Оценка доз в красном костном мозге при пероральном поступлении ⁸⁹Sr

Остеотропный ⁸⁹Sr попадал в организм жителей прибрежных территорий реки Течи, что приводило к его накоплению в костной ткани и облучению красного костного мозга. Цель исследования расчет дозовых коэффициентов, позволяющих перейти от перорального поступления ⁸⁹Sr к поглощенной накопленной дозе на красный костный мозг для взрослых мужчин и женщин. Материалы и методы: Для оценки концентрации изотопа в ткани-источнике использовали биокинетическую модель Sr-AG. После чего оценивали мощности поглощенных доз в ткани-мишени, c помощью дозиметрических фантомов, имитирующих геометрию сред, в которых моделируется перенос излучений. Результатом этого были коэффициенты перехода от удельной активности ⁸⁹Sr в трабекулярной и кортикальной кости к мощности поглощенной дозы в красном костном мозге. Фантомы выполнены по оригинальной методике, их параметры основаны на опубликованных результатах измерений характеристик скелета. Возмущение этих параметров позволяет имитировать индивидуальную изменчивость морфологии кости для расчёта неопределенности. Результаты исследования и их обсуждение: В результате были получены коэффициенты перехода: от стронция в трабекулярной кости 2,3 и 2,2 ( × 10^-7 Гр/с на Бк/кг) для мужчин и женщин соответственно; от стронция в кортикальной кости 0,74 и 0,78 ( × 10^-7 Гр/с на Бк/кг) для мужчин и женщин соответственно. Оценённые дозовые коэффициенты находятся в диапазоне 1,84,4 (× 10^-9 Гр/Бк) для мужчин и 2,30–5,55 (× 10^-9 Гр/Бк) для женщин. Относительные стандартные неопределенности дозовых коэффициентов не превышали 40 %. Заключение: Значения, рассчитанные в рамках данной работы, могут быть использованы для реконструкции доз с целью улучшения оценки радиогенных рисков для облучённого населения Уральского региона, а также рисков, связанных с применением таких радиофармпрепаратов как хлорид ⁸⁹Sr.

1. Дёгтева М.О., Шагина Н.Б., Воробьёва М.И. и др. Современное представление о радиоактивном загрязнении реки теча в 1949–1956 гг. // Радиационная биология, радиоэкология. 2016. № 56 (5). С. 523-534.

2. Akleyev A.V., Degteva M.O. Radioecological consequences of radioactive releases due to weapons-grade plutonium production at the 'Mayak' facility in the Russian Federation // Journal of radiological protection: official journal of the Society for Radiological Protection. 2021. Vol. 41 № 2. DOI: 10.1088/1361-6498/abdfbb.

3. Tolstykh E.I., Sharagin P.A., Shishkina E.A. et al. Stochastic parametric skeletal dosimetry model for humans: Anatomical-morphological basis and parameter evaluation // PLoS One. 2025. Vol. 20 № 7. e0327156. DOI: 10.1371/journal.pone.0327156.

4. Shagina N.B., Tolstykh E.I., Degteva M.O. et al. Age and gender specific biokinetic model for strontium in humans. //

5. Journal of radiological protection: official journal of the Society for Radiological Protection. 2015. Vol. 35 № 1. P. 87127. DOI: 10.1088/0952-4746/35/1/87.

6. Shishkina E.A., Zalyapin V.I., Timofeev Yu.S. Parametric stochastic model of bone structures to be used in computational dosimetric phantoms of human skeleton // Radiation Applications. 2018. Vol. 3. P. 133–37. DOI: 10. 21175/RadJ.2018.02.022.

7. Degteva M.O., Tolstykh E.I., Shishkina E.A. et al. Stochastic parametric skeletal dosimetry model for humans: General approach and application to active marrow exposure from bone-seeking beta-particle emitters // PLoS ONE. 2021. Vol. 16 № 10. P. e0257605. DOI: 10.1371/journal.pone.0257605.

8. ICRP. Dose coefficients for intakes of radionuclides by members of the public: Part 1. ICRP Publication 158 // Annals of the ICRP. 2025. Vol. 53, No 4–5.

