Войти
Различные допущения об экстраполяции риска рака в зависимости от дозы облучения на уровни низких доз, учитывая известный риск в высокая доза:. (A) сверхлинейность, (B)линейный. (C) линейно-квадратичный, ( D) гормезис линейная беспороговая модель (LNT ) - это модель доза-реакция, используемая в радиационной защите для оценки стохастические последствия для здоровья, такие как радиационно-индуцированный рак, генетические мутации и тератогенные эффекты на человеческий организм из-за воздействия ионизирующего излучения.
Стохастические последствия для здоровья - это те эффекты, которые возникают случайно и вероятность которых пропорциональна дозе, но степень тяжести не зависит от дозы. Модель LNT предполагает, что нижнего порога, при котором начинаются стохастические эффекты, не существует, и предполагает линейную зависимость между дозой и стохастическим риском для здоровья. Другими словами, LNT предполагает, что излучение потенциально может причинить вред при любом уровне дозы, и сумма нескольких очень малых облучений с такой же вероятностью вызовет стохастический эффект для здоровья, как и единичное более сильное облучение с равным значением дозы. Напротив, детерминированные эффекты для здоровья являются радиационно-индуцированными эффектами, такими как острый лучевой синдром, которые вызваны повреждением тканей. Детерминированные эффекты достоверно возникают выше пороговой дозы, и их тяжесть увеличивается с дозой. Из-за присущих различий LNT не является моделью для детерминированных эффектов, которые вместо этого характеризуются другими типами зависимостей доза-реакция.
ЛСТ является общей моделью для вычисления вероятности радиационно-индуцированного рака как в высоких дозах, где эпидемиология исследования поддерживают его применение, но, спорно, даже при низких дозах, который представляет собой область дозы, имеющую более низкую прогнозируемую статистическую достоверность. Тем не менее регулирующие органы обычно используют LNT в качестве основы для нормативных пределов доз для защиты от стохастических последствий для здоровья, как это предусмотрено во многих политиках общественного здравоохранения. Есть три активных (по состоянию на 2016 год) вызовов модели LNT, которые в настоящее время рассматриваются Комиссией по ядерному регулированию США . Один был подан ядерной медициной профессором Кэрол Маркус из UCLA, которая называет модель LNT научной «чепухой».
описывает ли модель реальность для малых доз экспозиции оспариваются. Он противостоит двум конкурирующим школам мысли: пороговой модели, которая предполагает, что очень малые воздействия безвредны, и модели радиационного гормезиса, которая утверждает, что излучение в очень малых дозах может быть полезным.. Поскольку текущие данные неубедительны, ученые расходятся во мнениях относительно того, какую модель следует использовать. В ожидании какого-либо окончательного ответа на эти вопросы и принципа предосторожности модель иногда используется для количественной оценки ракового эффекта коллективных доз низкоуровневого радиоактивного загрязнения, даже если она оценивает положительный количество избыточных смертей на уровнях, которые привели бы к нулю смертей или спасенных жизней в двух других моделях. Подобная практика была осуждена Международной комиссией по радиологической защите.
, одной из организаций, разрабатывающих рекомендации по руководящим принципам радиационной защиты на международном уровне, НКДАР ООН, рекомендованной в 2014 году политикой, которая не согласуется с Модель LNT при уровнях воздействия ниже фоновых уровней. В рекомендации говорится: «Научный комитет не рекомендует умножать очень низкие дозы на большое количество людей для оценки количества радиационно-индуцированных последствий для здоровья среди населения, подвергающегося возрастающим дозам на уровнях, эквивалентных или ниже естественных фоновых уровней». Это противоположность предыдущим рекомендациям той же организации.
Модель LNT иногда применяется к другим опасностям рака, таким как полихлорированные дифенилы в питьевой воде.
