Радиационный канцерогенез космических полетов

редактировать

Фантомный торс, показанный здесь, в лаборатории Destiny на Международной космической станции (МКС), предназначен для измерения эффектов радиации на органы внутри тела с помощью туловища, аналогичного тем, которые используются для обучения радиологов на Земле. Туловище по росту и весу соответствует среднему взрослому мужчине. Он содержит детекторы излучения, которые будут измерять в режиме реального времени, сколько излучения ежедневно получают мозг, щитовидная железа, желудок, толстая кишка, а также область сердца и легких. Эти данные будут использоваться для определения того, как организм реагирует на радиацию и защищает свои внутренние органы от радиации, что будет важно для длительных космических полетов.

Астронавты подвергаются воздействию приблизительно 50-2000 миллизивертов (мЗв) во время шестимесячных полетов к Международной космической станции (МКС), Луне и за ее пределами. Риск рака, вызванного ионизирующим излучением, хорошо задокументирован при дозах облучения от 100 мЗв и выше.

Соответствующие исследования радиологического воздействия показали, что выжившие после взрывов атомной бомбы в Хиросиме и Нагасаки, рабочие ядерных реакторов и пациенты, прошедшие терапевтическое лучевое лечение, получили низко- линейную передачу энергии (ЛПЭ) излучение (рентгеновские лучи и гамма-лучи ) дозами в одном диапазоне 50-2000 мЗв.

Содержание

1 Состав космического излучения
2 Неопределенности в прогнозах рака
- 2.1 Основные неопределенности
- 2.2 Незначительные неопределенности
3 Типы рака, вызванные воздействием радиации
4 Подходы к установлению приемлемых уровней риска
5 Текущие допустимые пределы воздействия
- 5.1 Пределы риска карьерного рака
- 5.2 Рак Зависимость риска от дозы
- 5.3 Принцип разумно достижимого низкого уровня
6 Оценка пределов карьеры
- 6.1 Оценка совокупного e радиационные риски
7 Модели рисков и неопределенностей рака
- 7.1 Методология таблицы дожития
- 7.2 Неопределенности в данных эпидемиологии с низкой ЛПЭ
8 Риск в контексте операционных сценариев исследовательской миссии
- 8.1 Радиационный канцерогенез коэффициенты смертности
9 Биологические и физические контрмеры
10 Подстраницы доказательств
11 См. также
12 Ссылки
13 Внешние ссылки

Состав космического излучения

В то время как в Космонавты подвергаются воздействию излучения, которое в основном состоит из высокоэнергетических протонов, ядер гелия (альфа-частиц ) и ионов с высоким атомным числом ( ионы HZE ), а также вторичное излучение в результате ядерных реакций, исходящих от частей или тканей космического корабля.

Модели ионизации в молекулах, клетках, ткани и возникающие в результате биологические эффекты отличаются от типичного земного излучения (рентгеновские лучи и гамма-лучи, которые являются излучением с низкой ЛПЭ). Галактические космические лучи (ГКЛ) из-за пределов галактики Млечный Путь состоят в основном из высокоэнергетических протонов с небольшой компонентой ионов HZE.

Выдающиеся ионы HZE:

Пики энергетических спектров ГКЛ (со средними пиками энергии до 1000 МэВ / а.е.м. ) и ядра (энергия до 10,000 МэВ / а.е.м.) вносят важный вклад в эквивалент дозы.

Неопределенности в прогнозах рака

Одна из Основными препятствиями на пути к межпланетным путешествиям является риск рака, вызванного воздействием радиации. Наибольший вклад в это препятствие вносят: (1) большая неопределенность, связанная с оценками риска рака, (2) отсутствие простых и эффективных контрмер и (3) невозможность определить эффективность контрмер. Операционные параметры, которые необходимо оптимизировать для снижения этих рисков, включают:

продолжительность космических полетов
возраст экипажа
пол экипажа
защита
биологические контрмеры

