Влияние геометрии облучения на тяжесть острого радиационного поражения

The aim of this study was to demonstrate how the severity of radiation damage in the case of bone marrow syndrome due to acute irradiation depends on the non-uniform irradiation of the body. We used the calculation method that involves the evaluation of organism mortality as a function of bone marrow cells colony survival vs dose for different radiation profiles. It was presumed that the probability of the death for the organism is the same for the same value of survival level of the bone marrow cells regardless of the dose distribution by mass of the organ. The dose of uniform irradiation that is equivalent to the dose for the L-th case of non-uniform irradiation is calculate based on the survival level of the total marrow cells. After that the probability of the death of the organism is estimated according to the dose response curve. Dose distribution in bone marrow of computational MIRD-5-type stylized model adult man for different geometries of exposure by point source of 137Cs was evaluated. Larger non-uniformity of the dose distribution in the bone marrow at the same dose in free air in the site of human location causes a greater probability of survival due to a greater proportion of bone marrow cells that have preserved the possibility of reproduction. The values of mean 50% lethal dose for cases of approximately uniform irradiation of the body surface (point source at a distance 10m) and sharply non-uniform irradiation (point source at a distance of 0.5 m) differ approximately by the factor of 1.7 – 2.5 depending on direction of irradiation. Additionally the values of conversion coefficients from the reading of an individual dosimeter to the value of an effective dose for various geometries of irradiation of emergency workers from the 137Cs point source were calculated. The average value of the conversion coefficient from personal dose to effective dose for the considered exposure situations is 0.7 Sv Cy-1 and the 90% confidence interval is 0.49 – 0.99 Sv Gy-1.Статья посвящена демонстрации того, как тяжесть радиационного поражения при остром облучении в случае костномозгового синдрома зависит от неоднородности облучения организма. В статье использовали метод расчета, при котором смертность организма оценивалась на основе функции выживания клеток костного мозга в зависимости от распределения в нем поглощенной дозы. Предполагалось, что вероятность смерти для организма одинакова для одного и того же значения уровня выживания клеток костного мозга независимо от распределения дозы по массе органа. Доза однородного облучения, эквивалентная дозе L-го случая неравномерного облучения, рассчитывалась на основе доли выживших клеток красного костного мозга. После этого вероятность смерти организма в случае костномозгового синдрома оценивалась с использованием зависимости смертности от поглощенной дозы в клетках красного костного мозга при их равномерном облучении. Рассчитывалось распределение поглощенной дозы в красном костном мозге для математической модели MIRD-5 тела взрослого человека для разных геометрий облучения от точечного источника 137Cs. Бóльшая неравномерность распределения дозы в костном мозге при одинаковой дозе в свободном воздухе в месте расположения фантома обусловливала бóльшую вероятность выживания из-за большей доли клеток костного мозга, которые сохранили способность к воспроизведению. Значения средней 50% летальной дозы для случаев приблизительно равномерного облучения поверхности фантома MIRD-5 (точечный источник на расстоянии 10 м) и резко неоднородного облучения (точечный источник на расстоянии 0,5 м) различались в 1,7–2,5 раза в зависимости от направления падения излучения. Кроме того, были рассчитаны значения коэффициентов перехода от показаний индивидуального дозиметра к эффективной дозе для различных геометрий облучения аварийных работников гамма-излучением точечного источника 137Cs. Среднее значение коэффициента перехода от дозы, зарегистрированной индивидуальным дозиметром, к эффективной дозе для рассматриваемых ситуаций облучения составило 0,70 Sv Gy-1 при 90% доверительном интервале 0,49–0,99 Sv Gy-1

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ НОРМ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ. ЧАСТЬ 1: ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ОГРАНИЧЕНИЯ ДОЗ МЕДИЦИНСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИ ЗДОРОВЫХ ЛИЦ

