Метод и компьютерная программа расчета доз фотонного излучения в фантомах тела человека

В статье представлен метод и разработанная на его основе компьютерная программа расчета дозиметрических характеристик, необходимых для оценки или ограничения воздействия ионизирующего излучения (средние органные дозы, эффективная доза, распределение поглощенной дозы в критическом органе), на основе измеряемых характеристик полей фотонного излучения (керма в воздухе, показания индивидуальных дозиметров) с энергией 0,02—10 МэВ. Программа позволяет рассчитывать значения более чем 20 средних органных доз в восьми расчетных моделях тела взрослого человека и детей, эффективную дозу, распределение поглощенной дозы в красном костном мозге. Кроме того, рассчитываются отношения значений эффективной дозы к показаниям «индивидуальных дозиметров», размещенных в 48 фиксированных точках на поверхности фантома. Разработанный расчетный метод и компьютерная программа могут быть эффективно использованы: 1) для расчета доз внешнего облучения и прогноза степени радиационного поражения в случаях острого аварийного облучения персонала и населения; 2) при разработке моделей облучения персонала, работающего в полях с резко неравномерным распределением их характеристик по пространству, занимаемому человеком; 3) при планировании контрмер при ликвидации последствий радиоактивного загрязнения территорий (расчет маршрутов и времени пребывания персонала в опасных зонах); 4) при обучении и тренинге персонала, участвующего в расследовании и ликвидации последствий радиационных аварий.

1. ICRP, 1996b. Conversion coefficients for use in radiological protection against external radiation. ICRP Publication 74. Ann. ICRP 26 (3/4).

2. ICRP, 2010. Conversion Coefficients for Radiological Protection Quantities for External Radiation Exposures. ICRP Publication 116, Ann. ICRP 40(2-5).

3. Jones, T. D. CHORD Operators for Cell-Survival Models and Insult Assessment to Active Bone Marrow. Rad. Res. 71,260 - 283 (1977).

4. Бергельсон, Р Многогрупповой метод расчета защиты от нейтронов / Р Бергельсон, А.П. Суворов, Б.З. Торлин. -Москва: Атомиздат, 1970. - 269 с.

5. Николаев, М.Н. Многогрупповое приближение в теории переноса нейтронов / М.Н. Николаев и др. - Москва: Энергоатомиздат, 1984. - 256 с.

6. Ritts, J., Solomito, E, Stevens, P Calculations of Neutron Fluence to Kerma Factors for Human Body. Nuclear Application Technology 7, 89-95 (1969).

7. Голиков, В.Ю. Распределение поглощенной дозы фотонов в фантоме человека / В.Ю. Голиков, А.Н. Барковский, И.А. Лихтарев // Атомная энергия. - 1989. -Т. 67, Вып. 6. - С. 396-399.

8. ICRU. Radiation Quantities and Units. Report No. 33. Washington, DC: International Commission on Radiation Units and Measurements. (1980).

9. King, S. D. and Spiers, F. W. Photoelectric enhancement of the absorbed dose from X-rays to human bone marrow. Experiment and theoretical studies. Br J Radiol, 58, 345-356 (1985).

10. Snyder WS, Ford MR, Warner GG, Fisher HL, Jr. Estimates of absorbed fractions for monoenergetic photon sources uniformly distributed in various organs of a heterogeneous phantom. MIRD Pamphlet No. 5. New York: Society of Nuclear Medicine; 1969.

11. Snyder WS, Ford MR, Warner GG. Estimates of specific absorbed fractions for photon sources uniformly distributed in various organs of a heterogeneous phantom. MIRD Pamphlet No. 5 (Revised). New York: Society of Nuclear Medicine; 1978.

12. Cristy, M. Mathematical phantoms representing children of various ages for use in estimates of internal dose. Oak Ridge National Laboratory, ORNL/NUREG/TM-367 (1980).

13. Eun Young Han, Wesley E. Bolch, and Keith F. Eckerman. Revisions to the ORNL series of adult and pediatric computational phantoms for use with the MIRD schema.

14. International Commission of Radiological Protection. Basic Anatomical and Physiological Data for Use in Radiological Protection: Reference Values. ICRP Publication 89. Ann ICRP 32 (3-4) (2002).

15. ICRU, 1992. Photon, Electron, Proton and Neutron Interaction Data for Body Tissues. ICRU Report 46. International Commission on Radiation Units and Measurements, Bethesda, MD.

16. Kramer, R., Zankl, M., Williams, G. and Drexler, G. The calculation of dose from external photon exposures using reference human phantoms and Monte Carlo methods. Part I: The male (ADAM) and female (EVA) adult mathematical phantoms. GSF-Report S-885, Institut fur Strahlenschutz, GSF-Forschungszentrum fur Umwelt und Gesundheit, Neuherberg-Munchen (1982).

17. ICRP (1975). International Commission on Radiological Protection, Report of the Task Group on Reference Man, ICRP Publication 23 (Pergamon Press, Oxford).

18. ICRP, 1991. 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 60. Ann. ICRP 21(1-3).

19. ICRP, 2007. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 103. Ann. ICRP 37(2-4).

20. X-5 Monte Carlo Team, “MCNP - A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5,”LA-UR-03-1987 (Vol 1: Overview and Theory), LA-CP-03-0245 (Vol 11: User’s Guide), LA-CP-03-0284 (Vol 111: Developer’s Guide) (April, 2003).

21. Los Alamos National Laboratory. “MCNP 5: Monte Carlo N-Particle Transport Code System, Version 1.40.” Contributed by Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico, (2004).

22. Thomasz E., Eckerl H., Drexler G. Experimental determination of conversion factors between organ doses and measured quantities for external photon irradiation. Health Physics, 1985, v. 49, p. 897-905.

23. Alderson, S. W., Lanzl, L. H., Rollins, M., Spira, I. An instrumented phantom system for analog computation of treatment plans. American Journal of Roentgenology, 87:185 (1962).

24. OOO «Уралприбор». Дозиметры и детекторы: http://akidk.ru (дата обращения: 25.01.2019).

25. Golikov, V. Yu., Nikitin, V.V. Estimation of mean organ doses and effective dose equivalent from Rando Phantom measurements. Health Phys, 56 (1), 111-115 (1989).

26. V. Golikov, A. Barkovsky, E. Wallstrom, A. Cederblad. A comparative study of organ doses assessment for patients undergoing conventional X-ray examinations: phantom experiments vs. calculations. Radiation Protection Dosimetry, Volume 178, Issue 2, 1 January 2018, p. 223-234.