Линейная беспороговая гипотеза (ЛБПГ) - это гипотеза, которая используется в нормативно-правовой практике для оценки риска заболевания раком при малых дозах облучения. Малая доза излучения определяется как уровень дозы излучения, при котором не возникает кратковременных наблюдаемых эффектов, таких как покраснение и сыпь на коже, рвота или высокое содержание белых кровяных телец в крови. Такие наблюдаемые (или соматические) эффекты появляются, когда человек получает сравнительно высокую дозу облучения за короткий промежуток времени. Большинство соматических эффектов появляются при дозах 100 бэр или более, однако уровень белых кровяных телец изменяется при значительно более низких дозах. Такая же доза облучения, но полученная в течение нескольких недель или месяцев, не вызовет заметных эффектов, разве что на клеточном уровне. Однако она может увеличить риск заболевания различными болезнями (стохастические эффекты), из которых наиболее изученной является рак¹.

Были проведены интенсивные исследования людей, выживших после атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, на предмет оценки степени риска заболевания раком. Был выполнен огромный объем работ - под наблюдением в течение более 50 лет находились более 75 000 человек - причем исследование продолжается до сих пор. Оценки риска заболевания раком, используемые в нормативно-правовой практике, большей частью основаны на результатах этих исследований. Однако, поскольку выжившие люди получили сравнительно большие дозы, и поскольку эти дозы облучения они получили за очень короткий промежуток времени, экстраполяция рисков при малых дозах, полученных за длительное время, трудна и противоречива. Более того, некоторые исследователи, особенно британский врач Алис Стюарт и ее коллеги, указывают на то, что те, кто оставались живы длительное время, относились, по-видимому, преимущественно к числу самых здоровых людей. Это осложняет экстраполяцию результатов (по определению риска заболевания раком выживших) на все население.

Есть другие выборки облученного населения. Во-первых, все люди подвергаются воздействию естественного фонового облучения. Кроме того, есть разные уровни облучения бытовым радоном, уровень которого зависит от конструкции дома и от района, где этот дом расположен. Трудность состоит в том, что в то же время все подвергаются воздействию со стороны и многих других факторов риска, включая естественные и произведенные человеком экологические риски, пищевой режим и наследственные факторы. Поскольку действием этих факторов обусловлен сравнительно высокий уровень заболевания раком, очень трудно определить степень риска заболевания именно вследствие воздействия малых доз излучения антропогенного характера - таких, как радиоактивные осадки после взрыва атомной бомбы или радиоактивное облучение на рабочем месте.

В данной дискуссии мы определяем риск заболе-вания раком (R) как ожидаемое число случаев заболевания раком при определенной дозе облучения (D). Отметим, что риск заболеваемости раком примерно на 50% выше, чем риск заболевания раком со смертельным исходом. В различных гипотезах, обсуждаемых здесь, уровень риска не указывается; в них только рассматривают форму изгиба, показывающего зависимость риска заболевания от дозы² (см. уравнение в примечании). Кроме этого существуют другие факторы, которые учитываются при определении риска возникновения заболевания, такие как возраст и пол облученного человека. Риск заболевания также варьирует в зависимости от типа рака. Конкретно факторы риска возникновения лейкемии рассчитываются отдельно от рисков возникновения таких инфильтратов, как рак легких или рак груди.

Гипотеза ЛБП является широко принятым (но не повсеместно) способом экстраполяции рисков облучения при относительно высоких дозах на случаи с низкими дозами. Гипотеза утверждает, что каким бы малым ни было увеличение дозы радиоактивного облучения, степень риска заболевания раком увеличится на столько же. Таким образом, если человек подвергается определенному риску заболевания раком при получении экспозиционной дозы в 1 бэр, то при дозе в 2 бэр степень риска повысится в два раза, а при дозе в 0,5 бэра - уменьшится вдвое. Далее, если десять людей вместе получили дозу облучения в 1 бэр, их коллективный риск будет таким же, как если бы один человек получил экспозиционную дозу в 1 бэр.