Основные неопределенности

влияние на биологический ущерб, связанный с различиями между космическим излучением и рентгеновскими лучами
зависимость риска от мощности дозы в космосе, связанная с биологией репарации ДНК, регуляция клеток и тканевые реакции
прогнозирование событий с солнечными частицами (SPE)
экстраполяция экспериментальных данных на людей и между человеческими популяциями
индивидуум факторы радиационной чувствительности (генетические, эпигенетические, диетические эффекты или эффекты «здорового работника»)

Незначительные неопределенности

данные о среде галактических космических лучей
физика оценок защиты, связанных со свойствами передачи излучения через материалы и ткани
микрогравитация влияет на биологическую реакцию на радиацию
ошибки в человеческих данных (s статистические, дозиметрические или регистрирующие неточности)

Были разработаны количественные методы для распространения неопределенностей, которые влияют на оценку риска рака. Вклад эффектов микрогравитации в космическое излучение еще не оценен, но ожидается, что он будет небольшим. Влияние изменений уровня кислорода или иммунной дисфункции на риск рака в значительной степени неизвестно и вызывает большую озабоченность во время космического полета.

Типы рака, вызванные радиационным воздействием

Исследования проводятся среди населения, случайно подвергшегося воздействию радиации (например, Чернобыль, производственные площадки и Хиросима и Нагасаки ). Эти исследования демонстрируют убедительные доказательства заболеваемости раком, а также риска смерти более чем в 12 участках тканей. Наибольшие риски для взрослых, которые были изучены, включают несколько типов лейкемии, включая миелоидный лейкоз и острую лимфатическую лимфому, а также опухоли легкого, грудь, желудок, толстая кишка, мочевой пузырь и печень. Межполовые различия весьма вероятны из-за различий в естественной заболеваемости раком у мужчин и женщин. Другой переменной является дополнительный риск рака груди, яичников и легких у женщин. Имеются также данные о снижении риска рака, вызванного радиацией, с возрастом, но величина этого снижения в возрасте старше 30 лет неизвестна.

Неизвестно, может ли излучение с высокой ЛПЭ вызывать те же типы опухолей как излучение с низкой ЛПЭ, но следует ожидать различий.

Отношение дозы излучения с высокой ЛПЭ к дозе рентгеновских лучей или гамма-лучей, которые производят такой же биологический эффект, называется относительная биологическая эффективность (ОБЭ) факторов. Типы опухолей у людей, подвергшихся воздействию космического излучения, будут отличаться от опухолей, подвергшихся воздействию излучения с низкой ЛПЭ. Об этом свидетельствует исследование, в котором наблюдались мыши с нейтронами и ОБЭ, которые различаются в зависимости от типа ткани и деформации.

Подходы к установлению приемлемых уровней риска

Различные подходы для установления приемлемых уровней радиационного риска резюмируются ниже:

Сравнение доз радиации - включает количество, обнаруженное во время полета с Земли на Марс с помощью RAD на MSL (2011 - 2013).

Неограниченный радиационный риск - руководство НАСА, семьи близких астронавтов и налогоплательщики сочли бы такой подход неприемлемым.
Сравнение с профессиональными смертельными исходами в менее безопасных отраслях - потери жизней смерть от радиационного рака меньше, чем от большинства других профессиональных смертей. В настоящее время это сравнение также будет очень ограничительным для работы МКС из-за постоянного улучшения наземной безопасности труда за последние 20 лет.
Сравнение с уровнем заболеваемости раком среди населения в целом - количество лет жизни - потери от радиационно-индуцированного рака могут быть значительно больше, чем от смертей от рака среди населения в целом, которые часто происходят в конце жизни (>возраст 70 лет) и со значительно меньшим количеством лет потерь.
Удвоение дозы в течение 20 лет после воздействия - Обеспечивает примерно эквивалентное сравнение, основанное на потерях жизней в результате других профессиональных рисков или фоновых смертельных исходах от рака во время карьеры рабочего, однако этот подход нивелирует роль эффектов смертности в дальнейшей жизни.
Использование ограничений для наземных рабочих - Обеспечивает точку отсчета, эквивалентную стандарту, установленному на Земле, и признает, что космонавты сталкиваются с другими рисками. Однако наземные работники остаются значительно ниже предельных доз и в значительной степени подвергаются облучению с низкой ЛПЭ, где неопределенность биологических эффектов намного меньше, чем для космического излучения.

