Individuell, retrospektiv dosimetri – möjligheter och begränsningar

Gästinlägg av Andrzej Wojcik
Professor vid Stockholms universitets institution för molekylär biovetenskap

Vid en okontrollerad strålexposition är det ofta inte möjligt att beräkna individuella absorberade doser baserat bara på kunskap on expositionsscenarion. Bra exempel är sprängning av en ”hemmagjord” kärnladdning som kan leda till flera tusentals expositioner. Alla som befann sig i närheten och överlevde vill veta vilka hälsoeffekter de kan förvänta sig. Effekterna kan beräknas och åtgärder vidtas, men bara om man känner till den absorberade dosen. Här kan individuell, retrospektiv dosimetri hjälpa till.

Tekniken bygger på mätning av strålinducerade skador i kroppen: deras nivå ökar proportionellt med dosen. Med hjälp av en relevant kalibreringskurva går det att uppskatta den absorberade dosen. Tekniken, som även kallas för biologisk dosimetri, används sedan över 50 år. Den ursprungliga metoden bygger på analys av kromosomskador i blodlymfocyter och anses som den biologiska dosimetrins ”guldstandard” för att den tillåter en uppskattning av dosen i dosområden av ca 0,1 till flera Gy upp till några månader efter expositionen. Metoden har använts vid många tillfällen, som Goiania-olyckan 1987 och olyckan vid Boliden Mineral AB 2010.

Problemet är att metoden är tidskrävande. Det tar flera dagar innan dosen till en person kan uppskattas. Vid en stor, radiologisk händelse med kanske flera tusentals drabbade behövs snabbare, så kallade ”high throughput” metoder. På grund av den politiska och sociala utvecklingen finns nu ett reellt hot om en stor radiologisk händelse och följaktligen arbetar många grupper på utveckling av sådana snabba biologiska dosimetrimetoder. Här ligger fokus inte på dosuppskattningens precision utan på hastigheten. Det är viktigt att kunna på ett snabbt sätt sortera ut de drabbade som inte behöver omedelbar medicinisk hjälp och identifiera dem som måste behandlas. Det har visat sig att inte bara kromosomskador i lymfocyter duger som biologisk dosimeter utan även andra mätmetoder kan användas, till exempel analyser av genexpression. Samtidigt tillåter moderna bildanalysmetoder automatisk analys av kromosomskador, så att analysen inte längre är så tidskrävande som vid manuell analys.

Olika grupper i världen har valt olika strategier för att uppfylla ”high throughput” kravet. I USA satsar man på utveckling av helautomatiserade test som kan användas av vilket diagnostiskt laboratorium som helst, utan grundläggande kunskap i strålningsbiologi. Europa, Kanada och Japan går den andra vägen. Här har man bestämt sig för att skapa nätverk av specialiserade laboratorier som vid en stor händelse kommer att dela prover från drabbade personer och analysera dem parallellt. Det europeiska nätverket heter RENEB och information kan hittas under http://www.reneb.net/.

Ett problem är att de flesta europeiska länderna på grund av ekonomiska begräsningar inte finansierar och upprätthåller specialiserade laboratorier för biologisk dosimetri. RENEB:s filosofi är att testa och öva olika mätmetoder som används i laboratorier för att lösa olika forskningsfrågor med biologisk dosimetri (Wojcik et al. 2018 och Kulka et al. 2018). RNEB organiserar regelbundna övningar där bestrålade blodprover skickas ut till nätverket laboratorier för att testa precision dosuppskattningars precision. Just nu kör RENEB en övning med neutroner för att förberedda sig för en nukleär händelse. Planerad är också en gemensam övning med den europeiska dosimetrigruppen EURADOS (http://www.eurados.org/).

Vår kommentar: Kommittén för nukleära olyckor inom det europeiska transplantationsnätverket, EBMT/NAC, poängterar i sin checklista för klinisk handläggning av strålskadade patienter vikten av analys av blodvärden efter exponering (dvs differentialräkning av koncentrationen av blodceller, och särskilt lymfocyter) – åtgärder som i olyckssituationen lämpligen kombineras med någon eller några av det flertal möjligheter som tas upp ovan.

Bayesisk analys av cytogenetisk biodosimetri

Med klassisk sannolikhetsanalys kan man besvara frågan: Givet en viss hypotes, hur sannolikt är ett visst utfall? Ofta används resultatet för att bedöma hypotesen; om det erhållna utfallet är mycket osannolikt förkastar man sin ”nollhypotes” och söker en annan hypotes som bättre förklarar utfallet. En Bayesisk analys ställer i stället frågan: Givet ett visst utfall, hur sannolik är en viss hypotes, med hänsyn taget till dess sannolikhet a priori?

