Рекомендации МКРЗ по оценке риска радиационного воздействия

Решая проблему радиационного риска, специалисты МКРЗ сделали следующее заключение: «Теоретическое рассмотрение, экспериментальные результаты, полученные на животных и других биологических организмах, и даже некоторый ограниченный опыт, накопленный в результате наблюдений за человеком, позволяют предположить, что индуцирование рака при малых дозах и мощностях дозы должно быть меньше, чем наблюдаемое при больших дозах и мощностях доз». Для количественного отражения этого положения МКРЗ предложила для целей радиационной защиты, а точнее - регламентации пределов доз облучения, использовать коэффициент, учитывающий эффективность и мощность дозы (КЭДМД). По оценкам различных ученых, значение КЭДМД может варьировать в пределах от 2 до 10, МКРЗ решила для целей радиационной безопасности на современном этапе использовать КЭДМД = 2. Этот выбор до некоторой степени произволен. Если в дальнейшем появится новая информация, значения этого коэффициента могут измениться. На то, что его со временем необходимо будет пересматривать, указывают данные, полученные в последнее время Е.Б. Бурлаковой в Институте биохимической физики РАН об аномально высоком реагировании биологических систем (от клетки до организма) на действие облучения в малых дозах. Другие ученые считают, что использование КЭДМД = 2 приводит к завышению реальных рисков облучения в малых дозах в 2-5 раз.

Следующая проблема - оценка числа стохастических эффектов, которые еще не реализовались в изучаемой группе облученных людей. Для некоторых видов рака, например лейкемии, эта проблема разрешима, поскольку частота возникновения радиогенных случаев заболевания близка к частоте в соответствующей группе контроля (не подвергшихся облучению). Связано это и с относительно коротким латентным периодом, свойственным для этой патологии у человека после облучения, Минимальный латентный период этого заболевания 2-3 года, а максимум индукции радиогенных лейкозов приходится на срок 7-10 лет после облучения. В то же время для большинства так называемых солидных («твердых») раков средний латентный период 20-30 лет. Поэтому ожидаемая избыточная смертность имеет размытый пик распределения по времени, и она трудноотличима от естественной смертности от рака того же вида. До сих пор не выявлено специальных, так называемых радиационных раков, т.е. опухолевых патологий, типичных только для радиационного воздействия.

Современные специалисты используют две модели для прогнозирования возможных канцерогенных эффектов и пожизненного риска данных стохастических эффектов:

• модель абсолютного аддитивного риска;

• модель относительного мультипликативного риска.

Аддитивный (абсолютный) риск - это число дополнительных случаев рака в пересчете на человека на единицу дозы и единицу времени. Под термином «дополнительный риск» (иногда говорят - избыточный) здесь и далее подразумевается дополнительное число опухолей, обусловленных облучением или связанных с ним.

Модель абсолютного риска основывается на предположении, что риск дополнительных (вызванных облучением) случаев рака не зависит от естественной частоты его возникновения.

В модели абсолютного аддитивного риска проявление дополнительного риска в облученной популяции людей начинается спустя некоторый период после облучения и в последующее время не изменяется. По этой модели абсолютный риск выражается как число дополнительных к «естественному» случаев рака на миллион человек с учетом их облучения (чел*Зв), т.е. на коллективную эффективную дозу. Для определения риска возраст человека не является лимитирующим критическим параметром, если пройден или завершен латентный период образования опухолей. В то же время принимается в расчет, что пожизненный абсолютный риск зависит, кроме дозы, и от возраста людей на момент облучения.

Мультипликативная модель постулирует: дополнительный радиогенный канцерогенный риск после начального, названного минимальным латентным периодом, будет характеризоваться пропорциональной зависимостью между «естественной» смертностью от рака и избытком, вызванным облучением для данной конкретной популяции. Учет этого обстоятельства крайне важен. Иногда за естественную частоту рака принимают сведения по другим регионам или не учитывают, в частности, особенности этнической составляющей популяции, проживающей в данном регионе. Для них характерны различия в спонтанных уровнях частоты онкологических заболеваний. Без учета этого фактора ожидаемая величина дополнительного риска может не соответствовать действительности.

Модель мультипликативного риска обязательно соотносит радиогенный риск со спонтанным уровнем риска рака в возрастном аспекте. Например, относительный риск, оцененный по этой модели величиной 1,5, означает, что следует прогнозировать 50%-ный рост риска сверх спонтанной частоты возникновения опухолей. Важно также правильно трактовать обозначение и смысл величин, публикуемых в различных изданиях. Например, относительный мультипликативный риск, равный 2, применительно к лейкозу с гигиенической точки зрения может показаться более значимым, чем относительный риск, равный 1,5, для рака молочной железы.

