Содержание к диссертации
Введение
1. Использование зубов человека в качестве естественного индивидуального дозиметра 11
1.1. Роль дозиметрии в задачах радиационной безопасности .11
1.2. Радиационная ситуация на Южном Урале 12
1.3. Метод ЭПР-дозиметрии .16
1.4. Доза внутреннего облучения эмали зубов .17
1.5. Зуб как комплексный дозиметр 18
1.5.1. Анатомическое строение 18
1.5.2. Гистологическое строение .21
1.5.3. Химический состав зубных тканей .25
1.5.4. Метаболизм 90Sr в зубных тканях .27
1.5.5. Формирование зубов 29
1.5.6. Возрастные изменения зубов .32
1.6. Одонтометрия .35
1.7. Метод статистического моделирования Монте-Карло 38
1.8. Фантомы 39
1.9. Использование упрощенных аналитических фантомов зубов для оценки дозовых коэффициентов 90Sr/90Y 41
Выводы к главе 1 .44
2. Материалы и методы .45
2.1. Описание образцов .45
2.2. Одонтометрические методы 46
2.3 Монте-Карло моделирование транспорта фотонов и электронов 49
2.4. Статистические методы анализа данных .50
3. Разработка методики создания дозиметрических воксельных фантомов коронок зубов 52
Выводы к главе 3 57
3 4. Анализ размеров коронок зубов сельских жителей Уральского региона 58
4.1. Анализ размеров коронок зубов жителей Уральского региона .58
4.2. Модель механического износа коронок резцов 63
4.3. Сравнительный анализ полученных результатов .66
4.4. Зависимость высоты коронок резцов сельских жителей Уральского региона от возраста и года рождения .68
Выводы к главе 4 73
5 Построение дозиметрических воксельных фантомов коронок зубов сельских жителей Уральского региона 75
Выводы к главе 5 80
6. Дозовые коэффициенты .82
6.1. Расчет дозовых коэффициентов .82
6.2. Зависимость дозовых коэффициентов от геометрии зуба .87
6.2.1. Анализ влияния различных геометрических параметров на значения дозовых коэффициентов 87
6.2.2. Зависимость дозовых коэффициентов от высоты и объема вторичного дентина .91
6.3. Неопределенности дозовых коэффициентов .99
6.3.1. Неопределенность, связанная с ошибкой регрессии .99
6.3.2. Неопределенность, связанная с индивидуальной вариабельностью размеров зубов 100
6.3.3. Суммарная неопределенность .101
Выводы к главе 6 .102
7. Применение полученных результатов для реконструкции доз внутреннего облучения в эмали зубов жителей Уральского региона
Выводы к главе 7 .109
Выводы .111
Список литературы .113
- Доза внутреннего облучения эмали зубов
- Монте-Карло моделирование транспорта фотонов и электронов
- Зависимость высоты коронок резцов сельских жителей Уральского региона от возраста и года рождения
- Неопределенность, связанная с ошибкой регрессии
Доза внутреннего облучения эмали зубов
К основным некариозным поражениям зубов, вызывающим потерю зубных тканей, следует отнести стирание, клиновидный дефект и эрозию. Процесс стирания присущ в той или иной мере каждому человеку и является результатом физиологической функции зубов – жевания. Так, вследствие откусывания пищи и смыкания зубов происходит постоянное стирание режущих краев передних зубов, что более выраженно у лиц среднего и старшего возраста. К 40 годам происходит стирание слоя эмали режущего края и оголение дентина в виде черточки [47, 64, 66, 67]. После 50 лет стирается эмаль язычной поверхности резцов, а к 60-70 годам стирание нередко распространяется до коронковой полости, что может привести к потере половины коронки зуба [47, 64, 66].
Клиновидный дефект и эрозия твердых тканей зубов встречаются у людей среднего и старшего возраста. Под клиновидным дефектом понимается обнажение шеек зубов [49, 68]. Эрозия представляет собой прогрессирующую убыль твердых тканей зубов, возникающая преимущественно на симметричных вестибулярных поверхностях медиальных и латеральных резцов верхней челюсти [42, 49].
