибка) - 1.01.

Одним з основних обмежень застосування ЕПР-дозиметрії для масштабної реконструкції доз опромінення учасників ЛНА є недостатня доступність зразків для аналізу. Оскільки видалення зубів можливе лише за медичними показами, тобто є, по суті, випадковим явищем, розв‘язання проблеми збору зубів учасників ЛНА можливе через створення широкомасштабної мережі, яка працюватиме у пасивному режимі спостереження та збору всіх доступних зразків. З метою створення достатньої матеріальної бази для систематичної ЕПР-дозиметрії вперше було створено мережу збору зубів учасників ЛНА, яка включає у свою структуру центральний банк біопроб дозиметричного призначення та регіональні мережі збору зубів у 7 областях України. Функціонування мережі збору зубів регламентується спільним наказом МОЗ та АМН України "Про організацію роботи з проведення відновлення доз зовнішнього опромінення методом ЕПР-спектрометрії". За час існування мережі (з 1997 по 2001 рік) було зібрано та зберігаються у центральному банку біопроб 2667 зубів від 1760 осіб - учасників ЛНА. З метою створення передумов для довгострокового зберігання накопичених зубів було проведено дослідження різних способів проміжної (до передачі у банк біопроб) та довгострокової консервації зразків, а також розроблено АСУ "Банк біопроб" та відповідну реєстраційну форму - "Паспорт на видалений зуб".

Завдяки високій точності визначення доз, яка зрівнюється із точністю основних рутинних методів дозиметричного контролю, основним призначенням ЕПР-дозиметрії є визначення високоточних (референтних) значень індивідуальної дози з метою незалежної перевірки та валідації інших дозових оцінок та методів. У цій якості ЕПР-дозиметрію було вже використано з численних нагод, зокрема під час тестування біодозиметричного методу FISH, аналітичних методів АДР, SEAD та RADRUE. Застосування ЕПР-дозиметрії як референтного методу дозволило виявити та усунути недоліки у методі АДР, а також зробити висновок про непридатність методу SEAD для оцінки індивідуальних доз учасників ЛНА. У даний час на основі вибіркової ЕПР-дозиметрії проводиться робота з інструментальної верифікації офіційних дозових записів та ретроспективної оцінки випадкової та систематичної складових їхньої похибки.

Крім того, висока точність та адекватна чутливість ЕПР-дозиметрії дозволяють застосовувати її як інструментальний метод для об‘єктивної оцінки доз, що були отримані у віддаленому минулому. Всього у такий спосіб було визначено індивідуальні дози для 456 осіб. Результати прецизійної ЕПР-дозиметрії знаходять застосування при проведенні клініко-епідеміологічних досліджень у когорті учасників ЛНА.

Офіційні записи про індивідуальні дози ліквідаторів є цінним джерелом інформації. Хоча в сукупності всі масиви дозиметричної інформації містять у собі велику кількість індивідуальних записів про дози, що охоплюють значний відсоток популяції ліквідаторів, в їхньому нинішньому стані дозиметричні реєстри не можна застосувати для дозиметричного супроводу яких-небудь достовірних біомедичних досліджень. Отже, перш, ніж бути використаними, дані про індивідуальні дози ліквідаторів повинні в обов'язковому порядку пройти валідацію, що включає в себе ряд етапів упорядкування даних, відсівання помилкової інформації і верифікації ймовірно коректних даних.

Найбільш значною базою даних, що містить інформацію про ліквідаторів є Державний реєстр України осіб, які постраждали внаслідок Чорнобильської катастрофи (далі Державний реєстр України - ДРУ). Значне охоплення популяції учасників ЛНА (у реєстрі міститься більше 200 тис. індивідуальних записів про ліквідаторів 1986-1990 р.), великий об‘єм інформації, яка постійно обновляється (у тому числі - результати періодичних медичних обстежень), цілком закономірно роблять ДРУ основним джерелом інформації про ліквідаторів при плануванні і проведенні пост-чорнобильських медичних досліджень.

