Kyshtym-olyckan – 60 år har gått

År 1957 på hösten skedde två stora olyckor vid radionukleära anläggningar; en i Kyshtym i forna Sovjet och en i Windscale i Storbritannien. Omfattande kontaminering av den omgivande miljön följde. Bägge olyckorna inträffade således för snart 61 år sedan och i Journal of Radiological Protection publicerades nyligen dels en uppdaterad analys av konsekvenserna av Kyshtym-olyckan (Akleyev et al.), dels en kommentar/reflektion från chefredaktören (Wakeford) över bägge olyckorna.

Olyckan i Kyshtym skedde i Mayak nuclear complex i Södra Uralbergen i Ryssland den 29:e september 1957 genom överhettning av en tank för radioaktivt avfall. Detta ledde till en kemisk explosion med spridning av radioaktivt avfall (ca 74 PBq) och kontaminering med radioaktiva ämnen nordöst om anläggningen över ett 300 km långt och 50 km brett område (benämns ofta East Urals Radioactive Trace (EURT) för vilken den officiella gränsen utgörs av kontaminering med minst 2 Ci/km2, d v s 74 GBq/km2). Olyckan har klassats som en INES 6. Tjugotvå bosättningar låg inom EURT och sammanlagt mer än 10 000 personer fick evakueras under de första 2 åren efter olyckan; 2280 personer inom de första 250 dagarna efter olyckan pga deposition av >4 Ci/km2 av 90Sr och höga nivåer av kontaminerad föda.

Initialt utgjordes risken framför allt av markstrålning från i huvudsak 144Ce + 144Pr och 95Zr + 95Nb (1154 personer som evakuerades inom 2v från tre närbelägna byar; husen destruerades) och därefter följde risk för intag av 90Sr via födan. Dosgräns för 90St sattes till 52 kBq/person men kvalitetskontrollen var svår och intaget via födan av radionukliden kom därför att överstiga tillåtna gränser för invånare i vissa bosättningar. För invånarna i de icke-evakuerade områdena vidtogs åtgärder såsom dekontaminering av jorden genom plogning, införande av stora gårdar, begränsning av mjölkproduktionen och förbud mot grönsaks- och spannmålsodling för att minska intag av radionuklider.

I artikeln beskrivs även dosrekonstruktion av såväl interna som externa doser för 21 427 enskilda individer. Dosackumulering beräknades endast för de första två åren efter olyckan. För att beräkna absorberad dos till organ och vävnader utifrån mängd av intag av andra nukleider än strontium användes biokinetiska modeller från ICRP Publication 67 och för motsvarande beräkning för 90Sr användes en speciell ålders- och könsanpassad biokinetisk modell. Dos till magsäck användes för analys av solida cancrar som grupp. Dos till benmärg dominerades av 90Sr (bensökande, >97%) medan dos till övriga organ var betydligt lägre och dominerades av 144Ce (60-70%). Medeldoserna för kohorten var låg (28 mGy för magsäck, 78 mGy för benmärg) och noterade maxdoser för magsäck uppgick till 0,6 Gy och till 1,9 Gy för benmärg.

Hälsoundersökningar med klinisk undersökning, EKG och blodprover för individer i de närmast belägna bosättningarna utfördes inom de första veckorna efter explosionen. Inga fall med akut strålsjuka noterades, men på gruppnivå noterades en nedgång i leukocyter, neutrofiler och trombocyter hos de exponerade jämfört med de icke-exponerade. Uppföljande undersökningar av individer i samma bosättningar utfördes 1-2 år efter olyckan. Man kunde då man inte notera någon kvarstående skillnad vad gäller blodstatus (medelvärden för exponerade resp oexponerade), men det ökade antalet personer med höga leukocyt- och trombocyttal i den exponerade gruppen vittnade om en ”hematologisk återhämtningsfas” för dessa individer. Efter 28 års uppföljning efter olyckan kunde man inte notera någon hälsopåverkan på individer i bosättningar som utsatts för de högsta doserna. Man gjorde även subanalyser på barn (952 individer under 14 år; de flesta mellan 5 och 9 år) och noterade ökad förekomst av infektionssjukdomar hos de med högst exponering.

I en sådan här kohort är naturligtvis analys av cancerrisk av högt intresse. Vid den första analysen av cancermortalitet som undersökte de första 30 åren efter olyckan, kunde man inte notera en statistiskt säkerställd dosberoende risk för död i solida cancrar eller notera någon ökad risk för död i leukemi. Ytterligare en analys, utförd 50 år efter olyckan, när 37% av medlemmarna i kohorten hade avlidit (för 89% av dessa fanns dödscertifikat), klargjorde att de vanligaste dödsorsakerna utgjordes av kardiovaskulära sjukdomar (51%) och cancer (16%) (ffa lungcancer och gastrointestinal cancer). År 2011-12 utfördes individuella dosberäkningar och dos-riskberäkningar. Excess relative risk (ERR) för död i solida cancrar beräknades då till 0,057/100 mGy respektive 0,067/100 mGy för en 5- respektive 10-års latensperiod. Över denna 50-åriga uppföljningsperiod uppskattades att 26 fall av död i cancer (2,5%) kunde associeras med strålexponering. (Man har även tittat på cancerincidens i relation till dos i kohorten).