Причина возникновения клиновидного дефекта и эрозии твердых тканей не достаточно изучена. Существует много гипотез и предположений относительно этого вопроса. Одни авторы утверждают, что такие поражения возникают за счет травматического действия щетки при чистке зубов порошком или деминерализирующего действия кислот [70-74]. Другие авторы считают, что источником возникновения данного рода заболеваний являются нарушения в пищеварительной, эндокринной и центральной нервной системах организма [75, 76]. Есть мнение, что клиновидный дефект возникает из-за наследственных заболеваний [49]. Начальные проявления клиновидного дефекта и эрозии незначительны. В случае клиновидного дефекта убыль ткани можно обнаружить с помощью лупы, однако повышается чувствительность к внешним раздражителям. При эрозии наблюдаются поражения лишь поверхностных слоев эмали. Дальнейшее развитие клиновидного дефекта и эрозии приводит к поражению глубоких слоев дентина вплоть до коронковой полости зуба и поверхностных слоев дентина, соответственно.
Для создания дозиметрических моделей коронок зубов необходимы измерения размеров коронок зубов [77-79]. На основе измерений размеров коронок можно получить первое представление о зубе: его позиции и этапе развития. Измерения размеров зубов осуществляются стандартной методикой с помощью штангенциркуля, подробно описанной в [47, 80]. Объектом исследования является зуб, либо находящийся во рту человека, либо удаленный по медицинским показаниям или вместе с челюстью.
Размеры коронок зубов
К основным характеристикам размеров коронок зубов относятся высота, вестибуло-язычный (ВЯ) и медиально-дистальный (МД) диаметры. Согласно стандартной методике, описанной в [47, 80], высота коронки для передних зубов определяется от края режущей поверхности до наиболее выпуклой точки эмалево-цементной границы; для задних зубов – от среднего по высоте бугорка, расположенного на жевательной поверхности, до эмалево-цементной границы. МД диаметр коронки измеряется между наиболее удаленными точками медиальной и дистальной, а ВЯ диаметр коронки – вестибулярной и язычной поверхностей. Однако в зависимости от решаемых задач вышеперечисленные параметры коронки могут быть определены и на других уровнях. В частности, в дозиметрических исследованиях на Южном Урале [78] ВЯ диаметр коронки передних зубов определялся в направлении от язычной к вестибулярной поверхности на середине коронки зуба.
Известно, что размеры зубов зависят от пола человека. Так, размеры зубов женщин меньше, чем у мужчин [47, 80], однако высокая индивидуальная вариабельность размеров зубов не позволяет использовать эту характеристику для определения пола. В ряде случаев размеры зубов обнаруживают расовую и региональную специфичность [80]. Так, например, крупными размерами зубов характеризуются австралоиды, американоиды, представители арктической расы.
В связи с возможной расовой специфичностью зубов [80], в данной работе будут представлены и использованы данные о размерах коронок зубов из отечественной литературы. В доступной отечественной литературе было найдено мало источников, содержащих информацию о возможных размерах коронок зубов, да и в найденных источниках информация не была полной. В [47, 81] имеются данные о возможных размерах коронок зубов, однако отсутствует информация о том, какому моменту развития зубов соответствуют приведенные результаты измерений. Из-за отсутствия более информативных источников в табл. 1.4 представлены диапазоны возможных значений размеров коронок зубов разных позиций согласно [47, 81]. В данной работе предполагается, что данные табл. 1.4 соответствуют размерам зубов на момент их прорезывания.
Оценка дозовых коэффициентов получается на основе теоретических представлений либо статистического моделирования методом Монте-Карло.
В данной работе ДК рассчитывались методом статистического имитационного моделирования (Монте-Карло) транспорта электронов в зубных тканях с использованием программного пакета MCNP 4c2 [88]. Дозиметрические модели зубов включали в рассмотрение 3 ткани: эмаль, дентин и пульпа. Плотность и химический состав зубных тканей, используемых в расчетах, приведены в табл. 2.4.
