Сәулеленудің денсаулыққа әсерін болжау моделінің ескіруі

Кіріспе

Ескірген радиацияның денсаулыққа әсерін болжайтын модель. Сызықтық шексіз модель (LNT) – радиациялық қорғау саласында иондаушы сәулеленуге байланысты қатерлі ісік, генетикалық мутациялар және тератогендік әсерлер сияқты стохастикалық денсаулық әсерлерін бағау үшін қолданылатын доза-әсер моделі. Модель доза мен денсаулық әсерлері арасындағы сызықтық байланысты қабылдайды, тіпті биологиялық әсерлерді анықтау қиын болатын өте төмен дозаларда да. LNT моделі иондаушы сәулеленудің кез келген дозасы зиянды екенін және әсері өмір бойы жинақталады деген тұжырымды ұсынады. LNT моделі реттеуші органдар тарапынан радиацияның әсерінен қорғау мақсатында денсаулық саясатын қалыптастыру үшін негіз ретінде жиі қолданылады. Модель мутагендік химиялық заттардың қатерлі ісік қаупін бағау үшін де пайдаланылған. Алайда, LNT моделінің дұрыстығы күмәнді, және басқа модельдер де бар: өте төмен дозаларда әсері болмайтын шектік модель, өте төмен дозаларда радиацияның пайдалы болуы мүмкін дейтін радиациялық гормез моделі және сызықтық емес модель. LNT моделі радиацияға қатысты негірленбеген қорқыныш тудырған болуы мүмкін деген пікір бар. LNT моделі стохастикалық әсерлердің басталуына ең төменгі шек жоқ екенін және доза мен стохастикалық денсаулық қаупі арасындағы сызықтық байланыс бар екенін болжайды. Яғни, LNT радиацияның кез келген дозада, тіпті өте кішкентай болса да, зиян келтіру әлеуеті бар екенін және бірнеше өте кішкентай дозалардың жиынтығы бірдей дозаның бір үлкен дозасымен салыстырғанда стохастикалық денсаулық әсерін тудыруы мүмкін екенін ұсынады. LNT-нің ішкі қарама-қайшылықтарына байланысты, ол детерминистік әсерлерге арналған модель емес, олардың орнына басқа доза-әсер қатынастарымен сипатталады. LNT радиациямен шақырылған қатерлі ісіктің ықтималдығын есептеу үшін қолданылатын кең таралған модель, эпидемиологиялық зерттеулер оның қолданылуын жоғары дозаларда қолдайды, бірақ даулы түрде, төмен дозаларда да қолданылады, бұл дозалық аймақ болжамды статистикалық сенімділігі төмен. NRC 2021 жылы петицияларды қабылдамады, себебі "олар LNT моделін қолдануды тоқтату туралы сұранысты қолдайтын жеткілікті негіз ұсынбады". Басқа дозалық модельдерге мыналар жатады: өте төмен дозаларда әсері болмайтын шектік модель және өте төмен дозаларда радиацияның пайдалы болуы мүмкін дейтін радиациялық гормез моделі. Қазіргі деректер шешімді болмағандықтан, ғалымдар қай модельді қолдану керектігі туралы келіспейді, бірақ көптеген ұлттық және халықаралық қатерлі ісік зерттеу ұйымдары төмен дозадағы сәулеленудің әсерін реттеу үшін LNT-ді қолдайды. Модель кейде төмен деңгейдегі радиоактивті ластанудың жиынтық дозаларының қатерлі ісік әсерін бағау үшін қолданылады, бұл даулы мәселе. Мұндай тәжірибе 2007 жылдан бері Халықаралық радиациялық қорғау комиссиясы тарапынан сынға алынуда.

