Спосіб біологічного визначення величини поглинутої дози іонізуючого випромінювання у людини

Спосіб біологічного визначення величини поглинутої дози іонізуючого випромінювання у людини, що полягає у багатоканальній реєстрації електричної активності головного мозку, визначенні календарного віку у роках (Х-і), спектральної потужності 5-діапазону, який відрізняється тим, що у пацієнта її визначають у відсотках в ЛІВІЙ скроневій (Хг) та в правій скроневій (Хз) ділянках, а також додатково визначають спектральну потужність 0діапазону (%) в ЛІВІЙ центральній ДІЛЯНЦІ (ХД спе Винахід відноситься до медицини, а саме радіаційної медицини та психофізіології і може бути використаний для оцінки величини поглинутої дози іонізуючих випромінювань у віддалений період після опромінення за даними багатоканальної реєстрації електричної активності головного мозку Величина дози опромінення є основною мірою шкоди впливу іонізуючих випромінювань Тому и визначення має основне значення для проведення радіологічного захисту населення, яке потерпіло від наслідків радіоекологічних катастроф, та для радіаційної безпеки персоналу, який працює з джерелами іонізуючих випромінювань Особливе значення визначення індивідуальної дози опромінення має в умовах наслідків аварійного переопромшення людини, що дозволяє провести адекватні контрзаходи щодо призначення профілактичних, лікувальних та реабілітаційних заходів, відселення, виведення зі складу персоналу тощо ФІЗИЧНІ методи індивідуальної дозиметрії найбільш точні, але їх проведення в аварійних умовах ктральну потужність Э-діапазону (%) в правій центральній ДІЛЯНЦІ (Xs), спектральну потужність а -діапазону (%) в ЛІВІЙ центральній ДІЛЯНЦІ (ХЄ), спектральну потужність а -діапазону (%) в правій центральній ДІЛЯНЦІ (Х7), спектральну потужність Р-діапазону в ЛІВІЙ лобній ДІЛЯНЦІ (XS), спектральну потужність р-діапазону в ЛІВІЙ середній ДІЛЯНЦІ (Хд), після чого розраховують ступінь тяжкості психофізіологічних порушень (СТПП) в опроміненого пацієнта за формулою СТПП=196,21 + 1,19»Хі + 0 , 6 8 » Х 2 + 0,47»Х 3 1,74»Х4-1,77»Х5-1,09»Хб-1,12»Х7+0,34»Х8 + 0,5»Х 9 , де "196,21" — коефіцієнт інтерцепцм, "1,19", "0,68", "0,47", "-1,74", "-1,77", "-1,09", " 1,12", "0,34", "0,5" — коефіцієнти лінійної регресії, та визначають величину поглинутої дози (D) у сГр за формулою D = -34,43 - 0,00007» (СТПП) 2 + 0,779» (СТПП), де "-34,43", "-0,00007", "0,779" — коефіцієнти апроксимації у більшості випадків неможливе Крім того, у деяких випадках можливе суттєве перекручення результатів вимірювання поглинутої дози опромінення, коли за різними причинами індивідуальний дозиметр розміщують в заздалегідь відомих високих дозових полях, або, навпаки, залишають в заздалегідь відомих низьких дозових полях для продовження роботи в умовах високих дозових полів Методи розрахункової дозиметрії дозволяють отримати досить точні результати стосовно великих загалів людей (колективна доза) Індивідуальна розрахункова дозиметрія має за основу інформацію так званих маршрутних листів, тобто пригадування потерпілого щодо того, коли, скільки та у яких місцях він знаходився Це дає на підставі знань щодо потужностей дози на маршруті визначити індивідуальну поглинуту дозу опромінення Але маршрутні листи є досить суб'єктивною інформацією Крім того, необхідно знати величини потужностей дози на маршруті Обмежені можливості фізичних та розрахункових методів дозиметрії для оцінки пошкоджуючої О со го о> 49933 дм іонізуючих випромінювань на живій організм зумовили необхідність пошуку методів біологічної дозиметрії БІОЛОГІЧНІ методи визначення дози іонізуючих випромінювань грунтуються на здатності випромінювань викликати біологічні ефекти Вперше для біологічної дозиметрії у 1962 р Bender та Goon запропонували хромосомні аберації лімфоцитів періферійної крові Відомий спосіб біологічної індикації