I den andra artikeln (Wakeford) beskrivs även Windscaleolyckan som skedde samma år i Storbritannien och vid vilken bl a 210Po och 131I släpptes ut. Olyckan klassades som nivå 5 på INES-skalan och vi har tidigare vid två tillfällen rapporterat om COMARE-rapporten som bland annat rör denna olycka.

Vår kommentar:

Dessa två artiklar är båda mycket läsvärda. Akleyev et al ger en gedigen och grundlig bild av de medicinska konsekvenserna av Kyshtym-olyckan. Dosestimeringen som utförts på individnivå visar också på att de absorberade doserna (tack vare vidtagna åtgärder?) varit låga, endast 6% av kohorten fick doser >100mSv. Man kan dock se att det finns osäkerheter i exv diagnostisering av cancersjukdom samt dosestimeringen Författarna påpekar också själva att det finns osäkerheter i estimeringen av individuella doser, till exempel osäkerhet av sammansättningen av radionuklider, variation av deposition i olika byar samt individuella skillnader i intag, biokinetik etc. Kvaliteten på kontrollkohorter är alltid ett problem, inte minst i dåvarande Sovjetunionen med osäker och ofullständig hälsostatistik, men man torde åtminstone kunna vara säker på att Akleyev och medarbetare haft tillgång till den bästa statistik som stått till buds.

Wakeford påpekar sist i sin artikel att trots dessa olyckor som skedde i en tidig era av kärnindustrin har vi inte kunnat förhindra olyckor såsom Tjernobyl och Fukushima, och att det är av största vikt att lära av dessa sällanhändelser för att medvetandegöra vikten av säkerhet.

Kurs i medicinsk handläggning av radionukleära händelser, Stockholm 2018-10-10–12

Karolinska Institutet och Socialstyrelsen erbjuder i samarbete med FoUUi, Södersjukhuset, och i samverkan med WHO-REMPAN och EBMT, en ”6th International Expert Course on the Medical Management of Radiological and Nuclear Events” i Stockholm 10-12 oktober 2018. KcRN är praktisk kursledning. Kursen vänder sig till dig som kan få uppgifter vid en radionukleär händelse: läkare i specialistsjukvård, specialinriktade sjuksköterskor, strålskyddsinriktade fysiker, ”blåljuspersonal” (polis, räddningstjänst) med RN-anknutna beredskapsuppgifter.

Kursen är avgiftsfri, För personal inom svensk sjukvård är även logi och måltider avgiftsfria (förutsätter att du skickar din anmälan till sjukvårdshuvudmannens beredskapssamordnare i din region).
Sista anmälningsdag är 2018-08-13
Mer info via: Ola Nerf, FoUUi, Södersjukhuset. Mail: ola.nerf@sll.se Tel: 08 616 19 38

Vad läkare inte vet om strålning

Så rubricerar den amerikanske strålskyddsfysikern Andy Karam en bekymrad notis i den tyska tidskriften StrahlenschutzPraxis 23:4 (2017) 82-83 (tyvärr finns notisen inte på nätet). Andy berättar att han i april 2011 fick ge 1200 japanska läkare och blåljuspersonal en åttatimmars kurs om strålning och relevanta medicinska åtgärder. Förvånad över det dåliga kunskapsläget i Japan har han undersökt situationen i USA, Australien och Storbritannien och funnit att det är precis lika illa där. Visst finns det briljanta experter, men de flesta läkare har inte fått en enda timmes utbildning om strålningsverkan eller lämpliga åtgärde. Sannolikt har detta orsakat stor skada, t ex misstänks många tusentals kvinnor i Europa efter Tjernobyl ha råtts till strålningsmedicinskt helt omotiverade aborter. Han drar slutsatsen att utbildning av läkare behövs och även skulle ge värdefull information till allmänheten, som tenderar att lita till läkare för information. Det skulle ha väsentlig betydelse i händelse av en stor strålningsolycka, avslutar han.

Vår bedömning är att situationen sannolikt är likartad i Sverige. Andy Karams förslag till lösning, utbildning av läkare, är lika självklart som bekymmersamt: Har det i många år varit svårt att få in adekvat utbildning om strålning i den generella läkarutbildningen så lär det inte heller vara så lätt nu. Vi tror att man i det här skedet måste koncentrera sig på de läkare som redan har ett specialintresse för strålning (och/eller andra genotoxiska agens) och uppmuntra dem att sprida sina kunskaper via seminarier, kåserier, bloggar och så vidare, samtidigt som man fortsätter att agera för en framtida läkarutbildning som även behandlar strålningsfrågor.