канями-источниками были эмаль и дентин. Причем было рассмотрено несколько вариантов локализации радионуклида в дентине: весь дентин, первичный дентин и вторичный дентин [99]. Тканью-детектором были вся эмаль. Причем для резцов в качестве ткани-детектора рассматривались еще передняя (вестибулярная) и задняя (язычная) фракции эмали. Имитировалось изотропное излучение электронов с энергиями, соответствующими энергетическим спектрам излучения 90Sr и 90Y, находящимся в равновесии. Излучатель равномерно распределялся в ткани-источнике. В ткани-детекторе считалась поглощенная энергия фотонов и электронов в расчете на 1 испускаемый электрон (1 распад 90Sr либо 90Y).
Расчет ДК методом Монте-Карло основывался на моделировании 107 историй испускаемых бета-частиц. Относительная ошибка результатов не превосходила 1%.
Достоверные различия между размерами коронок передних зубов разных позиций оценивались по критерию Манна-Уитни (уровень значимости =0,05) [101]. Для построения возрастных зависимостей размеров коронок зубов использовался линейный регрессионный анализ [102]. Уровень значимости (p) для оценки достоверности регрессионной модели принимался равным 0,10. Принятие 10-ти процентного уровня значимости определялось высокой индивидуальной вариабельностью размеров коронок.
Для определения параметров модели возрастных изменений высоты коронок резцов в зависимости от года рождения моделирование равномерно распределенных случайных величин осуществлялось методом Монте-Карло [84].
Для определения зависимостей параметров модели возрастных изменений высоты коронок резцов от года рождения использовался нелинейный регрессионный анализ [102]. Уровень значимости (p) для оценки достоверности регрессионной модели принимался равным 0,05.
Проверка на нормальность размеров коронок зубов в возрастной группе осуществлялась критерием Колмогорова-Смирнова [101]. Если выборки подчинялись нормальному закону распределения, то для сравнения размеров воксельных фантомов с таковыми, типичными для коронок зубов жителей Уральского региона, использовался одновыборочный критерий Стьюдента (уровень значимости =0,05) [101].
Для построения зависимостей МД диаметра и объема эмали коронок резцов от высоты коронки использовался линейный регрессионный анализ [102]. Уровень значимости (p) для оценки достоверности регрессионной модели принимался равным 0,05.
Оценка влияния геометрических параметров передних зубов на значения ДК осуществлялась с помощью корреляционного анализа [102]. Если уровень значимости (p) коэффициента корреляции Спирмена меньше 0,05, то геометрический параметр оказывает статистически значимое влияние на ДК, в противном случае – влияния нет.
Для построения зависимостей ДК от высоты коронок верхних и нижних резцов использовался линейный регрессионный анализ [102]. Уровень значимости (p) для оценки достоверности регрессионной модели принимался равным 0,05.
Для построения зависимостей ДК от объема вторичного дентина верхнего моляра и объема вторичного дентина верхнего моляра от возраста использовался нелинейный регрессионный анализ [102]. Уровень значимости (p) для оценки достоверности регрессионной модели принимался равным 0,05. Для оценки неопределенностей ДК моделирование случайных величин с распределением Вейбулла с двумя параметрами и осуществлялся методом Монте-Карло [84].
Монте-Карло моделирование транспорта фотонов и электронов
Для резцов верхней и нижней челюсти характерна разная функциональная нагрузка [47], это означает, что и скорость износа коронки для верхних и нижних резцов может существенно отличаться. Однако следует отметить, что литературные данные [47, 49, 64, 80, 81-83], описывающие возрастные изменения размеров и форм резцов за счет механического износа, являются слишком обобщенными и не учитывают отличия для верхних и нижних резцов. Поэтому в данной работе предполагается, что высота коронки как резцов верхней, так и резцов нижней челюсти с возрастом будет уменьшаться с одинаковой скоростью. Это означает, что параметр b из уравнения 4.2 для резцов разных позиций будет одним и тем же.
Диапазон возможных значений параметра b сигмоидальной функции (4.2) оценивался в относительных единицах высоты. Исходя из литературных данных [47, 49, 64, 80, 81-83] были определены 4 точки. Возрасту прорезывания (7 лет) соответствовало значение 1; 20-40 годам соответствовало значение 0,80-0,90, поскольку толщина эмали режущего края к 20-40 годам может уменьшиться на 1-2 мм и 60-70 годам ставилось в соответствие значение 0,5, так как к этому моменту времени возможно стирание половины коронки. Четвертая точка соответствовала 0-му возрасту человека и ей приписывалось значение 1 в силу того, что в период от 0 до возраста прорезывания зуба высота коронки практически не менялась. Так как точки были определены неоднозначно, то всего было построено 8 возможных наборов данных (табл. 4.4).