Dose limits are commonly not applied for the radiation protection from medical exposure in the international practice; the principles of justification and optimization are used instead. However, the Russian Norms of the Radiation Safety NRB 99/2009 provide for the limitation (non-exceedance) of the doses for the healthy individuals undergoing X-ray examinations related to the employment-related, legal or screening purposes by 1 mSv per year. The aim of the study was to assess the feasibility of limiting the doses for the healthy individuals undergoing diagnostic medical X-ray examinations in the context of the revision of the Norms of the Radiation Safety. The study included the analysis of the existing Russian legislative documents regulating the medical exposure related to the employment-related, legal and screening purposes; evaluation of the imaging modalities commonly used for these purposes and conservative estimation of the effective doses per employment-related medical examination or a periodic health assessment. The results of the study indicate that a limit of 1 mSv per year is systematically exceeded for the healthy individuals undergoing X-ray examinations related to the employment-related, legal or screening purposes. Implementation of the modern screening methods (low-dose computer tomography, breast tomosynthesis) would lead to the significant increase of the effective dose per periodic health assessment up to 3-8 mSv per year. Hence, it is proposed to use the principle of the optimization with the establishment of the diagnostic reference levels for the screening X-ray examinations for the radiation protection of healthy individuals from medical exposure. В международной практике принцип ограничения (установки пределов) дозы для защиты от медицинского облучения не применяется; используются принципы обоснования и оптимизации. Тем не менее, в Нормах радиационной безопасности НРБ 99/2009 предусмотрено ограничение доз от отдельных видов медицинского облучения для категории практически здоровых лиц. Целью данной работы являлась оценка целесообразности ограничения доз для защиты практически здоровых лиц, проходящих рентгенорадиологические исследования в связи с профессиональной деятельностью,  в рамках медико-юридических процедур и профилактических медицинских исследований, в контексте переработки НРБ 99/2009. В работе выполнен анализ действующих нормативных документов, регламентирующих проведение медицинских осмотров, экспертиз и диспансеризации; представлена характеристика видов лучевой диагностики, использующихся в данных целях; выполнена консервативная оценка эффективных доз за медицинский осмотр или диспансеризацию для различных категорий лиц. Результаты работы свидетельствуют о систематическом превышении уровня в 1 мЗв в год при проведении медицинских осмотров и диспансеризации отдельных категорий лиц. Внедрение современных методов скрининга (низкодозовая компьютерная томография, томосинтез молочной железы и пр.) приведет к значительному увеличению, до 3–8 мЗв, эффективной дозы при проведении диспансеризации. В связи с этим предложено перейти от ограничения доз к оптимизации посредством установления референтных диагностических уровней для профилактических исследований для обеспечения радиационной защиты практически здоровых лиц в медицине.

Практическая реализация концепции референтных диагностических уровней для оптимизации защиты пациентов при проведении стандартных рентгенографических исследований