Hälsoeffekter av lågdosstrålning: Den naturvetenskapliga basen presenterad på ett nyskapande sätt

Sexton av världens mest namnkunniga experter på strålningsvetenskap har, i den kungliga brittiska vetenskapsakademiens tidskrift, ställt samman en 7-sidig artikel de kallar ”A restatement of the natural science evidence base concerning the health effects of low-level ionizing radiation” med två viktiga appendices som enbart finns på nätet (scrolla ned på den sida som länkats här, klicka på de thumbnails som visar Appendix A och B, klicka sedan på Download för att kunna läsa dem).

Det finns visserligen många tidigare publikationer som behandlar denna fråga, men den här rapporten är uppbyggd på ett nytt sätt: dess Appendix A sammanfattar dagens kunskap på 19 sidor med 126 koncisa och välorganiserade teser om lågdosstrålning. Appendix B är en utförligt kommenterad, förklarande förteckning med 14 sidor noter som underbygger teserna med den bevisning som ligger bakom varje tes samt 502 referenser.

Författarna konstaterar sammanfattningsvis att jämfört med andra vanliga riskfaktorer (fetma, rökning, luftföroreningar) är antalet år av liv som förloras till följd av lågdosstrålning litet. Avsikten är dock inte att uttrycka någon åsikt om huruvida nuvarande strålskyddsregler är adekvata eller för strikta eller slappa. I stället är tanken att ge den som önskar sätta sig in i området en koncis sammanfattning och en vägledning till vidare information för den som har ett djupare intresse.

Vår bedömning: Det här är en unik publikationstyp som kommer att vara till mycket stor nytta för alla som sysslar med strålningsfrågor. Själva artikeln är lättläst och ger en första plattform. Teserna i Appendix A utgör ett aldrig tidigare skådat kompendium om strålning. Som alla kompendier är det mastigt, men ingen sträckläser väl heller kompendier. I stället kan man vid behov snabbt söka de teser som berör en aktuell fråga och ta del av den tillhörande bevisningen.

Regeringen söker GD för SSM

I annonsen anges 19 kvalifikationskrav, mest rörande chefskompetens. Vidare anges tre egenskaper som kan vara meriterande, varav en är kunskap om och erfarenhet av strålsäkerhetsfrågor (de andra två är kännedom om miljöfrågor samt språkkunskaper).

Utifrån vårt beredskapsperspektiv ter sig kännedom om strålsäkerhet mycket viktigt för denna befattning och vi uppmanar våra sakkunniga läsare att anmäla intresse.  

Ansökningstiden går ut 2018-04-11 och mer information finns på http://www.regeringen.se/regeringens-utlysningar/.

Kyshtym, Windscale, Tjernobyl: Proceedings från mötet 1990

Vi brukar försöka att ha något kortare ledtider än 28 år men här måste vi göra ett undantag. 2018 är det 61 år sedan de första två stora kärntekniska olyckorna, Kyshtym i dåvarande Sovjetunionen och Windscale i Storbritannien. Officiell bekräftelse på Kyshtym-olyckan erhölls först 1989, och 1990 organiserade EG-kommissionen (som det då hette) ett omfattande möte om dessa två olyckor och den tredje stora olyckan som ju hade inträffat 1986, alltså Tjernobyl. Proceedings från detta viktiga möte ”publicerades” 1991 som kommissionens strålskyddsrapport nr 53. Dessa Proceedings har dock endast förelegat i stencilerad form och i praktiken varit omöjliga att få tag på. Nu har de äntligen gjorts tillgängliga som två PDF-volymer som fritt kan laddas ner från EU: (1: https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/radiation_protection_53.pdf , 2: https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/radiation_protection_53_volume_ii.pdf )

Vår bedömning: Vi tackar Richard Wakeford för tipset. Som han påpekar är det, efter nästan 30 år, fortfarande mycket som är högst relevant i dessa rapporter, särskilt i ljuset av den fjärde stora kärntekniska olyckan, Fukushima 2011.

Vän av ordning noterar måhända att vi inte räknar in Harrisburg / Three Mile Island som en stor kärnteknisk olycka. Harrisburgolyckan var en tekniskt mycket intressant arbetsplatsolycka som hade stora politiska konsekvenser, men den fick inga strålningsmedicinska konsekvenser för vare sig allmänhet eller personal.

Strålningsrisker enligt ICRP och RERF

Den internationella strålskyddskommissionen, ICRP, och den japansk-amerikanska stiftelsen RERF som leder forskningen runt överlevarna från atombomberna i Japan 1945 höll för drygt ett år sedan en workshop vid universitetet i Tokyo rörande hälsorisker av strålning och deras bäring på strålskyddsfrågor. Abstracts och de flesta av presentationerna finns tillgängliga och ger en intressant inblick i några av de mest debatterade frågorna rörande strålningsrisker.

