På Stockholms universitet vid institutionen för medicinsk strålningsfysik bedrivs ett projekt om optimering av radiologisk krisberedskap. Som en del av detta arbete hölls nyligen ett licentiatseminarium där två studier inom projektet presenterades. Professor emeritus Leif Stenke var opponent. Studiernas innehåll sammanfattas nedan. Tillsammans syftar de till att bidra med kunskap som kan underlätta och effektivisera de insatser som kan krävas vid en större händelse som innefattar joniserande strålning. Arbetet leds av SU-professorerna Iuliana Toma-Dasu och Andrzej Wojcik.
Många lärdomar har dragits av olyckan i reaktor 4 i Tjernobyl för 40 år sedan, då nedfallet av radioaktivt cesium påverkade stora delar av Sverige. Vi har även förstått, till exempel genom det uppmärksammade mordet på Alexander Litvinenko 2006 med polonium-210, att radioaktiva preparat kan användas i antagonistiska syften. De geopolitiska spänningarna mellan kärnvapennationer för också tankarna till atombombningarna av Hiroshima och Nagasaki och de konsekvenser dessa fick för hundratusentals människor. Eftersom joniserande strålning kan vara hälsofarlig om den hanteras på ett osäkert sätt behöver samhället samtidigt utveckla förmågan att begränsa de negativa konsekvenser som kan uppstå vid eventuella olyckor.
Hanteringen av sådana händelser är reglerad i lag och bygger på samverkan mellan flera myndigheter och expertfunktioner. I dessa situationer samordnar Strålsäkerhetsmyndigheten, SSM, expertstödet, ofta under tidspress och i ett osäkert informationsläge. Dosuppskattningar är centrala: de ligger till grund för beslut om skyddsåtgärder, insatsledning och kommunikation, och förfinas i takt med att situationen utvecklas.
På individnivå kan dosuppskattningar vara avgörande för medicinsk prioritering. Stockholms universitet är anslutet till RENEB, ett europeiskt nätverk för biologisk dosimetri som kompletterar de fysikaliska metoder som används i krishanteringen.
Studie 1
Den första studien behandlar biologisk dosimetri i situationer där människor exponeras för blandade strålningsfält, vilket kan vara ett realistiskt scenario vid en nukleär detonation. I sådana situationer består den initiala strålningen ofta av både neutroner och gammastrålning. Dessa strålkvaliteter har olika biologiska egenskaper och kan därför ge upphov till komplexa samverkande effekter. Studien genomfördes i samarbete med internationella forskningsinstitutioner och baseras på experiment där humant blod exponerades för neutronstrålning, gammastrålning samt kombinationer av dessa i olika ordningsföljder. Två etablerade biologiska slutpunkter analyserades: förekomsten av dicentriska kromosomer samt förändringar i genuttryck hos strålkänsliga gener, analyserade med RT-qPCR. Resultaten visar att neutronstrålning ger en högre biologisk effekt per dosenhet jämfört med gammastrålning och att kombinerade exponeringar ger additiva effekter oberoende av i vilken ordning bestrålningen sker. Detta innebär att dosrespons från enskilda stråltyper kan användas för att konstruera kalibreringskurvor även för blandade strålningsfält i den experimentella uppställning som användes i studien.
I ett beredskapsperspektiv är denna typ av kunskap viktig, eftersom biologisk dosimetri ofta är den enda praktiskt tillgängliga metoden för att uppskatta individuell stråldos efter en nukleär händelse. Möjligheten att använda genuttrycksbaserade metoder som komplement till mer etablerade cytogenetiska analyser kan bidra till snabbare och mer skalbar triagering av exponerade individer och därmed underlätta medicinsk prioritering i situationer där många människor kan ha utsatts för strålning samtidigt. Genom att visa hur biologiska svar uppträder i blandade strålningsfält bidrar studien med kunskap som kan komplettera tolkningen av biologiska dosimetriresultat. Detta kan i sin tur minska de initiala osäkerheterna i individuell dosuppskattning och därmed ge ett mer tillförlitligt beslutsunderlag vid medicinsk triage.
Studien publicerades i Radiation Medicine and Protection.