The modern approach to the radiation protection of the patients from medical exposure is mainly based on the principle of optimization using diagnostic reference levels. Implementation of diagnostic reference levels and optimization in Russian radiological practice is limited due to lack of methodology of data collection and patient dose assessment, investigation and management of abnormally high and low patient doses. Current study is focused on the justification of the diagnostic reference levels concept and practical aspects of establishment of diagnostic reference levels for common radiographic X-ray examinations and their use in clinical practice. It is proposed to establish diagnostic reference levels as the 75%-percentiles of X-ray unit distributionby the patient standard doses for a given X-ray examination. Methodology for standard doses assessment is presented for different types of X-ray units. Based on the results of dose data collection in different regions of the Russian Federation in 2009–2014, the national diagnostic reference levels values are estimated in terms of effective dose for the radiographic examinations of skull, chest, cervical, thoracic and lumbar spine,abdomen and pelvis. The methodology of the optimization process is developed for the hospital use. It includes a comparison of the patient standard doses with the national diagnostic reference levels, investigation and correction of abnormally high and low patient doses. A list of corrective measures is proposed: from additional training of the staff and manual adjustment of the parameters of examinations to the replacement of an X-ray unit. It is conferment that even a limited implementation of the optimization methodology would allow to reduce standard doses with a factor of 1,5.Современная защита пациентов от медицинского облучения основана, в первую очередь, на применении принципа оптимизации с использованием референтных диагностических уровней. Основным фактором, затрудняющим установление референтных диагностических уровней и проведение оптимизационных мероприятий на практике в Российской Федерации, является отсутствие надлежащей методологии сбора и обработки первичных данных, необходимых для определения доз отвыбранных рентгенорадиологических исследований, выявления причин аномально высоких или низких доз пациентов, а также проведения мероприятий по коррекции доз. В данной работе приведены научное обоснование концепции референтных диагностических уровней и практические рекомендации по их установлению и использованию в процессе проведения оптимизационных мероприятий в медицинских учреждениях применительно к стандартным рентгенографическим исследованиям.Для задач отечественной лучевой диагностики целесообразно устанавливать  референтные диагностические уровни как 75% перцентиль распределения рентгеновских кабинетов (аппаратов) по стандартным дозам для каждого из выбранных рентгенографических исследований. Приведена методология определения стандартных эффективных доз пациентов для рентгенографическихисследований для различных типов рентгеновских аппаратов. По результатам анализа данных, собранных в различных регионах Российской Федерации в 2009–2014 гг., предложены значения национальных референтных диагностических уровней в величине эффективной дозы для рентгенографических исследований головы, органов грудной клетки, шейного, грудного и пояснично-крестцовогоотделов позвоночника, брюшной полости и таза. Разработана методология проведения оптимизационных мероприятий в медицинских учреждениях, включающая в себя сравнение стандартных доз пациентов с установленными референтными диагностическими уровнями, идентификацию, расследование и устранение причин аномально высоких или низких доз пациентов. Коррекцию аномально высоких или низких доз пациентов целесообразно осуществлять в рамках программы обеспечениякачества рентгенорадиологических исследований на различных уровнях: от  повышения квалификации персонала и изменения параметров проведения рентгенографических исследований до замены оборудования. По результатам собственных исследований показано, что даже ограниченное проведение оптимизационных мероприятий позволит добиться снижения стандартных доз пациентов вплоть до полутора раз по сравнению с текущим уровнем

ОЦЕНКА ЗНАЧЕНИЙ РАБОЧЕЙ НАГРУЗКИ РЕНТГЕНОВСКИХ АППАРАТОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕДУР ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

The X-ray machine workload (W) is defined as the integral of the anode current of the tube for a certain period of time. Information about the workload of an X-ray machine is needed in calculations ofthe structural shielding in the X-ray rooms and in comparing the results of radiation monitoring, conducted in the X-ray rooms, with the permissible levels of doses to different categories of exposed persons. In the Russian Federation, the calculations of the structural shielding in the X-ray rooms are currently based on the conservative approach developed in the 1970s. This approach assumes that a very high value of workload, Wsum = 1000 mA×min×week-1, is used in the calculatons. Additionally to this conservative assumption, the maximum value of 100kV for the anode voltage is used. The aim of this study was to collect and analyze the information concerning real workload values of the X-ray machines placed in the routine rooms. The total values of the weekly workload and its distribution as a function of the tube voltage were registered. The average and maximum values of workload among surveyed X-ray units were about 2–4 times lower than the value of 1000 mA×min×week-1 specified in the National sanitary norms SanPin2.6.1.1192-03. Demo calculations show that if one uses the actual distribution of medical procedures depending on the tube voltage instead of the single value of 100kV specified in the SanPiN2.6.1.1192-03, then the required thickness of the shielding construction in the X-ray rooms can be reduced with a factor of two.Рабочая нагрузка рентгеновского аппарата (W) определяется как интеграл от анодного тока трубки за определенный период времени. Информация о рабочей нагрузке рентгеновского аппарата необходима при расчете стационарной защиты рентгеновских кабинетов и сравнении результатов радиационного контроля, проводимого в рентгеновских кабинетах, со начениями допустимой мощности дозы для облучаемых лиц разной категории. В настоящее время в РФ при расчетах стационарной защиты рентгеновских кабинетов используется консервативный подход конца 1970-х гг. Он заключается в том, что при расчетах стационарной защиты используется заведомо очень высокое значение рабочей нагрузки рентгеновского аппарата Wсум= 1000 мА×мин.×нед-1, с дополнительным консервативным предположением, что оно реализуется при практически максимальном значении напряжения на аноде трубки, равном 100 кВ. Целью настоящей работы являлся сбор и анализ информации относительно реальных значений рабочей нагрузки рентгеновских аппаратов в кабинетах общего назначения. Оценивались как суммарные значения недельной рабочей нагрузки, так и ее распределение в зависимости от напряжения на рентгеновской трубке. Средние и максимальное значения рабочей нагрузки обследованных рентгеновских аппаратов оказались приблизительно в 4 и 2 раза ниже указанного в СанПиН 2.6.1.1192-03 значения 1000 мАЧминЧнед-1. Демонстрационные расчеты показали, что если использовать реальное распределение процедур в зависимости от напряжения на аноде рентгеновской трубки вместо значения 100 кВ, указанного в СанПиН 2.6.1.1192-03, то необходимая толщина защиты уменьшается приблизительно в два раза