9. Shishkina E.A., Sharagin P.A., Tolstykh E.I. et al. Uncertainty of stochastic parametric approach to bone marrow dosimetry of 89,90Sr // Heliyon. 2024. Vol. 10 № 4. P. e26275. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e26275.

10. ICRP. Age-dependent dose to members of the public from intake of radionuclides: part 2: ingestion dose coefficients. ICRP Publication 67 // Annals of the ICRP. 1993. Vol. 23, No 3-4. P. 164.

11. ICRP. Human Alimentary Tract Model for Radiological Protection // ICRP Publication 100 // Annals of the ICRP. 2006. Vol. 36, No 1-2. P. 343.

12. Толстых Е.И., Бугров Н.Г., Кривощапов В.А. и др. Результаты прижизненных измерений содержания стронция-90 в организме жителей уральского региона: анализ данных за 2006-2012 гг. // Радиационная гигиена. 2013. Т. 6, № 1. С. 5-11.

13. Дёгтева М.О., Толстых Е.И., Суслова Г.К. и др. Анализ результатов мониторинга содержания долгоживущих радионуклидов в организме жителей уральского региона // Радиационная гигиена. 2018. Том 11 № 3. С. 30-39. DOI: 10.21514/1998-426X-2018-11-3-30-39.

14. Tolstykh E.I., Degteva M.O., Shagina N.B. et al. Biokinetic models for strontium: estimation of reliability for late period after intake // International Journal of Radiation Medicine. 2002. Vol. 3, No 1-2. P. 133.

15. Shagina N.B., Tolstykh E.I., Zalyapin V.I. Evaluation of age and gender dependences of the rate of strontium elimination 25–45 years after intake: Analysis of data from residents living along the Techa River // Radiation Research. 2003. Vol. 159. P. 239–246. DOI: 10.1088/0952-4746/35/1/87.

16. ICRP. Basic Anatomical and Physiological Data for Use in Radiological Protection Reference Values. ICRP Publication 89 // Annals of the ICRP. 2002. Vol. 3-4. P. 5-265.

17. Sharagin P.A., Shishkina E.A., Tolstykh E.I. Stochastic parametric skeletal dosimetry model for humans: Pediatric and adult computational skeleton phantoms for internal bone marrow dosimetry // PLoS One. 2025. Vol. 20, No 7. P. e0327479. DOI: 10.1371/journal.pone.0327479.

18. Shishkina E.A., Timofeev Y.S., Volchkova A.Y. et al. Trabecula: A Random Generator of Computational Phantoms for Bone Marrow Dosimetry // Health physics. 2020. Vol. 118, No 1. P. 53–59. DOI: 10.1097/HP.0000000000001127.

19. Soppera N., Bossant M., Dupont E. JANIS 4: An Improved Version of the NEA Java-based Nuclear Data Information System // Nuclear Data Sheets. 2014. Vol. 120. P. 294-296. DOI: 10.1016/j.nds.2014.07.071.

20. Campbell B.A., Callahan J., Bressel M. et al. Distribution Atlas of Proliferating Bone Marrow in Non-Small Cell Lung Cancer Patients Measured by FLT-PET/CT Imaging. With Potential Applicability in Radiation Therapy Planning // International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 2015. Vol. 92, No 5. P. 1035-1043. DOI: 10.1016/j.ijrobp.2015.04.027.

21. Шишкина Е.А., Шарагин П.А., Волчкова А.Ю. Аналитическое описание дозообразования в костном мозге от 90Sr, инкорпорированного в кальцифицированных тканях // Вопросы радиационной безопасности. 2021. № 3. С. 72‒82.

22. Любашевский Н.М. Метаболизм радиоизотопов в скелете позвоночных. М.: Наука, 1980. 255 с.

23. Zenda S., Nakagami Y., Toshima M. et al. Strontium-89 (Sr89) chloride in the treatment of various cancer patients with multiple bone metastases // International journal of clinical oncology. 2014. Vol. 19, No 4. P: 739–743. DOI: 10.1007/s10147-013-0597-7.

24. Kraeber-Bodere F., Campion L., Rousseau C. et al. Treatment of bone metastases of prostate cancer with strontium-89 chloride: efficacy in relation to the degree of bone involvement // European Journal Nuclear Medicine. 2000. Vol. 27. P.1487–1493.