Изучение радиационных рисков необходимо для радиационной безопасности, ведь в настоящее время радиационные технологии широко используются в различных отраслях, и сфера их применения постоянно растёт.
Доцент кафедры радиационной биологии биологического факультета ЧелГУ Елена Шишкина защитила докторскую диссертацию, результаты которой способствуют решению проблемы радиационных рисков при хроническом облучении в малых дозах.
Проведённое радиобиологами исследование позволяет получить ответ на вопрос о том, сравнимы ли последствия кратковременного облучения людей ионизирующим излучением с высокой мощностью дозы (как это было, к примеру, при бомбардировке Хиросимы и Нагасаки) с последствиями хронического низкоинтенсивного воздействия.
«Современные нормы радиационной безопасности основаны на данных о радиационных рисках, полученных в исследованиях японских когорт облучённых, – объясняет Елена Шишкина. – Однако низкоинтенсивное радиационное воздействие до сих пор остаётся очень вероятным сценарием. Такие риски есть как у персонала предприятий топливно-ядерного цикла, так и у медиков, работающих с источниками ионизирующего излучения. Кроме того, в результате радиационных аварий (как это произошло в Фукусиме) возможно загрязнение окружающей среды радиоактивными изотопами, что потенциально может подвергнуть население близлежащих территорий пролонгированному низкоинтенсивному облучению. Изучение рисков низкоинтенсивного радиационного воздействия проводится в разных странах мира по данным наблюдений за здоровьем шахтёров, персонала предприятий топливно-ядерного цикла, медицинских работников. Наша же работа была посвящена исследованию населения, проживающего на радиоактивно-загрязнённых территориях Южного Урала. Население представлено всеми возрастными группами без отбора по состоянию здоровья».
Известно, что в середине прошлого века на Урале в результате производственной деятельности ПО «Маяк» произошли несколько радиационных ситуаций, приведших к загрязнению обширных территорий. Самыми значимыми с точки зрения облучения населения были сбросы жидких радиоактивных отходов (1949 – 1956) в реку Течу, на берегах которой было расположено множество населённых пунктов, и термальный взрыв хранилища в 1957 году, приведший к выбросу радиоактивных изотопов в атмосферу с последующим их выпадением (ВУРС – Восточно-Уральский радиоактивный след). Последствия этих событий и были проанализированы радиобиологами ЧелГУ.
«Особенностью исследования рисков низкоинтенсивного радиационного воздействия является необходимость многолетних наблюдений за населением загрязнённых территорий, – отмечает Елена Шишкина. – Это не то исследование, которое можно осуществить в краткосрочный период, поскольку речь идёт об изучении продолжительности жизни и рисках возникновения онкологических заболеваний в отдалённые периоды после облучения».
Группа учёных кафедры радиационной биологии ЧелГУ и Уральского научно-практического центра радиационной медицины под руководством профессора, заслуженного деятеля науки РФ, заведующего кафедрой Александра Аклеева проводит сбор, систематизацию и анализ данных о заболеваемости и смертности облучённых лиц и их потомков. Эта системная работа, которая лежит в основе оценки рисков, ведётся уже на протяжении 60 лет.
«Однако недостаточно иметь только биомедицинские данные, – поясняет Елена Шишкина. – Необходимо ещё оценить величину радиационного воздействия на каждого из наблюдаемых (в объединённой когорте жителей прибрежных территорий реки Течи и ВУРСа таковых порядка 50 тысяч человек). Для ретроспективной оценки доз была создана дозиметрическая система, которая представляет собой математическую модель дозообразования».
В основе научной работы Елены Шишкиной лежит метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) на эмали зубов, измеряющий радиационно-индуцированные стабильные радикалы в биологическом гидроксиапатите кальция. Ретроспективная ЭПР-дозиметрия зубов была начата через 50 лет после начала облучения населения.
«Использовать предсказания модели можно только при условии адекватного отражения ею реальной ситуации. Мы решили использовать метод ЭПР для измерения поглощённой дозы в эмали зубов людей и сопоставить результаты измерений с предсказаниями модели, – рассказывает Елена Шишкина. – Казалось бы, всё просто: измеряем и сравниваем. Но не тут-то было! Необходимо было организовать сбор и хранение биообразцов облучённых людей. Мы это сделали – создали банк зубных тканей, и с 1992 по 2006 годы собрали более 800 образцов зубов облучённых и 2000 контрольных образцов зубов, удалявшихся в стоматологических кабинетах исключительно по медицинским показаниям. К измерениям были привлечены шесть лабораторий (четыре российские и две европейские). А поскольку метод ЭПР до сих пор не имеет строгой метрологической базы, то мы разработали систему для гармонизации измерений, выполненных с разной точностью и имеющие не исключённое систематическое смещение. Это была масштабная работа, в которую внесли большой вклад мои ученики, защитившие кандидатские диссертации – Денис Иванов, Юрий Тимофеева и Александра Волчкова».
Таким образом, уральскими радиобиологами была проведена многолетняя, мультидисциплинарная и межвузовская комплексная научная работа, в которую было вовлечено множество специалистов, среди которых – заведующая биофизической лабораторией УНПЦ РМ Марина Дегтева, научные сотрудники и инженеры УНПЦ РМ Евгения Толстых, Валентина Швед, Елена Токарева и многие другие.
«В результате многолетних усилий мы смогли убедительно подтвердить адекватность дозиметрического моделирования. На сегодняшний день, оценки, выполненные на основе нашей дозиметрической системы, являются наиболее надёжными, – признаётся Елена Шишкина. – Ни одна из существующих ретроспективных дозиметрических систем в мире, разрабатывавшихся для населения, не является настолько доказательной, как наша. А значит и к оценкам радиационного риска, выполняющимся на уральских когортах, мировая научная общественность относится с большим вниманием и считает их наиболее релевантными из существующих. Иными словами, роль валидации расчётных доз в структуре эпидемиологических исследований рисков является решающей для повышения уровня доверия к оценкам. Кроме того, мы накопили огромный опыт, позволивший сформулировать рекомендации по организации и проведению аналогичных исследований, был разработан комплекс новых экспериментальных и вычислительных методов».
Добавим, алгоритм расчёта доз внутреннего облучения эмали зубов реализован в виде компьютерной программы, которая может быть использована при радиационных инцидентах.