По статистическим данным, спонтанная частота лейкозов - крайне редкое событие, и увеличение его в два раза приведет в целом к сравнительно малому числу избыточных случаев этого заболевания. В то же время спонтанная заболеваемость раком молочной железы характеризуется существенно выше. Поэтому коэффициент относительного риска, равный 1,5, приведет к появлению гораздо большего количества избыточных заболеваний раком молочной железы в человеческой популяции, чем в случае лейкозов.

Еще раз вернемся к моделям для прогноза канцерогенных рисков. МКРЗ предпочла мультипликативную модель для всех солидных раков. По мнению специалистов МКРЗ, исключение составляют лейкозы, оценка риска для которых после действия облучения больше соответствует аддитивной модели. Известно, что относительно высокая спонтанная частота лейкозов характерна для детей и людей пожилого возраста. Поэтому если бы мультипликативная модель была справедлива для всех опухолей, включая лейкозы, то риск радиогенного лейкоза у детей и пожилых людей был бы намного завышен. Установлено, что для радиогенного лейкоза риск возникновения уменьшается с увеличением возраста на момент облучения. Использование мультипликативной модели прогноза риска приводит к более высоким оценкам риска, чем это получается в случае использования аддитивной модели. Причем это различие может достигать пятикратного размера.

Рассмотрим современные рекомендации МКРЗ по этому вопросу. Ими руководствуются специалисты по радиационной гигиене и радиобиологии [3]. Чтобы связать вероятность стохастических эффектов с дозиметрическими величинами, удобно использовать понятие коэффициенты риска. Например, коэффициент риска смертельного исхода - отношение вероятности того, что приращение дозы может вызвать смерть, к этому приращению дозы. Упомянутая доза - это обычная эквивалентная или эффективная доза. Такие коэффициенты обязательно относятся к конкретному контингенту людей.

Кроме того, при оценке риска важно связать риски для представительных групп с конкретными условиями облучения. Поэтому оцененную вероятность смертельных случаев рака на единицу эффективной дозы комиссия определяет как номинальный коэффициент вероятности смерти (К_н). Значения номинальных коэффициентов даны в приложении к этому документу.

Для случаев злокачественных опухолей (соматических эффектов облучения) К_н выражает вероятность заболевания излечимым или фатальным раком в течение всей жизни, а К_н для наследуемых эффектов - отражает откалиброванные (взвешенные) по тяжести ожидаемые мутагенные наследуемые эффекты в нескольких поколениях облученных людей. На основании анализа данных, относящихся к большим дозам облучения, МКРЗ в своих документах приняла, что для стандартной группы людей своего пола и трудоспособного возраста значение К_н для злокачественных опухолей составляет 8*10^-2 Зв^-1, а для всей популяции населения, включая детей и пожилых, - 10^-3 Зв^-1.

Для перехода от больших доз облучения к малым введен понижающий коэффициент КЭДМД, равный 2. В результате по величине К_н для работающих лиц составил 4*10^-2 Зв^-1, для всей популяции населения, включая детей, - 5*10^-2 Зв^-1. Расшифровывая эту символику, 5*10^-2 Зв^-1 нужно понимать как 5% в пересчете на 1 Зв. В еще более упрощенном виде это значит: если в неоднородной группе населения каждый человек будет облучен, к примеру, дозой 0,1 Зв, то 0,5% из их числа могут умереть от злокачественной опухоли, вызванной облучением. Для справки напомним: уровень смертности от злокачественных опухолей в развитых странах мира составляет 20% всех причин смерти людей. Если вспомнить наш случай с облучением популяции людей в дозе 0,1 Зв, то для этой популяции смертность от рака увеличивается с 20 до 20,5%.

МКРЗ установила номинальные коэффициенты вероятности стохастических эффектов облучения. Эти значения, взятые из [3], приведены в табл. 6.1. Для случая малых доз и малых мощностей доз номинальный коэффициент вероятности тяжелых наследуемых эффектов, распространяемых на всю популяцию, равен 5*10^-2 Зв^-1.

Таблица 6.1

Номинальные коэффициенты вероятности стохастических эффектов облучения
(х 10^-2 Зв^-1) [3]

Для взвешенных по тяжести эффектов для всех поколений коэффициент риска составляет 1*10^-2 Зв^-1, т.е. в пять раз меньше, чем для риска фатального рака. Для потомков работающих людей этот коэффициент снижен на 40% и составляет 0,6*10^-2 Зв^-1.

