npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562920060160npe-60Research ArticleМедицинская физика и биофизикаMedical Physics and BiophysicsМоделирование распределения концентраций радионуклидов в органах и тканях тела человекаModeling of the Distribution of Radionuclide Concentrations in Organs and Tissues of the Human BodyДьячковВ. В.DyachkovV. V.

Алматы 

Almaty 

lava_kpss@mail.ruБигельдиеваМ. Т.BigeldiyevaM. T.

Алматы 

Almaty

ЗариповаЮ. А.ZaripovaYu. A.

Алматы 

Almaty

ЮшковА. В.YushkovA. V.

Алматы 

Almaty

Национальная нанотехнологическая лаборатория открытого типа при КазНУ им. аль-Фараби ; Казахский национальный университет им. аль-ФарабиКазахстанNational Nanotechnology Laboratory of Open Type ; Al-Farabi KazNUKazakhstanНациональная нанотехнологическая лаборатория открытого типа при КазНУ им. аль-ФарабиКазахстанNational Nanotechnology Laboratory of Open TypeKazakhstan202122042024122137144Copyright © Дьячков В.В., Бигельдиева М.Т., Зарипова Ю.А., Юшков А.В., 20242024Дьячков В.В., Бигельдиева М.Т., Зарипова Ю.А., Юшков А.В.Dyachkov V.V., Bigeldiyeva M.T., Zaripova Y.A., Yushkov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/60

На основе предыдущих исследований, выполненных авторами настоящей работы, было показано, что внешняя среда обитания человека достаточно сильно оказывает влияние на годовое поступление радона и его ДПР в организм человека. В данной работе авторы представили расчетную модель и ее программную реализацию в виде компьютерной программы, которая позволяет выполнять расчеты накопленных доз от различных радионуклидов в органах и тканях тела человека. Данный программно-математический комплекс моделирует распространение радионуклидов по всему организму с учетом экспериментальных коэффициентов перехода от одних органов в другие. Такой математический расчет, основанный на экспериментальных коэффициентах накопления и методах расчета доз МКРЗ, позволяет рассчитать дозы внутреннего облучения соответствующих органов и тканей. Разработана математическая модель транспортировки и накопления природных радионуклидов в органах дыхательной и пищеварительной систем организма человека на основе коэффициентов накопления и переходов для соответствующих органов. Визуализация накопленных доз определенного органа осуществлена на фоне силуэта человека и соответствующей системы организма входящего в ее состав данного органа. Степень “подсвеченных” органов нормируется к предельным дозам санитарных норм Республики Казахстан для данного органа и данного радионуклида. В этом моделировании выполнены расчеты накопленных доз от концентраций радионуклидов в органах дыхательной и пищеварительной систем организма человека. Данный комплекс рассчитан, прежде всего, для выполнения предварительных оценочных расчетных доз в органах от широкого спектра радионуклидов, как в диагностических целях, так и виде демонстрационного материала на специализированных курсах в радиоэкологических и медицинских центрах или в высшем образовании.

On the basis of previous studies carried out by the authors of this work, it was shown that the external environment of a person has a rather strong effect on the annual intake of radon and its daughter decay products into the human body. In this paper, the authors presented a computational model and its software implementation in the form of a computer program that allows calculating the accumulated doses from various radionuclides in organs and tissues of the human body. This software and mathematical complex simulates the spread of radionuclides throughout the body, taking into account the experimental coefficients of transition from one organ to another. Such a mathematical calculation, based on the experimental accumulation factors and methods for calculating the ICRP doses, makes it possible to calculate the internal radiation doses of the corresponding organs and tissues. A mathematical model has been developed for the transportation and accumulation of natural radionuclides in the organs of the respiratory and digestive systems of the human body on the basis of the accumulation and transition coefficients for the corresponding organs. The visualization of the accumulated doses of a certain organ is carried out against the background of a person’s silhouette and the corresponding body system of this organ that is part of it. The degree of “highlighted” organs is normalized to the maximum doses of sanitary norms of the Republic of Kazakhstan for this organ and this radionuclide. In this simulation, the calculations of the accumulated doses from the concentrations of radionuclides in the respiratory and digestive systems of the human body are performed. This complex is designed, first of all, to perform preliminary estimated estimated doses in organs from a wide range of radionuclides, both for diagnostic purposes and in the form of demonstration material at specialized courses in radioecological and medical centers or in higher education.