  • N Nakamura diskuterar risken för genetiska skador och varför man inte kan iaktta några dylika hos människor trots att det är självklart att strålning inducerar mutationer hos människor som hos alla andra organismer. En av många delförklaringar kan vara att arten människa har ett påfallande effektivt system för att selektera bort celler med stora genskador.
  • W Rühm resonerar kring DDREF (dose and dose-rate reduction factor), alltså att låga doser och dosrater åtminstone för glesjoniserande strålning tycks ge färre bestående skador per dosenhet än höga doser och dosrater (nominellt räknar ICRP med en halvering). Förmodligen bör låga dosrater studeras separat från låga doser, och mycket forskning återstår att göra.
  • K Ozasa och T Azizova bidrar med varsin presentation rörande frekvensen av icke-cancerrelaterade strålningseffekter, främst hjärt-kärlsjukdomar och lungsjukdomar.
  • N Ban konstaterar att nuvarande strålskyddspolicy kan behöva ses över, bl a i ljuset av de icke-cancerrelaterade sjukdomarna.

RICOMET 4 Antwerpen juni, ERPW 3 Rovigno oktober

Konferensserien RIsk perception, COMmunication and EThics återkommer med ett fjärde möte i Antwerpen, Belgien, 2018-06-13–15. För vår primära läsargrupp kanske det intressantaste är en ”pre-conference workshop” 11-12 juni rörande ”Public Information & Transparency in case of a radiological emergency according to the new Basic Safety Standards and Nuclear safety Directive”. Mer information, se RICOMET 4

Mötesserien European Radiation Protection Research Week organiseras av de fem EU-finansierade strålskyddsforskningsplattformarna Alliance, Eurados, Euramed, Melodi och Neris i samverkan med olika europeiska forskningsinstitut, nu för ERPW 3 i Rovigno det kroatiska Institute for Medical Research and Occupational Health. Mer information, se ERPW 3

Reserapport från ConRad 2017 (22 Nuclear Medical Defence Conf.)

Gästinlägg av Magnus Simonsson
Specialistläkare i klinisk fysiologi och kardiologi och
medlem i Socialstyrelsens RN-medicinska expertgrupp

Det var en bra konferens med korta och tydliga föredrag. Av sekretesskäl var det förbjudet att ta bilder. Det märktes att CBRN är en aktuell fråga. Man har börjat räkna på smutsiga bomber och mindre, taktiska kärnvapen som en klart aktuell möjlighet, även i Europa. Här är några länkar:
Det fullständiga materialet: https://radiation-medicine.de/fileadmin/user_upload/ConRad-Program-2017-04-26.pdf 
Hemsida för RITN Radiation Injury Treatment Network: https://ritn.net/default.aspx
Deras övningar: https://ritn.net/exercises/

Nedan följer ett urval av intressanta föredrag och även postrar. Enstaka kommentarer av undertecknad.

Först en aptitretare. Hjälper vitlök mot strålskador?
Evaluation on the Supplementation of Bawang Lanang (fermented garlic) extract in protecting human lymphocytes in vitro from the genotoxic activity of gamma rays. Syaifudin et al., Natl. Nucl. Energy Agency, Jakarta, Indonesia
We concluded that aqueous garlic extract did not possesses antigenotoxic properties toward ionizing radiation.
Nej

CBRN event: pre-hospital victims management at the Paris Fire Brigade
D Riccobono et al., Armed Forces Biomedical Research Inst., Brétigny, France
Due to the current international context, emergency medical services have to be prepared for CBRN events. In Paris, emergency response requires coordination between many components: the fire brigade composed of military firemen, nurses and physicians, civilian emergency services with nurses and physicians, policemen, hospital etc. To optimize efficiency, victim management is governed by a specific text called Yellow Plan. This plan is inspired by military CBRN victim management on operational theatre. The Yellow plan is based on extraction, decontamination, triage and treatment, CBRN agent identification and training. It is also supported by specific CBRN dotation. Pre-hospital victim management will be described in this communication as well as French CBRN supplies. However is important to remember that the complexity of the NRBC context subjects this response plan to a constant evolution.
Man lagrar DTPA i civila lager och man har även färdiga dekontaminationskit till civilbefolkningen med tunn overall, munskydd och värmefilt.

 Predicting the Public Health Consequences of Nuclear Terrorist Attacks T Jorgensen, Radiat. Medic., Georgetown Univ., DC, USA
In addition to prevention, we need to prepare for the aftermath of an improvised nuclear device (IND) attack by nuclear terrorists. Since such an attack has yet to occur, we have no direct experience from which to draw insight. But we do know that a ground level detonation of an IND will simultaneously produce both blast and fallout radiation casualties — a combined public health threat that we have not encountered before. With regard to blast casualties, the Hiroshima bombing provides a good public health preparedness model, since an IND would likely be of similar size. But the Hiroshima bombing produced little fallout (because of its detonation at altitude), so it provides no insight into fallout casualties. In contrast, nuclear power plant accidents produce fallout similar to the detonation of a uranium fission bomb, but there are no blast radiation casualties involved. So we need to draw inferences from both types of events, in order to best predict and prepare for the public health consequences of an IND attack. Models of blast and fallout dose distributions coupled with census data allow for fairly precise estimates of types of radiation effects that will be seen and the numbers of people experiencing those effects. Current medical countermeasures for radiation exposures will likely have little impact on the casualty statistics because very few victims will experience doses within the windows where countermeasures are medically effective, and poor individual dosimetry data will make it difficult to identify the victims where medical treatment would be beneficial. When to evacuate attack victims will be a problem. But also, exactly when people can safely return to radioactively contaminated areas will also be a major recovery issue that needs to be addressed. Public education about radiation risks should ideally begin prior to potential attacks, not after, because elevated fear and misunderstanding about radiation further plays to terrorist interests. Föredragshållaren ansåg att LD50 inte var 5 Sv utan närmare 8 Sv med hematopoetisk behandling. Detta ifrågasattes i frågestunden. Med full modern behandling skulle bara 5% av offren i Hiroshima kunnat räddas eftersom de flesta dog av brand och explosionsskador. Bäst effekt av behandlingen har man mellan 4-8 Sv.