величини поглинутої дози, що полягає у дослідженні лімфоцитів периферійної крові на наявність хромосомних аберацій [Севанькаев А В , Насонов А П Биологическая дозиметрия по хромосомным аберрациям в культуре лимфоцитов человека Методические рекомендации - Обнинск МЗ СССР, 1979 - 13 с ] На підставі отриманих даних визначають величину дози опромінення з точністю 15-30% у діапазоні доз 0,15-4Гр Недоліком цього методу є те, що аналіз аберацій має бути проведений у найближчий час після опромінення (у метафазах першого мітозу після опромінення) Якщо дослідження проводяться у віддалені після опромінення строки, то значна КІЛЬКІСТЬ аберацій елімінується під час мітотичного поділу, що робить неможливим використання цього способу для визначення величини поглинутої дози у віддалений період після опромінення людини Відомий спосіб біологічної індикації величини поглинутої дози за аберантними клітками кісткового мозку, що полягає у пункції кісток, узятті пунктату кісткового мозку та дослідженні частоти аберантних кліток [Оценка дозы и равномерности облучения при острых радиационных поражениях человека с помощью анализа аберраций хромосом / Е К Пяткин, А Е Баранов, И В Филюшкин и др Методические рекомендации - Москва МЗ СССР, 1988 -26 с ] На підставі отриманих даних визначають величину дози опромінення у діапазоні доз 0,5(0,3)-5Гр у найближчий час після опромінення Недоліками цього методу є непридатність його для індикації дози вже через 96 годин після опромінення, що пов'язане зі швидкою елімінацією аберантних кліток з пула, що проліферується внаслідок їх репродуктивної загибелі, а також його травматичність Тобто ці методи біологічної дозиметрії можуть використовуватися лише за умов гострого опромінення та у найближчий час після опромінення У віддалений період після опромінення та при хронічному опроміненні зазначені вище способи біологічної дозиметрії не можуть бути використані Відомий спосіб біологічної індикації величини поглинутої дози у- та рентгенівського випромінювань, запропонований японськими (Ikeya et al , 1984) та канадськими (Pass & Aldnch, 1985) авторами, що полягає в екстракції та спалюванні здорового зубу, аналізі величини сигналу електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) та ОЦІНЦІ КІЛЬКОСТІ вільних радикалів у некарюзній емалі зубу На підставі лінійної залежності величини сигналу електронного парамагнітного резонансу від поглинутої дози опромінення в інтервалі 0,1-20Гр визначають величину дози з точністю до 20% [Использование эмали зуба как биодозиметра / Г А Кпевезаль, П И Мордвинцев, С А Хангулов и др // Биологические и радиоэкологические аспекты последствий аварии на Чернобыльской атомной станции Тезисы докладов 1-й Международной конференции «Чернобыль-90», 10-18 сентября 1990, Зеленый мыс» - Москва АН СССР, 1990 202с] Недоліками цього методу є необхідність екстракції практично здорового зубу, що не дозволяє застосовувати його для широких верств населення, а також потреба у спеціальному устаткуванні для вимірювання величини сигналу електронного парамагнітного резонансу Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб діагностики функціиного стану головного мозку при дії іонізуючого випромінювання, що полягає у багатоканальній реєстрації електричної активності головного мозку з визначенням календарного віку у роках (Х-і), тривалості опромінення у місяцях (Хг), спектральної потужності дельта-діапазону електричної активності головного мозку (Хз), латентного періоду компонента Н400 соматосенсорних викликаних потенціалів (ХД амплітуди компонента П300 соматосенсорних викликаних потенціалів (Xs), інтегрального показника психічної девіації (Хє), після чого розраховують променевий еквівалент (ПЕ) за формулою ПЕ = 2Хі + Х2 + 4Х3 — 0,3X4 + 4Х5 +2,5Х6 — 300 та за отри манним значенням >300 умовних одиниць судять про радіаційний генез