Deprecated model predicting health effects of radiation

The linear no threshold model (LNT) is a dose response model used in radiation protection to estimate stochastic health effects such as radiation induced cancer, genetic mutations and teratogenic effects on the human body due to exposure to ionizing radiation. The model assumes a linear relationship between dose and health effects, even for very low doses where biological effects are more difficult to observe. The LNT model implies that all exposure to ionizing radiation is harmful, regardless of how low the dose is, and that the effect is cumulative over lifetime. The LNT model is commonly used by regulatory bodies as a basis for formulating public health policies that set regulatory dose limits to protect against the effects of radiation. The model has also been used in the assessment of cancer risks of mutagenic chemicals. The validity of the LNT model, however, is disputed, and other models exist: the threshold model, which assumes that very small exposures are harmless, the radiation hormesis model, which says that radiation at very small doses can be beneficial, and the supra linear model. It has been argued that the LNT model may have created an irrational fear of radiation. The LNT model assumes there is no lower threshold at which stochastic effects start, and assumes a linear relationship between dose and the stochastic health risk. In other words, LNT assumes that radiation has the potential to cause harm at any dose level, however small, and the sum of several very small exposures is just as likely to cause a stochastic health effect as a single larger exposure of equal dose value. Because of the inherent differences, LNT is not a model for deterministic effects, which are instead characterized by other types of dose response relationships. LNT is a common model to calculate the probability of radiation induced cancer both at high doses where epidemiology studies support its application, but controversially, also at low doses, which is a dose region that has a lower predictive statistical confidence. NRC rejected the petitions in 2021 because "they fail to present an adequate basis supporting the request to discontinue use of the LNT model". Other dose models include: the threshold model, which assumes that very small exposures are harmless, and the radiation hormesis model, which claims that radiation at very small doses can be beneficial. Because the current data is inconclusive, scientists disagree on which model should be used, though most national and international cancer research organizations explicitly endorse LNT for regulating exposures to low dose radiation. The model is sometimes used to quantify the cancerous effect of collective doses of low level radioactive contaminations, which is controversial. Such practice has been criticized by the International Commission on Radiological Protection since 2007.

Шығу тегі

Радиацияға ұшыраудың қатерлі ісікке байланыстылығы 1902 жылы, яғни Вильгельм Рентген рентген сәулелерін, ал Анри Беккерель радиоактивтілікті ашқаннан кейін алты жыл өткенде байқалды. 1927 жылы Герман Мюллер радиация генетикалық мутацияға себеп болатынын көрсетті. Ол сондай-ақ мутацияны қатерлі ісік ауруының себебі деп атады. Гилберт Н. Льюис пен Алекс Олсон, Мюллердің радиацияның мутацияға тигізетін әсерін анықтағаннан кейін, 1928 жылы биологиялық эволюция механизмін ұсынды, онда геномдық мутация ғарыштық және жер радиациясымен шақырылады және мұндай мутация радиация дозасына пропорционалды түрде жүруі мүмкін деген идея алғаш рет айтылды. Кейіннен Мюллердің зертханасы және басқа да зертханалар мутация жиілігінің дозаға пропорционалды сызықтық байланысын көрсетті. 1946 жылы радиацияның мутагендік әсері жөніндегі еңбегі үшін Нобель сыйлығын алған Мюллер өзінің «Мутацияның пайда болуы» атты Нобель лекциясында мутация жиілігі «қолданылған сәулелену дозасына тікелей және қарапайым пропорционалды» және «шекті доза жоқ» екенін мәлімдеді. Алғашқы зерттеулер радиацияның жоғары деңгейлеріне негізделгендіктен, радиацияның төмен деңгейінің қауіпсіздігін анықтау қиын болды. Дейін, көптеген ерте ғалымдар төзімділік деңгейі болуы мүмкін және радиацияның төмен дозасы зиянды болмауы мүмкін деп сенді. Хиросима мен Нагасакиге атом бомбалары тасталғаннан кейін радиацияның әсеріне қызығушылық күшейді және аман қалғандар зерттелді. Радиацияның төмен дозасының әсеріне қатысты нақты дәлелдерді табу қиын болғанымен, 1940 жылдардың соңында математикалық қарапайымдылығына байланысты LNT идеясы кеңінен танымал болды. 1954 жылы Ұлттық радиациялық қорғау және өлшеу кеңесі (NCRP) рұқсат етілген максималды доза тұжырымдамасын енгізді. 1958 жылы Біріккен Ұлттар Ұйымының Атомдық сәулеленудің әсері жөніндегі ғылыми комитеті (UNSCEAR) LNT моделі мен шекті модельді бағалады, бірақ «кіші дозалар мен олардың әсерлері арасындағы жеке адамдарда немесе үлкен популяциялардағы байланыс туралы сенімді ақпарат алудың қиындығын» атап өтті. Америка Құрама Штаттарының Атом энергиясы жөніндегі бірлескен комитеті (JCAE) де әсер етудің шекті немесе «қауіпсіз» деңгейін анықтай алмады; алайда, ол «Қол жетімді ең төмен деңгейде» (ALARA) тұжырымдамасын енгізді. ALARA радиациялық қорғау саясатының негізгі қағидасына айналды, ол LNT-нің жарамдылығын жасырады. 1959 жылы АҚШ Федералдық радиациялық кеңесі (FRC) өзінің алғашқы есебінде төмен дозалы аймаққа дейін LNT экстраполяциясы тұжырымдамасын қолдады. Денсаулық физикасы қоғамы (АҚШ) LNT моделінің пайда болуы туралы деректік серия жариялады.