Повышенный риск солидного рака с дозой для выживших после взрыва атомной бомбы, из отчета BEIR. Примечательно, что этот путь воздействия произошел, по существу, из-за массивного выброса или импульса излучения, в результате короткого мгновения взрыва бомбы, что, хотя и несколько похоже на среду компьютерной томографии, полностью отличается от низкой мощность дозы для жителей загрязненной территории, такой как Чернобыль, где мощность дозы на несколько порядков меньше. Однако LNT не учитывает мощность дозы и является необоснованным универсальным подходом, основанным исключительно на общей поглощенной дозе. Когда две среды и эффекты клеток сильно различаются. Аналогичным образом, также отмечалось, что выжившие после бомбежки вдыхали канцерогенный бензопирен из горящих городов, но это не учитывается. Связь воздействия радиации с раком наблюдалась еще в 1902 году. через шесть лет после открытия рентгеновского излучения Вильгельмом Рентгеном и радиоактивности Анри Беккерелем. В 1927 году Герман Мюллер продемонстрировал, что радиация может вызывать генетические мутации. Он также предположил, что мутация является причиной рака. Мюллер, получивший Нобелевскую премию за свою работу по мутагенному эффекту излучения в 1946 году, утверждал в своей Нобелевской лекции «Производство мутации», что частота мутаций «непосредственно и просто пропорциональна применяемой дозе облучения »и что« пороговой дозы нет ».
Ранние исследования основывались на относительно высоких уровнях радиации, что затрудняло установление безопасности низкого уровня радиации, и многие ученые в то время считали, что может существовать определенный уровень толерантности, и что низкие дозы радиации не могут быть вредными. Более позднее исследование, проведенное в 1955 году на мышах, подвергшихся воздействию низкой дозы радиации, показало, что они могут пережить контрольных животных. Интерес к воздействию радиации усилился после того, как атомные бомбы были сброшены на Хиросиму и Нагасаки, и были проведены исследования на оставшихся в живых. Хотя убедительных доказательств эффекта низких доз радиации было трудно найти, к концу 1940-х годов идея LNT стала более популярной из-за ее математической простоты. В 1954 году Национальный совет по радиационной защите и измерениям (NCRP) представил концепцию максимально допустимой дозы . В 1958 году Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации (НКДАР ООН) оценил модель LNT и пороговую модель, но отметил трудность получения «надежной информации о корреляции между малыми дозами и их воздействием». у отдельных лиц или в больших популяциях ". Объединенный комитет Конгресса США по атомной энергии (JCAE) аналогичным образом не смог установить, существует ли пороговый или «безопасный» уровень воздействия, тем не менее он ввел концепцию «На разумно достижимом низком уровне "(АЛАРА). ALARA станет основополагающим принципом в политике радиационной защиты, который неявно признает действительность LNT. В 1959 году Федеральный радиационный совет США (FRC) поддержал концепцию экстраполяции LNT в область низких доз в своем первом отчете.
К 1970-м годам модель LNT стала общепринятой в качестве радиационного стандарта. практика защиты со стороны ряда органов. В 1972 году в первом отчете Национальной академии наук (NAS) Биологические эффекты ионизирующего излучения (BEIR), экспертной группы, которая изучила доступную рецензируемую литературу, модель LNT была поддержана на прагматических основаниях, отмечая, что, хотя «зависимость доза-эффект для рентгеновских лучей и гамма-лучей может не быть линейной функцией», «использование линейной экстраполяции... может быть оправдано с прагматических соображений в качестве основы для оценки риска». В своем седьмом отчете за 2006 год NAS BEIR VII пишет: «Комитет заключает, что преобладание информации указывает на наличие определенного риска даже при малых дозах».
Меры радиационной безопасности привели к тому, что солнечный свет был внесен в список канцерогенов при любой интенсивности солнечного излучения из-за ультрафиолетового компонента солнечного света, при этом безопасный уровень воздействия солнечного света не предлагается, после предупредительная модель LNT. Согласно исследованию 2007 года, представленному Университетом Оттавы в Департамент здравоохранения и социальных служб в Вашингтоне, округ Колумбия, в настоящее время недостаточно информации для определения безопасного уровня пребывания на солнце.
