Виктор Степанович Репин, доктор биологических наук, заведующий лабораторией экологии
197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, д. 8
Viktor S. Repin, Doctor of Biological Sciences, Head of Ecology Laboratory
Mira Str., 8, Saint-Petersburg, 197101
В статье предложены модель и метод расчета доз бета-облучения секреторных и базальных клеток трахеобронхиального отдела респираторного тракта при движении точечного источника бета-излучения активностью 1 Бк по внутренней поверхности респираторных образований. Количественно результаты расчетов выполнены на примере точечного источника 90Y. В модели расчета доз учтены скорость перемещения источника излучения в каждом респираторном образовании, размеры респираторных образований и глубина залегания секреторных и базальных клеток. Расчеты выполнены для цилиндрической геометрической модели респираторного образования. При оценке доз рассматривались два вида клеток: клетки, облучаемые без выхода бета-частиц в просвет бронха (клетки типа 1), и клетки, облучаемые в результате выхода бета-частиц в просвет бронха (клетки типа 2). Результаты расчетов показали, что с возрастанием номера генерации (порядка ответвления респираторного образования) средние дозы облучения клеток типа 1 более чем в 10 раз больше клеток типа 2. С увеличением номера генерации в трахеобронхиальном дереве дозы на клетки увеличиваются на несколько порядков. Наибольшие дозы формируются в бронхиолах 9—15 генераций, достигая единиц и десятков миллиГрей. Несмотря на то, что с увеличением номера генерации общее число облучаемых клеток уменьшается, коллективные дозы облучения клеток (сумма доз на все клетки респираторного образования) в последних генерациях в 30—50 раз больше доз первых генераций. Таким образом, в случае единичного точечного источника имеет место существенный (на много порядков) разброс доз на отдельные клетки в отдельно взятом респираторном образовании, а также значительные различия в средних дозах трахеи, отдельных бронхов и бронхиол.
The article describes a model and method for calculating beta-exposure doses to secretory and basal cells of the tracheobronchial part of the respiratory tract when a point source of 1 Bq activity moves along the inner surface of respiratory formations. The calculations, that used for proposed model, were performed by using a 90Y point source as an example. The dose calculation model takes into account the speed o f movement of the radiation source in each respiratory formation, the size of the respiratory formations, and the depth of the secretory and basal cells. The dose calculation is based on the dose rate attenuation functions published by W. G. Cross et al. (DOI: 10.1097/00004032-199208000-00002). The calculations were performed for a cylindrical model of a respiratory formation. Two kinds of cells were considered for the dose estimation: cells irradiated without beta-particle exit into bronchial lumen (type 1 cells) and cells irradiated due to beta-particle exit into bronchial lumen (type 2 cells). The results of calculations showed, that as far as the generation number increasing, the average irradiation doses of the type 1 cells are 10 or more times greater than those of the type 2 cells. With increasing generation number in the tracheobronchial tree, doses per cells increase by several orders of magnitude. The highest doses are formed in bronchioles of generations 9-15, reaching units and tens of mGy. In spite of the fact that the number of generation increases, the total number of irradiated cells decreases, the collective doses of irradiated cells (sum of doses to all cells of the respiratory formation) in the last generations are 30-50 times higher than the doses of the first generations. Thus, in case of a single point source, there is a significant (by many orders of magnitude) scatter of doses to individual cells in individual respiratory formation, as well as significant differences in average doses of trachea, individual bronchi and bronchioles.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.