Полученные данные сглаживались сигмоидальными функциями. Согласно табл. 4.4 из 8 моделей было выбрано две (7-й и 8-й наборы данных), наиболее достоверно и адекватно описывающих стирание коронки. Было получено, что для первой модели скорость износа равна -23,1±6,7, а для 2-й модели параметр Ъ равен -14,1±0,5. Таким образом, на основе литературных данных [47, 49, 64, 80, 81-83] с учетом погрешности для параметра Ъ был построен диапазон возможных значений, соответствующий интервалу от -34,1 до -13,3.
Диапазон возможных значений для параметра t0 был взят из [64, 66] и соответствовал интервалу от 60 до 70 лет для резцов любой позиции.
В табл. 1.4 представлены диапазоны возможных значений высот коронок резцов разных позиций на момент их прорезывания. Диапазон возможных значений для параметра а сигмоидальной функции (4.2) определялся следующим образом. Зная значение высоты коронки на момент прорезывания зуба (табл. 1.4) и диапазоны возможных значений для параметров Ъ и t0, параметр а можно рассчитать по формуле (4.3): a = s(7)(\ + e ь ) , (4.3) где s(7) – значение высоты коронки на момент прорезывания зуба; b лежит в пределах от -34,1 до -13,3; t0 принадлежит интервалу от 60 до 70 лет. Таким образом, для каждой позиции резцов диапазон возможных значений для параметра a представлен в табл. 4.5.
Таким образом, согласно литературным данным [47, 49, 64, 80, 81-83] была описана модель механического износа коронок для резцов разных позиций.
Изменения высоты коронок резцов за счет механического износа были сопоставлены с наблюдаемыми возрастными изменениями у сельских жителей Уральского региона 1920-1960 годов рождения (рис. 4.1). Как показано на рис. 4.1, на интервале возрастов от 40 до 88 лет наблюдается уменьшение высоты коронки резцов. Как видно из рис. 4.3, на этом возрастном интервале участок сигмоидальной функции (4.2) хорошо аппроксимируется прямой. В табл. 4.6 приведены диапазоны возможных значений угловых коэффициентов (полученных в линейном приближении на заданном интервале возрастов по результатам анализа литературных данных), соответствующих скоростям стирания резцов в сопоставлении с соответствующими им результатами, наблюдаемыми у жителей Уральского региона.
Таким образом, для жителей Уральского региона были обнаружены достоверные различия между наблюдаемыми возрастными зависимостями высоты коронок резцов, удалявшихся по медицинским показаниям, и таковыми, ожидаемыми за счет механического износа [47, 49, 64, 80, 81-83]. Объяснить полученные различия можно тем, что помимо возраста человека на момент удаления зуба, на скорость стирания коронки могли влиять различия в рационах людей разных годов рождения. Рационы определяют как начальные условия формирования зубов (степень минерализации) так и стирание, связанное с типом потребляемой пищи. В период с 1920 по 1960-е годы (годы рождения людей, для которых проведены измерения) люди пережили первую и вторую мировые войны, смену общественного строя, коллективизацию и продовольственную разверстку, перемежающиеся периодами относительного благополучия [103].
Как было показано выше (п. 4.3) высота коронки резцов сельских жителей Уральского региона зависит не только от возраста. Принимая за дополнительный фактор влияния год рождения человека, предположим, что параметры модели стирания коронки за счет механического износа (4.2) являются функциями года рождения. Таким образом, высота коронки резцов сельских жителей Уральского региона может быть описана следующей теоретической моделью (4.4):
Следующим шагом в оценке высоты коронки резцов для сельских жителей Уральского региона является определение зависимости параметров модели (4.4) a, b и t0 от года рождения. Эти зависимости определялись подгоночным методом таким образом, чтобы они хорошо описывали наблюдаемые данные о высоте коронок резцов жителей Уральского региона. При этом для подгоночных значений имеются граничные условия. Они не должны противоречить литературным данным, а, следовательно, должны попадать в диапазоны их возможных значений, описанных в разделе 4.2 на основе анализа литературных источников [47, 49, 64, 80, 81-83].