Triage and medical management of high-volume mass casualties after a nuclear detonation: Hiroshima revisited Flynn DF REAC/TS USA
Today, nuclear terrorism is a greater threat than nuclear war. The U.S. Department of Homeland Security, issued a number of different major threat scenarios. National Planning Scenario #1 (NPS1) is a 10-kiloton ground-level nuclear detonation in a densely populated area. This would result in a surge of overwhelming casualties. The death toll, particularly during the first few days, would be very high; however there still would be the potential to save many seriously injured people by implementing appropriate triage, treatment, and evacuation strategies. Casualties within a five kilometer blast zone radius will sustain various combinations of physical trauma, thermal burns, and radiation injuries. In addition, because of the ground-level detonation in NPS1, there will be a downwind radioactive fallout plume that extends well beyond the blast zone. Here there will not be physical trauma or burns but there will be delayed radiation-alone casualties including some fatalities.
The Hiroshima nuclear 15-20 kiloton detonation was at low altitude so that fallout was not considered an issue. Of the estimated 136,000 casualties, at four months following the detonation, there were 64,000 fatalities including 45,000 on day one and 19,000 between day two and four months. More than half of the fatalities were attributed to the thermal injuries alone, physical trauma alone, or combined. Other fatalities were attributed to radiation-alone or combined injuries with thermal and/or trauma. Of those who survived the first 20 days, some developed alopecia, purpura, and painful oropharyngeal lesions. These symptoms were attributed to serious, sometimes fatal, exposures in the hematopoietic syndrome range. Recognizing these three delayed radiation manifestations would be important in NPS1 ground level detonation fallout zone.
The U.S.military triage system for mass casualties originally adopted for trauma (physical injuries and burns) consists of four categories: IMMEDIATE(highest priority) – requires immediate treatment to save a life; DELAYED – requires treatment that can be delayed as less urgent than IMMEDIATE category; MINIMAL – requires minor treatment which can be administered as an outpatient if necessary (“walking wounded”); and EXPECTANT – requires extensive treatment and resources but has a poor prognosis even with treatment. It is expected that within 12-48 hours post-detonation, that clinical (time-to-emesis) and laboratory (such as lymphocyte depression) data will be available to modify conventional triage. However laboratory results may be delayed with high-volume mass casualties and damaged area infrastructure including communication. In that event, for unshielded casualties, rough radiation dose assessment may be made by the degree of thermal burn or the visible blast injuries. This assessment should provide the likely distance from ground zero and subsequent expected radiation dose. This has the potential, in addition to time- to-emesis, to speed up combined injury triage.
En smutsig bomb kommer sannolikt inte att kunna ge mer än 1 Sv/person. Men den kommer att orsaka radioaktivt nedfall eftersom den sprängs på marken. Jämfört med Hiroshima där det var en luftdetonation dvs mycket ringa radioaktivt nedfall. Ska man evakuera området? 20 mSv/år ger ett mer cancerfall på 1000 invånare vilket läggs till de 250 cancerfallen/1000 invånare i normalfallet.

Enhancing National Preparedness through Biodosimetry Wathen L et al., Biomedical Advanced Research and Development Authority
In all potential radiation disasters, the population is likely to encounter a number of complex radiation exposure scenarios, including different dose ranges and dose rates. Therefore, performing triage and definitive radiation biodosimetry will require multiple tests to measure absorbed dose. Qualitative point-of-care tests are being designed to be administered quickly to determine whether an individual has absorbed a minimum threshold radiation dose and needs further medical care. Quantitative high-throughput laboratory-based tests that estimate the actual absorbed dose a person has received to enable more accurate clinical management. Five promising biodosimetry tests are currently funded by BARDA to identify the most relevant proteomic, genomic and cytologic radiation biomarkers and validate their utility using animal models and humans. Algorithms integrate multiple individual biomarker results into a single test result. The two point of care tests in development use immune-capture technology. One uses multiple test lines on a nitrocellulose lateral flow device with upconverting phosphor signal output, and the other uses a spotted array in a cartridge with an electrochemiluminescent reporter. Both technologies use capillary (finger stick) blood samples to detect host protein biomarker levels that increase (or decrease) following gamma or x-ray exposure. Of the three high-throughput tests under development, two use changes in gene expression patterns to determine the extent of radiation damage, and the third measures chromosomal damage and micronucleus generation to predict absorbed dose. ASPR’s BARDA working with federal and industry partners will enable the development, regulatory review by the United States Food and Drug Administration, and acquisition of radiation biodosimeters. The Biodosimetry Program’s continued success will help the United States prepare for and respond more effectively to a nuclear incident.
Lesson learned from Chernobyl and Fukushima: http://www.crealradiation.com/index.php/shamisen-home  