Если конкретный Установлено, что доза радиации вызывает один дополнительный случай рака на каждую тысячу облученных людей, LNT прогнозирует, что одна тысячная этой дозы вызовет один дополнительный случай на каждый миллион подвергшихся такому облучению людей, и что одна миллионная от первоначальной дозы будет производят один дополнительный случай на каждый миллиард зараженных людей. Вывод заключается в том, что любой заданный эквивалент дозы радиации вызовет одинаковое количество раковых заболеваний, независимо от того, насколько тонко оно распространяется. Это позволяет суммировать дозиметрами все радиационное облучение без учета уровней доз или мощностей доз.
Модель проста в применении: количество радиации можно перевести в число смертей без какой-либо корректировки распределения воздействия, включая распределение воздействия в пределах одного человека, подвергшегося воздействию. Например, горячая частица, внедренная в какой-либо орган (например, легкое), приводит к очень высокой дозе в клетках, непосредственно прилегающих к горячей частице, но гораздо меньшей дозе для всего органа. и доза для всего тела. Таким образом, даже если бы было обнаружено, что безопасный порог низкой дозы существует на клеточном уровне для индуцированного излучением мутагенеза, порогового значения не существовало бы для загрязнения окружающей среды горячими частицами, и нельзя было бы с уверенностью предположить, что он существует, когда распределение дозы неизвестно.
Линейная беспороговая модель используется для экстраполяции ожидаемого числа дополнительных смертей, вызванных воздействием радиации окружающей среды, и поэтому имеет большое влияние на государственную политику. Модель используется для перевода любого радиационного выброса, например, от «грязной бомбы », в количество потерянных жизней, в то время как любое сокращение радиационного облучения, например, в результате обнаружения радона, переводится в число спасенных жизней. Когда дозы очень низкие, на естественных фоновых уровнях и при отсутствии доказательств, модель предсказывает путем экстраполяции новые виды рака только у очень небольшой части населения, но для большой популяции количество жизней экстраполируется на сотни. или тысячи, и это может повлиять на государственную политику.
Линейная модель давно используется в физике здоровья для определения максимально допустимого радиационного облучения.
Базирующийся в США Национальный совет по радиационной защите и измерениям (NCRP), орган, уполномоченный Конгрессом США, недавно опубликовал отчет, написанный национальных экспертов в данной области, в котором утверждается, что эффекты излучения следует рассматривать как пропорциональные дозе, которую получает человек, независимо от того, насколько мала доза.
Анализ двух десятилетий исследований частоты мутаций у 1 миллиона лабораторных мышей в 1958 году показал, что шесть основных гипотез об ионизирующем излучении и генных мутациях не подтверждаются данными. Его данные были использованы в 1972 г. комитетом по биологическим эффектам ионизирующего излучения I для поддержки модели LNT. Однако утверждалось, что данные содержали фундаментальную ошибку, которая не была раскрыта комитету, и не поддерживали модель LNT по проблеме мутаций и могли предложить пороговую мощность дозы, при которой радиация не вызывает никаких мутаций. Принятие модели LNT было оспорено рядом ученых, см. Раздел противоречий ниже.
Модель LNT и ее альтернативы имеют правдоподобные механизмы, которые могли бы их вызвать, но окончательные выводы сделать трудно, учитывая сложность продольного исследования с участием больших когорт в течение длительного периода.
Обзор различных исследований, опубликованных в авторитетном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences за 2003 год, заключает, что «с учетом нашего текущего уровня знаний наиболее разумным предположением является то, что риск рака от низкие дозы рентгеновского или гамма-излучения линейно уменьшаются с уменьшением дозы ».
Исследование 2005 г. в Рамсар, Иран (регион с очень высоким уровнем естественного фонового излучения) показало, что легкие заболеваемость раком была ниже в зоне с высоким уровнем радиации, чем в семи близлежащих регионах с более низким уровнем естественного радиационного фона. Более полное эпидемиологическое исследование того же региона показало отсутствие разницы в смертности мужчин и статистически незначимое увеличение смертности женщин.
