A Bi-Exponential Repair Algorithm for Radiation-Induced Double-Strand Breaks: Application to Chromosome Aberrations

Chromosome aberrations (CAs) are one of the effects of radiation exposure and are used as a biomarker. A new simulation program, named RITCARD (Radiation induced tracks, chromosome aberrations, repair, and damage) was developed to simulate radiation-induced CA. RITCARD is used with the program RITRACKS (Relativistic Ion Tracks), which simulates the radiation tracks. The restitution kinetics algorithm presented here is a significant improvement over the one used in the first version. Simulations of radiation-induced CA were performed for several ion types and mixed irradiation fields. These simulations will be useful to help interpreting experiments of galactic cosmic rays (GCR) simulator

NASA Galactic Cosmic Radiation Environment Model: Badhwar-O'Neill (2014)

The BadhwarO'Neill (BON) Galactic Cosmic Ray (GCR) flux model is used by NASA to certify microelectronic systems and in the analysis of radiation health risks for human space flight missions. Of special interest to NASA is the kinetic energy region below 4.0 GeV/n due to the fact that exposure from GCR behind shielding (e.g., inside a space vehicle) is heavily influenced by the GCR particles from this energy domain. The BON model numerically solves the FokkerPlanck differential equation to account for particle transport in the heliosphere due to diffusion, convection, and adiabatic deceleration under the assumption of a spherically symmetric heliosphere. The model utilizes a GCR measurements database from various particle detectors to determine the boundary conditions. By using an updated GCR database and improved model fit parameters, the new BON model (BON14) is significantly improved over the previous BON models for describing the GCR radiation environment of interest to human space flight

Badhwar-O'Neill 2014 Galactic Cosmic Ray Flux Model Description

The Badhwar-O'Neill (BON) Galactic Cosmic Ray (GCR) model is based on GCR measurements from particle detectors. The model has mainly been used by NASA to certify microelectronic systems and the analysis of radiation health risks to astronauts in space missions. The BON14 model numerically solves the Fokker-Planck differential equation to account for particle transport in the heliosphere due to diffusion, convection, and adiabatic deceleration under the assumption of a spherically symmetric heliosphere. The model also incorporates an empirical time delay function to account for the lag of the solar activity to reach the boundary of the heliosphere. This technical paper describes the most recent improvements in parameter fits to the BON model (BON14). Using a comprehensive measurement database, it is shown that BON14 is significantly improved over the previous version, BON11

NASA Galactic Cosmic Radiation Environment Model: Badhwar - O'Neill (2014)

The Badhwar-O'Neill (BON) Galactic Cosmic Ray (GCR) flux model has been used by NASA to certify microelectronic systems and in the analysis of radiation health risks for human space flight missions. Of special interest to NASA is the kinetic energy region below 4.0 GeV/n due to the fact that exposure from GCR behind shielding (e.g., inside a space vehicle) is heavily influenced by the GCR particles from this energy domain. The BON model numerically solves the Fokker-Planck differential equation to account for particle transport in the heliosphere due to diffusion, convection, and adiabatic deceleration under the assumption of a spherically symmetric heliosphere. The model utilizes a comprehensive database of GCR measurements from various particle detectors to determine boundary conditions. By using an updated GCR database and improved model fit parameters, the new BON model (BON14) is significantly improved over the previous BON models for describing the GCR radiation environment of interest to human space flight

Radiation Models for Exposure Analyses in Deep Space

No abstract availabl

A Rat Body Phantom for Radiation Analysis

To reduce the uncertainties associated with estimating the biological effects of ionizing radiation in tissue, researchers rely on laboratory experiments in which mono-energetic, single specie beams are applied to cell cultures, insects, and small animals. To estimate the radiation effects on astronauts in deep space or low Earth orbit, who are exposed to mixed field broad spectrum radiation, these experimental results are extrapolated and combined with other data to produce radiation quality factors, radiation weighting factors, and other risk related quantities for humans. One way to reduce the uncertainty associated with such extrapolations is to utilize analysis tools that are applicable to both laboratory and space environments. The use of physical and computational body phantoms to predict radiation exposure and its effects is well established and a wide range of human and non-human phantoms are in use today. In this paper, a computational rat phantom is presented, as well as a description of the process through which that phantom has been coupled to existing radiation analysis tools. Sample results are presented for two space radiation environments