НОВЫЙ ПОДХОД К ОПРЕДЕЛЕНИЮ СТАНДАРТНОГО ПАЦИЕНТА ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ЗАЩИТЫ ПАЦИЕНТОВ ОТ МЕДИЦИНСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ

This study is devoted to the assessment of the relations between the digital chest x-ray screening procedure parameters, different dose quantities (DAP, ESD, Effective dose) for different age and gender patient groups and patient’s anthropometric indicators. We selected the anthropometric indicators with the maximum impact on patient’s doses. We propose a new approach for the determination of the standard patient to be used for the medical exposure protection optimization using DRLs.Исследованы зависимости параметров проведения скрининговых исследований органов грудной клетки и различных дозовых характеристик (произведение дозы на площадь, входная и эффективная дозы) для различных половозрастных групп пациентов от их антропометрических показателей. Выбраны антропометрические показатели, максимально влияющие на дозы. Предложен новый под-ход к определению стандартного пациента для оптимизации защиты от медицинского облучения с использованием референтных диагностических уровней

Актуальные проблемы обеспечения радиационной безопасности при проведении рентгеностоматологических исследований

As a part of administrative reform and “regulatory guillotine” in Russia in 2020-2021, several significant changes in the governmental regulation of dental care have occurred: implementation of new version of Order of provision of dental care and infrastructure of governmental dental facilities; approval of Rules of carrying of X-ray examinations; development of changes in the sanitary-epidemiological requirements to medical facilities. Meanwhile, the requirements on the radiation safety in the medical facilities remained the same. The lack of coordination during the development of new documents between the Ministry of Healthcare and Rospotrebnadzor resulted in preservation of the existing problems with the use of X-ray equipment in dentistry (for example, related to the allocation of dental X-ray units in residual and public buildings) and appearance of new problems (for example, removal of a requirement for the license in radiology for dentists). The study is focused on the analysis of the issues of regulation of the provision of radiation safety for dental care of public of the Russian Federation. It includes a review of the acting regulatory documents of the Ministry of Healthcare and Rospotrebnadzor, regulating the allocation of dental X-ray units and provision of dental X-ray examinations, with subsequent identification of the major issues and problems. The results of the study indicate that changes in the regulatory documents of the Ministry of Healthcare implemented in 2020-2021 contradict the acting requirements on radiation safety. It is necessary to further improve the legislative base regulating the dental care: harmonization of the acting requirements on the equipment of the dental rooms, orders and standards of dental care, training of staff. The harmonized base should result in a provision of qualitative dental care and radiation safety.В рамках мероприятий административной реформы в России и применения механизма «регуляторной гильотины» в 2020–2021 гг. произошло изменение государственного регулирования нескольких направлений, связанных с оказанием стоматологической помощи: введена новая редакция Порядка оказания стоматологической помощи и оснащения государственных стоматологических организаций, с целью повышения качества оказания медицинских услуг, утверждены Правила проведения рентгенологических исследований, существенно изменились санитарно-эпидемиологические требования к медицинским организациями. Тем временем требования к обеспечению радиационной безопасности в рентгеновских стоматологических кабинетах сохранились в неизменном виде. Отсутствие согласования новых документов Минздрава с Роспотребнадзором привело к тому, что при сохранении всего комплекса существующих проблем с использованием рентгеновской техники в стоматологии (например, с размещением рентгеностоматологических аппаратов в жилых и общественных зданиях) появился целый ряд новых (например, отсутствие требований к наличию лицензии на выполнение работ (услуг) по рентгенологии у стоматологов). В статье представлен анализ вопросов нормативно-правового регулирования обеспечения радиационной безопасности