Том 15, № 4Страницы 44 - 58 Internal Bone Marrow Dosimetry: the Effect of the Exposure Due to 90sr Incorporated in yhe Adjacent Bone Segments
A.Yu. Volchkova, P.A. Sharagin, E.A. ShishkinaНастоящая работа посвящена дозиметрическому моделированию внутреннего облучения красного костного мозга (ККМ) человека от бета-излучателя 90Sr, инкорпорированного в губчатой кости. Расчет дозового коэффициента (мощности поглощенной дозы от единичной удельной активности 90Sr) основан на моделировании транспорта излучений в сегментах костей скелета с активным гемопоэзом. Сегментация существенно упрощает моделирование, но может приводить к занижению результатов из-за эмиссии электронов от соседних, прилегающих к рассматриваемому сегменту, участков кости. Целью настоящего исследования является определение влияния перекрестного облучения от соседних участков кости на поглощенную дозу в ККМ. Для этой цели были проанализированы результаты численного эксперимента по моделированию дозообразования в костных сегментах разных форм и размеров, которые входили в вычислительные фантомы скелетов людей разного пола и возраста. Были проанализированы зависимости дозовых коэффициентов от площади поверхности губчатой кости и соотношения масс костной ткани и ККМ. Найдено, что если площадь поверхности губчатой кости (SS) > 6 см^2, то эффект облучения соседними участками кости пренебрежимо мал. Для меньшей SS приращение линейных размеров губчатой кости на 2 средние длины свободного пробега электронов приводит к увеличению дозового коэффициента пропорционально отношению увеличенной площади поверхности губчатой кости к исходной в степени 0,28. Для вычислительных фантомов человека эти значения варьируют от 1,03 до 1,21 и могут быть использованы как поправочные коэффициенты для дозовых коэффициентов. Относительная стандартная неопределенность поправочного коэффициента равна 5%.
Полный текст- Ключевые слова
- численное моделирование; вычислительные фантомы; 90; красный костный мозг; губчатая кость.
- Литература
- 1. Loke, K.S. Dosimetric Considerations in Radioimmunotherapy and Systemic Radionuclide Therapies: A Review / K.S. Loke, A.K. Padhy, D.C. Ng, A.S. Goh, C. Divgi // World Journal of Nuclear Medicine. - 2011. - V. 10, № 2. - P. 122-138.
2. Дёгтева, М.О. Современное представление о радиоактивном загрязнении реки Теча в 1949-1956 годах / М.О. Дёгтева, Н.Б. Шагина, М.И. Воробьева, Е.А. Шишкина, Е.И. Толстых, А.В. Аклеев // Радиационная биология, радиоэкология. - 2016. - Т. 56, № 5. - С. 523-534.
3. Degteva, M.O. Enhancements in the Techa River Dosimetry System: TRDS-2016D Code for Reconstruction of Deterministic Estimates of Dose from Environmental Exposures / M.O. Degteva, E.I. Tolstykh, E.A. Shishkina, N.B. Shagina, A.Yu. Volchkova, N.G. Bougrov, B.A. Napier, M.A. Smith, L.R. Anspaugh // Health Physics. - 2019. - V. 117, № 4. - P. 378-387.
4. Дёгтева, М.О. Методологический подход к разработке дозиметрических моделей скелета человека для бета-излучающих радионуклидов / М.О. Дёгтева, Е.И. Толстых, Е.А. Шишкина, В.И. Заляпин, П.А. Шарагин, М.А. Смит, Б.А. Напье // Радиационная гигиена. - 2019. - Т. 12, № 2. - С. 66-75.
5. Degteva, M.O. Stochastic Parametric Skeletal Dosimetry Model for Humans: General Approach and Application to Active Marrow Exposure from Bone-Seeking Beta-particle Emitters / M.O. Degteva, E.I. Tolstykh, E.A. Shishkina, P.A. Sharagin, V.I. Zalyapin, A.Yu. Volchkova, M.A. Smith, B.A. Napier // PLos One. - 2021. - V. 16, № 10. - Article ID: e0257605. - 32 p.
6. Shishkina, E.A. Parametric Stochastic Model of Bone Structures to be Used in Computational Dosimetric Phantoms of Human Skeleton / E.A. Shishkina, V.I. Zalyapin, Yu.S. Timofeev, M.O. Degteva, M.A. Smith, B.A. Napier // Radiation and Applications. - 2018. - V. 3, № 2. - P. 133-137.
7. Zalyapin, V.I. Parametric Stochastic Model of Bone Geometry / V.I. Zalyapin, Yu.S. Timofeev, E.A. Shishkina // Вестник ЮУрГУ. Математическое моделирование и программирование. - 2018. - V. 11, № 2. - P. 44-57.
8. Sharagin, P.A. Segmentation of Hematopoietic Sites of Human Skeleton for Calculations of Dose to Active Marrow Exposed to Bone-Seeking Radionuclides / P.A. Sharagin, E.A. Shishkina, E.I. Tolstykh, A.Yu. Volchkova, M.A. Smith, M.O. Degteva // Medical Physics. - 2018. - V. 3. - P. 154-158.
9. Шишкина, Е.А. Аналитическое описание дозообразования в костном мозге от ^{90}Sr, инкорпорированного в кальцифицированных тканях / Е.А. Шишкина, П.А. Шарагин, А.Ю. Волчкова // Вопросы радиационной безопасности. - 2021. - № 3. - С. 72-82.
10. ICRP, 1995. Basic Anatomical and Physiological Data for Use in Radiological Protection - The Skeleton. ICRP Publication 70. Annals of the ICRP. - 1995. - V. 25, № 2. - P. 1-80.
11. Shishkina, E.A. Trabecula: A Random Generator of Computational Phantoms for Bone Marrow Dosimetry / E.A. Shishkina, Yu.S. Timofeev, A.Yu. Volchkova, P.A. Sharagin, V.I. Zalyapin, M.O. Degteva, M.A. Smith, B.A. Napier // Health Physics. - 2020. - V. 118, № 1. - P. 53-59.
12. Шарагин, П.A. Дозиметрическое моделирование кости для остеотропных бета-излучающих радионуклидов: размерные параметры и сегментация / П.A. Шарагин, Е.И. Толстых, Е.А. Шишкина, Б.А. Напье, М.А. Смит, М.О. Дёгтева // Современные проблемы радиобиологии: материалы международной научной конференции. - Минск, 2021. - С. 200-203.
13. Толстых, Е.И. Формирование доз облучения красного костного мозга человека от ^{89,90}Sr, оценка параметров трабекулярной кости для дозиметрического моделирования / Е.И. Толстых, П.A. Шарагин, Е.А. Шишкина, М.О. Дёгтева, Б.А. Напье, М.А. Смит // Современные проблемы радиобиологии: материалы международной научной конференции. - Минск, 2021. - С. 176-179.
14. Soppera, N. JANIS 4: An Improved Version of the NEA Java-Based Nuclear Data Information System / N. Soppera, M. Bossant, E. Dupont // Nuclear Data Sheets. - 2014. - V. 120. - P. 294-296.