Оценка применимости специальной модели поведения плутония в присутствии хелатов в случаях раневого поступления промышленных соединений плутония работникам ФГУП «ПО «Маяк»»

В случаях поступления повышенных уровней плутония для ускорения выведения и снижения скорости отложения в органах основного депонирования используется хелат диэтилентриамин-пентауксусная кислота в форме соединения кальция Ca-ДТПА (пентацин). Для интерпретации результатов измерений нуклида в экскретах при оценке доз внутреннего облучения от плутония используются биокинетические и дозиметрические модели, рекомендуемые МКРЗ; в случае поступления актинидов через поврежденные кожные покровы рекомендуется использовать модели НКРЗ США. Так как применение хелатов существенно меняет картину выведения плутония с мочой, для описания биокинетики плутония под воздействием хелатов разрабатываются специальные модели поведения комплекса Pu-ДТПА. Целью данной работы является оценка пригодности специальной модели поведения плутония в присутствии хелатов, разработанной автором K. Konzen, для описания биокинетики плутония в организме в случаях раневого поступления промышленных соединений плутония работникам производственного объединения «Маяк». В исследовании были использованы результаты измерения активности плутония в суточном количестве мочи для 3 случаев поступления актинидов через поврежденные кожные покровы и лечением Ca-ДТПА: длительность применения препарата пентацин и сроки наблюдения за работниками зависели от уровней поступления. Для каждого случая был подобран наиболее вероятный тип поступившего соединения с помощью критерия Акаике. Затем, в те же дни, когда определялись фактические значения активности плутония в суточных количествах мочи, в соответствии с выбранной моделью были получены расчетные значения активности плутония. Для анализа соответствия расчетных данных фактически использовались статистические критерии Фостера – Стюарта, Бройша – Годфри, Манна – Уитни, Шапиро – Уилка, коэффициент детерминации. Получено, что для всех рассматриваемых случаев скорректированный коэффициент детерминации и критерий Фостера – Стюарта указывают на согласие фактических данных расчетным. Выполненный статистический анализ согласия расчетных данных фактическим результатам измерения активности плутония в моче показал, что предложенная K. Konzen специальная модель поведения плутония способна предсказывать активность плутония в моче как в период проведения мер по декорпорации радионуклидов, так и в период последействия пентацина.

1. ICRP. The metabolism of plutonium and related elements. ICRP Publication 48 // Annals of the ICRP. 1986. Vol. 16, No 2-3.

2. Dumit S., Bertelli L., Klumpp J.A. et al. Chelation Modeling: The Use of Ad Hoc Models and Approaches to Overcome a Dose Assessment Challenge // Health Physics. 2020. Vol. 118, No.2. P.193–205.

3. Соколова А.Б., Ефимов А.В., Суслова К.Г. Уточнение коэффициента ускорения выведения плутония с мочой под влиянием пентацина для интерпретации результатов контроля внутреннего облучения при хроническом ингаляционном поступлении промышленных соединений плутония // Вопросы радиационной безопасности. 2015. № 2 (78). С. 60-66.

4. Sokolova A.B., Suslova K.G., Miller S.C. Urinary excretion of plutonium in Mayak workers during and after Ca-DTPA administration // Radiation Protection Dosimetry. 2021. Vol. 197 (2-4). Р. 154-162.

5. ICRP. Limits for intakes of radionuclides by workers. ICRP Publication 30, Part 1 // Annals of the ICRP. 1979. Vol. 2, No 3/4.

6. ICRP. Human respiratory tract model for radiological protection. ICRP Publication 66 // Annals of the ICRP. 1994. Vol. 24, No 1–3.

7. ICRP. Age-dependent doses to members of the public from intake of radionuclides: Part 2. Ingestion dose coefficients. ICRP Publication 66 // Annals of the ICRP. 1993. Vol. 23, No 3/4.

8. NCRP Report No 156. Development of a Biokinetic Model for Radionuclide-Contaminated Wounds and Procedures for Their Assessment, Dosimetry and Treatment. Bethesda (MD): National Council on Radiation Protection and Measurements; 2006.

9. Hall R.M., Poda G.A., Fleming R.R., Smith J.A. A mathematical model for estimation of plutonium in the human body from urine date influenced by DTPA therapy // Health Physics. 1978. Vol. 34. P. 419-431.