NCRP Отчет № 153 содержит более свежий обзор рак и другие радиационные риски. В этом отчете также определяется и описывается информация, необходимая для выработки рекомендаций по радиационной защите за пределами НОО, содержится исчерпывающий обзор имеющихся доказательств радиационно-индуцированных рисков для здоровья, а также даются рекомендации по областям, требующим будущих экспериментов.

Текущий допустимые пределы воздействия

Пределы карьерного риска рака

Предел облучения астронавтов не должен превышать 3% риска смерти, вызванной воздействием (REID) от смертельного рака в течение их карьеры. Политика НАСА состоит в том, чтобы гарантировать, что этот предел не будет превышен с уровнем достоверности 95% (CL). Эти ограничения применимы ко всем миссиям на низкой околоземной орбите (LEO), а также к лунным миссиям продолжительностью менее 180 дней. В Соединенных Штатах законные пределы профессионального облучения для взрослых работников установлены на уровне эффективной дозы 50 мЗв.

Зависимость риска рака от дозы

Связь между дозой облучения и риском определяется возрастом - и гендерно-зависимые из-за латентных эффектов и различий в типах тканей, чувствительности и продолжительности жизни между полами. Эти взаимосвязи оцениваются с использованием методов, рекомендованных NCRP, и более свежей информации по радиационной эпидемиологии

Принцип разумно достижимого минимума

разумно достижимого минимума Принцип (ALARA) - это требование закона, направленное на обеспечение безопасности космонавтов. Важная функция ALARA - гарантировать, что космонавты не приближаются к пределам излучения и что такие ограничения не рассматриваются как «значения допуска». ALARA особенно важен для космических полетов из-за большой неопределенности в отношении рака и других моделей прогнозирования риска. Программы миссий и наземные профессиональные процедуры, приводящие к радиационному облучению космонавтов, необходимы для поиска экономически эффективных подходов к внедрению ALARA.

Оценка пределов карьеры

Орган (T)	Весовой коэффициент ткани ( w T)
Гонады	0,20
Костный мозг (красный)	0,12
Толстая кишка	0,12
Легкое	0,12
Желудок	0,12
Мочевой пузырь	0,05
Грудь	0,05
Печень	0,05
Пищевод	0,05
Щитовидная железа	0,05
Кожа	0,01
Костная поверхность	0,01
Остаток *	0,05
* Надпочечники, головной мозг, верхний отдел кишечника, тонкий кишечник,. почки, мышцы, поджелудочная железа, селезенка, тимус и матка.

Риск рака рассчитывается с использованием дозиметрии излучения и физики

В целях определения пределов радиационного воздействия в НАСА вероятность смертельного рака рассчитывается, как показано ниже:

Тело делится на i n для набора чувствительных тканей, и каждой ткани T присваивается вес w T в соответствии с ее предполагаемым вкладом в риск рака.
Поглощенная доза, D γ, который доставляется в каждую ткань, определяется измеренной дозиметрией. В целях оценки радиационного риска для органа величина, характеризующая плотность ионизации, представляет собой ЛПЭ (кэВ / мкм).
Для данного интервала ЛПЭ, между L и ΔL, риск эквивалентной дозы ( в единицах зиверт ) на ткань, T, H γ (L) рассчитывается как. $H γ (L) = Q (L) D γ ( L) {\ displaystyle H _ {\ gamma} (L) = Q (L) D _ {\ gamma} (L)}$ $H _ {\ gamma} (L) = Q (L) D _ {\ gamma} (L)$ ., где коэффициент качества Q (L) определяется в соответствии с Международной комиссией по радиологической защите (ICRP).
Средний риск для ткани, T, из-за всех типов излучения, влияющих на дозу, определяется как. $H γ = ∫ D γ (L) Q (L) d L {\ displaystyle H _ {\ gamma} = \ int D _ {\ gamma} (L) Q (L) dL}$ $H _ {\ gamma} = \ int D _ {\ gamma} (L) Q (L) dL$ . или, поскольку $D γ (L) = LF γ (L) {\ displaystyle D _ {\ gamma} (L) = LF _ {\ gamma} (L)}$ $D _ {\ gamma} (L) = LF _ {\ gamma} (L)$ , где F γ (L) - плотность потока частиц с LET = L, проходящих через орган. $H γ знак равно ∫ d LQ (L) F γ (L) L {\ displaystyle H _ {\ gamma} = \ int dLQ (L) F _ {\ gamma} (L) L}$ $H _ {\ gamma} = \ int dLQ (L) F _ {\ gamma} (L) L$
Эффект ve доза используется как сумма по типу излучения и ткани с использованием весовых коэффициентов ткани, w γ. $E = ∑ γ w γ H γ {\ displaystyle E = \ sum _ {\ gamma} w _ {\ gamma} H _ {\ gamma}}$ $E = \ sum _ {\ gamma} w _ {\ gamma} H _ {\ gamma}$
Для миссии длительностью t эффективная доза будет функцией времени E (t), а эффективная доза для миссии i будет. $E i = ∫ E (t) dt {\ displaystyle E_ {i} = \ int E (t) dt}$ $E_ {i} = \ int E (t) dt$
Эффективная доза используется для масштабирования уровня смертности от радиационно-индуцированной смерти на основе данных о выживших в Японии с применением среднего мультипликативного и аддитивного модели переноса для солидного рака и модель аддитивного переноса для лейкемии с применением методологий таблицы смертности, которые основаны на данных о населении США для фонового рака и коэффициентов смертности от всех причин смерти. Предполагается, что коэффициент эффективности мощности дозы (DDREF) равен 2.

Оценка совокупного радиационного риска

Кумулятивный риск смерти от рака (% REID) для космонавта при профессиональном облучении, N, определяется с помощью применение методологий таблиц дожития, которые могут быть аппроксимированы при небольших значениях% REID путем суммирования взвешенной по тканям эффективной дозы E i, как.

R isk = ∑ i = 1 NE i R 0 ( agei, пол) {\ displaystyle Risk = \ sum _ {i = 1} ^ {N} E_ {i} R_ {0} (age_ {i}, пол)}

Риск = \ sum _ {{i = 1}} ^ {N} E_ {i} R_ { 0} (возраст_ {i}, пол)

где R 0 - коэффициенты радиационной смертности в зависимости от возраста и пола на единицу дозы.

Для расчета доз на органы НАСА использует модель Billings et al. для представления самозащиты человеческого тела в приближении массы, эквивалентной водному эквиваленту. Следует учитывать ориентацию человеческого тела относительно защиты транспортного средства, если это известно, особенно для SPE

Уровни уверенности в отношении карьерного риска рака оцениваются с использованием методов, указанных в NPRC в отчете. № 126. Эти уровни были изменены с учетом неопределенности факторов качества и космической дозиметрии.

Неопределенности, которые учитывались при оценке уровней достоверности 95%, представляют собой неопределенности в:

данных эпидемиологии человека, включая неопределенности в
- статистические ограничения эпидемиологических данных
- дозиметрия облученных когорт
- систематическая ошибка, включая неправильную классификацию смертей от рака, и
- перенос риска между популяциями.
Коэффициент DDREF, который используется для масштабирования данных об остром радиационном воздействии на облучение с низкой дозой и мощностью дозы.
Коэффициент качества излучения (Q) как функция от LET.
Пробел дозиметрия

Так называемые "неизвестные неопределенности" из отчета NCRP № 126 НАСА игнорирует.

Модели рисков и неопределенностей рака

Методология таблицы дожития

Методика таблицы дожития с двойным ущербом - это то, что рекомендует NPRC для измерения риска смертности от радиационного рака. Повозрастная смертность населения отслеживается на протяжении всей его жизни с учетом конкурирующих рисков от радиации и всех других причин смерти.

