БИОЛОГИЧЕСКАЯ ДОЗИМЕТРИЯ ПРИ РАВНОМЕРНОМ ВНЕШНЕМ ОБЛУЧЕНИИ ОРГАНИЗМА
В настоящее время проведен сравнительный анализ. нескольких математических моделей для построения калибровочных кривых при γ-облучении 60 Со в диапазоне доз 5 - 500 Р лимфоцитов человека в культуре. Получены калибровочные кривые для трех основных цитогенетических показателей: процента аберрантных хромосом и клеток, общего суммы числа дицентриков аберраций и колец. Калибровочные кривые по первым двум данным показателям позволяют регистрировать дозу радиации в диапазоне 15 400 Р с ошибкой, не превышающей 40% при небольших дозах и 20% при высоких дозах излучения
Общие требования к построению калибровочных кривых выхода хромосомных аберраций Характеристика исходного материала. Принцип метода биологической дозиметрии основывается на получении калибровочных (дозовых) кривых частоты хромосомных аберраций при облучении in vitro лимфоцитов периферической крови человека. В данном случае лимфоциты периферической крови разных доноров обоего пола в возрасте 20 40 лет были подвергнуты гамма облучению 60 Со в диапазоне доз 5 500 р при мощности дозы 35 -45 р/мин. Облучение клеток производилось перед началом культивированием в питательной среде (без добавления ФГА) Методики культивирования лимфоцитов, приготовления препаратов и анализа аберраций хромосом соответствовали общепринятым.
Цитогенетические показатели, используемые для построения калибровочных кривых. Обычно для биологической дозиметрии используют частоту дицентрических и кольцевых хромосом, в виду более легкой их идентификации. Однако с помощью этих типов аберраций возможна оценка сравнительно больших доз радиации, поскольку при невысоких уровнях облучения частота дицентриков и колец слишком незначительна, чтобы служить основой биологической дозиметрии. В связи с этим, наряду с частотой дицентриков и колец, для построения калибровочных кривых используют два дополнительных цитогенетических теста общую частоту аберраций хромосом и процент аберрантных клеток. Первый из них позволяет оценивать дозу радиации при достаточно низких уровнях облучения, а простота регистрации второго теста позволяет применить машинный анализ при кариологическом исследовании.
Выбор адекватной математической модели для построения калибровочных кривых. При построении калибровочных кривых важным моментом является выбор математико-статистической модели. Такая модель должна быть адекватной исходным экспериментальным данным, давать несмещенные (истинные) оценки дозы облучения и «работать» в достаточно широком диапазоне доз. При статистическом анализе экспериментальных данных обнаружено, что из применяемых в настоящее время математических моделей при описании зависимости цитогенетического эффекта от дозы радиации (линейной, квадратичной, линейно-квадратичной и степенной), лучше всего этим требованиям для всех трех выше указанных цитогенетических показателей отвечает линейноквадратичная модель:
У=α + βD + с. D 2 1 где У исследуемый цитогенетический показатель; D доза облучения; α, β, с параметры модели. Поэтому при построении калибровочных кривых для целей биологической дозиметрии по трем цитогенетическим тестам : общей частоте аберраций хромосом, суммарной частоте дицентрических и кольцевых хромосом и проценту аберрантных клеток, необходимо пользоваться линейно- квадратичной зависимостью эффекта от дозы.
Для целей биологической дозиметрии калибровочные кривые должны основываться на результатах многих опытов, так как имеется вариабельность в частоте хромосомных аберраций, обусловленная индивидуальными различиями доноров, условиями культивирования лимфоцитов и т. д. При расчете доверительных интервалов следует использовать текущие значения дисперсии, оцененные методом кусочно линейной аппроксимации для каждой градации дозы. Это является важным условием при определении точности биологической дозиметрии, особенно при ее сопоставлении с физическими методами дозиметрии.
Расчетные значения параметров калибровочных кривых (со стандартными отклонениями) для линейно-квадратичной модели Цитогенетические показатели Параметры модели а в с х 10 -3 Диапазон доз, р Процент аберрантных -1, 9± 0, 9 клеток 0, 274± 0, 012 -0, 125± 0, 034 15 -500 Общее аберраций хромосом клеток) 0, 143± 0, 019 1, 08± 0, 058 15 -400 0, 099± 0, 017 0, 49± 0, 052 15 -400 число 1, 0± 0, 6 (на 100 Сумма дицентриков и -0, 9± 0, 5 колец (на 100 клеток)
Калибровочные кривые, рекомендуемые для целей биологической дозиметрии при относительно равномерном облучении человека. Калибровочные кривые для оценки поглощенной дозы по цитогенетическим показателям: проценту аберрантных клеток
Калибровочные кривые для оценки поглощенной дозы по цитогенетическим показателям: общему числу аберраций хромосом (Б)
Калибровочные кривые для оценки поглощенной дозы по цитогенетическим показателям: сумме дицентриков и колец (В)
СПОСОБ ОЦЕНКИ ДОЗЫ И ВЕЛИЧИНЫ ОБЛУЧЕННОГО ОБЪЕМА ТЕЛА ПРИ ЧАСТИЧНОМ РАДИАЦИОННОМ ПОРАЖЕНИИ Для определения дозы и величины объема тела облученного при частичном радиационном воздействии (случай неравномерного воздействия) на основании анализа аберраций хромосом в лимфоцитах периферической крови человека используют полученные в экспериментах in vitro кривые зависимости частоты дицентриков (на 1 клетку с дицентриками) от дозы и процента клеток с дицентриками.