Clinical triage of radiation victims – the hematological module of the Bundeswehr InstRadBioBw applied during the recent NATO exercise on clinical signs & symptoms Port M, Bundeswehr Institute of Radiobiology, Munich, Germany
Rapid clinical triage of radiation injury patients within the first days after a radio nuclear attack or accident is mandatory to guide therapeutic interventions. We developed an early prediction model for the acute hematological syndrome (H-ARS) using complete blood counts (CBC), based on real radiation-accident data. This tool (H-module) enables the first responder to differentiate between worried well and patients that develop different severity degrees of H-ARS. It also provides information on the medical management such as hospitalization required and treatment decisions. The ”H-module”, was tested during an international NATO exercise, again using real patient data. In this exercise the “H-module” together with clinical signs and symptoms proved to predict the later developing ARS in more than 90% of the cases correctly within the first 3 days after exposure. Also, clinical decisions regarding hospitalization were made correctly in more than 90% of the cases. Encouraged by the promising results of the NATO exercise we developed a short training course for students of the Munich mastercourse of radiobiology and again were able to reproduce prior results. Surprisingly, these students (with background e.g. in biology or pharmacology) performed as well as the best performer of the NATO exercise. This experience underlines the requirement of medical training courses which are planned to be conducted in near future under the umbrella of the NATO.

Epidemiology of Late Health Effects in Chornobyl Cleanup Workers Bazyka D, National Research Centre for Radiation Medicine, Kyiv, Ukraine
Studies of health effects in exposed with acute radiation syndrome included clinical follow-up, haematopoietic system and immune function. Number of persons under follow-up in RCRM varied from 179 in 1986-1991 to 105 in 2011-2015. The main causes of late deaths (52) included cancers and leukemia (18), cardiovascular diseases (20).
On stochastic effects the main findings after the 2008 UNSCEAR report demonstrated increased radiation risks of leukemia comparable with hibakusha data (ERR/Gy for 20 years – 2.38; 95% CI 0.49; 5.87), the excess of chronic lymphocytic leukemia for 26 years after the exposure (SIR 1.44 (95% CI: 1.21; 1.68), new evidence on the association of radiation dose and younger age at exposure with shorter survival and gene expression.
A significant excess was registered in incidence of multiple myeloma (SIR 1.61, 95% CI 1.01; 2.21), thyroid cancer (TC) (SIR 3.50, 95% CI 3.04; 4.03) and all solid cancers (SIR 1.08; 95% CI 1.05; 1.11). High prevalence was demonstrated for cardio- and cerebrovascular diseases, mental health changes. However the mechanisms have to be further investigated. Last studies have demonstrated an involvement of genes regulating the basic cell response to exposure and disease.
Conclusions and future direction. Expected effects for the next period include increased rates of thyroid, breast and lung cancers; multiple myeloma, reduction of radiation risks of leukemia to population levels, increased morbidity and mortality of cleanup workers from cardio- and cerebrovascular pathology. Analytical cohort and case-control studies are in need on circulation pathology, late high dose effects, specific types of radiogenic cancers using molecular epidemiology approach.

New insights into thyroid cancer epidemiology: Chernobyl, Fukushima and beyond Kesminiene A, International Agency for Research on Cancer, Lyon, France
Worldwide, thyroid cancer occupies place outside the ten most frequent malignancies. However, the increase in thyroid cancer incidence observed in many countries over the last three decades initiated concerns about the causes of such rise.
Ionising radiation, as a risk factor for thyroid cancer, was established following studies of atomic bomb survivors of Hiroshima and Nagasaki, exposed instantaneously to external radiation, as well as of patients treated with radiotherapy.
Initially, the increase in thyroid cancer in young residents of the areas of Belarus, Ukraine and Russia, contaminated after the Chernobyl accident, was met with scepticism based on the “evidence of non-carcinogenicity” of iodine-131 from the previous studies of medically exposed populations with underlying thyroid diseases and limited data on childhood exposure. Chernobyl produced a new evidence of the radiosensitivity of paediatric thyroid gland following exposure to internally incorporated radioactive iodine.
A role of various modifying factors, such as age at exposure (including exposure in utero and in adulthood), attained age, sex and iodine deficiency present in the areas affected by the accident has been hypothesised but remains to be established, as well as the pattern of the risk in the longer term.
Although contribution of screening in the increase of thyroid cancer observed after Chernobyl was questioned, it is obvious that an important fraction of these thyroid cancers is attributable to radioiodine intake in 1986. Long-term increases are difficult to quantify in the population which is aging and in which spontaneous thyroid cancer risk is also increasing. Finally, after several decades of data accumulation, the dominating hypothesis for explaining the worldwide increase in thyroid cancer shifted to improved surveillance and diagnostics. In this context, the findings of the large-scale thyroid screening survey in Fukushima prefecture should be interpreted with caution.