Investigating Material Approximations in Spacecraft Radiation Analysis

During the design process, the configuration of space vehicles and habitats changes frequently and the merits of design changes must be evaluated. Methods for rapidly assessing astronaut exposure are therefore required. Typically, approximations are made to simplify the geometry and speed up the evaluation of each design. In this work, the error associated with two common approximations used to simplify space radiation vehicle analyses, scaling into equivalent materials and material reordering, are investigated. Over thirty materials commonly found in spacesuits, vehicles, and human bodies are considered. Each material is placed in a material group (aluminum, polyethylene, or tissue), and the error associated with scaling and reordering was quantified for each material. Of the scaling methods investigated, range scaling is shown to be the superior method, especially for shields less than 30 g/cm2 exposed to a solar particle event. More complicated, realistic slabs are examined to quantify the separate and combined effects of using equivalent materials and reordering. The error associated with material reordering is shown to be at least comparable to, if not greater than, the error associated with range scaling. In general, scaling and reordering errors were found to grow with the difference between the average nuclear charge of the actual material and average nuclear charge of the equivalent material. Based on this result, a different set of equivalent materials (titanium, aluminum, and tissue) are substituted for the commonly used aluminum, polyethylene, and tissue. The realistic cases are scaled and reordered using the new equivalent materials, and the reduced error is shown