порушень функціонального стану головного мозку (Пат 94010203 Україна № 23146 Спосіб діагностики функціиного стану головного мозку при дії іонізуючого випромінювання / А І Нягу, А Г Нощенко, Ю І Плачинда, К М Логановський - Бюл № з ЗО 06 98) Недоліком відомого способу є те, що він не придатний для визначення величини поглинутої дози опромінення Технічною задачею способу, що заявляється, є створення біологічного способу визначення величини поглинутої дози іонізуючих випромінювань у віддалений період після загального опромінення та за умов хронічного опромінення Технічна задача вирішується за рахунок багатоканальної реєстрації електричної активності головного мозку, визначенні календарного віку у роках (Х-і), спектральної потужності S -діапазону, причому у пацієнта її визначають у відсотках в ЛІВІЙ скроневій (Хг) та в правій скроневій (Хз) ділянках, а також додатково визначають спектральну потужність 9-діапазону (%) в ЛІВІЙ центральній ДІЛЯНЦІ (Х4) спектральну потужність 9-діапазону (%) в правій центральній ДІЛЯНЦІ (XS), спектральну потужність а -діапазону (%) в ЛІВІЙ центральній ДІЛЯНЦІ (Хб), спектральну потужність а -діапазону (%) в правій центральній ДІЛЯНЦІ (Х7), спектральну потужність (і-діапазону в ЛІВІЙ лобній ДІЛЯНЦІ (XS), спектральну потужність (і-діапазону в ЛІВІЙ середній ДІЛЯНЦІ (Хд), після чого розраховують ступінь тяжкості психофізіологічних порушень (СТПП) в опроміненого пацієнта за формулою СТПП= 196,21+1,19 Хі+0,68Х 2 +0,47 Хз— 1,74 Х4—1,77 Х5—1,09 Х6—1,12 Х7+0,34 Х8+0,5 Х9, 49933 де "196,21" — коефіцієнт штерцепцм,"1,19", "0,68", "0,47", "—1,74", "—1,77", "—1,09", "—1,12", "0,34", "0,5" — коефіцієнт лінійної регресії, та визначають величину поглинутої дози (D) у сГр за формулою D = — 34,43 — 0,00007 (СТПП)2 + 0,779 (СТПП) де "—34,43", "—0,00007", "0,779" — коефіцієнти апроксимації Біологічна дозиметрія на підставі аналізу змін параметрів електричної активності головного мозку грунтується на виключній радіочутливості електричної активності головного мозку, детермінистських психофізіологічних ефектах іонізуючих випромінювань, а також відсутності адекватної репарації радіаційних ушкоджень нейронів через відсутність їх проліферації та репарації мітохондріальної ДНК Способів біологічної індикації величини поглинутої дози опромінення у віддалений після опромінення період та за умов хронічного опромінення крім бюдозиметрм на підставі дослідження емалі зубу не існує Тому вибір параметрів зосередили на результатах електроенцефалографм, що адекватно відображує функціональний стан нервових клітин головного мозку, в яких за відсутністю репарації відбувається "накопичення" радіаційних пошкоджень Відбір параметрів було здійснено на підставі обстеження 150 опромінених внаслідок Чорнобильської катастрофи та груп порівняння (15 практично здорових осіб, 15 пацієнтів з хронічною цереброваскулярною патологією, 20 ветеранів військових конфліктів з наслідками посттравматичних стресових розладів) Групи порівняння зазнали дії іонізуючих випромінювань на рівені природнього фону радиоактивності, який складає в Україні 0,5 сГр рік 1 (Лось И П Гигиеническая оценка дозообразующих источников ионизирующих излучений природного и техногенного происхождения и доз облучения населения Украины Автореф дисс д-ра биол наук -Киев, 1993) Встановлено, що в опромінених осіб переважають електроенцефалограми з міжпівкулевою асиметрією і пароксизмальною активністю у вигляді спалахів гострих і повільних хвиль і комплексів «пік—хвиля» або «ПОЛІПІК—хвиля» Біоелектрична активність опромінених осіб значуще відрізняється від контролю перевагою лівопівкульних патернів з латералізацією патологічної активності в ліву гемісферу мозку В опромінених осіб домінує гоюський поліморфний тип електроенцефалограми (ЕЕГ) з дифузним переважанням спектральної потужності S -(1-4Гц) та Р -(>12-32Гц)-діапазону, особливо