Исследование 2009 г., проведенное учеными, в котором изучались шведские дети, подвергшиеся воздействию радиоактивных осадков Чернобыля, когда они были плодами между 8 и 25 неделями беременности, показало, что снижение IQ на очень низкие дозы были больше, чем ожидалось, учитывая простую модель LNT для радиационного повреждения, что указывает на то, что модель LNT может быть слишком консервативной, когда дело доходит до неврологического повреждения. Однако в медицинских журналах подробно описывается, что в Швеции в год аварии на Чернобыльской АЭС коэффициент рождаемости как увеличился, так и сместился в сторону «более высокого материнского возраста в 1986 году. В статье, опубликованной в 2013 году, более пожилой материнский возраст у шведских матерей был связан со снижением IQ потомства. Биология неврологических повреждений отличается от биологии рака.
В исследовании, проведенном в 2009 году, было обнаружено, что заболеваемость раком среди британских радиационных работников возрастает с увеличением зарегистрированных доз профессионального облучения. Исследуемые дозы варьировались от 0 до 500 мЗв в течение их срока службы. Эти результаты исключают возможность отсутствия увеличения риска или того, что риск в 2-3 раза выше, чем для выживших после атомной бомбардировки, с уровнем достоверности 90%. Риск рака для этих радиационных работников был все еще ниже, чем в среднем для людей в Великобритании из-за эффекта здорового рабочего.
Исследование 2009 года, посвященное области с естественно высоким радиационным фоном Карунагаппалли, Индия пришла к выводу: «Наше исследование заболеваемости раком вместе с ранее сообщенными исследованиями смертности от рака в зоне HBR Янцзян, Китай, предполагает, что маловероятно, что оценки риска при низких дозах значительно выше, чем считается в настоящее время». В метаанализе 2011 года также был сделан вывод о том, что «общие дозы облучения всего тела, полученные за 70 лет в районах с высоким фоновым излучением естественной среды в Керале, Индия, и Янцзян, Китай, намного меньше, чем [неопухолевая доза», определяемая как самая высокая доза облучения, при которой не наблюдалось статистически значимого увеличения опухоли выше контрольного уровня "] для соответствующих мощностей доз в каждом районе".
В 2011 году покадровое исследование in vitro клеточного ответа на низкие дозы радиации показали сильно нелинейный ответ определенных механизмов восстановления клеток, называемых радиационно-индуцированными очагами (RIF). Исследование показало, что низкие дозы радиации вызывают более высокие темпы образования RIF, чем высокие дозы, и что после воздействия низких доз RIF продолжал формироваться после того, как облучение закончилось.
В 2012 году историческое когортное исследование>175 000 пациентов без рака в прошлом, которые были обследованы с помощью компьютерной томографии головы в Великобритании в период с 1985 по 2002 год. Исследование, в котором изучались лейкемия и рак головного мозга, показало линейную реакцию на дозу в области низких доз и имело качественные оценки риска, которые согласуются с исследованием продолжительности жизни (данные эпидемиологии для излучения с низколинейной передачей энергии ).
В 2013 году было опубликовано исследование связи данных 11 миллионов австралийцев с>680 000 человек, подвергшихся компьютерной томографии в период с 1985 по 2005 год. Исследование подтвердило результаты британского исследования лейкемии и рака мозга 2012 года, но также исследовало другие типы рака. Авторы приходят к выводу, что их результаты в целом согласуются с линейной беспороговой моделью.
Модель LNT оспаривалась рядом ученых. Утверждалось, что ранний сторонник модели Герман Джозеф Мюллер намеренно проигнорировал раннее исследование, которое не поддерживало модель LNT, когда он выступил с Нобелевской премией 1946 года, защищая эту модель.