Для однородного населения, получающего эффективную дозу E в возрасте a E, вероятность смерти в возрастном интервале от a до a + 1 описывается фоновым уровнем смертности от всех причин смерти, M (a), и уровнем смертности от радиационного рака, m (E, a E, a), как:

q (E, a E, a) = M (a) + m (E, a E, a) 1 + 1 2 [M (a) + m (E, a E, a)] {\ displaystyle q (E, a_ {E}, a) = {\ frac {M (a) + m (E, a_ {E}, a)} {1+ { \ frac {1} {2}} \ left [M (a) + m (E, a_ {E}, a) \ right]}}}

q (E, a_ {E}, a) = {\ frac {M (a) + m (E, a_ {E}, a)} {1 + {\ frac {1} {2}} \ left [M (a) + m (E, a_ {E}, a) \ right]} }

Вероятность дожить до возраста, a, после воздействия, E в возрасте a E, это:

S (E, a E, a) = ∏ u = a E a - 1 [1 - q (E, a E, u)] {\ displaystyle S (E, a_ {E}, a) = \ prod _ {u = a_ {E}} ^ {a-1} \ left [1-q (E, a_ {E}, u) \ right]}

S (E, a_ {E}, a) = \ prod _ {{u = a_ {E}}} ^ {{a-1}} \ left [1-q (E, a_ {E}, u) \ right]

Чрезмерный пожизненный риск (ELR - повышенная вероятность того, что зараженный человек умрет от рака) определенно за счет разницы в условной вероятности выживания для подвергшихся и не подвергавшихся воздействию групп, как:

ELR = ∑ a = a E ∞ [M (a) + m (E, a E, a)] S (E, a E, a) - ∑ a знак равно a E ∞ M (a) S (0, a E, a) {\ displaystyle ELR = \ sum _ {a = a_ {E}} ^ {\ infty} \ left [M ( a) + m (E, a_ {E}, a) \ right] S (E, a_ {E}, a) - \ sum _ {a = a_ {E}} ^ {\ infty} M (a) S (0, a_ {E}, a)}

ELR = \ сумма _ {{a = a_ {E}}} ^ {\ infty} \ left [M (a) + m (E, a_ {E}, a) \ right] S (E, a_ {E}, a) - \ sum _ {{a = a_ {E}}} ^ {\ infty} M (a) S (0, a_ {E}, a)

Минимальное время задержки 10 лет часто используется для излучения с низкой ЛПЭ. Для излучения с высокой ЛПЭ следует рассмотреть альтернативные предположения. REID (пожизненный риск того, что человек в популяции умрет от рака, вызванного радиационным воздействием) определяется следующим образом:

REID = ∑ a = a E ∞ m (E, a E, a) S (E, a E, a) {\ displaystyle REID = \ sum _ {a = a_ {E}} ^ {\ infty} m (E, a_ {E}, a) S (E, a_ {E}, a)}

REID = \ sum _ {{a = a_ {E}}} ^ {\ infty} m (E, a_ {E}, a) S (E, a_ {E}, a)

Как правило, значение REID превышает значение ELR на 10-20%.

Средняя потеря продолжительности жизни, LLE, среди населения определяется следующим образом:

LLE = ∑ a = a E ∞ S (0, a E, a) - ∑ a = a E ∞ S (E, a E, a) {\ displaystyle LLE = \ sum _ {a = a_ {E}} ^ {\ infty} S (0, a_ {E}, a) - \ sum _ {a = a_ { E}} ^ {\ infty} S (E, a_ {E}, a)}

LLE = \ sum _ {{a = a_ {E}}} ^ {\ infty} S (0, a_ {E}, a) - \ sum _ {{a = a_ {E}}} ^ {\ infty} S (E, a_ {E}, a)

Потеря ожидаемой продолжительности жизни среди смертей, вызванных воздействием (LLE-REID), определяется следующим образом:

LLE - REID = LLEREID {\ displaystyle LLE-REID = {\ frac {LLE} {REID}}}

LLE-REID = {\ frac {LLE} {REID}}

Неопределенности в данных эпидемиологии с низкой LET

Смертность при низкой LET на зиверт, м i записывается.

