Dos-responssamband

Dos-responssambandet för
joniserande strålning
LNT-Hypotesens tolkning och användningsområde
Seminarium 2012-10-08
Christopher L. Rääf,
Medical Physics, Malmö
Lund university
Dos-responssamband
Effekt
Dos av stressor
Biologiska ämnen (virus, anthraxbakterier, helikobakter pylori, m.m.)
Tungmetaller (cadmium, bly, kvicksilver)
Fiber/damm (asbets,
Organiska föreningar (läkemedel, lösningmedel, biocider, alkohol, m.m.)
Icke jonisrande strålning (IR-ljus, UV-ljus, mikrovågor)
JONISERANDE STRÅLNING (alfa, beta, X-ray, gamma, n, tunga lp)
LNT-hypotesen
Linear Non-Treshold
En hypotes som hävdar att farligheten hos strålningsexponeringen är
proportionell mot stråldosen, oavsett hur liten stråldosen är.
LNT-hypotetesen: Unik företeelse i vetenskapsvärlden eftersom
“…In no field of scientific investigation does an international mechanism to
achieve global consensus exist that is similar to that specifically set up for
estimating health effects attributable to exposure to ionizing radiation”
Förutspå effekter av joniserande
strålning
(utvik från A. Gonzales)
Två typer av effekter på människor från joniserande strålning
Stokastiska
Deterministiska
(cancerinduktion samt ärftliga skador)
(tröskelnivåer i dos-responssambandet)
Deterministiska effekter
Övergående hudrodnad
Fosterskador
Tabell tagen från Tabell J.2 i TMT Handbook
Deterministiska effekter (forts.)
TMT Handbook: Tabell J.2
Score I
Score II
Score III
Tid mellan exponering och symptomdebut
Hudrodnad (erytem)
Asteni (muskelsvaghet)
Illamående (nausea)
Kräkning (per dag)
<12 h
<5 h
<30 minuter
0
+
+/‐
++
+++<3 h
+++
+
1
+++
1‐10
Diarré (# tömingar per dag)
Magsmärtor
Huvudvärk
2‐3; klimpig
2‐9; mjuk
(‐)
<10; intractable/okontrollera
d
>10; vattniga
Minimal
0
Intensiv
++
<380C
Normal
0
38‐400C
Tillfällig minskning
0
>1500/µl
>1500/µl
Poliklinisk hantering med uppföljande prover
<1500/µl
<1500/µl
Patient läggs in för kurativ behandling
Febertemperatur
Blodtryck (systoliskt)
Förlust av medvetande
Lymfocytstatus 24 h
Lymfocytstatus 48 h
Strategi
Outhärdlig (excruciating)
Outhärdlig + intrakraniell ödem
>400C
<80 mm
Tillfällig/koma
<500/µl
<100/µl
Patient läggs in. Svåra skador förväntas (ev. palliativ behandling)
Vid akuta skador är dosimetrin ej lika central; symptomen snarare än de absoluta
dosen till olika vävnad är den bästa diagnosverktyg och prediktorn för patienten
Sena effekter
Hiroshima-Nagasaki
Typ av cancer Totalt antal
(1950-1990)
Varav
orsakade av
strålning
Andel
orsakade av
strålning
Leukemi
176
89
51%
Övrig cancer
4687
339
7%
Totalt
4863
428
9%
LNT
Pedagogisk utmaning
LNT – Förutspå sena effekter
5% absolut risk för död i cancer per erhållen Gy/Sv joniserande strålning
Linjära dos-responssambandet för
joniserande strålning
Varför är den så viktigt?
1.
Möjliggör att översätta mätinstrumentutslag till en tänkt genomnsittlig risk över
enskilda organ/helkropp
2.
Förutspå effekter sett över befolkningsgrupper även vid låga doser
(kollektivdoser)
3.
Summera bidrag från en given verksamhet och härleda en teoretiskt förväntad
detriment till verksamhetens värde (berättigande, optimering och
dosbegränsning)
Vikitgt verktyg för beslutsfattare och industrin. Används för att kalkylera kostnader,
både monetärt och hälsomässigt till befolkningen.
Linjära dos-responssambandet för
joniserande strålning
Bestrida LNT
Abel Gonzales urskiljer två olika typer av motargument som framförts mot LNT
Radiation-con
Radiation-pro
Kluster har påvisats (t.ex. Gardner et al.,
1990)
Ingen excess ca har observerats <200
mSv
1.
2.