Коллективная доза облучения выражается в человекобэрах, что является суммой всех индивидуальных доз данной группы населения. Исходя из оценки коллективной дозы и используя постоянный коэффициент риска, можно получить статистическую оценку числа дополнительных случаев заболевания раком при данной дозе облучения. В нормативно-правовой практике США обычно принимается, что риск заболевания раком со смертельным исходом среди некоторой совокупности людей составляет около одного дополнительного случая на каждую дозу в 2 500 человекобэр. ЛБП-гипотеза представлена на рис. 1 (скоро будет опубликован).

Существуют другие гипотезы относительно вида зависимости чувствительности к мощности дозы излучения. Одна из них, наиболее часто встречающаяся, называется линейно-квадратичной гипотезой. Согласно ей, уравнение риска содержит как член, пропорциональный дозе облучения (линейный член), так и член, пропорциональный квадрату дозы (квадратичный член). На рис. 2 (скоро будет опубликован) показана квадратичная зависимость риска от дозы (при нулевом линейном члене).

Есть люди, которые считают, что существует некоторое пороговое значение дозы, ниже которого не происходит увеличение риска заболевания раком. Они утверждают, что такие пороговые значения обнаруживаются у некоторых токсичных материалов и что у радиации они тоже есть. Существование таких пороговых значений можно вывести, например, из способности организма восстанавливаться после повреждений, вызванных малыми дозами радиации. На рис. 3 (скоро будет опубликован) показана пороговая гипотеза с линейной характеристикой зависимости риска от дозы, начиная с некоторого порогового значения Т бэр. Однако также указывается, что поскольку люди уже подвергнуты естественному облучению, а также другим природным и искусственным внешним воздействиям, угнетающим восстановительную систему организма, линейная беспороговая гипотеза может в любом случае

применяться к дозам облучения, вызванным человеческой деятельностью, поскольку они представляют собой некоторое приращение к другим внешним воздействиям. Следовательно, для оценки антропогенных рисков заболевания ЛБП-гипотеза может оставаться правомерной и является разумной базой в деле охраны здоровья населения.

Имеются также данные, полученные благодаря недавно проведенным экспериментам, указывающие на то, что малые дозы могут приводить к высоким уровням риска на единицу дозы³. Это явление известно под названием надлинейная гипотеза и показано на рис. 4 (скоро будет опубликован).

Существует, наконец, гипотеза "благотворного действия", согласно которой малые дозы радиации могут оказывать благоприятное воздействие, например, стимулировать иммунную систему. Основные доказательства в пользу этого утверждения получены из экспериментов на мышах. Согласно Чарльзу Уолдрену, который обобщил данные по "благотворному эффекту", в некоторых обстоятельствах высокая доза радиации порождает меньшее количество мутаций, если ей предшествовала доза в диапазоне от 1 до 20 бэр. Однако этот предполагаемый защитный эффект не появляется при более низких или более высоких дозах и наблюдается только в течение примерно одного дня, после чего исчезает. Такой "благотворный эффект", даже если он и существует для людей, не имеет санитарного значения, особенно с учетом других данных по отдаленным рискам, сопряженным с дозами облучения в несколько бэр⁴.

Большая часть работ по изучению риска, обусловленного радиационным облучением, была посвящена раку. Существует ряд других потенциальных рисков (см. письмо). Возможно, по крайней мере, для некоторых людей и при определенных обстоятельствах, что риски, не связанные с раком, могут оказаться более серьезными, чем риск заболевания раком.

Многие из тех, кто выдвигают аргументы в пользу пороговой гипотезы или гипотезы "благотворного влияния", выступают за то, чтобы ослабить требования в отношении текущих норм по радиационной защите⁵. Это было бы крайне нецелесообразно по несколько причинам. Во-первых, существует значительная неопределенность в отношении медицинских последствий воздействия малых доз излучения. В таких обстоятельствах хорошей практикой в здравоохранении является перестраховаться и ввести более строгие требования. Во-вторых, исторически происходило повышение уровня риска в отношении к заданому уровню радиации. Хотя такое и не может продолжаться бесконечно, этого основания достаточно, чтобы не ослаблять нормы и не отбрасывать ЛБП-гипотезу. В-третьих, есть данные, свидетельствующие о том, что реакция на облучение у разных людей разная. Стандарты должны быть направлены на то, чтобы защитить наиболее уязвимые группы населения. В-четвертых, даже если и есть пороговое значение, важно помнить, что нормативы касаются дополнительных к получаемому объемов радиации. Линейная беспороговая гипотеза все равно будет адекватна для оценки дополнительного риска заболевания раком - то есть риска, вызванного приращением доз радиации. В-пятых, существует много эффектов, не связанных с раком, а также эффектов совместного воздействия, которые еще не очень хорошо изучены, а некоторые из них не изучены совсем. Наконец, некоторые потенциально подверженные облучению группы населения включают в себя людей, наиболее уязвимых к поражающим последствиям облучения (см. письмо). Строгие нормы, основанные на линейной беспороговой гипотезе, обеспечивают минимальный уровень защиты людей от нераковых рисков, а также наиболее уязвимых групп населения, до тех пор, пока эти эффекты не будут тщательно изучены.