m (E, ax, a) = m 0 (E, ax, a) DDREF x D xsx T x B x D r {\ displaystyle m (E, a_ {x}, a) = {\ frac {m_ {0} (E, a_ {x}, a)} {DDREF}} {\ frac {x_ {D} x_ {s} x_ {T} x_ {B}} {x_ {Dr} }}}

m (E, a_ {x}, a) = {\ frac {m_ {0} (E, a_ { x}, a)} {DDREF}} {\ frac {x_ {D} x_ {s} x_ {T} x_ {B}} {x _ {{Dr}}}}

где m 0 - базовый уровень смертности на зиверт, а x α - квантили (случайные переменные), значения которых выбираются из связанной вероятности. функции распределения (PDF), P (X a).

NCRP, в Отчете № 126, определяют следующие субъективные PDF-файлы, P (X a) для каждого фактора, который способствует прогнозированию острого риска с низкой ЛПЭ:

Pдозиметрия - случайные и систематические ошибки в оценке доз, полученных при взрыве атомной бомбы
Pстатистический - распределение неопределенности в точечной оценке коэффициента риска, r 0.
Pсмещение - любое смещение, приводящее к завышению или занижению сведений о смертях от рака.
Pперенос - это неопределенность в передаче риска рака после облучения от населения Японии к населению США.
PDr- это неопределенность в знании экстраполяции рисков на низкие дозы и мощности дозы, которые воплощены в DDREF.

Риск в контексте операционных сценариев исследовательской миссии

Точность моделей окружающей среды галактических космических лучей, транспортных кодов и сечений ядерных взаимодействий позволяет НАСА прогнозировать космическую среду и воздействие на органы, которые могут возникнуть в течение длительного времени. -продолжительность космических полетов. Отсутствие знаний о биологических эффектах радиационного облучения поднимает серьезные вопросы о прогнозировании риска.

Прогноз риска рака для космических полетов определяется как.

m J (E, a E, a) l J ( E, a E, a) ∫ d L d F d LLQ испытание - J (L) XL - J {\ displaystyle m_ {J} (E, a_ {E}, a) _ {lJ} (E, a_ {E }, a) \ int dL {\ frac {dF} {dL}} LQ_ {trial-J} (L) X_ {LJ}}

m_ {J} (E, a_ {E}, a) _ {{lJ}} (E, a_ {E}, a) \ int dL {\ frac {dF} {dL}} LQ _ {{trial-J}} (L) X _ {{LJ}}

где $d F d L {\ displaystyle {\ frac {dF } {dL}}}$ ${\ frac {dF} {dL}}$ представляет собой сложение прогнозов взвешенных по тканям спектров ЛПЭ за защитой космического корабля с коэффициентом радиационной смертности, чтобы сформировать коэффициент для испытания J.

В качестве альтернативы, для конкретных частиц энергетические спектры, F j (E), для каждого иона, j, могут быть использованы.

m J (E, a E, a) = ml J (E, a E, a) ∑ j (E) L (E) Q испытание - J (L (E)) x L - J {\ displaystyle m_ {J} (E, a_ {E}, a) = m_ {lJ} (E, a_ {E}, a) \ sum _ {j} (E) L (E) Q_ {trial-J} (L (E)) x_ {LJ}}

m_ {J} (E, a_ {E}, a) = m _ {{lJ}} (E, a_ {E}, a) \ sum _ {j} (E) L (E) Q_ {{испытание-J}} (L (E)) x _ {{LJ}}

Результат любого из этих уравнений вставляется в выражение для REID.

Связанная PR Функции распределения наблюдаемости (PDF) сгруппированы в комбинированную функцию распределения вероятностей, P cmb (x). Эти PDF связаны с коэффициентом риска нормальной формы (дозиметрия, систематическая ошибка и статистические погрешности). После завершения достаточного количества испытаний (примерно 10) результаты оценки REID объединяются и находятся средние значения и доверительные интервалы.