The association of exposure to radiation with cancer had been observed as early as 1902, six years after the discovery of X rays by Wilhelm Röntgen and radioactivity by Henri Becquerel. In 1927, Hermann Muller demonstrated that radiation may cause genetic mutation. He also suggested mutation as a cause of cancer. Gilbert N. Lewis and Alex Olson, based on Muller's discovery of the effect of radiation on mutation, proposed a mechanism for biological evolution in 1928, suggesting that genomic mutation was induced by cosmic and terrestrial radiation and first introduced the idea that such mutation may occur proportionally to the dose of radiation. Various laboratories, including Muller's, then demonstrated the apparent linear dose response of mutation frequency. Muller, who received a Nobel Prize for his work on the mutagenic effect of radiation in 1946, asserted in his Nobel lecture, The Production of Mutation, that mutation frequency is "directly and simply proportional to the dose of irradiation applied" and that there is "no threshold dose". The early studies were based on higher levels of radiation that made it hard to establish the safety of low level of radiation. Indeed, many early scientists believed that there may be a tolerance level, and that low doses of radiation may not be harmful. The interest in the effects of radiation intensified after the dropping of atomic bombs on Hiroshima and Nagasaki, and studies were conducted on the survivors. Although compelling evidence on the effect of low dosage of radiation was hard to come by, by the late 1940s, the idea of LNT became more popular due to its mathematical simplicity. In 1954, the National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP) introduced the concept of maximum permissible dose. In 1958, the United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR) assessed the LNT model and a threshold model, but noted the difficulty in acquiring "reliable information about the correlation between small doses and their effects either in individuals or in large populations". The United States Congress Joint Committee on Atomic Energy (JCAE) similarly could not establish if there is a threshold or "safe" level for exposure; nevertheless, it introduced the concept of "As Low As Reasonably Achievable" (ALARA). ALARA would become a fundamental principle in radiation protection policy that implicitly accepts the validity of LNT. In 1959, the United States Federal Radiation Council (FRC) supported the concept of the LNT extrapolation down to the low dose region in its first report. The Health Physics Society (in the United States) has published a documentary series on the origins of the LNT model.

Сәулеленуден сақ болу және мемлекеттік тәртіп

Радиациялық сақтық шаралары күн сәулесінің ультракүлгін компонентіне байланысты, күнге кез келген деңгейде әсер етудің барлық жағдайларында оны қатерлі ісік тудыратын фактор ретінде тізімге енгізуге алып келді. Сақтық LNT моделіне сәйкес, күн сәулесінің қауіпсіз деңгейі анықталған жоқ. 2007 жылы Оттава университетінің Вашингтон қаласындағы Денсаулық сақтау және әлеуметтік қызметтер департаментіне ұсынған зерттеуіне сәйкес, күнге әсер етудің қауіпсіз деңгейін анықтау үшін жеткілікті мәліметтер жоқ. Сызықтық, шегі жоқ модель қоршаған ортадағы радиацияға байланысты күтілетін қосымша өлімдер санын болжау үшін қолданылады, демек, ол мемлекеттік саясатқа зор әсер етеді. Бұл модель кез келген радиациялық шығарылымды жоғалған өмірлер санына аударуға, ал радияциялық әсер етудің кез келген азаюын, мысалы, радонды анықтау нәтижесінде, сақталған өмірлер санына аударуға мүмкіндік береді. Дозалар өте төмен болған кезде, модель халықтың өте шағын бөлігінде ғана жаңа қатерлі ісіктердің пайда болуын болжайды, бірақ үлкен халық үшін өмір саны жүздеген немесе мыңдағанға дейін есептеледі. Денсаулық физикасында радиацияның рұқсат етілген максималды деңгейін белгілеу үшін ұзақ жылдар бойы сызықтық модель қолданылып келеді.