в лобно-скроневих відділах з латералізацією в ліву, домінуючу, півкулю за пригниченням 9-(>4-7Гц) та а -(>7-12Гц)-діапазону Виявлений характерний ЕЕГ-патерн у опромінених осіб відображає стуктурно-функцюнальні зміни головного мозку переважно у фронто-темпоральной корі (особливо в ЛІВІЙ, домінуючому, півкулі) і в лімбіко-ретикулярнодіенцефальному комплексі Сила впливу дози опромінювання на підвищення S - і Р -діапазонів ЕЕГ становить 48% (F=25,2, F05=4,0, p4—7Гц) в правій центральній ДІЛЯНЦІ — 7%, Хє—спектральна потужність а -діапазону (>7 Хз — спектральна потужність S -діапазону (0,5-4Гц) в правій скроневій ДІЛЯНЦІ — 25%, Х4 — спектральна потужність Э -діапазону (>4 12Гц) в ЛІВІЙ центральній ДІЛЯНЦІ — 62%, 7 Гц) в ЛІВІЙ центральній ДІЛЯНЦІ — 23%, а Х7 — спектральна потужність -діапазону (>7-12Гц) в правій центральній ДІЛЯНЦІ — 59%, Xs — спектральна потужність Р -діапазону (> 12-32Гц) в ЛІВІЙ лобній ДІЛЯНЦІ —16%, Хд — спектральна потужність Р -діапазону (> 12-32Гц) в ЛІВІЙ середній ДІЛЯНЦІ — 39% Ставимо отримані показники у формулу СТПП=196,21+1,19 40+0,68 21+0,47 1 3 -І ,74 10—1,777—1,09 62— 1,12 59+0,3416+0,5 39=131 Ставимо отриманий показник у формулу D = — 34,43 — 0,00007 (131)5 + 0,779 (131) = 66 (сГр) та визначаємо поглинуту дозу — ббсГр Накопичена поглинута доза за життя складала 40+20=60сГр Приклад 2 Пацієнт С , 41 рік, ліквідатор 1986 р переніс ГПХ Поглинута аварійна доза опромінення — 143сГр (за даними Інституту біофізики, Москва) плюс 20,5сГр — фонова за 41 рік життя (41-0,5=20,5сГр) Накопичена поглинута доза — 163,5сГр У 1999 р проведена багатоканальна комп'ютерна ЕЕГта отримані такі показники Хі — календарний вік у роках — 41 рік, Хг — спектральна потужність S -діапазону (0,5-4Гц) в ЛІВІЙ скроневій ДІЛЯНЦІ — 24%, Хз — спектральна потужність S -діапазону (0,5-4Гц) в правій скроневій ДІЛЯНЦІ — 32%, Х4— спектральна потужність 6 -діапазону (>47Гц) в ЛІВІЙ центральній ДІЛЯНЦІ — 6%, Xs— спектральна потужність 6 -діапазону (>47Гц) в правій центральній ДІЛЯНЦІ —10%, Хє—спектральна потужність а -діапазону (>712Гц) в ЛІВІЙ центральній ДІЛЯНЦІ — 14%, Х7—спектральна потужність а -діапазону (>712Гц) в правій центральній ДІЛЯНЦІ — 20%, Xs— спектральна потужність Р -діапазону (>12-32Гц) в ЛІВІЙ лобній ДІЛЯНЦІ — 31%, Хд— спектральна потужність Р -діапазону (> 12-32Гц) в ЛІВІЙ середній ДІЛЯНЦІ — 30% Xs — спектральна потужність Э -діапазону (>47 Гц) в правій центральній ДІЛЯНЦІ — 20%, Хє — спектральна потужність а -діапазону (>712Гц) в ЛІВІЙ центральній ДІЛЯНЦІ — 52%, Х7— спектральна потужність а -діапазону (>712Гц) в правій центральній ДІЛЯНЦІ — 14%, Xs — спектральна потужність Р -діапазону (>12-32Гц) в ЛІВІЙ лобній ДІЛЯНЦІ — 20%, Хд — спектральна потужність Р -діапазону (> 12-32Гц) в ЛІВІЙ середній ДІЛЯНЦІ —17% Ставимо отримані показники у формулу СТПП= 196,21 +1,19 49+0,68 23 +0,47 25— 1,74 23—1,77 20— 1,09 52—1,12 14+0,34 20+0,5 17 = 129 Ставимо отриманий показник у формулу D = — 34,43 — 0,00007 (129)2+ 0,779 (129) = 65 (сГр) та визначаємо поглинуту дозу — 65сГр Аварійна поглинута доза — 65-24,5=40,5сГр Спосіб, що заявляється, дозволяє визначити величину накопиченої поглинутої дози за життя у віддалений після опромінення період та за умов хронічного опромінення Він може бути використаний у всіх медичних та наукових закладах, де необхідно знати фактичну поглинуту дозу опромінення для проведення профілактичних та лікувальних заходів — у лікувальнопрофілактичних закладах системи охорони здоров'я, які надають допомогу постраждалим внаслідок Чорнобильської катастрофи, у медично-санітарних частинах підприємств, де використовуються джерела іонізуючих випромінювань (АЕС, радіохімічні підприємства та ш ), науково-дослідницьких інститутах та закладах, аерокосмічній та ВІЙСЬКОВІЙ медицині 49933 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 10