критерий хи-квадрат (χ) используется для определения, существенно ли различаются два отдельных PDF-файла (обозначены p 1(Ri) и p 2(Ri) соответственно). Каждый p (R i) следует распределению Пуассона с дисперсией $p (R i) {\ displaystyle {\ sqrt {p (R_ {i})}}}$ ${\ sqrt {p (R_ {i})}}$ .

Тест χ для n-степеней свободы, характеризующих дисперсию между двумя распределениями:.

χ 2 = ∑ n [p 1 (R n) - p 2 (R n)] 2 p 1 2 (R n) + p 2 2 (R п) {\ displaystyle \ chi ^ {2} = \ sum _ {n} {\ frac {\ left [p_ {1} (R_ {n}) - p_ {2} (R_ {n}) \ right] ^ {2}} {\ sqrt {p_ {1} ^ {2} (R_ {n}) + p_ {2} ^ {2} (R_ {n})}}}}

\ chi ^ { 2} = \ sum _ {n} {\ frac {\ left [p_ {1} (R_ {n}) - p_ {2} (R_ {n}) \ right] ^ {2}} {{\ sqrt { p_ {1} ^ {2} (R_ {n}) + p_ {2} ^ {2} (R_ {n})}}}}

Вероятность, P (ņχ), что два распределения одинаковы, вычисляется после определения χ.

Показатели смертности от радиационного канцерогенеза

Возрастная и гендерная зависимость редкой смертности на единицу дозы, умноженная на коэффициент качества излучения и сокращенный на DDREF используется для прогнозирования риска смерти от рака на протяжении всей жизни. Оценены острые воздействия гамма-излучения. Также предполагается аддитивность эффектов каждого компонента в поле излучения.

Показатели приблизительны с использованием данных, полученных от японских выживших после атомной бомбардировки. При передаче риска от населения Японии к населению США используются две разные модели.

Модель мультипликативного переноса - предполагает, что радиационные риски пропорциональны спонтанным или фоновым рискам рака.
Аддитивная модель переноса - предполагает, что радиационный риск действует независимо от других онкологических рисков.

NCRP рекомендует смешанную модель, который содержит дробные вклады обоих методов.

Уровень радиационной смертности определяется как:

m (E, a E, a) = [ERR (a E, a) M c (a) + (1 - v) EAR (a E, a)] ∑ LQ (L) F (L) LDDREF {\ displaystyle m (E, a_ {E}, a) = \ left [ERR (a_ {E}, a) M_ {c} (a) + (1-v) EAR (a_ {E}, a) \ right] {\ frac {\ sum _ {L} Q (L) F (L) L} {DDREF} }}

м ( E, a_ {E}, a) = \ left [ERR (a_ {E}, a) M_ {c} (a) + (1-v) EAR (a_ {E}, a) \ right] {{\ frac {\ sum _ {L} Q (L) F (L) L} {DDREF}}}

Где:

ERR = избыточный относительный риск на зиверт
EAR = избыточный аддитивный риск на зиверт
Mc(a) = коэффициент смертности от рака в зависимости от пола и возраста в США. популяция
F = взвешенный по тканям флюенс
L = LET
v = дробное деление между допущением мультипликативной и аддитивной моделей передачи риска. Для солидного рака предполагается, что v = 1/2, а для лейкемии предполагается, что v = 0.

Биологические и физические контрмеры

Идентификация эффективных контрмер, снижающих риск биологического повреждения, все еще долгосрочная цель для исследователей космоса. Эти контрмеры, вероятно, не нужны для длительных лунных миссий, но будут необходимы для других длительных миссий на Марс и за его пределами. 31 мая 2013 года ученые НАСА сообщили, что возможный полет человека на Марс может быть связан с большим радиационным риском, исходя из количества излучения энергичных частиц, обнаруженного RAD на Марсианской научной лаборатории во время путешествия с Земли на Марс в 2011-2012 гг.