при оказании стоматологической помощи населению Российской Федерации. Выполнен обзор действующих нормативно-методических документов Минздрава и Роспотребнадзора, регулирующих размещение рентгеностоматологических аппаратов и проведение рентгеностоматологических исследований. Выделены основные проблемы обеспечения радиационной безопасности при проведении рентгеностоматологических исследований. Результаты анализа показывают, что введенные в 2020–2021 гг. изменения в нормативно-методические документы Минздрава противоречат действующим требованиям по обеспечению радиационной безопасности. Необходимо дальнейшее совершенствование правовой базы организации работы стоматологических клиник и рентгеностоматологической службы, в частности, гармонизация действующих требований к оснащению стоматологических кабинетов, порядкам и стандартам стоматологической помощи, квалификации персонала, обеспечивающие оказание качественной стоматологической помощи и обеспечение радиационной безопасности

Оценка радиационного риска у пациентов при проведении медицинских исследований в Российской Федерации

The aim of the study was to develop a methodology for assessing radiation risk for patients undergoing medical examinations in the Russian Federation. The methodology is based on the risk model of the ICRP Publication 103, the coefficients of lifetime radiation risk for the Russian population and the results of evaluating the doses of patients in the Russian Federation. For thirty examinations that define about 80% of the collective dose of the population of the Russian Federation from medical exposure, the radiation risk was calculated using «gold standard», — the organ doses and the corresponding sex/age risk coefficients for the Russian population. For other examinations (with the exception of mammography) the values of the risk coefficients normalized on 1 mSv of effective dose, which is the averaged value for four selected anatomical areas of the body: head, neck, chest and abdominal cavity — pelvis, were used. It is assumed that for such examinations the error of risk assessment will increase relative to the error of risk assessment for the aforementioned 30 examinations not more than 30%. It is shown that risk estimates for some examinations calculated using the “gold standard” may differ from such estimates on the base of effective dose and nominal risk coefficients averaged by age and the sex to the order of magnitude. Целью исследования являлась разработка методики оценки радиационного риска для пациентов, подвергающихся медицинским исследованиям в Российской Федерации. В основе методики лежат модели риска Публикации 103 МКРЗ, коэффициенты пожизненного радиационного риска для российской популяции и собственные результаты оценки типичных доз облучения пациентов, подвергающихся различным медицинским исследованиям в Российской Федерации. Для 30 исследований, определяющих около 80% коллективной дозы населения Российской Федерации от медицинского облучения, радиационный риск был рассчитан с использованием «золотого стандарта», а именно органных доз и соответствующих половозрастных коэффициентов риска для российской популяции. Для остальных медицинских исследований (за исключением маммографии) для оценки радиационного риска использовали значения коэффициентов риска, рассчитанных на 1 мЗв эффективной дозы, представляющей собой ее усредненное значение для 4 выбранных анатомических областей тела: голова, шея, грудная клетка и брюшная полость — таз. Предполагается, что в рамках такого подхода погрешность оценки риска возрастет по отношению к погрешности оценки риска, оцененной для вышеупомянутых 30 исследований, не более чем на ±30%. Показано, что значения пожизненного риска смерти с учётом вреда от снижения качества жизни по причине онкологического заболевания и наследственных эффектов варьируют в зависимости от пола и возраста пациента различным образом в зависимости от того, какие органы подвергаются облучению во время медицинского исследования. Оценки риска для некоторых исследований и значений возраста и пола пациента, рассчитанные с использованием «золотого стандарта», могут отличаться от полученных с помощью эффективной дозы и номинальных коэффициентов риска МКРЗ, усредненных по возрасту и полу, до порядка величины. Продемонстрированы различия в оценках риска у пациентов, связанные с использованием коэффициентов риска для российской и композитной популяции