Приведем примеры использования данных величин риска. Предположим, что некая популяция людей численностью 10000 человек подверглась облучению в дозе 0,1 Зв, что в коллективной дозе выражается в виде 1000 чел-Зв. Оценим радиологический прогноз отдаленных последствий подобного облучения. Используя значения коэффициентов К_н из табл. 6.1, можно подсчитать, что ожидаемый суммарный ущерб - выход числа злокачественных опухолей с летальным исходом - в этой группе людей может составить: 10³ чел*Зв * 5*10^-2 Зв^-1= 50 случаев, а излечимых раков - соответственно 10³ чел*Зв * 1*10^-2 Зв^-1 = 10 случаев, если предположить, что у каждого разовьется только одна опухоль. При этом ожидаемый ущерб для потомства - образование у них наследуемых отклонений « можно оценить следующим образом: 10³ чел*Зв * 1*10^-2 Зв^-1 = 10 случаев.

Рассмотрим трактовку подобного рода оценок. Сами по себе численные значения коэффициентов риска, приведенные в табл. 6.1, пока не являются абсолютно точными, так как получены на основе целого ряда допущений. Обратим внимание на одно существенное обстоятельство, на которое в большинстве случаев внимания не обращают: число определенных величин ущерба, полученных с помощью этих коэффициентов, не строго фиксированная цифра, а некий диапазон от нуля до максимального значения, в пределах которого находится теоретически оцениваемая величина. Поэтому очень важно иметь в виду, руководствуясь беспороговой концепцией действия радиации, что К_н отражает порядок величин ожидаемых эффектов действия облучения.

В то же время цифры прогнозируемых случаев стохастических последствий облучения людей должны обязательно рассматриваться в сравнительном аспекте. Одним из таких сравнений в отношении злокачественных опухолей радиогенного происхождения является факт сопоставления избыточности и естественной частоты их образования в той или иной труппе людей или природной популяции. Проведем грубую оценку, как советует классик радиационной гигиены Л.А. Ильин с соавторами [11]. Согласно современным оценкам смертность людей от рака - 200 случаев в год на 100 000 человек. Следовательно, из приведенного выше примера в когорте людей из 10 000 человек этот показатель составит 20 случаев. Примем среднюю продолжительность жизни за 70 лет. За этот период, исходя из формального расчета, следует ожидать около 1400 случаев смерти от спонтанного рака. Продолжим расчеты.

В нашем примере число дополнительных (избыточных) радиогенных раков равно 50. Следовательно, в результате облучения населения численностью 10 000 человек в средней индивидуальной дозе 0,1 Зв (коллективная доза 103 чел-Зв) ожидаемый или прогнозируемый выход всей суммы злокачественных опухолей с летальным исходом составит 3,6% в дополнении к спонтанному уровню.

Далее приведем два конкретных примера оценок радиологических последствий аварии на ЧАЭС. По данным [11], ожидаемая коллективная эффективная доза облучения населения девяти областей России, Украины и Республики Беларусь с населением 15 617 000 человек составит 192 000 чел*Зв. Соответствующий расчет показывает, что теоретически прогнозируемая смертность от всех видов злокачественных опухолей, вызванных облучением чернобыльскими радионуклидами, может увеличиться на 0,6% по сравнению со спонтанным уровнем.

Выявление этого сравнительно малого числа дополнительных раков на фоне высокого уровня спонтанных опухолей, годовые колебания которого оцениваются в несколько процентов, представляет большие трудности.

Во-первых, это связано со статистическими ограничениями при проведении эпидемиологических наблюдений за облученными и контрольными когортами населения.

Во-вторых, из-за отсутствия научных рекомендаций, с помощью которых можно дифференцировать радиогенные и нерадиогенные раки. До настоящего времени не обнаружено каких-либо новых форм опухолей, которые имели бы только радиационную этиологию.

Теперь перейдем к прогнозу наследственных или генетических эффектов облучения, для которых К_н = 10^-2 Зв^-1 (см. табл.6.1). Рассмотрим применение этого показателя на примере.

Предположим, популяция людей численностью 1 млн человек облучена в дозе 0,1 Зв (10 бэр) каждый. Тогда вероятность наследственных дефектов развития может проявиться среди 1000 потомков облученных во всех последующих поколениях. По оценкам Л.А. Ильина, В.Ф. Кириллова и И.П. Коренкова, теоретически ожидаемый выход мутационных изменений среды жителей девяти областей России, Украины и Республики Беларусь, пострадавших в результате аварии на Чернобыльской АЭС, составит 100 случаев на 1 млн человек. При учете высокого спонтанного уровня клинически значимых наследственных заболеваний человека (это 60 000 врожденных аномалий развития и около 15 000 генетически обусловленных болезней на 1 млн новорожденных) становятся очевидными практически непреодолимые затруднения в выявлении таких теоретически возможных избыточных случаев наследственных заболеваний радиогенной природы.

МКРЗ оценила и номинальные коэффициенты образований злокачественных опухолей в различных органах. В табл. 6.2 приведены численные значения коэффициентов риска возникновения фатальных раков (опухолей, возникающих в разных органах и тканях).

Таблица 6.2