радионуклидынакопленная дозарадиоактивное облучение органов и тканеймоделирование поглощенных доз в организме человекавнешнее и внутренне облучение человекаradionuclidesaccumulated doseradioactive irradiation of organs and tissuesmodeling of absorbed doses in the human bodyexternal and internal human exposureReferencesПубликация 50 МКРЗ. 1992. Москва: Энергоатомиздат.Публикация 50 МКРЗ. 1992. Москва: Энергоатомиздат.Дьячков В.В., Бияшева З.М., Комаров А.А. и др. // Вестник КазНУ. Сер. физ. 2016. № 1 (56). С. 120–128.Дьячков В.В., Бияшева З.М., Комаров А.А. и др. // Вестник КазНУ. Сер. физ. 2016. № 1 (56). С. 120–128.Dyachkov V.V., Zaripova Yu.A., Yushkov A.V. et al. // Phys. Sci. Technol. 2017. V. 4. (1). P. 20–26.Dyachkov V.V., Zaripova Yu.A., Yushkov A.V. et al. // Phys. Sci. Technol. 2017. V. 4. (1). P. 20–26.Dyachkov V.V., Zaripova Yu.A., Yushkov A.V. et al. // Recent Contrib. Phys. 2018. V. 67 (4). P. 4–10.Dyachkov V.V., Zaripova Yu.A., Yushkov A.V. et al. // Recent Contrib. Phys. 2018. V. 67 (4). P. 4–10.Дьячков В.В., Зарипова Ю.А., Юшков А.В. и др. // Ядерная физика и инжиниринг. 2018. Т. 9. № 2. С. 204–210.Дьячков В.В., Зарипова Ю.А., Юшков А.В. и др. // Ядерная физика и инжиниринг. 2018. Т. 9. № 2. С. 204–210.Dyachkov V.V., Zaripova Yu.A., Yushkov A.V. et al. // Phys. At. Nucl. 2018. V. 81 (10). P. 1509–1514.Dyachkov V.V., Zaripova Yu.A., Yushkov A.V. et al. // Phys. At. Nucl. 2018. V. 81 (10). P. 1509–1514.Dyachkov V.V., Zaripova Yu.A., Yushkov A.V. et al. // Phys. Sci. Technol. 2019. V. 6(1). P. 11–17.Dyachkov V.V., Zaripova Yu.A., Yushkov A.V. et al. // Phys. Sci. Technol. 2019. V. 6(1). P. 11–17.Dyachkov V.V., Biyasheva Z.M., Ismagulova D.A. // Contrib. Phys. 2019. No. 3 (70). P. 23–28.Dyachkov V.V., Biyasheva Z.M., Ismagulova D.A. // Contrib. Phys. 2019. No. 3 (70). P. 23–28.Публикация 65 МКРЗ. 1995. Москва: Энергоатомиздат.Публикация 65 МКРЗ. 1995. Москва: Энергоатомиздат.Смагулова Г.К., Бажко Е.В., Дьячков В.В., Юшков А.В. // Сб. материалов конференции. 2009. Алматы: АТУ. С. 101–104.Смагулова Г.К., Бажко Е.В., Дьячков В.В., Юшков А.В. // Сб. материалов конференции. 2009. Алматы: АТУ. С. 101–104.Бияшева З.М., Тлеубергенова М.Ж., Зарипова Ю.А. и др. // Радиационная генетика. 2020. Т. 60. № 5. C. 507–515.Бияшева З.М., Тлеубергенова М.Ж., Зарипова Ю.А. и др. // Радиационная генетика. 2020. Т. 60. № 5. C. 507–515.Lecomte J.F., Solomon S., Takala J. et al. // ICRP Pub. 126. Ann. ICRP. 2014. V. 43 (3). P. 5–73.Lecomte J.F., Solomon S., Takala J. et al. // ICRP Pub. 126. Ann. ICRP. 2014. V. 43 (3). P. 5–73.EPA Publ. No. 402-R-1107 03-003. 2003. Washington: U.S. Environ. Protect. Agency.EPA Publ. No. 402-R-1107 03-003. 