Månadsarkiv: oktober 2017

Sår kontaminerade med plutonium – en översikt över olika modeller för upptag och spridning i kroppen

Publicerad den av

Modellering av hur radioaktiva ämnen i kontaminerade sår absorberas och transporteras vidare i kroppen är komplicerat. Poudel et al har nyligen publicerat en översiktsartikel över ämnet i vilken författarna dels beskriver några av de befintliga modellerna för plutonium (Pu), dels försöker validera den senaste och mest genomarbetade modellen (NCRP156) vilken tagits fram i samarbete mellan USAs National Council on Radiation Protection and Measurements och den internationella strålskyddskommissionen ICRP.. Poudel et al tar upp fyra modeller:

  1. ”Two-compartment model”: en matematisk modell i vilken det radioaktiva ämnet i såret sprids snabbt eller långsamt till blodbanan. Den långsamma spridningen avser ett möjligt kroniskt upptag från kontaminerad vävnad till blodet.
  2. ”Schofield´s model” (för Pu) tar hänsyn till fysiologiska faktorer då Pu transporteras från såret till blodet. En del Pu (komplexbundet eller bundet till protein) transporteras ut till kroppen via blodet och den resterande delen kommer via fagocytos (celler som ”äter upp” Pu) att tas upp i lymfsystemet där det antingen stannar eller långsamt frisätts till blodet.
  3. ”Piechowskis modell”: postulerar att en del Pu stannar på skadestället. Resterande mängd tas antingen direkt upp i blodet via kärlskada eller diffunderar ut i omkringliggande mjukvävnad för att sedan tas upp i lymfsystemet eller direkt i blodet (långsam frisättning). Den mängd Pu som tas upp i lymfsystemet, antingen permanentas där eller förs vidare till blodet (långsam frisättning).
  4. ”NCRP 156 wound model”: en biokinetisk modell som baseras på djurstudier. Den är mer komplex än de tidigare beskrivna och har fem ”compartments” i vilka Pu fördelas beroende på löslighet, partikelstorlek mm. Från dessa fem compartments: (a) löslig; b) CIS(=colloidal and intermediate states); c) PABS (particles, aggregates and bound states); d)TPA (=trapped particles and aggregates); samt e) fragments (>20µm, dvs för stora för att bli fagocyterade)), transporteras Pu sedan vidare för att slutligen nå lymfsystemet och blodet. Denna modell kan även kombineras med en systemisk modell över hur Pu i blodet förs vidare till vävnader och utsöndras.

Författarna påpekar svårigheten att modellera avseende kontaminerade sår. Egenskaper hos det radioaktiva ämnet (löslighet, partikelstorlek, massa mm) och typ av sår och vävnadsskada kan påverka ämnets biokinetiska egenskaper. Fysiologiska egenskaper vid ett sårtrauma såsom ödem, inflammation, inkapsling och fibros, liksom sårskadans anatomiska plats, kan också påverka hur ämnet tas upp i kroppen. Slutligen finns endast begränsad mängd humandata och till detta tillkommer att man ofta tidigt inlett behandling med antidoten DTPA (en chelerare) vilket försvårar utvärderingen av naturalförloppet. En viktig konklusion som författarna gör avseende NCRP156-modellens giltighet är att ett felaktigt antagande avseende det radioaktiva ämnes lösbarhet eller kemiska egenskaper kan leda till påtagligt felaktiga uppskattningar av intaget av ämnet.

Kommentar: en bra översiktsartikel över olika ”sårmodeller för radioaktiva ämnen” där man även ingående diskuterar vad NCRP156-modellen är, hur man testat modellen och vilka svagheter som finns.

Modelling and measurement course, Risø (DK) 2018-03-05–16

Publicerad den av

The training course on “Assessment of long-term radiological risks from environmental releases: modelling and measurements”, 5-16 March 2018, Roskilde, Denmark is organised by the Center for Nuclear Technologies at the Technical University of Denmark (DTU) in cooperation with PDC-ARGOS.  The training course is co-funded by the European Joint Programme for the Integration of Radiation Protection Research CONCERT.