Для всех наборов наблюдаемых данных интервалу возрастов от 40 до 88 лет ставится в соответствие интервал годов рождения от 1915 до 1960 гг. В табл. 4.7 представлены достоверные зависимости высот коронок резцов и годов рождения от возраста (уровень значимости p 0,05), наблюдаемые у сельских жителей Уральского региона.
Зависимость высоты коронок резцов сельских жителей Уральского региона от возраста и года рождения
Как видно из рис. 6.6 ДК, рассчитанные по формуле (6.3), отличаются от предыдущих оценок (табл. 1.5) и отличаются между собой. Так, для 1960 года рождения разница с предыдущими оценками составила в среднем 3% (рис. 6.6а), однако для пожилых людей эта разница составила 20%. Для 1920 года наблюдались большие отличия от предыдущих оценок (рис. 6.6б).
По формуле (6.3) была рассчитана суммарная доза, накопленная к 2010 году при единичном поступлении 90Sr в эмаль в 1950 году, людей, рожденных в 1920 и 1950 годах. Было получено, что отношение интегральных доз, накопленных при единичной поступившей активности в эмаль первых верхних и нижних резцов, для людей 1920 и 1950 годов рождения, составляет 1,3. Таким образом, учет года рождения в модели стирания зубов (и, соответственно, в дозовых коэффициентах) жителей Уральского региона является оправданным и позволяет избежать систематических ошибок второго рода при оценке доз внутреннего облучения для пострадавшего населения.
Задние зубы Как было показано в п. 6.2.1 для верхнего моляра основным геометрическим параметром, влияющим на значение дозового коэффициента облучения эмали вторичным дентином, является объем вторичного дентина. На рис. 6.7 показана возрастная зависимость объема вторичного дентина на примере 2-го верхнего моляра. Изменение объема вторичного дентина оценено на основе собственных данных о размерах зубов в возрастных группах 15, 55 и 73 лет, а так же на основе литературных данных о размере пульпы и скорости ее зарастания [105]. На рис. 6.7 точками показаны значения объемов вторичного дентина в зависимости от возраста человека; сплошной линией – линия регрессии; пунктирные линии ограничивают 90% доверительный интервал возможных значений.
Как видно из рис. 6.7, возрастная зависимость может быть описана сигмоидальной функцией, которая представляется наиболее физиологически обоснованной. Cкорость зарастания пульпы (а следовательно и прироста вторичного дентина) не является постоянной величиной и максимальна в возрасте 30-50 лет. Обобщение полученной зависимости и ее экстраполяция на все задние зубы может быть выполнено путем учета отношения диаметра искомого и референтного зуба, а так же учета времени прорезывания, начиная с которого наблюдается сколь-нибудь заметное прирастание вторичного дентина. В качестве референтного зуба берется 2-й верхний моляр. Обобщенная зависимость может быть выражена уравнением (6.4):
ДК облучения эмали первичным и вторичным дентином для остальных позиций задних зубов были рассчитаны по формуле 6.1. Объем первичного дентина составляет большую долю от всего дентина, примерно 95%. Эта величина мало варьирует у задних зубов и ее обратная величина может быть принята за константу Vtotal /Vprimary=1,05. Поскольку для 2-го верхнего моляра ДК от всего дентина и первичного дентина совпадают, то для остальных позиций задних зубов в качестве ДК обучения первичным дентином в формуле (6.1) будет использоваться ДК облучения эмали всем дентином, рассчитанный на основе цилиндрических приближений, представленных в табл. 1.5.
Поскольку для 2-го верхнего моляра ДК облучения эмали вторичным дентином есть очень маленькая величина и он равен 0,0007 (мГр/год)/(Бк/г), то для остальных позиций задних зубов ДК облучения эмали вторичным дентином будет рассчитываться по формуле (6.5): где – объем всего дентина, который для разных позиций премоляров и моляров представлен в таблице 6.6; ( ) – объем вторичного дентина, который рассчитывается по формуле (6.4). Таким образом, для премоляров и моляров ДК от облучения эмали первичным и вторичным дентином, пересчитанные по формуле 6.1 и 6.5, представлены в табл. 6.7.