Genomsik instabilitet: Exponering av
celler kan skapa genomisk instabilitet
även hos oexponberade celler – ökad
risk för carcinogenesis
Bystander effekt : En skadad cell
sänder ut stressignal till omgivande
oexponerade celler – ökad risk för
carcinogenesis
1.
Adaptiv respons: Effektivare DNAreparation än vad UNSCEAR anger
2.
Kurvlinjär respons: Cancergenesis
kräver >1 mutation per cell.
3.
Apoptosis (selektiv celldöd): Starkare
än carcinogenesis – rentav gynnar
utsortering av cancerceller (boost från
immunsystemet)
Hämtad ur A. Gonzales, Health Physics 87(3):258-272; 2004
LNT vs. bakgrundsnivå
p varierar map kurvans form; <0 för låga D om hormesis; =0 om tröskeleffekt vid
D<tröskelnivå; pipj mellan olika individer för samma celltyp, m.m.
Randvilkor: Summan av alla p måste närma sig LNT för D>200 mSv.
LNT vs. bakgrundsnivå (forts.)
2.
Skillnad att börja på 0 (absolut dos) och börja på en befintlig bakgrundsnivå: “We
are already there” citat av Bo Lindell, 1996, angående LNT-modellen. Varje
cellpopulation i mänskliga organismer utsätts i snitt för 1-2 mSv per år från naturlig
bakgrundsstrålning.
LNT - kollektivdosbestämning
Distribution normalized
0,8
Reindeer herders
1966 - 1976
0,7
Rural non-farmers
1974 - 1975
Frequency
0,6
Urban
1986 - 2000
0,5
Urban
1965 - 1985
0,4
Farmers
1986 - 1999
0,3
Rural non-farmers
1986 - 1999
0,2
Reindeer herders
1986 - 2000
0,1
Trivial dos?
Hunters
1991 - 2000
0
0
1
2
3
4
5
137
Relative
Cs concentration
6
7
Het debatt om tröskeleffekter eftersom dess vara eller icke-vara betyder stora skillnader
i kostnader för industri och verksamhet som exponerar befolkningsgrupper
Låga dosbidrag skullle ej behöva summeras in i kollektivdosen som i sin tur är ett
övergripande mått på miljöeffekten
Practice vs. intervention
LNT och kollektivdos tillämpning
Practice:
Intervention:
A priori: En verksamhet ska
genomföras som man I
FÖRVÄG vet leder till
exponering av låga doser till
befolkningen.
A posteriori: En verksamhet/åtgärd
som genbomförs för att minska
en faktsik/befintlig
dosexponering till befolkningen.
LNT används som bas för
planering och utformning av
verksamheten, optimering.
Detta ingrepp måste vara berättigat,
LNT används som bas via
kollektivdosbestämning och
beräkning av avstyrd dos.
Practice vs. intervention
Practice:
Intervention:
200
200
CT Screening
180
160
140
160
140
Nuclear Technical Facility
120
100
60
100
80
60
40
40
20
20
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Pålagd dos pga införande av en
verksamhet (practice)
Nuclear Accident
120
Natural background
80
Averted Dose through Remedial Action
180
Natural background
1
2
3
4
5
6
7
8
Avstyrd dos pga en åtgärd (intervention)
Berättigad
Optimerad (ALARA)
Optimera insatser (nedre och övre
åtgärdsgränser)
Individdosbegränsad
Referensdoser
Practice vs. intervention
LNT och kollektivdos tillämpning
LNT tillämpas i mycket vitt skilda exponeringssituationer
Practice vs. intervention
LNT och kollektivdos tillämpning
Missuppfattning:
LNT tillämpas även vid låga doser fast det inte finns epidemiologiska bevis för att
denna modell är korrekt.
Argument:
LNT tillämpas på dosINKREMENT, dvs även vid vid individuella dosinkrement som
långt understiger naturlig bakgrundsstrålning.
Politiker applicerade dosbegränsingar utifrån införande av en “practice” istället för
att åtgärda (intervention) ett befintligt dostillskott från Tjernobylnedfallet.
Exempel: Livsmedelsgränser på 100 Bq/kg mjölk och kött för t.ex. Cs-137
LNT
Slutsats
Det bästa vi har när det gäller att jämföra konsekvenser mellan olika RN-incidenter
Svårare att jämföra konsekvenser från andra händelser.
Eller…
20.000 döda i jordbävning och tsunami på ett antal dygn
Kontra
50.000 förväntade dödsfall I cancer under 50-årsperiod från Tjernobylnedfallet