Mer info: Concert course folder DTU 2018

Användning av ”kliniskt beslutsunderstöd” vid ett masskadescenario med intern kontaminering

Publicerad den av

Förra året publicerade Radiation Protection Dosimetry en review över intern kontaminering.  Reviewen ger en mycket god översikt över fissionsprodukter och dess medicinska konsekvenser samt diskuterar även handläggning, behandling och utmaningar vid ett masskadeevent med intern kontaminering.

Beroende av typ av händelse kommer olika fissionsprodukter att vara aktuella, t ex 90Sr, 131I, 137Cs samt (vid kärnkraftolyckor) 134Cs, för att nämna några ämnen som kan utgöra en särskild risk för allmänheten. Fördelningen av de olika fissionsprodukterna är bland annat beroende av vilket anrikat material som förekommer i det aktuella kärnbränslet eller kärnladdningen (vanligen 235U, 239Pu eller en blandning). Vid en kärnkraftsolycka sprids inte alla uppkommande fissionsprodukter momentant, utan utsläpp av radioaktivt jod sker ofta tidigt i förloppet, medan de mindre lättflyktiga ämnena cesium och i synnerhet strontium kommer senare i förloppet (eller inte alls släpps ut, om olycksförloppet kan stoppas i tid).

Författaren går även i detalj igenom 131I, strontium och uran avseende medicinska effekter och antidoter.  Vidare resonerar han, utifrån ett masskadeperspektiv, om komplexiteten vid behandling när individer har drabbats av en ”cocktail” av olika radioaktiva ämnen där olika antidoter påverkar t ex pH-värdet i kroppen och därmed eventuellt effekten av övriga antidoter. Man ställer sig även frågan hur stora de diagnostiska möjligheterna av intern kontaminering i en masskadesituation är – hur stor kapacitet finns på nationell nivå för analysering av radioaktiva ämnen i avföring och urin eftersom dessa analyser endast utförs ett fåtal ackrediterade laboratorier, och vilken tillgång till helkroppsmätningar finns?

Slutligen beskriver författaren hur man i en masskadesituation med intern kontaminering skulle kunna använda sig av CDG (clinical decision guidance, ungefär kliniskt beslutsunderstöd), ett dokument som publicerats i NCRP-161. Vid en masskadehändelse skulle många patienter söka vård på sitt lokala sjukhus där man generellt sett har begränsade erfarenheter och kunskap om radionukleära händelser och deras medicinska konsekvenser. CDG skulle därmed kunna bli mycket användbart för att hjälpa den lokala vårdgivaren vid ”radionukleär triagering” för att uppskatta magnituden och risken av en viss dos av en radionuklid för den enskilda individen. CDG bygger i korta drag på att utvärdera den stokastiska risken (över 50 år för vuxna, 70 år för barn) av en ”en-gång-i-livet engångsdos” av en given radionuklid. Författaren ger konkreta exempel på hur en sådan triagering skulle kunna gå till.

Vår bedömning: detta är en mycket intressant och givande artikel som ger en god översikt över intern kontaminering, antidoter samt utmaningar vid handläggning av internt kontaminerade patienter vid en masskadesituation. Förutom detta finns i artikeln en mycket bra översikt (tabell 1) över antidoter för olika fissionsprodukter. Detta kan vara mycket användbart om enstaka personer har råkat ut för stora intag av fissionsprodukter. Däremot är det inte självklart att det skulle vara adekvat, eller ens rent praktiskt möjligt, att behandla stora antal exponerade personer med relativt måttliga intag där endast en viss risk för stokastiska skador är aktuell.

Tidigt intag av radiocesium bland närboende efter Fukushima-olyckan. Har de exponerades beteende påverkat dosen?