Также утверждается, что модель LNT вызвала иррациональный страх перед радиацией. После аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. на Украине беременные матери начали беспокоиться по поводу представлений, которые навязал модель LNT, что их дети будут рождаться с большей вероятностью. мутаций. Даже в стране Дания из-за этого беспорогового страха были сделаны сотни лишних искусственных абортов здоровым нерожденным детям. Однако после аварии в 1999 г. были проведены исследования наборов данных, приближающихся к миллиону рождений в базе данных EUROCAT, разделенных на "подверженные воздействию" и контрольные группы. Поскольку никаких последствий Чернобыля обнаружено не было, исследователи заключают, что "ретроспективно" широко распространенные среди населения опасения по поводу возможных последствий воздействия на нерожденного ребенка не оправдались ». Несмотря на исследования, проведенные в Германии и Турции, единственными убедительными доказательствами отрицательных исходов беременности, которые произошли после несчастного случая, были эти косвенные эффекты планового аборта в Греции, Дании, Италии и т. Д. Из-за возникшего беспокойства.
In лучевая терапия с очень высокими дозами, в то время было известно, что радиация может вызвать физиологическое увеличение частоты аномалий беременности, однако данные о воздействии на человека и испытания на животных предполагают, что «порок развития органов является детерминированный эффект с пороговой дозой ", ниже которой не наблюдается увеличения скорости. В обзоре 1999 г. связи между чернобыльской аварией и тератологией (врожденными дефектами) делается вывод о том, что «нет существенных доказательств в отношении радиационно-индуцированных тератогенных эффектов чернобыльской аварии». Утверждается, что человеческое тело имеет защитные механизмы, такие как репарация ДНК и запрограммированная гибель клеток, которые защищают его от канцерогенеза из-за воздействия малых доз канцерогенов.
Рамсарский договор, расположенный в Иран, часто цитируется как противоположный пример LNT. Основываясь на предварительных результатах, было сочтено, что он имеет самый высокий естественный фоновый уровень радиации на Земле, в несколько раз превышающий рекомендованные ICRP пределы дозы облучения для радиационных работников, в то время как местное население, похоже, не пострадало. вредные эффекты. Однако население районов с высоким уровнем радиации невелико (около 1800 жителей) и получает в среднем всего 6 миллизивертов в год, так что данные эпидемиологии рака слишком неточны, чтобы делать какие-либо выводы. С другой стороны, фоновое излучение может вызывать нераковые эффекты, такие как хромосомные аберрации или женское бесплодие.
Исследование механизмов восстановления клеток в 2011 году подтверждает доказательства против линейной беспороговой модели. По словам авторов, это исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, «ставит под сомнение общее предположение о том, что риск ионизирующего излучения пропорционален дозе».
Однако обзор исследований, посвященных детскому лейкозу после воздействия ионизирующего излучения, включая как диагностическое, так и естественное фоновое облучение, 2011 г., пришел к выводу, что существующие факторы риска, превышение относительного риска на Зв (ERR / Зв), составляют " широко применимо "к воздействию низкой дозы или низкой мощности дозы.
Было созвано несколько экспертных научных групп по вопросу точности модели LNT при низких дозах, и различные организации и органы заявили свои позиции по этой теме:
Предположение, что любые стимулирующие горметические эффекты от низких доз ионизирующего излучения будут иметь значительную пользу для здоровья людей, превышающую потенциальные пагубные последствия радиационного воздействия, в настоящее время неоправданно.
База научных исследований показывает, что не существует порога облучения, ниже которого уровни ионизирующего излучения могут быть подтверждены как безвредные или полезные.
Пока не будут разрешены [...] неопределенности в отношении реакции на низкие дозы, Комитет считает, что увеличение риска индукции опухоли, пропорциональное дозе облучения, согласуется с развивающимися знаниями и, соответственно, сохраняется., наиболее научно обоснованное приближение реакции на низкие дозы. Однако не следует ожидать строго линейной реакции на дозу при любых обстоятельствах.
В основе моделей риска лежит большой массив эпидемиологических и радиобиологических данных. В общем, результаты обоих направлений исследований согласуются с моделью линейной реакции без пороговой дозы (LNT), в которой риск вызвать рак в облученной ткани низкими дозами радиации пропорционален дозе, полученной на эту ткань.