В случае относительно равномерного облучения для расчета доз применяют показатели средней частоты дицентриков (на 1 или 100 проанализированных клеток), используя полученные в экспериментах in vivo или после тотального терапевтического облучения кривые доза- эффект. Однако в случае неравномерного радиационного воздействия в крови присутствует смесь облученных в разных дозах и необлученных лимфоцитов. Поэтому средняя частота дицентриков будет малоинформативной, так как с ее помощью оценивается лишь средняя поглощенная доза на все тело, и она может быть одинаковой при самых различных вариантах неравномерного облучения.
Это относится и к частичному радиационному воздействию, т. е. такому случаю, когда облучению в какой-либо примерно одной дозе подвергается только одна часть тела в то время, как другая остается неповрежденной. Например, при облучении половины туловища в дозе 3 Гр, одной четверти в дозе 4, 5 Гр и одной восьмой в дозе 6, 5 Гр частота дицентриков одна и та же и равна уровню дицентриков, наблюдающемуся при тотальном равномерном облучении человека в дозе 2 Гр. Следует ожидать, что такие разнотипные воздействия радиации приведут к принципиальным различиям в течении острой лучевой болезни, ее исходе и отдаленных последствиях.
В рекомендациях МАГАТЭ изложен метод определения величины популяции облученных клеток и поглощенной ими дозой при частичном облучении, основанный на представлении о том, что во фракции облученных лимфоцитов распределение дицентриков по клеткам соответствует распределению Пуассона. Можно применить и другой вариант метода, который заключается в следующем. Поскольку спонтанный уровень дицентриков очень низок (1 на 1000 клеток), то такой показатель как частота дицентриков только в клетках с дицентриками является характеристикой лишь облученной популяции клеток. При предварительных исследованиях в условиях относительно равномерного воздействия радиации получают кривые зависимости частоты дицентриков (на 1 клетку с дицентриками) от дозы и от выхода клеток с дицентриками (рис. 6. 1, 6. 2). По первой кривой оценивают дозу в случае частичного облучения, по второй ожидаемый процент клеток с дицентриками, если радиационное воздействие было относительно равномерным.
Далее определяют процент облученных лимфоцитов при частичном облучении по формуле: 4 F = (Nd /NPd)10 , где F - процент облученных лимфоцитов во всей их популяции, N общее число проанализированных клеток, Nd наблюдаемое число клеток с дицентриками, Pd процент клеток с дицентриками, соответствующий наблюдаемой частоте дицентриков (на 1 клетку с дицентриками) в случае, если бы облучение было относительно равномерным. Все можно давать с доверительными интервалами.
Средние частоты клеток с дицентриками и дицентриков (M±m) в культурах лимфоцитов крови людей после γ-облучения in vitro Доза, Число Гр доноров проанализи рованных клеток Частота дицентриков с дицентрикам, на 100 на 1 клетку с % клеток дицентриками 1 5 2100 10, 1± 0, 2 10, 3± 0, 3 1, 02± 0, 01 1, 5 6 437 19, 6± 1, 6 20, 7± 1, 6 1, 06± 0, 02 2 6 2732 25, 3± 0, 6 28, 2± 0, 9 1, 12± 0, 01 3 6 2647 44, 0± 1, 2 55, 8± 2, 0 1, 27± 0, 02 4 8 1500 65, 4± 0, 9 100, 7± 2, 2 1, 54± 0, 0 5 5 1651 76, 2± 0, 6 133, 7± 3, 1 1, 75± 0, 03 6 8 2522 88, 4± 0, 8 202, 8± 5, 9 2, 28± 0, 05 8 6 1253 95, 3± 0, 9 312, 0± 23 3, 26± 0, 21
Для построения калибровочных кривых можно использовать уравнения регрессии, которые имеют следующий вид: 1). для зависимости частоты дицентриков (на 1 клетку с дицентриками) (Y) от дозы (D) Y = 0. 857 exp (0, 142 D) и Y = 0. 729 + 0. 499 D в диапазонах доз 1 5 и 5 8 Гр соответственно По оси абсцисс доза облучения Гр; по оси ординат числ дицентриков клетку с дицентриками. Иллюстрация оценки дозы с 95% ными доверительными интервалами по частоте дицентриков на 1 клетку дицентриками.
Скачать презентацию БИОЛОГИЧЕСКАЯ ДОЗИМЕТРИЯ ПРИ РАВНОМЕРНОМ ВНЕШНЕМ ОБЛУЧЕНИИ ОРГАНИЗМА
биодозимтрия при равномерном.ppt