Publicerad den av

The National Institute of Radiological Sciences(NIRS) genomförde under perioden 27 juni – 28 juli 2011 helkroppsmätningar på 174 personer i området nära Fukushima Dai-Ichi kärnkraftverk (majoriteten kom från Namie town, den kraftigast förorenade kommunen), vilket vi tidigare rapporterat om(Kim et al, 2016). Mätningarna innefattade 134Cs samt 137Cs och syftet var att få mer information om tidigt intag. Man har antagit att intaget skedde den 12 mars, i samband med den första explosionen i reaktor 1, en vätgasexplosion. I resultatet noterades att doserna var låga och att resultatet var överensstämmande med det som tidigare rapporterats från Japan Atomic Energy Agency (JAEA).

Denna uppföljande del, Kunishima et al, 2017, har syftat till att identifiera beteendemönster som kan leda till, eller undvika, betydande interna stråldoser. Man har studerat relationen mellan den beräknade interna dosen av radiocesium (se tidigare inlägg, Kim et al) och individuella beteendedata hos 112 av de 174 personer som genomgått helkroppsmätningar (NIRS). I data som insamlades användes frågeformulär innehållande uppgifter såsom vistelseort, tid som man vistades på uppgiven plats, inomhus/utomhus, typ av byggnad (trä, betong). För resultatberäkningen i denna studie användes dock endast tiden för vistelsen på respektive plats. Fram till 25 mars redovisades vistelsen timme för timme och därefter dagligen fram till 11 juli 2011.

I de ovan beskrivna studierna har man använt sig av intecknad effektiv dos, E(τ), dvs den sammanlagda dos intaget kommer att orsaka under de kommande 50 (för vuxna) eller 70 (för barn) åren. För 134Cs och137Cs beräknades denna baserat på varje individs helkroppsinnehåll (134Cs) korrigerat för kroppsstorlek, förhållandet mellan 134Cs och137Cs samt antagandet om scenariot i vilket intaget skedde den12 mars 2011. Man har även uppskattat en förmodad sköldkörteldos från jod, utifrån beräkningar av sannolikt jodintag per enhet cesiumintag (mätningarna utfördes långt efter att eventuellt jod redan hade avklingat).

I denna uppföljande del (Kunishima et el, 2017), då man studerat en ev relation mellan intern stråldos och beteendedata, är korrelation dålig mellan den intecknade effektiva dosen och individens avstånd från kärnkraftverket. Författarna noterar att de individer (vuxna) som har högre intecknad effektiv dos har tenderat att fördröja sin evakuering jämfört med de som har lägre värden. Av särskilt intresse är intaget den 12 mars, då de flesta invånarna som bodde nära kärnkraftverket evakuerades, men tidpunkten är också viktig eftersom de interna doserna från kortlivade radionuklider, andra än 131I, förväntas ha varit relativt höga vid den tidpunkten. Författarna föreslår att intaget dominerades av inhalation under exponering för radioaktivt moln. När det gäller barn noterades ingen korrelation mellan intecknad effektiv dos och beteendedata.

Vår kommentar:
Om en reaktorolycka är så omfattande att det blir utsläpp av cesium omfattar det både Cs-134 och Cs-137 (efter en kärnvapenexplosion däremot endast Cs-137). Andelen Cs-134 beror på utbränningsgraden i kärnbränslet, men i grova drag väntar man sig i Fukushimafallet ungefär lika mycket av båda isotoperna (vilket också bekräftas i ett korrelationsdiagram i artikeln av Kim et al, 2016). Att ett antal personer bara hade en av isotoperna beror helt enkelt på att intagen varit små.

Detta orsakar en av ett antal osäkerheter i dosuppskattningarna (de beräknade sköldkörteldoserna från jod är förstås särskilt osäkra). Generellt sett är doserna låga vilket torde återspegla både att utsläppen var måttliga jämfört med Tjernobyl och att omfattande, kanske rentav överdrivna, skyddsåtgärder vidtagits.

Som författarna beskriver (Kunishima et al, 2017) tycks det som om vuxna personer med relativt höga interna doser har ganska troliga orsaker till detta, såsom direkt förorening, bevittnat explosionen, utomhus yrken etc.