Психикалық денсаулыққа әсері

Радиацияға қатысты LNT моделінің негізсіз қорқыныш тудырғаны айтылады, оның байқалатын әсерлері LNT-мен болжанған байқалмайтын әсерлерден әлдеқайда маңызды. Швейцариядағы мысал келтірсек, осы негізсіз қорқыныштан туындап, дені сау жаңа туған нәрестелерге жүздеген түсік жасалған. Алайда, 1999 жылы апаттан кейін EUROCAT дерекқорындағы шамамен миллион туылған баланың мәліметтері "әсер еткендер" және бақылау топтарына бөлініп зерттелді. Чернобыльдің әсері анықталмағандықтан, зерттеушілер "кейін қарап тұрғанда, халықтың жаңа туған балаға радиацияның әсерінен қорқуы негізсіз болған" деген қорытындыға келді. Германия мен Түркиядағы зерттеулерге қарамастан, апаттан кейін жүктіліктің теріс нәтижелеріне байланысты нақты дәлелдер Грекия, Дания, Италия сияқты елдердегі таңдаулы түсіктердің жанама әсерлері ғана болды, бұл жағдай қорқыныштан туындады. Төмен деңгейлі радиацияның салдары көбінесе радиологиялық емес, психологиялық болып келеді. Өте төмен деңгейлі радиацияның зияны анықталмайтындықтан, оған ұшыраған адамдар болашақта не болатынына қатысты үлкен мазасыздыққа толы күйде қалады. Көптеген адамдар өмір бойы зақымдалғанына сенеді және туу дефектілерінен қорқып бала туудан бас тартады. Олар өздерінен жұқпалы аурудан қорқатындықтан қоғамнан шеттетілуі мүмкін. Радиациялық немесе ядролық апаттан мәжбүрлі түрде эвакуациялау әлеуметтік оқшаулануға, алаңдаушылыққа, депрессияға, психосоматикалық медициналық проблемаларға, ашкөз мінез-құлыққа немесе өзіне-өзі зиян келтіруге әкелуі мүмкін. 1986 жылғы Украинадағы Чернобыль ядролық апаты осының нәтижесі болды. 2005 жылғы толыққанды зерттеуде "Чернобыльдің психикалық денсаулыққа тигізген әсері – апаттан туындаған ең ірі халық денсаулығы мәселесі" деген қорытынды жасалды. Мұндай үлкен психологиялық қауіп басқа да адамдарды қатерлі ісік және басқа да өлімге әкелетін ауруларға ұшырататын факторларға тән емес. Мысалы, көмірді өртеуден шығатын күнделікті эмиссияларға қатысты үлкен қорқыныш тудырмайды, бірақ Ұлттық ғылым академиясының зерттеуі бойынша, бұл АҚШ-та жылына 10 000 адамның ерте қайтысына себеп болады. "Тек ядролық радиация ғана үлкен психологиялық ауыртпалықты көтереді – өйткені ол бірегей тарихи мұраны сақтайды".

It has been argued that the LNT model had caused an irrational fear of radiation, whose observable effects are much more significant than non observable effects postulated by LNT. As far afield as the country of Switzerland, hundreds of excess induced abortions were performed on the healthy unborn, out of this no threshold fear. Following the accident however, studies of data sets approaching a million births in the EUROCAT database, divided into "exposed" and control groups were assessed in 1999. As no Chernobyl impacts were detected, the researchers conclude "in retrospect the widespread fear in the population about the possible effects of exposure on the unborn was not justified". Despite studies from Germany and Turkey, the only robust evidence of negative pregnancy outcomes that transpired after the accident were these elective abortion indirect effects, in Greece, Denmark, Italy etc., due to the anxieties created. The consequences of low level radiation are often more psychological than radiological. Because damage from very low level radiation cannot be detected, people exposed to it are left in anguished uncertainty about what will happen to them. Many believe they have been fundamentally contaminated for life and may refuse to have children for fear of birth defects. They may be shunned by others in their community who fear a sort of mysterious contagion. Forced evacuation from a radiation or nuclear accident may lead to social isolation, anxiety, depression, psychosomatic medical problems, reckless behavior, or suicide. Such was the outcome of the 1986 Chernobyl nuclear disaster in Ukraine. A comprehensive 2005 study concluded that "the mental health impact of Chernobyl is the largest public health problem unleashed by the accident to date". Such great psychological danger does not accompany other materials that put people at risk of cancer and other deadly illness. Visceral fear is not widely aroused by, for example, the daily emissions from coal burning, although as a National Academy of Sciences study found, this causes 10,000 premature deaths a year in the US. It is "only nuclear radiation that bears a huge psychological burden – for it carries a unique historical legacy".