Použitelnost biodozimetrických metod k včasnému odhadu absorbované dávky při radiačních nehodách.

Ing. Luboš PAVEZKA

Bachelor's thesis

The feasibility of different biodosimetric methods for dose estimation in case of radiation accidents.

Abstract:

Zhoršení náhodných rizik spojených s využíváním ionizujícího záření je v současné době nejpravděpodobnější ze čtyř důvodů. Za prvé lze pozorovat vzrůstající poptávku po zdrojích ionizujícího záření při aplikaci v mnoha průmyslových oblastech (sterilizace potravin, ve stavebnictví a strojírenství). Tento nárůst vede ke zvyšování pravděpodobnosti ztráty zdroje nebo k jeho nevhodnému používání nebo skladování. Za druhé pokroky v medicíně generují nové postupy a v důsledku toho jsou do praxe zaváděny nové přístroje, které jsou účinnější, ale také mnohem složitější k obsluze, čímž se zvyšuje riziko náhodného přeexponování osob. Za třetí možnost teroristického útoku pomocí radiačních nebo jaderných zařízení je v současném politicky rozkolísaném světě pravděpodobnější než kdykoli v minulosti. Za čtvrté nedávná havárie ve Fukušimě (Japonsko) znovu upozornila na rizika expozice v případě nehod jaderných elektráren. Všechny tyto události by mohly vést k náhodné expozici jednoho až několika tisíců jedinců, kteří u sebe neměli dozimetry. Proto je nezbytné, aby bylo možné posoudit úroveň expozice takových osob retrospektivně. V současné době jsou tato hodnocení založena na klinické diagnóze (zejména na symptomech ozáření a na zkoumání krevního obrazu). Tyto postupy mohou být doplněny metodami biologické dozimetrie s možností zpětné rekonstrukce dávky. Biologická dozimetrie je důležitá hlavně v případech, když ozářená osoba neměla svůj osobní dozimetr nebo když je kontext ozáření nejasný. Všechny tyto informace by měly pomoci zdravotnickému personálu poskytnout vhodnou lékařskou péči a stanovit následná dlouhodobá zdravotní opatření podle potřeb pacienta. Ke splnění tohoto úkolu musí být odhady dávek včasné a přesné i při rozsáhlých katastrofách s velkým počtem zasažených osob. Tato bakalářská práce je zaměřena na použitelnost různých technik pro různé scénáře malého i velkého měřítka, počínaje ozářením malými dávkami bez potřeby přímé lékařské pomoci až po akutní nemoc z ozáření. Princip biodozimetrie je založen na detekci změn v buněčné tkáni u jednotlivce, které jsou vyvolány ionizujícím zářením a pozdější využití těchto změn ke zjištění dávky retrospektivně a je-li to možné předpovědět následné klinické reakce jednotlivce. Optimálně by změny v organizmu jedince měly být specifické pro ionizující záření a neměly by být ovlivněny předchozími lékařskými zásahy nebo fyziologickými defekty jedince včetně změn, které by mohly být způsobené stresem a traumaty po ozáření. Existují dva základní typy biodozimetrie s rozdílnými vlastnostmi, které se často doplňují. Jedná se o metody založené na biologických parametrech, jako je aktivace genu nebo detekce chromozomálních abnormalit a metody pracující na základě fyzikálních změn v tkáních. Hlavní faktory pro hodnocení metod jsou časový interval, kdy je možné test biologicky provést, čas na přípravu vzorků a jejich analýzu, dávkové rozpětí, snadnost použití, logistické požadavky, potenciální účinnost, možnost provedení na místě a schopnost podpořit diagnostiku a léčbu pacienta v terapeuticky příhodném časovém okamžiku. Další vývoj biodozimetrie je ovlivněn zejména potřebami činností po velkých nehodách, kde je nezbytné mít nástroj pro identifikaci poškození jedince a jeho zařazení do systému zdravotní péče.

Abstract:

A deterioration of the coincidental hazards linked to the use of ionizing radiation is currently observed for four reasons. First, the increasing demand for radiation sources in numerous industrial applications (food sterilization, construction, engineering) leads to an increasing likelihood of loss of the sources or abnormal/unsuitable use and storage. Second, advances in medicine generate new protocols and tools that are more efficient but also much more complex to execute, increasing the risk of accidental overexposure. Third, the possibility of a terrorist attack using radiological or nuclear devices has to be taken into account. Finally, recent events in Fukushima (Japan) highlight the risks of exposure in the case of nuclear power plant accidents. All these issues could lead to the accidental exposure of one to several thousand individuals not wearing dosimeters. Thus, it is essential to be able to assess the exposure level of victims. Nowadays, this evaluation is based on clinical diagnosis (mainly irradiation symptoms and hematological variations) supplemented with biological dosimetry andphysical dose reconstruction. Biological dosimetry is especially important when the personal dosimeter is lacking or when the accidental context is unclear. All this information should help the medical staff to deliver appropriate medical care and to manage the long-term medical follow-up, if required. To fulfil this task, the dose estimates has to be timely, exact and conclusively reached in large-scale disasters. In my bachelor thesis, I have focused on the applicability of the various techniques for different scenarios: small- and large-scale exposes to different levels of a radiation that could manage to the urgent radiation syndrome and exposures with lower doses that do not need direct care, but should be followed for evidence of long-term impacts. The principle of biodozimetry is to utilize changes caused in the individual by ionizing radiation to estimate the dose and, if feasible, to predict or reflect the clinically relevant reaction. Optimally, the changes should be specific for ionizing radiation, and the response should be unaffected by prior medical or physiological variations among subjects, including changes that might be caused by the stress and trauma from a radiation event. There are two basic types of biodozimetry with dissimilar and very often complementary characteristics: those based on changes in biological parameters such as gene activation or chromosomal abnormalities and those based on physical changes in tissues. Factors advised comprise: time interval when the assay is feasible biologically, time for sample preparation and analysis, dose finding limit, ease of use, logistical demands, potential efficiency, point-of-care eligibility, and the ability to support patient diagnosis and treatment within a therapeutically relevant time point. The development of of biodozimetry has been mainly encouraged by the needs after a large-scale accident, where it is essential to have a tool or device to identify those individuals who would profit to be brought into the medical care system.

Keywords

Radiační dávka, radiační efekty, expozice, ionizující, aberace.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 8. 2015

Accessible from:: 12. 8. 2015

Thesis defence

• Supervisor: prof. Dr. Friedo Zölzer, Ph.D.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Health and Social Studies

Bachelor programme / field:
Specialization in Health Service / Radiological Assistant