Контроль качества при оптимизации радиационной защиты пациентов в радионуклидной диагностике

The development of nuclear medicine and, in particular, radionuclide diagnostics in the Russian Federation and the introduction of new technologies causes the necessity of the development and actualizing of the methods of the radionuclide diagnostics optimisation. Patient radiation protection optimisation through the equipment quality control and calibration is necessary to minimize the patient exposure levels and to obtain accurate and reproducible results of the uptake activity evaluation and high-quality image. However, in the national practice, conducting the equipment quality control and calibration is difficult due the lack of the requirements and methodology for quality control. The aim of the current study is the determination of the list of the necessary equipment quality control and calibration procedures in the radionuclide diagnostics department which will be harmonized between national and foreign standards and guidelines. The analysis of the national and the foreign documents standardized and recommended the gamma-camera and single photon emission computed tomography quality control and calibration procedures was performed in the study. The analysis demonstrated the national standards do not involve the frequency of the quality control for the most parameters. However, the methodology in the national standards is completely described, meets with foreign methodology and can be interchangeable, and can be used for quality control. Based on the analysis the list of the gamma camera and single photon emission computed tomography quality control and calibration procedures with recommended frequency, which is necessary for patient radiation protection optimisation and achievement of the accurate diagnostic results, are presented in the study.Развитие ядерной медицины и, в частности, радионуклидной диагностики в Российской Федерации совместно с внедрением новых технологий обусловливает необходимость разрабатывать и актуализировать методики оптимизации проведения диагностических радионуклидных исследований. Оптимизация радиационной защиты пациентов посредством проведения процедур контроля качества и калибровки оборудования необходима для минимизации уровней облучения пациентов и получения точных и воспроизводимых результатов оценки накопленной активности радионуклида и качественного изображения в целом. Однако в отечественной практике проведение процедур контроля качества и калибровки в радионуклидной диагностике затруднено из-за отсутствия единой системы контроля качества. Целью настоящей работы является определение перечня необходимых процедур контроля качества и калибровки оборудования в отделениях радионуклидной диагностики, гармонизированного между отечественными и зарубежными стандартами и рекомендациями. В работе был проведен анализ отечественных и зарубежных документов, стандартизирующих и содержащих рекомендации к процедурам контроля качества и калибровке гамма-камер и однофотонных эмиссионных томографов. Анализ показал, что в отечественных стандартах для большинства параметров контроля качества не указана периодичность проведения процедур контроля, однако методики оценки данных параметров подробно описаны, для большинства параметров методы контроля качества соответствуют зарубежным методикам или являются взаимозаменяемыми и могут быть использованы при проведении процедур контроля качества. На основании проведенного анализа в работе приведен перечень процедур контроля качества и калибровки гамма-камер и однофотонных эмиссионных томографов с рекомендованной периодичностью, необходимый для оптимизации радиационной защиты пациентов и достижения точных результатов при проведении радионуклидных диагностических исследований методами планарной сцинтиграфии и однофотонной эмиссионной томографии