три основных способа уменьшения воздействия ионизирующего излучения:

увеличение расстояния от источника излучения
уменьшение времени воздействия
экранирование (например, физический барьер)

экранирование - это правдоподобный вариант, но из-за текущих ограничений на запускаемую массу он непомерно дорогостоящий. Кроме того, текущая неопределенность в прогнозировании риска не позволяет определить фактическую пользу экранирования. Такие стратегии, как лекарства и пищевые добавки для уменьшения воздействия радиации, а также выбор членов экипажа оцениваются как жизнеспособные варианты уменьшения воздействия радиации и последствий облучения. Экранирование - эффективная мера защиты от солнечных частиц. Что касается защиты от ГКЛ, то высокоэнергетическое излучение очень проникающее, и эффективность защиты от излучения зависит от атомного состава используемого материала.

Антиоксиданты эффективно используются для предотвращения повреждений, вызванных радиационным поражением и кислородное отравление (образование активных форм кислорода), но поскольку антиоксиданты работают, спасая клетки от определенной формы гибели клеток (апоптоза), они могут не защищать от поврежденных клеток, которые могут инициировать рост опухоли.

Доказательства. подстраницы

Свидетельства и обновления моделей прогнозирования риска рака от излучения с низкой ЛПЭ периодически анализируются несколькими органами, в том числе следующими организациями:

Комитет NAS по биологическим эффектам ионизирующего излучения
Научный комитет ООН по действию атомной радиации (UNSCEAR)
ICRP
NCRP

Эти комитеты публикуют новые отчеты примерно каждые 10 лет о рисках рака, которые применимо к облучению с низкой ЛПЭ. В целом оценки риска рака в различных отчетах этих комиссий совпадают в пределах двух или менее раз. Однако продолжаются споры о дозах ниже 5 мЗв и о радиации с низкой мощностью из-за споров по поводу линейной беспороговой гипотезы, которая часто используется при статистическом анализе этих данных. Отчет BEIR VII, который является самым последним из основных отчетов, используется на следующих подстраницах. Доказательства эффектов рака с низкой ЛПЭ должны быть дополнены информацией о протонах, нейтронах и ядрах HZE, которая доступна только в экспериментальных моделях. Такие данные ранее неоднократно анализировались НАСА и NCRP.

См. Также

Литература

Внешние ссылки

Asaithamby, A; Uematsu, N; Чаттерджи, А; Рассказ, доктор медицины; Бирма, S; Чен, ди-джей (апрель 2008 г.). «Ремонт индуцированных HZE-частицами двухцепочечных разрывов ДНК в нормальных человеческих фибробластах». Радиационные исследования. 169 (4): 437–46. doi : 10.1667 / RR1165.1. PMID 18363429. S2CID 731451.
Chatterjee, A.; Борак, Т. (2001). «Физические и биологические исследования протонов и частиц HZE в исследовательском центре радиационного здоровья при поддержке НАСА» (PDF). Physica Medica. 17 (1): 59–66. PMID 11770539. Архивировано из оригинального (PDF) 13 мая 2006 г. Дата обращения 5 июня 2012 г.
Снайдер, Кендра (август 2006 г.). «Удар одной-двумя частицами представляет больший риск для астронавтов». Брукхейвенская национальная лаборатория. Проверено 6 июня 2012 г.
Bucker, H; Фасиус, Р. (сентябрь – октябрь 1981 г.). «Роль частиц HZE в космическом полете: результаты космических полетов и наземных экспериментов». Acta Astronautica. 8 (9–10): 1099–107. Bibcode : 1981AcAau... 8.1099B. DOI : 10.1016 / 0094-5765 (81) 90084-9. PMID 11543100.
Комитет по оценке радиационной защиты для исследования космоса, аэронавтики и космической техники, Отдел инженерных и физических наук, Национальный исследовательский совет национальных академий (2008). Управление риском космического излучения в новую эру освоения космоса. Вашингтон, округ Колумбия: National Academies Press. ISBN 978-0-309-11383-0. CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка )
Риски для здоровья внеземных сред

Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием из документа Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства : «Риски для здоровья человека и производительности космических миссий» (PDF). (NASA SP-2009-3405)