Водночас, даним ДРУ притаманні суттєві недоліки. По-перше, записам ДРУ бракує істотних з точки зору оцінки якості дозиметричної інформації даних, зокрема, про відомчу належність ліквідаторів, методи, якими визначались їхні дози під час ЛНА, види та місця робіт. По-друге, в файлі ДРУ записи про індивідуальні дози зовнішнього опромінення присутні для приблизно 47% випадків, а для ліквідаторів 1986-1987 р. (популяція, що представляє найбільший інтерес з точки зору дослідження біомедичних наслідків аварії на ЧАЕС) тільки в 50.4% випадків, до того ж, спостерігаються регіональні відміни в ступені наповнення дозиметричної частини ДРУ, який становить від нуля до 80% зареєстрованої кількості ліквідаторів. У цілому, за станом на 2000 р. Державний реєстр України має у своєму розпорядженні офіційні записи про дозу 97329 ліквідаторів, причому аналіз достовірності цих даних утруднений, а по ряду позицій – неможливий, через недостатньо повну характеристику дозиметричних аспектів участі в ЛНА тієї чи іншої особи, включеної в ДРУ. Крім того, із самого способу внесення дозиметричної інформації в базу даних ДРУ (не прямо з дозиметричних баз даних, а на підставі довідок про дозу, що були на руках у певної частини ліквідаторів, що реєструвалися) випливає, що великі масиви первинних дозиметричних даних опинилися поза увагою ДРУ. Таким чином, дуже актуальною є задача поповнення даних ДРУ відомостями про відомчу належність ліквідаторів, способи визначення дози тощо, а також збору всієї доступної інформації про індивідуальні дози учасників ЛНА і її лінкіджу (зв'язування) з базою даних Державного реєстру.

Хоча задача збору розсіяної дозиметричної інформації ускладнювалась тим, що після розпаду СРСР, більша частина найбільш цінних дозиметричних баз даних виявилася за межами України, її було розв‘язано за участі Інституту Біофізики, Москва, РФ, коли були отримані і передані в НЦРМ усі доступні в електронному вигляді масиви інформації про результати дозиметрії цивільних ліквідаторів в період ЛНА. Всього було отримано та проаналізовано 6 баз первинних даних (здебільшого з організацій системи Мінатоменергопрома), що містили, у цілому, 263843 записи, які стосуються працівників основних відомств, що брали участь у ЛНА. Якість окремих баз даних відрізнялась, зокрема, з точки зору повноти даних та наявності необхідних для подальшого лінкіджу ідентифікаторів. Так, тільки 168394 записи з загального числа (близько 64%) є унікальними (неповторюваними) і мають ненульове значення поля дози. Крім того, бази даних всесоюзних відомств включають осіб, що проживають не тільки в Україні, але й в інших республіках колишнього СРСР. За підсумками попередньої обробки баз даних, що надійшли, (відсів записів з незаповненими полями дози, виявлення записів, що дублюються, фільтрація осіб, що проживають в Україні), загальне число записів, прийнятих для подальшого розгляду, скоротилося до 70932 (27% від вихідного числа). Через те, що часто замість повних імені і по батькові у більшості баз даних були присутні лише ініціали ліквідатора, лінкідж мав лише частковий успіх. При цьому поряд з “упевненим” лінкіджем, коли збіглися всі ідентифікатори, був зроблений також “умовний” лінкідж, при якому спостерігався збіг неповних ідентифікаторів (наприклад, ініціали збігалися з першими буквами повного імені). Загалом 1893 записи були впевнено пов‘язані із базою даних ДРУ, ще 16106 записів були пов‘язані умовно.

Іншим перспективним джерелом інформації про дози ліквідаторів є архів Міністерства оборони (МО) України. На жаль, результати дозиметрії, що здійснювалася МО, існують лише у вигляді паперових архівів і з цієї причини не можуть бути активно використані. Однак, по результатах обмеженого тесту вдалося встановити, що дози близько третини осіб, яким бракує дозових записів у ДРУ, були знайдені в архіві МО і тому, після впорядкування та введення у комп‘ютерну базу даних, дані МО можуть стати суттєвим доповненням до дозиметричних даних ДРУ.

Було встановлено, що додатковим джерелом інформації для поповнення дозиметричної частини ДРУ можуть служити документи про дозу опромінення, які мають при собі учасники ЛНА. В результаті проведення опитування було з‘ясовано, що близько половини ліквідаторів, для яких відсутні дозові записи у Реєстрі, мають документи про отриману ними дозу.