Ряд организаций не согласны с использованием линейной беспороговой модели для оценки риска, связанного с низким уровнем радиационного облучения в окружающей среде и на рабочем месте:
В заключение, этот отчет вызывает сомнения в обоснованности использования LNT для оценки канцерогенного риска низких доз (< 100 mSv) and even more for very low doses (< 10 mSv). The LNT concept can be a useful pragmatic tool for assessing rules in radioprotection for doses above 10 mSv; however since it is not based on biological concepts of our current knowledge, it should not be used without precaution for assessing by extrapolation the risks associated with low and even more so, with very low doses (< 10 mSv), especially for benefit-risk assessments imposed on radiologists by the European directive 97-43.
Из-за большой статистической неопределенности эпидемиологические исследования не предоставили последовательных оценок радиационного риска для эффективных доз менее 100 мЗв. Лежащие в основе зависимости доза-реакция на молекулярном уровне кажутся в основном нелинейными. Низкая частота биологических эффектов от облучения по сравнению с естественным фоновым распространением тех же эффектов ограничивает применимость коэффициентов радиационного риска при эффективных дозах менее 100 мЗв (NCRP 2012)... Ссылки на 100 мЗв в этом изложении позиции не следует истолковывать как подразумевающие, что воздействие на здоровье хорошо установлено для доз, превышающих 100 мЗв. Остается значительная неопределенность в отношении стохастических эффектов радиационного облучения от 100 мЗв до 1000 мЗв, в зависимости от облученного населения, интенсивности облучения, пораженных органов и тканей и других переменных. Кроме того, стоит отметить, что эпидемиологические исследования обычно не принимают во внимание дозу, которую получают лица, подвергшиеся профессиональному или медицинскому облучению, как естественный фон; таким образом, ссылки на 100 мЗв в этом изложении позиции обычно следует интерпретировать как на 100 мЗв выше естественной фоновой дозы.
Существуют существенные и убедительные научные доказательства для риска для здоровья при высоких дозах. Риски воздействия на здоровье ниже 10 бэр или 100 мЗв (включая профессиональное воздействие и воздействие окружающей среды) либо слишком малы, чтобы их можно было наблюдать, либо отсутствуют.
Комиссия по ядерному регулированию принимает промежуточное положение, которое «принимает гипотезу LNT в качестве консервативной модели для оценки радиационного риска», но отмечает, что «данные общественного здравоохранения не позволяют полностью установить возникновение рака после воздействия низких доз и мощностей доз - ниже примерно 10 000 мбэр (100 мЗв Исследования профессиональных работников, которые хронически подвергаются воздействию низких уровней радиации, превышающих нормальный фон, не показали никаких неблагоприятных биологических эффектов. "
Последствиями низкого уровня радиации часто бывают более психологический, чем радиологический. Поскольку ущерб от излучения очень низкого уровня не может быть обнаружен, люди, подвергшиеся его воздействию, остаются в мучительной неуверенности относительно того, что с ними произойдет. Многие полагают, что они были серьезно заражены на всю жизнь и могут отказаться заводить детей из страха врожденных дефектов. Их могут избегать другие члены их сообщества, опасающиеся загадочного заражения.
Принудительная эвакуация в результате радиационной или ядерной аварии может привести к социальной изоляции, тревоге, депрессии, психосоматическим медицинским проблемам, безрассудному поведению и даже самоубийству.. Таков исход Чернобыльской ядерной катастрофы 1986 года на Украине. Всестороннее исследование 2005 года пришло к выводу, что «воздействие Чернобыля на психическое здоровье является самой большой проблемой общественного здравоохранения, вызванной аварией на сегодняшний день». Франк Н. фон Хиппель, американский ученый, прокомментировал доклад 2011 года Ядерная катастрофа на Фукусиме, заявив, что «страх перед ионизирующим излучением может иметь долгосрочные психологические последствия для значительной части населения загрязненных территорий».
Столь большая психологическая опасность не сопровождается другими материалами, которые подвергать людей риску рака и других смертельных заболеваний. Висцеральный страх не вызывает широкого распространения, например, ежедневных выбросов от сжигания угля, хотя, как показало исследование Национальной академии наук, это приводит к 10 000 преждевременных смертей в год в США. Это «только ядерное излучение, которое несет огромное психологическое бремя, поскольку оно несет уникальное историческое наследие».