Radiation-epidemiological study of the incidence of complexes of disease of the circulatory system and comorbidities disease among Chernobyl recovery operation workers Karpenko S, A. Tsyb Medical Radiological Research Center, Russian Federation
Author presents retrospective cohort study of the incidence of complexes of disease of the circulatory system and comorbidities among liquidators of the Chernobyl accident, for the follow-up period 1986-2012. Cohort selected for analysis consists of more than 100 thousands Russian liquidators registered in National Radiation and Epidemiology Registry (NRER) who worked in the Chernobyl zone. External radiation whole-body dose varied from 0.0001 Gy to 1.41 Gy with average dose of 0.113 Gy. Evaluation of radiation risks obtained in terms of the excess relative risk (ERR) and relative risk (RR). Maximizing the likelihood function for ERR, RR and calculation of 95% confidence intervals were performed using Epicure software. In our previous studies, we provided estimates of ERR for cerebrovascular disease (CeVD), taking into account comorbidities. (ERR / Gy = 1.29 – CeVD with diabetes mellitus (E10-E14) and ERR / Gy = 0.35 – CeVD without diabetes mellitus). In this study we estimated ERR for some complexes of the following diseases: hypertension (I10-I15), cerebrovascular disease (I60-I69), ischemic heart disease (IHD) (I20-I25), diabetes mellitus (E10-E14), overweight and obesity (E66). The time at risk calculated as the difference between the date of entry into the Chernobyl zone and the last (maximum) date of three cases diagnosed first time.
The result is statistically significant estimates for the following complexes of diseases:

  • Hypertension (I10-I15), CeVD (I60-I69), diabetes mellitus (E10-E14): ERR/Gy = 1.88; p < 0.001
  • Hypertension (I10-I15), IHD (I20-I25), diabetes mellitus (E10-E14): ERR/Gy = 1.32; p = 0.002
  • Hypertension (I10-I15), IHD (I20-I25), CeVD (I60-I69): ERR/Gy = 0.69; p < 0.001

These estimates obtained for the liquidators, who entered in the Chernobyl zone in the period of 26.04.1986 to 26.04.1987 and worked there less than 6 weeks.

Early, rapid dose magnitude estimation and monitoring for internal decontamination following accidental exposure to an actinide Dainiak N et al., REAC/TS, Oak Ridge, TN, USA
Prompt assessment of the magnitude of ionizing radiation (IR) dose involved in a radiological/nuclear incident is essential to inform medical management, including the use of medical countermeasures. Reliable activity measurements are needed to compare potential intakes to the Clinical Decision Guide (CDG) for a particular radionuclide (ICRP Report No. 161). In the case of exceeding regulatory limits for cutaneous wounds, the derived reference level (DRL) is used for early dose assessment. These tools provide comparisons of dose magnitude that is in a general range of absorbed doses rather than a precise estimate of absorbed dose. Radiation dose magnitudes should be communicated to first responders and receivers, clinicians and other healthcare providers in terms of the risk posed to the exposed individual(s). In contrast to absorbed radiation doses that are measured at the time of external exposure, radiation doses are calculated for internal exposures. Regulations in the US require that internal doses be reported as a committed dose based on a protracted exposure over 50 years. Internalization of radionuclides occurs not only by inhalation, ingestion, parenteral injection (i.e, the administration of a radioactive material for a medical purpose) and direct transdermal absorption, but also by absorption through open wounds. A case will be discussed of a puncture wound that resulted in a plutonium (Pu-238) intake requiring prolonged decorporation therapy with diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA). Although the initial count rate measured at the wound site was minimal and would not have predicted a serious medical threat (particularly as alpha-emitting particles penetrate poorly through barriers such as intact skin), subsequent detection of associated x-rays with a high purity germanium (HPGe) detector and Pu-238 in the urine, augured a more significant medical condition. Monitoring of the effectiveness of DTPA therapy in this individual will be discussed in the context of the averted committed effective dose (CED).