З метою заповнення прогалин у даних ДРУ, зокрема для з‘ясування відомчої належності (яка визначала характер дозиметричного контролю та планування опромінення працюючих), способів, якими визначались індивідуальні дози, місць та видів робіт, було проведене поштове опитування учасників ЛНА, які мають у Реєстрі записи про дозу. Всього учасникам ЛНА, що мешкають у 5 областях України, було направлено 13820 листів, до яких було включено дозиметричну міні-анкету; відповіді надійшли від 4681 осіб (відгук становив 34%). За даними опитування із загальної кількості осіб, що мають записи про дозу у ДРУ, 79%, складають військові резервісти, 5% - кадрові військові, внесок жодної з решти груп не перевищує 5%. Виявилось, що серед методів дозиметричного контролю переважав найменш точний розрахунково-груповий (45% випадків), а охоплення інструментальним дозиметричним контролем варіювало для різних груп ліквідаторів від 14% (військові) до 64% (співробітники УБ-605). Для кожного з опитаних ліквідаторів було визначено його відомчу належність, спосіб, у який було визначено дозу, величину дози (згідно з документом, який є у респондента), розташування місця роботи (типове та екстремальне), а також вид роботи, яку виконував ліквідатор. Було встановлено, що у більшості випадків дозові значення у ДРУ та документах, якими володіє ліквідатор, співпадають, хоча відмічаються непоодинокі випадки розбіжностей, спричинених або неточним перенесенням інформації при вводі у комп‘ютер, або неповним перекриттям періодів, до яких відноситься інформація про дозу.

Перш ніж використовувати офіційні дозові записи, що містяться у ДРУ, необхідно визначити ступінь їх точності та достовірності. Офіційні дозові записи, що містяться у ДРУ, можуть бути неточними з двох причин (похибок двох типів): навмисної фальсифікації (1) та внаслідок низької точності методів визначення доз, які практикувалися під час ЛНА (2). Ці дві причини обумовлюють два принципово різних види похибки, один з яких (фальсифікація) не може бути скоригованим, а другий (похибка методу оцінки дози) вимагає кількісної оцінки та можливої корекції систематичної складової похибки.

Одним з важливих показників, що об‘єктивно характеризують усю сукупність даних про дози опромінення, є розподіл індивідуальних доз. Загальний розподіл індивідуальних доз учасників ЛНА, внесених до ДРУ, не виявився інформативним, оскільки він включає дані, що відносяться до різних груп ліквідаторів, а також, відповідають різним періодам ЛНА, коли діяли різні гранично допустимі ліміти опромінення та застосовувалась різна організація робіт. Тому, оцінка якості та достовірності дозиметричної інформації ДРУ проводилась диференційовано для різних груп ліквідаторів та періодів після аварії.

Ступінь впливу навмисної фальсифікації (похибка першого типу) було оцінено статистичними методами (оцінка характеристик дозових розподілів та застосування вдосконаленого методу ентропійних коефіцієнтів) на груповому рівні. Основну групу складали військові учасники ЛНА. З аналізу параметрів розподілів індивідуальних кумулятивних доз цієї категорії ліквідаторів випливає, що їхня форма є досить незвичайною та не відповідає загальноприйнятим моделям, що описують професійне опромінення.

Водночас, перехід від кумулятивних до середньоденних доз дозволив отримати розподіли, які добре описуються гібрид-логнормальним законом, який є характерним для професійного опромінення в умовах управління дозовитратами (Рис.2).

Параметри гібрид-логнормальних розподілів, зокрема значення коефіцієнта варіації та параметра управління добре узгоджуються з емпіричними даними, отриманими для інших випадків професійного опромінення, зокрема під час ліквідації радіаційних аварій. Для оцінки внеску фальсифікованих значень у загальний масив дозиметричної інформацій, було застосовано вдосконалений метод ентропійних коефіцієнтів, запропонований Л.А.Ілліним і співавторами у 1995 р. Проведені власні дослідження поведінки ентропійних коефіцієнтів у залежності від типу та розташування домішки дозволили поширити застосування методу на детектування не тільки домішок у вигляді дельта-функції, але й вузьких розподілів довільної форми, а також кількох розподілів такого типу незалежно від місця розташування домішки. Шляхом застосування методу ентропійних коефіцієнтів було встановлено, що у масиві дозиметричної інформації, що відноситься до найбільш чисельної групи - військових ліквідаторів, внесок фальсифікованих дозових значень не перевищує 10%, тобто в цілому ця категорія ліквідаторів не має істотних спотворень даних про індивідуальні дози. Таким чином, було доведено, що незвична форма розподілу доз військових ліквідаторів (збіднена ліва частина та різкий обрив при дозах, вищих за встановлений ліміт) була спричинена не фальсифікацією, а специфічною організацією роботи, коли за рахунок впливу на тривалість роботи у 30-км зоні забезпечувалось опромінення з дозою, близькою до ліміту (сильне управління дозами).