Источником неопределенности ДК в зависимости от высоты коронки и объема вторичного дентина являются: погрешность геометрического описания, обусловленная прежде всего высокой индивидуальной вариабельностью размеров зубов и их возрастных изменений; ошибка регрессии, принятой в качестве описания зависимости ДК от высоты коронки (Ур-е 6.2) для передних зубов и описания зависимости объема вторичного дентина от возраста (Ур-е 6.4) для задних зубов; и погрешность Монте-Карло моделирования, связанная со статистической ошибкой и приближениями, принятыми при описании физико-химических свойств зубных тканей (плотность и химический состав). Как было показано в [44], вклад последнего фактора мал и не превышает 4%. На фоне высокой индивидуальной вариабельности им можно пренебречь.
Неопределенность, связанная с ошибкой регрессии
Для зубов, которые должны были быть непрорезавшимися во время поступления, предполагалось, что радионуклид локализован преимущественно в первичном дентине и, соответственно использовались ДК от облучения эмали первичным дентином. Для зубов, которые должны были прорезаться к началу поступления, предполагалось, что первичный дентин сформирован и 90Sr преимущественно встраивается во вторичный дентин и, соответственно, использовался ДК от облучения эмали вторичным дентином.
Поскольку размеры и форма 1-х и 2-х резцов одной и той же челюсти практически совпадают [47], то в качестве ДК для 2-х резцов использовались ДК 1-х резцов. Форма клыков близка к таковой у резцов [47], однако, по функциональной нагрузке клыки близки к премолярам. Поэтому возрастной зависимостью можно было пренебречь, и в качестве ДК для клыков использовались средние значения, рассчитанные для 1-х резцов у людей на всем интервале возрастов (табл. 6.1-6.2). В качестве ДК от облучения эмали дентином корня для резцов и клыков использовалась величина 0,09 (мГр/год)/(Бк/г) [45], для премоляров и моляров – 0,006 (мГр/год)/(Бк/г) [98], полученные на основе упрощенных моделей.
В результате для 327 зубов от 189 людей, постоянно проживающих в период с 1950 по 1952 гг. в населенных пунктах верхнего, среднего и нижнего течения реки Теча, были рассчитаны дозы внутреннего облучения эмали. Полученные результаты сравнивались с суммарными накопленными ЭПР-дозами, хранящимися в базе данных “Зубы” и гармонизированными согласно [107]. Наибольший интерес с точки зрения оценки доз внешнего облучения представляют зубы, у которых возраст коронки больше 6-ти лет на момент поступления. Как было показано в [36], именно этот возрастной критерий используется для выбора зубов, для которых дозы внутреннего облучения минимальны и их вычитание позволит интерпретировать результаты ЭПР-дозиметрии в терминах доз внешнего облучения. Всего таких зубов, измеренных методом ЭПР, в описанной выше выборке было 304 от 175 человек. Поскольку у одного человека могло быть несколько зубов, то усреднение было произведено по людям. Все данные были разбиты на 8 кластеров в зависимости от места проживания людей. В табл. 7.1 представлена характеристика каждого из полученных кластеров.
Полученные кластеры в свою очередь можно разбить на три группы, относящиеся к верхнему, среднему и нижнему течению реки Теча. К населенным пунктам из верхнего течения реки Теча ( 78 км) относятся кластеры 1-5, к среднему – кластеры 6 и 7 (78-88 км) и нижнему – кластер 8 ( 88 км). Согласно вышеописанному алгоритму для эмали зубов были рассчитаны дозы внутреннего облучения. Для людей, проживающих в верхнем течении реки Теча дозы внутреннего облучения в эмали в среднем составили 70 мГр (от 10 до 520 мГр), в среднем течении – 75 мГр (от 5 до 240 мГр) и в нижнем течении – 30 мГр (от 8 до 120 мГр). Следует отметить, при сравнении максимальных значений с суммарной накопленной ЭПР-дозой, доза внутреннего облучения составляет около 20%. Это означает, что даже при таких высоких уровнях доза внешнего облучения оценивается достоверно.