ВИЗНАЧЕННЯ ЧАСТОТИ ФАКТОРІВ СЕРЦЕВО-СУДИННОГО РИЗИКУ В ПАЦІЄНТІВ ІЗ АНКІЛОЗИВНИМ СПОНДИЛОАРТРИТОМ

Ankylosing spondylitis is an illnes in which there is a damage to the musculoskeletal system. Mortality among patients with AS is 1.5 times higher than population levels. It is caused by cardio-vascular disease and chronic renal failure.The aim of the study – to stratificate factors of cardiovascular risk.  Materials and Methods. We examined 104 patients with ankylosing spondylitis (AS) using standard diagnostic methods such as the activity of the disease, lipidogram and ultrasound of intimal media of the carotid artery. Inclusion criteria in the study were: diagnosis of AS according to the modified  New York criteria and an informative patient's consent to participate in the study. Exclusion criteria in the study were: age over 60 years, the presence of psoriasis, Crohn's disease, ulcerative colitis, coronary heart disease, manifest peripheral atherosclerosis, clinically significant heart disease, circulatory insufficiency of any origin, diabetes, severe liver disease, kidney disease and other chronic diseases in their acute phases. Clinical activity of the illness was determined using the disease activity index BASDAI, BASFI functional index, an index BASMI metrology, quality of life ASQoL. To assess the 10-year risk of cardiovascular disease, the scale QRISK was used.Results and Discussion. It was discovered that in the conditions of the higher degrees of disease activity the incidence of patients often occurs with LPL > 1.7 mg / dL, HDL-C <1.0 mmol / L, TIM thickening >0.9 mm. There was significant prolongation of the disease in this group of patients and a substantial difference in their progress in terms of VAS, CRP,  ESR, index activity and functional disorders.Conclusions. We must assume that the problem of CVD in patient with AS is a result of systemic inflammatory disease which is associated with the development of endothelial dysfunction and increased levels of atherogenic lipids.Анкилозирующий спондилоартрит (АС) – хроническое системное воспалительное заболевание с преимущественным поражением осевого скелета. Известно, что смертность среди пациентов с АС в 1,5 раза выше популяционного уровня и обусловлена сердечно-сосудистой патологией и хронической почечной недостаточностью вследствие амилоидоза.Цель исследования – стратификация факторов сердечно-сосудистого риска.Материалы и методы. Обследовано 104 пациентов с анкилозирующим спондилоартритом, которым проводили стандартные диагностические методы, характеризующие течение заболевания, а также параметры липидограммы и УЗИ комплекса интима-медиа сонной артерии. Критериями включения были: достоверный, согласно модифицированных Нью-Йоркских критериев, диагноз АС; информативное согласие пациента на участие в исследовании. Критериями исключения в исследовании были: возраст более 60 лет, наличие псориаза, болезни Крона, неспецифического язвенного колита, ишемической болезни сердца, манифестного периферического атеросклероза, клинически значимых пороков сердца, недостаточности кровообращения любого генеза, сахарного диабета, тяжелого поражения печени, почек, других хронических заболеваний в стадии обострения. Клиническую активность болезни определяли с помощью индекса активности заболевания BASDAI, функционального индекса BASFI, метрологического индекса BASМI, качества жизни ASQoL. Для оценки 10-летнего риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) использовали шкалу QRISK.Результаты исследований и их обсуждение. Установлено, что при условии наличия высоких степеней активности заболевания чаще наблюдается достоверное увеличение количества пациентов с ЛПНШ>1,7 ммоль/л, ЛПВП<1,0 ммоль/л, утолщением ТИМ>0,9 мм. Наряду с этим у больных данной когорты регистрируются достоверно более высокие значения длительности заболевания и существенные различия за его ходом по показателям ВАШ, СРП, СОЭ и индексами активности и функциональных расстройств.Выводы. Следует предположить, что в проблеме развития ССЗ в условиях АС наибольшее значение приобретает факт наличия системного воспалительного заболевания, которое ассоциируется с развитием дисфункции эндотелия и увеличением уровня атерогенных липидов.Анкілозивний спондилоартрит  (АС) – хронічне системне запальне захворювання з переважним ураженням осьового скелета. Відомо, що смертність серед пацієнтів з АС у 1,5 раза вище популяційного рівня  і зумовлена сердцево-судинною патологією та хронічною нирковою недостатністю унаслідок амілоїдозу.Мета дослідження – стратифікація факторів серцево-судинного ризику.Матеріали і методи. Обстежено 104 пацієнти з анкілозивним спондилоартритом, яким проводили стандартні діагностичні методи, що характеризують перебіг захворювання, а також параметри ліпідограми та УЗД комплексу інтима-медіа сонної артерії. Критеріями включення були: достовірний, згідно з модифікованими Нью-Йоркськими критеріями, діагноз АС; інформативна згода пацієнта на участь у дослідженні. Критеріями виключення в дослідженні були: вік понад 60 років, наявність псоріазу, хвороби Крона, неспецифічного виразкового коліту, ішемічної хвороби серця, маніфестного периферичного атеросклерозу, клінічно значущих вад серця, недостатності кровообігу будь-якого генезу, цукрового діабету, тяжкого ураження печінки, нирок, інших хронічних захворювань у фазі загострення. Клінічну активність недуги визначали за допомогою індексу активності захворювання BASDAI, функціонального індексу BASFI, метрологічного індексу BASМI, якості життя ASQoL. Для оцінки 10-річного ризику серцево-судинних захворювань використовували шкалу QRISK.Результати досліджень та їх обговорення. Встановлено, що за умов наявності високих ступенів активності захворювання частіше спостерігається достовірне збільшення кількості пацієнтів із ЛПНШ>1,7 ммоль/л, ЛПВЩ<1,0 ммоль/л, потовщенням ТІМ>0,9 мм. Поряд із тим у хворих даної когорти реєструються достовірно вищі значення тривалості захворювання та суттєві відмінності при його перебігу за показниками ВАШ, СРП, ШОЕ та індексами активності й функціональних розладів.Висновки. Варто припустити, що  в проблемі розвитку ССЗ за умов АС найбільшого значення набуває факт наявності системного запального захворювання, що асоціюється із розвитком дисфункції ендотелію і  збільшенням рівня атерогенних ліпідів