Biologisk dosimetri med cytogenetiska metoder (t ex att räkna dicentriska kromosomer eller mikrokärnor) brukar analyseras med klassiska metoder som kan leda fram till ett konfidensintervall (”sannolikheten är 95% att intervallet från x till y täcker den sanna frekvensen kromosomskador”). Det finns vedertagna procedurer, en IAEA-manual och t o m en ISO-standard för analysen. Men alltfler analytiker föreslår numera i stället en Bayesisk analys (”kromosomskador är sannolikhetsfördelade och 95% av fördelningen ligger mellan x och y”). Med vissa enkla idealiserade förutsättningar blir beräkningsresultaten desamma, men den Bayesiska analysen utgår från den biologiskt rimligare ansatsen att kromosomskador uppkommer stokastiskt. Den Bayesiska analysen tar också redan från början hänsyn till osäkerheter, och tidigare erfarenheter beaktas i form av a priori-sannolikheten. I en review-artikel nyligen, Radiat. Prot. Dosim. 162(2014)185-196, presenterades de två statistiska angreppssätten utförligt, inklusive ett genomräknat exempel, och läsarna erbjöds tillgång till att pröva ett nytt dataprogram för ändamålet. En tidigare invändning mot Bayesisk analys i biodosimetri efter misstänkta bestrålningsolyckor, att de ofta omfattande beräkningarna skulle bli alltför tidsödande, är alltså kanske inte längre relevant.

Intag av radioaktiva ämnen via sår

Man har rätt god kännedom om och förståelse av intag av radioaktiva ämnen via inandning eller i födan. En tredje intagsväg, via hud och i synnerhet genom sår, är trots flera tusen noterade fall mindre väl känd men kan också utgöra ett allvarligt hot mot hälsan. Ett nyupptäckt vävnadsprov från en person som fick plutonium i kroppen via ett sår under 1970-talet har nu resulterat i en uppmärksammad rapport om hur radioaktiva ämnen transporteras från sår och in i kroppen.

Uppdatering av stråldoser från atombomberna i Japan

Den viktigaste enskilda källan till information om strålningsrisker är de överlevande från atombomberna i Hiroshima och Nagasaki. Ett oerhört detektiv- och arkivarbete ligger bakom de detaljerade uppgifterna om dos till var och en av dessa personer. Fortfarande finns utrymme för att utvidga informationen, framförallt genom att beräkna doser till ytterligare organ (beräkningarna hittills har bara omfattat 15 organ uppdelat på tre åldersgrupper). Ett specialnummer av Radiation Protection Dosimetry handlar om hur organdosberäkningarna kan kompletteras.

Nya doskonversionskoefficienter för externstrålning från ICRP

Den internationella strålskyddskommissionen ICRP har just utkommit med sin Publication 116 som innehåller konversionskoefficienter från energiflöde till effektiv dos och till absorberade organdoser för olika slags yttre bestrålning, beräknade med hjälp av ICRPs referensfantom. Rapporten består av en utförlig förklarande text samt en CD med det mycket omfattande tabellmaterialet i elektronisk form. Den ersätter och utvidgar betydligt de data som 1996 presenterades i ICRP Publication 74 och ICRU Report 57. Koefficienterna används för att beräkna huruvida stråldoser ligger under gränsvärden.

Har risken för ögonlinsskada överdrivits?

Vi har tidigare rapporterat att nya data tyder på att katarakt (linsgrumling) kan uppkomma vid lägre doser än man tidigare antagit, och den internationella strålskyddskommissionen rekommenderade därför i april 2011 en särskild dosgräns för ögats lins på 20 mSv per år som medelvärde under 5 år (se http://www.icrp.org/page.asp?id=123). Den nya gränsen är redan på väg att tas med i juridiskt bindande regler från de internationella organisationerna, men den har också väckt undran och ifrågasättande från medicinskt håll (se t ex Martin, Brit. J. Radiol, 84, 2011: 961-962 eller Martin, J. Radiol. Prot. 31, 2011: 385-387). Medicinalpersonal som sysslar med interventionell radiologi hör till de grupper som har störst risk att få högre ögondoser. Frågan debatterades på ett möte i februari på Royal Institution i London, så vi får kanske anledning att återkomma.