10. La Bone T.R. Evaluation of Intakes of Transuranics Influences by Chelation Therapy // Internal Radiation Dosimetry. 1994. 667 p.

11. Bailey B.R., Eckerman K.F., Townsend L.W. An analysis of a puncture wound case with medical intervention // Radiation Protection Dosimetry. 2003. Vol. 105. P. 509–512.

12. James A.C., Sasser L.B., Stuit D.B. et al. USTUR whole body case 0269: demonstrating effectiveness of I.V. Ca-DTPA for Pu // Radiation Protection Dosimetry. 2007. Vol. 127, No 1-4. P. 449-455.

13. Breustedt B., Blanchardon E., Berard P. et al. Biokinetic modeling of DTPA decorporation therapy: the CONRAD approach // Radiation Protection Dosimetry. 2009. Vol. 134. P. 38-48.

14. Breustedt B., Blanchardon E., Berard P. et al. The CONRAD approach to biokinetic modeling of DTPA decorporation therapy // Health Physics. 2010. Vol. 99, No 4. P. 547-552.

15. Разработка системы контроля поступления актинидов в организм персонала через поврежденные кожные покровы. Заключительный отчет по контракту №11.317.06.0. Шифр «Раны». Озерск, 2009.

16. Dumit S., Avtandilashvili M., Strom D.J. et al. Improved Modeling of Plutonium-DTPA Decorporation // Radiation Research. 2019. Vol. 191. P. 201–210.

17. Dumit S., Avtandilashvili M., McComish S.L. et al. Validation of a System of models for plutonium decorporation therapy // Radiation and Environmental Biophysics. 2019. Vol. 58. P. 227–235.

18. Konzen K., Brey R. Development of the Plutonium-DTPA biokinetic model // Health Physics. 2015. Vol. 108, No 6. P. 565-573.

19. Konzen K., Brey R., Miller S. Plutonium-DTPA model application with USTUR cases 0269 // Health Physics. 2016. Vol. 110, No 1. P. 59-65.

20. Konzen K., Miller S., Brey R. Proposed modification to the plutonium systemic model // Health Physics. 2015. Vol. 109, No 1. P. 307-318.

21. Gremy O., Laurent D., Coudert S. et al. Decorporation of Pu/ Am Actinides by chelation therapy: new arguments in favor of an intracellular component of DTPA action // Radiation Research. 2016. Vol. 185. P. 568-579.

22. Соколова А.Б., Ефимов А.В. Эффективность неотложной хелатотерапии для работников ПО «Маяк» в случае поступления актинидов через поврежденные покровы кожи // Вопросы радиационной безопасности. 2019. № 3. С. 74-82.

23. Соколова А.Б., Ефимов А.В. Декорпорация плутония: эффективность отложенной хелатотерапии в случаях острого поступления через поврежденные покровы кожи у работников ПО «Маяк» // Вопросы радиационной безопасности. 2021. № 2. С. 70-80.

24. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 816 с. ISBN 5-9221-0707-0.

25. Motulsky H.J., Christopoulos A. Fitting models to biological data using linear and nonlinear regression. A practical guide to curve fitting. San Diego CA: GraphPad Software Inc., 2003.

26. Bhattacharyya M.H., Guilmette R.A., Peterson D.P. et al. Estimation of skeletal plutonium levels based on DTPA-induced radionuclide excretion in feces: possible application to man // Health Physics. 1978. Vol. 34. P. 549-555.

27. Roedler H.D., Nobke D., Ohlenschlager L. et al. Incorporation of 241Am: effectiveness of late DTPA chelation therapy // Radiation Protection Dosimetry. 1989. Vol. 26, No 1/4. P. 377-379.

28. Любчанский Э.Р., Кузьменко О.В., Осовец С.В., Соколова С.Н. Прогнозные оценки метаболизма и канцерогенного действия альфа-излучателей (234,235U, 237Np, 239Pu, 241Am) в легких и скелете человека: обобщение экспериментальных данных, полученных на различных биологических моделях. Озерск, 2011. 304 с.

29. Guilmette R.A., Lindhorst P.S., Hanlon L.L. Interaction of Pu and Am with bone mineral in vitro // Radiation Protection Dosimetry. 1998. Vol. 79, No 1–4. P. 453–458.

30. Cohen N., Guilmette R.A., Wrenn M.E. Chelation of 241Am from the liver and skeleton of adult baboon // Radiation Research. 1974. Vol. 58. P. 439-447.