ЗАСТОСУВАННЯ КВІНАПРИЛУ ТА L-АРГІНІНУ З МЕТОЮ КОРЕКЦІЇ ЕНДОТЕЛІАЛЬНОЇ ДИСФУНКЦІЇ У ПАЦІЄНТІВ ІЗ АНКІЛОЗИВНИМ СПОНДИЛОАРТРИТОМ ТА В ПОЄДНАННІ З ГІПЕРТОНІЧНОЮ ХВОРОБОЮ

Смертність серед пацієнтів з анкілозивним спондилоартритом (АС) близько в 2 рази вище популяційного рівня і зумовлена серцево-судинною патологією (СС). На сьогодні відома роль персистуючого запального процесу при виникненні СС захворювань унаслідок розвитку дисфункції ендотелію (ЕД). Мета дослідження – оцінити ефективність корекції ендотеліальної дисфункції у пацієнтів із АС і АГ шляхом застосування квінаприлу та L-аргініну аспартату. Матеріали і методи. Обстежено 110 пацієнтів з АС, яким проводили оцінку ендотелійзалежної вазодилатації (ЕЗВД). Після відбору серед них пацієнтів з ЕЗВД<10 % (n=79), останніх поділили на 4 групи. До першої групи увійшли 17 осіб, які отримували стандартну терапію. Пацієнти другої групи (n=20), поряд з основним лікуванням, отримували внутрішньовенно інфузії розчину L-аргініну. До третьої групи увійшли хворі, котрі мали супутню АГ та отримували ІАПФ (квінаприл) в дозі 20–40 мг на добу (n=19). Четверту групу (n=23) становили також пацієнти з АГ, проте лікування останніх проводили із застосуванням L-аргініну та квінаприлу. Результати досліджень та їх обговорення. Встановлено, що в другій групі спостерігалось значне покращення стану ендотелію: відзначено підвищення кількісного значення показника ЕЗВД на (23,2±2,4) % (р=0,0023), причому його нормалізацію виявлено в 7 осіб. Покращення стану ендотелію, порівняно з початковим рівнем, констатовано у 11 хворих та лише в 2 суттєвих змін не спостерігалося. У пацієнтів третьої групи призначення лише ІАПФ виявилось не достатньо ефективним, нормалізації ЕЗВД не було в жодного пацієнта, проте у більшості хворих все ж вдалось поліпшити функцію ендотелію та нормалізувати АТ. У четвертій групі в 7 пацієнтів спостерігалась нормалізація стану ендотелію, в 10 – покращення, порівняно з вихідним рівнем, а у 6 – жодних змін не виявлено. Висновки. Використання L-аргініну в комплексній терапії хворих з АС дозволяє суттєво зменшити прояви ЕД у пацієнтів без супутньої АГ. Комбіноване застосування квінаприлу та L-аргініну демонструвало покращення вазорегулювальної функції ендотелію та контроль АТ у хворих з АГ

An Improved Neutron Transport Algorithm for HZETRN

Long term human presence in space requires the inclusion of radiation constraints in mission planning and the design of shielding materials, structures, and vehicles. In this paper, the numerical error associated with energy discretization in HZETRN is addressed. An inadequate numerical integration scheme in the transport algorithm is shown to produce large errors in the low energy portion of the neutron and light ion fluence spectra. It is further shown that the errors result from the narrow energy domain of the neutron elastic cross section spectral distributions, and that an extremely fine energy grid is required to resolve the problem under the current formulation. Two numerical methods are developed to provide adequate resolution in the energy domain and more accurately resolve the neutron elastic interactions. Convergence testing is completed by running the code for various environments and shielding materials with various energy grids to ensure stability of the newly implemented method