New paradigms of the treatment of acute radiation syndrome Drouet M, Armed Forces Biomed. Research Inst., Brétigny sur Orge, France
Acute Radiation Syndrome (ARS) represents the pathophysiological consequences of total body or large partial body exposure to high doses of ionizing radiation (accident or terrorist attack). In such cases the hematopoietic syndrome (HS, is frequently the first therapeutic challenge in clinic. Importantly the bone marrow damages appear heterogeneous in most accidental cases. Therefore intermediate damages (H3 Metrepol scoring) may benefit of cytokine treatment. Thus the current gold standard consists in administering Growth Stimulating Factor (G-CSF) to counteract neutropenia, albeit mitigating the crucial thrombopenia parameter remains a target for future optimization.
Following the FDA statement in 2015, accidental radiation-induced bone marrow aplasia represents now a full indication for G-CSF treatment. In addition, preclinical models (especially monkey) have clearly established the benefit of the early injection of G-CSF towards delayed administration. This is the reason why NATO is now recommending a rapid injection schedule within the first 24 hours after the diagnosis, even if the classical cytogenetic dosimetry is not available. This pointed out the importance of clinical dosimetry to be ideally completed with blood cell counts to discard the worried well and prevents the sparing of available G-CSF. It is now obvious that thus a recommendation may imply huge logistic constraints and necessitate adequate stockpiling based on ad-hoc realistic attack/accident scenarii to be selected.

Development of the Toll-Like Receptor-5 Agonist, Entolimod, as a Medical Radiation Countermeasure Miller LL et al., Cleveland BioLabs, Inc., USA
Radiation injury caused by a hostile nuclear attack or an accident could cause thousands of deaths. Medical radiation countermeasures (MRC) are needed to improve survival among victims of a radiation disaster.
Entolimod is a recombinant Toll-like receptor-5 (TLR5) agonist in advanced development as an MRC to reduce the risk of death following a radiation disaster. Entolimod binding to TLR5 induces production of granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) and interleukin-6 (IL-6), and mobilizes neutrophils. These effects promote multiorgan tissue protection and regeneration. Because humans cannot be lethally irradiated to test drug activity, entolimod is being developed based on efficacy data in animals and safety data in humans.
Efficacy studies in nonhuman primates (NHP) show that a single intramuscular (IM) injection of entolimod within 48 hr after lethal irradiation decreases radiation-related myelosuppression and gastrointestinal injury resulting, in highly significant survival benefits, even in animals that receive minimal supportive care.
Studies of single IM injections in healthy male and female humans have confirmed dose-dependent increases in G-CSF, IL-6, and neutrophils consistent with effects in NHP. The human safety profile has been well characterized, comprising transient flu-like symptoms, hemodynamic changes, and asymptomatic laboratory findings that resolve spontaneously. A formal dose-conversion paradigm has established a human dose based on cross-species comparisons of changes in the 3 circulating biomarkers of drug effect (G-CSF, IL-6, and neutrophils).
Entolimod meets military and civilian requirements for an MRC that can be administered after radiation exposure as a single-injection solution for deployment during field operations or in a mass-causality situation to enhance the survival of military and civilian victims of a radiation catastrophe.

United States Department of Health and Human Services Radiological/Nuclear Medical Countermeasures Programs Homer M, Biomedical Advanced Research and Developm. Authority, DC, USA
The United States Department of Health and Human Services (HHS) is fully committed to the development of medical countermeasures (MCM) to address national security threats from chemical, biological, radiological, and nuclear (CBRN) agents. Through the Public Health Emergency Medical Countermeasures Enterprise, HHS has launched and managed a multi-agency, comprehensive effort to develop and operationalize medical countermeasures. Within HHS, development of MCMs includes the National Institutes of Health (NIH) (the MCM effort is led by the National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID)), the Office of the Assistant Secretary of Preparedness and Response (ASPR)/Biomedical Advanced Research and Development Authority (BARDA) and the Division of Medical Countermeasure Strategy and Requirements, the Centers for Disease Control and Prevention (CDC), and the Food and Drug Administration (FDA) as primary partners in this endeavor. The presentation describes the BARDA portfolio and strategy as well as the coordinating efforts of BARDA and NIH for the development of countermeasures for radiological and nuclear threats. Establishment of product development tools, strategies for biomarker and target identification, and strategies for reducing product development costs will be briefly discussed in the context of BARDA portfolio management.

Protecting the population depending on the differentiation of populations Freitinger-Skalicka Z, Inst. of Radiology, Toxicology and Civil Protection, Univ. of South Bohemia, Czech Republic
Within the project VG 20132015122 “Protecting the population depending on the differentiation of populations“ the realisation team conducted an analysis of the current status of the evacuation planning from the emergency zone planning and suggest new methods of evacuation planning with the disruption of ethical issues. The safety of the nuclear power plant´s is achieved by the design safety and the power plant’s operational culture level, which includes qualified personnel, quality documentation, use of operating experience, technical control, protection against radiation, fire safety, etc. To facilitate a preplanner strategy for protective actions during an emergency, there are two emergency planning zones (Temelin Nuclear Power Plant) or three emergency planning zones (Dukovany Nuclear Power Plant) around each nuclear power plant. Emergency evacuation from is the immediate and urgent movement of people away from the threat or actual occurrence of a hazard. In these often emotionally stressful situations, it is also necessary to ensure effective communication with the evacuated population. Evacuation must be well managed, not only on the technical side, but also on the biopsychosocial side. This plane, which is viewed from the evacuated population is important, it is often neglected.