Расчёт поглощённых доз фотонного и нейтронного излучения в эмали и дентине зубов человека методом Монте-Карло

«Радиация и риск». 2015. Том 24. № 2, с.93-106

Сведения об авторах

Хайлов А.М. – ст. научн. сотр., к.б.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России, Обнинск. Контакты: 249036, Калужская обл., Обнинск, ул. Королева, 4. Тел.: (484) 399-71-48; е-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .
Иванников А.И. – вед. научн. сотр., к.ф.-м.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России, Обнинск
Орленко С.П. – научн. сотр. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России, Обнинск
Борышева Н.Б. – ст. научн. сотр., к.ф.-м.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России, Обнинск
Скворцов В.Г. – зав. лаб., к.б.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России.

Аннотация

С помощью расчётов методом Монте-Карло (программа MCNP-4С) получены значения доз, поглощённых в тканях зуба – эмали и дентине, а также в различных органах тела человека при внешнем облучении нейтронами с энергией от 10^-9 до 20 МэВ и фотонами с энергией от 0,05 до 10 МэВ в шести стандартных геометриях. В качестве фантома тела человека была использована одна из модификаций математического фантома MIRD с добавлением подробной дентальной области, включавшей в себя описание 32 зубов. Верификация путём сравнения значений доз в различных органах с литературными данными показала хорошее соответствие, для быстрых нейтронов и фотонов расхождения составили менее 7%. Приведены формулы для расчёта коэффициентов перехода от доз нейтронов и фотонов, поглощённых в эмали или дентине, к дозе в органах и эффективной дозе во всём теле человека. Полученные значения могут быть использованы для оценки индивидуальных доз облучения, а также дозового распределения в теле пострадавшего по значениям доз в дентине и эмали зубов, определённых методом ЭПР-спектроскопии, с использованием имеющейся информации о радиационном инциденте.

Ключевые слова
ЭПР-спектроскопия, ретроспективная дозиметрия, дентин зубов, эмаль зубов, метод Монте-Карло, математический фантом, нейтронное излучение, индивидуальная доза, смешанное излучение, дозовые коэффициенты перехода.

Список цитируемой литературы

1. Хайлов А.М., Иванников А.И., Скворцов В.Г. Оценка дозы смешанного гамма-нейтронного излучения по результатам спектроскопии ЭПР образцов зубной эмали и дентина при облучении в фантоме головы человека //Радиация и риск. 2013. Т. 22, № 4. С. 30-36.

2. Хайлов А.М., Орленко С.П., Скворцов В.Г. Определение методом спектроскопии электронного парамагнитного резонанса радиационной чувствительности дентина зубов человека in vitro к нейтрон-ному и фотонному излучениям //Радиация и риск. 2013. Т. 22, № 4. С. 21-29.

3. Khailov A., Ivannikov A., Tikunov D., Skvortsov V., Stepanenko V., Zhumadilov K., Tanaka K., Endo S., Hoshi M. Tooth enamel EPR dosimetry of neutrons: Enhancement of the apparent sensitivity at irradia-tion in the human head phantom //Radiat. Meas. 2007. V. 42, N 6-7. P. 1171-1177.

4. Tikunov D., Trompier F., Ivannikov A., Herve M., Khailov A., Skvortsov V. Relative Sensitivity of Tooth Enamel to Fission Neutrons: Effect of Secondary Protons //Radiat. Meas. 2005. V. 39, N 5. P. 509-514.

5. International Commission on Radiological Protection. 1990 Recommendations of the International Commis-sion on Radiological Protection. ICRP Publication 60. Oxford: Pergamon press, 1991.

6. International Commission on Radiological Protection. Conversion Coefficients for use in Radiological Protec-tion against External Radiation. ICRP Publication 74, Annals of the ICRP 26 (3-4). Oxford: Elsevier Science, 1997.

7. Takahashi F., Yamaguchi Y., Iwasaki M., Miyazawa C., Hamada T. Relations Between Tooth Enamel Dose and Organ Doses for Electron Spin Resonance Dosimetry Against External Photon Exposure //Radiat. Prot. Dosim. 2001. V. 95, N 2. P. 101-108.

8. Ulanovsky A., Wieser A., Zankl M., Jacob P. Photon dose conversion coefficients for human teeth in standard irradiation geometries //Health Phys. 2005. V. 89, N 6. P. 645-659.

9. Herve M.L., Clairand I., Trompier F., Tikunov D., Bottollier-Depois J.F. Relation between organ and whole body doses and local doses measured by ESR for standard and realistic neutron and photon external overexposures //Radiat. Prot. Dosim. 2007. V. 125, N 1-4. P. 355-360.

10. Khailov A., Ivannikov A., Skvortsov V., Stepanenko V., Tsyb A.F., Trompier F., Hoshi M. The neutron dose conversion coefficients calculation in human tooth enamel in an anthropomorphic phantom //Health Phys. 2010. V. 98, N 2. P. 369-377.

11. Briesmeister J.F. MCNP – A general Monte Carlo N-particle transport code. Version 4C. Report LA-13709-M. Los Alamos National Laboratory. Los Alamos, 2000.

12. Cristy M., Eckerman F. Specific absorbed fraction of energy at various ages from internal photon sources. Appendix A. Description of the mathematical phantom. ORNL/TM-8381/V1. Oak Ridge: Oak Ridge National Laboratory, 1997.

13. Caswell R.S., Coyne J.J., Randolph M.L. Kerma factors of elements and compounds for neutron energies below 30 MeV //Appl. Radiat. Isot. 1981. V. 33. P. 1227-1262.

14. Ivannikov A.I., Tikunov D.D., Borysheva N.B., Skvortsov V.G., Stepanenko V.F., Trompier F., Hoshi M. Calibration of EPR signal dose response of tooth enamel to photons: experiment and Monte Carlo simulation //Radiat. Prot. Dosim. 2004. V. 108, N 4. P. 303-315.

Полная версия статьи