Для відповіді на запитання відносно точності нефальсифікованої частини даних про індивідуальні дози учасників ЛНА (похибка другого типу) було запропоновано новий підхід до ретроспективної оцінки похибки ОДЗ. Цей підхід полягає в тому, що через порівняння із референтними значеннями дози (результатами прецизійної ЕПР-дозиметрії), визначається як випадкова, так і систематична складові похибки окремих методів, що застосовувались під час ЛНА для контролю доз ліквідаторів. Потім індивідуалізовані оцінки невизначеності ОДЗ приписуються всім записам, які було отримано окремим методом дозиметрії. У даний час на запропонованих у роботі засадах здійснюється ретроспективна валідація та оцінка похибки індивідуальних доз суб‘єктів, включених до досліджуваної когорти Україно-Американського проекту з дослідження захворювання органа зору.

Використання розрахунково-аналітичних методів дозиметрії є привабливим через відсутність порога чутливості, відносну універсальність застосування, відсутність потреби у вилученні будь-яких біологічних субстратів та невелику вартість аналізу. Проте, існує ряд об‘єктивних та суб‘єктивних факторів, які ускладнюють безпосереднє застосування аналітичних методів для оцінки доз ліквідаторів. До числа об‘єктивних факторів відносяться значний ступінь складності маршрутних листів, велика тривалість контакту із іонізуючим випромінюванням, а також, істотна неоднорідність та, в окремих випадках, недостатня вивченість дозових полів у місцях перебування суб'єкта. Факторами суб'єктивної природи є стирання з пам'яті давніх подій і неможливість для ліквідатора відновити (згадати) у достатніх деталях свій маршрут, а також, у ряді випадків, принципова неможливість відновлення детального маршруту через те, що частина ліквідаторів недостатньо добре орієнтується на місцевості, оскільки в період ЛНА вони пересувалися і працювали в складі групи, цілком покладаючись на кваліфікацію особи, що безпосередньо відповідала за організацію робіт. З цих причин сфера застосування існуючої версії методики ("класичного" методу аналітичної дозової реконструкції - АДР) заздалегідь обмежується персоналом Чорнобильської АЕС та окремими особами, які виконували висококваліфіковану роботу під час ЛНА. Однак, навіть таке обмежене застосування існуючої методики не є беззаперечним. Проведене тестування "класичного" АДР показало, що результати розрахунку мають тенденцію до суттєвого завищення доз. Поглиблений аналіз причин розбіжностей дозволив визначити, що основними причинами завищення є використання консервативних значень потужності дози та часу перебування у радіаційно-небезпечних місцях без подальшої корекції такого завищення, а також безпідставно високі розрахункові значення доз, які ліквідатори отримували під час пересування дорогами та протягом перебування на забруднених територіях в межах 30-км зони. Таким чином, було показано, що використання "класичного" АДР для дозиметричного супроводу епідеміологічних досліджень неможливе без його суттєвого вдосконалення.

Водночас, принципова вимога деяких епідеміологічних досліджень щодо універсального (стовідсоткового) застосування єдиного методу для їхнього дозиметричного супроводу обумовлює потребу у використанні аналітично-розрахункових методів на основі спрощеного опитувальника (анкети), на запитання якого могли б відповісти не лише самі ліквідатори будь-яких категорій, але й їхні замісники (близькі родичі та колеги часів роботи у 30-км зоні) та відновленні доз на основі аналізу даних опитування. Як альтернатива традиційним розрахунково-аналітичним методам у рамках Міжнародної дозиметричної групи (спільна робоча група Україно-Американсько-Французького та Європейсько-Російсько-Білоруського лейкемічного проектів) було запропоновано оригінальний метод SEAD (Soft Expert Assessment of Dose). Суть методу полягає в тому, що значення дози (дозового інтервалу) присвоюється конкретному ліквідатору шляхом віднесення його до однієї з груп з відомими дозовими розподілами і подальшим застосуванням індивідуалізованих модифікуючих факторів для встановлення положення (рангу) даного ліквідатора в зазначеному розподілі.

Джерелом інформації про ліквідатора є розроблений Міжнародною дозиметричною групою опитувальник, що заповнюється під час інтерв'ю з ліквідатором, а потім аналізується спеціально підготовленим експертом. Зазначений опитувальник складено таким чином, що він, у принципі, може бути заповнений не тільки зі слів самого ліквідатора, але і шляхом опитування його замісників (proxy) – колег по Чорнобилю і членів родини.

Розширене