Таким образом, есть веские основания продолжать использовать линейную беспороговую гипотезу в нормативно-правовой практике. Когда на вопросы типа тех, которые мы подняли, будут получены должные ответы, будет достаточно времени для обсуждения о пересмотре стандартов.

Есть данные, в основном по экспериментам на животных, которые говорят о том, что малые дозы облучения, получаемые с низкой интенсивностью излучения, вызывают более низкий уровень риска, чем такие же дозы, но полученные интенсивно. Это предполагаемое снижение эффекта низкоинтенсивной дозы облучения выражается коэффициентом, называемым Коэффициентом эффективности мощности дозы (КЭМД). Уточненный риск на единицу дозы для низкоинтенсивной дозы получается путем деления неуточненного риска на КЭМД. Обычно в нормативно-правовой практике принимают, что риск от низкоинтенсивной дозы ниже неуточненного риска в два раза. Таким образом, Управление по охране окружающей среды США применяет КЭМД, равный 2, к нескорректированному коэффициенту риска заболевания раком BEIR, равному 0,08 случаев рака со смертельным исходом на человекозиверт, и получает скорректированный риск, равный 0,04 случаев рака со смертельным исходом на человекозиверт. Эта величина является коэффициентом риска, используемого в текущих нормативных документах по радиационной защите в США (1 зиверт = 100 бэр).

1. Низкоуровневое излучение альфа-частиц называется "излучением с линейной передачей большой энергии" (высокое ЛПЭ-излучение). Этот вид облучения оказывает более тяжелое воздействие при той же дозе излучения, чем гамма-лучи или бета-излучение (которые являются низким ЛПЭ-излучением). При сложении эффектов от этих двух различных типов излучений встает сложный научный вопрос, который в этой короткой статье мы не рассматриваем.
2. Различные гипотезы по риску заболевания раком могут быть математически представлены следующим образом:

   ЛБПГ: R = k·D,

   где

   R = риск заболевания раком,
   k = некоторый коэффициент пропорциональности,
   D = доза облучения в бэр.

   Линейный риск с пороговой дозой Т:
   

   R = 0 для D < T и
   R = k(D - T) для D > T.

   Линейно-квадратичная модель (без порогового значения):
   R = k₁D + k₂D², где k₁ и k₂ являются линейными и квадратичными коэффициентами риска.

   Надлинейная гипотеза (без порогового значения):
   R = k·Dⁿ, где 0 < n < 1.

   Вид изгибов определяется этими общими уравнениями. Значения рисков при различных дозах зависят от значения параметров k, T и n (в соответствии с моделью). Более подробно о ЛБПГ вы можете узнать в Committee on Biological Effects of Ionizing Radiation, Health Effects of Exposure to Low-levels of Ionizing Radiation (BEIR V), National Research Council, Washington DC, 1990, Chapter 4.

3. Brenner D., "Did Radiobiology Play a Useful Role in the Recent BEIR VI Report?", Abstract in Radiation Research, Vol. 161, January, 1999, pp. 95-96.
4. Waldren C., "Adaptive Response, Genomic Instability, and By-stander Effects," доклад на заседании Комиссии BEIR VII, Национальная академия наук, Вашингтон, 3 сентября 1999.
5. Jaworowsi A., "Radiation Risk and Ethics", Physics Today, Vol. 52, № 9, September 1999, pp. 24-29. Яворовский предложил увеличить разрешенные дозы излучения в 10 раз (с 100 миллибэр до 1 бэр в год) до того, как "потребуется вмешательство властей по радиационной защите" (с. 29).