Studie 2
Den andra studien behandlar konsekvensbedömning vid radiologiska spridningsscenarier i urbana miljöer. Med hjälp av ett beräkningsverktyg för spridning av radioaktiva ämnen i luft och på mark simulerades hur radioaktivt material kan spridas efter en explosion med en radiologisk spridningsanordning (RDD, eller ‘smutsig bomb’) i Stockholms stadsmiljö. Scenarierna utformades utifrån realistiska förhållanden, där både urbana strukturer och meteorologiska faktorer beaktades. Simuleringarna visar att den lokala stadsstrukturen, exempelvis byggnadernas placering och höjd tillsammans med vindförhållanden och nederbörd, har stor betydelse för hur radioaktivt material transporteras och deponeras i den omgivande miljön. Resultaten visar också att små variationer i dessa förhållanden kan ge upphov till betydande skillnader i den geografiska fördelningen av kontamination och därmed i den potentiella exponeringen av människor. När plats och väderförhållanden varierades kunde en upp till trettiofaldig skillnad i beräknad maximal inhalationsdos observeras mellan olika scenarier.
Denna typ av modellering är ett viktigt verktyg i planering och förberedelse inför radiologiska händelser. Genom att simulera realistiska scenarier kan myndigheter och beredskapsaktörer få en bättre förståelse för hur radioaktiv kontamination kan spridas i en urban miljö och vilka områden som sannolikt påverkas mest. Detta kan bidra till mer träffsäkra bedömningar av vilka individer som kan behöva medicinsk uppföljning eller skyddsåtgärder. I ett operativt sammanhang kan sådana modeller därför fungera som ett komplement till biologisk dosimetri genom att ge en snabb uppskattning av möjliga exponeringsmönster på populationsnivå. Även om de beräknade doserna i många, inklusive våra, scenarier ligger på nivåer där akuta strålskador är osannolika, behöver situationen ändå hanteras enligt strålskyddets principer, där åtgärder motiveras och optimeras med hänsyn till både strålrelaterade och andra konsekvenser.
Tillsammans med individuella dosuppskattningar kan denna typ av scenariobaserad analys bidra till att minska osäkerheterna både i den individuella riskbedömningen och i den operativa beslutsprocessen vid radiologiska nödsituationer, och därigenom ge bättre underlag för planering och beslutsfattande.
Studien publicerades i Journal of Radiological Protection.
Tomas Palmqvist, Doktorand, Institutionen för medicinsk strålningsfysik, Stockholms universitet
Vår bedömning
Detta mångfacetterade och viktiga arbete, som genomförts med ekonomiskt stöd från såväl EU (EURATOM) som den svenska Strålsäkerhetsmyndigheten, kan få stor praktisk betydelse för den svenska strålningsberedskapen. Som Palmqvist framhåller är tidiga dosuppskattningar centrala för initial triagering, prioriteringar och beslut om skyddsåtgärder, även när underlaget och hela situationen är osäkra.
Palmqvist poängterar att biologisk dosimetri är ett viktigt komplement till fysikaliska dosmätningar, särskilt i lägen då individuell exponering inte kunnat rekonstrueras säkert enbart med fysikaliska metoder, och framhåller dosimetrinätverket RENEB som en viktig kompetens i sammanhanget. Vi instämmer i bedömningen av vikten av biologisk dosimetri och har den största respekt för den vetenskapliga kvaliteten i RENEBs arbete (se t ex https://sremc-kcrn.org/2019/04/26/individuell-retrospektiv-dosimetri-mojligheter-och-begransningar/). Vi känner dock en viss oro för att den svenska beredskapsorganisationen kanske inte kommer att ha tillräcklig tillgång till biologisk dosimetri vid en större händelse. Här finns skäl för Strålsäkerhetsmyndigheten att överväga hur framtida tillgång till tillräckliga analysresurser ska säkras, och vilka administrativa krav som kan behöva ställas på dessa resurser.
Spridningsberäkningarna visar att lokala urbana och meteorologiska förhållanden kan påverka kontaminationens och exponeringens geografiska fördelning i hög grad, även i scenarier där resulterande doser är så låga att de radiologiska konsekvenserna väntas begränsa sig till stokastiska effekter.
Arbetet knyter samman tidig konsekvensbedömning på populationsnivå med senare individuell dosuppskattning och tittar närmare på tekniska, biologiska och beredskapsrelaterade perspektiv. Arbetet sätter även resultaten i en svensk regulatorisk och organisatorisk kontext, vilket tydliggör hur vetenskapliga underlag kan relateras till faktisk beredskap och ansvarsfördelning.
Vi ser fram emot kommande arbeten av Palmqvist och kolleger och bedömer att dessa även kan belysa sjukhusfysikerns viktiga funktion i radiologisk krisberedskap, från tidig dosbedömning och beslutsstöd till samverkan med vård, myndigheter och andra beredskapsaktörer.