108 Для каждого кластера была рассчитана средняя доля внутреннего облучения от суммарной накопленной дозы, полученной путем ЭПР-измерений), и результаты представлены на рис. 7.1. На рис. 7.1 точками показан вклад дозы внутреннего облучения в суммарную накопленную дозы; цифры возле точек обозначают количество человек, попавших в каждый кластер; усы у точек определяются ошибкой среднего.
Как видно из рис. 7.1 до 70 км от места сбросов вклад дозы внутреннего облучения в суммарную накопленную дозу возрастает от 10 до 30% и в среднем составляет около 20%. Ниже 70 км по течению места сбросов этот вклад увеличивается и равен в среднем 40%. Зависимость вклада внутреннего облучения от расстояния от места сбросов может быть объяснена тем, что падение концентрации 90Sr (основной источник внутреннего облучения эмали) вдоль течения было существенно меньше, чем таковое для 137Сs (основной источник внешнего облучения). Это обусловлено химическими формами нахождения радионуклидов в воде. Согласно данным статьи [25] 137Cs содержится в воде в нерастворенной форме и основная его часть, оседая на частицах и коллоидах, накапливается в верхнем течении реки. Стронций-90 в воде находится в растворенной форме [25]. Кроме того в верховьях и в среднем и нижнем течении источники питьевой воды в населенных пунктах отличались. Как было показано в [108] в верхнем течении реки в структуре источников питьевой воды большую долю занимали колодцы, что уменьшало риск поступления 90Sr в организм. Для среднего и нижнего течения реки основным источником питьевой воды была сама река [108].
Среди 327 зубов, для которых были рассчитаны дозы внутреннего облучения эмали, были такие зубы, у которых момент формирования коронки совпадал с моментом поступления 90Sr в организм (т. е. возраст коронки был меньше 6-ти лет). Всего было 23 таких зуба от 14 людей, проживавших в населенных пунктах верхнего и среднего течения реки Теча. В результате для людей, проживающих в верхнем течении реки Теча, дозы внутреннего облучения в эмали в среднем составили 10 Гр (от 2 до 30 Гр) и в среднем течении – 4 Гр (от 2 до 10 Гр). Получается, что для тех зубов, у которых возраст коронки меньше 6-ти лет, доза внутреннего облучения фактически совпадает с суммарной и достигает 30 Гр. Следует отметить, что такие сверхвысокие дозы являются локальными (наблюдаются только в эмали) и ни в коей мере не отражают дозовую нагрузку на другие органы и ткани. Как было показано в [30, 109] скорость минерализации эмали зубов очень большая (по сравнению, например, с костной тканью); эмаль постоянных зубов на 90% формируется в первые 2 года жизни и, не имея живых клеток, практически не выводит 90Sr, встроившегося в кристаллическую решетку. Таким образом, при совпадении периода формирования эмали с максимальными поступлениями в ней накапливаются большие концентрации радионуклида, которые практически не выводятся. Ни одна другая ткань организма не ведет себя аналогично эмали с точки зрения накопления и удержания радионуклида.
Для зубов с возрастом коронки больше 6-ти лет доза внутреннего облучения для людей, проживающих в верхнем течении реки Теча, в среднем составили 70 мГр (от 10 до 520 мГр), в среднем течении – 75 мГр (от 5 до 240 мГр) и в нижнем течении – 30 мГр (от 8 до 120 мГр). Вклад дозы внутреннего облучения в суммарную накопленную дозу для людей, проживающих в верхнем течении реки, составляет в среднем около 20%, в среднем и нижнем течении реки – около 40%.
Для зубов с несформированной коронкой доза внутреннего облучения для людей, проживающих в верхнем течении реки Теча, в среднем составили 10 Гр (от 2 до 30 Гр) и в среднем течении – 4 Гр (от 2 до 12 Гр). Сверхвысокие дозы внутреннего облучения не позволяют использовать зубы этой возрастной группы облучавшегося населения в качестве индивидуального дозиметра.
Похожие диссертации на Разработка воксельных фантомов и оценка доз внутреннего облучения эмали зубов жителей Уральского региона, подвергшихся радиационному воздействию