2003. Washington: U.S. Environ. Protect. Agency.Lochard J., Bogdevitch I., Gallego E. et al. // ICRP Pub. 111. Ann. ICRP. 2009. V. 39 (3). P. 7–62.Lochard J., Bogdevitch I., Gallego E. et al. // ICRP Pub. 111. Ann. ICRP. 2009. V. 39 (3). P. 7–62.Tirmarche M., Harrison J.D., Laurier D. et al // ICRP Pub. 115. Ann. ICRP. 2010. V. 40(1). P. 1–64.Tirmarche M., Harrison J.D., Laurier D. et al // ICRP Pub. 115. Ann. ICRP. 2010. V. 40(1). P. 1–64.Paquet F., Etherington G., Bailey M.R., et al. // ICRP Pub. 130. Part 1. Ann. ICRP. 2015. V. 44(2). P. 5–188.Paquet F., Etherington G., Bailey M.R., et al. // ICRP Pub. 130. Part 1. Ann. ICRP. 2015. V. 44(2). P. 5–188.Paquet F., Bailey M.R., Leggett R.W. et al. // ICRP. Pub. 137. Part 3. Ann. ICRP. 2017. V. 46 (3−4) P. 1–486.Paquet F., Bailey M.R., Leggett R.W. et al. // ICRP. Pub. 137. Part 3. Ann. ICRP. 2017. V. 46 (3−4) P. 1–486.Okade S. // Mem. College Sci. 1956. V. 28. P. 99–115.Okade S. // Mem. College Sci. 1956. V. 28. P. 99–115.Левин М.Н., Негробов О.П., Гитлин В.Р., Селиванова О.В. // Природный радиационный фон. 2008. Воронеж: Изд-во ВГУ.Левин М.Н., Негробов О.П., Гитлин В.Р., Селиванова О.В. // Природный радиационный фон. 2008. Воронеж: Изд-во ВГУ.Жуковский М. В., Ярмошенко И. В., Кирдин И. А. и др. // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2003. Т. 48. № 2. С. 5–17.Жуковский М. В., Ярмошенко И. В., Кирдин И. А. и др. // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2003. Т. 48. № 2. С. 5–17.Ярмошенко И.В., Кирдин И.А., Жуковский М.В., Астраханцева С.Ю. // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2003. Т. 48. № 5. С. 33–43.Ярмошенко И.В., Кирдин И.А., Жуковский М.В., Астраханцева С.Ю. // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2003. Т. 48. № 5. С. 33–43.Рихванов Л.П., Барановская Н.В., Игнатова Т.Н. и др. // Геохимия. 2011. № 7 (49). С. 779–784.Рихванов Л.П., Барановская Н.В., Игнатова Т.Н. и др. // Геохимия. 2011. № 7 (49). С. 779–784.Рихванов Л.П., Арбузов С.И., Архангельская Т.А. и др. // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. 2006. № 2. С. 41–51.Рихванов Л.П., Арбузов С.И., Архангельская Т.А. и др. // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. 2006. № 2. С. 41–51.Рихванов Л.П., Барановская Н.В., Игнатова Т.Н. и др. // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. 2009. № 9. С. 67–76.Рихванов Л.П., Барановская Н.В., Игнатова Т.Н. и др. // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. 2009. № 9. С. 67–76.Барановская Н.В., Игнатова Т.Н., Рихванов Л.П. // Вестник Томского государственного университета. 2010. № 339. С. 182–188.Барановская Н.В., Игнатова Т.Н., Рихванов Л.П. // Вестник Томского государственного университета. 2010. № 339. С. 182–188.Игнатова Т.Н., Барановская Н.В., Рихванов Л.П. и др. // Известия Томского политехнического университета. 2010. Т. 317. № 1. С. 178–183.Игнатова Т.Н., Барановская Н.В., Рихванов Л.П. и др. // Известия Томского политехнического университета. 2010. Т. 317. № 1. С. 178–183.Барановская Н.В. // Дис. д. б. н. Томск. 2011.Барановская Н.В. // Дис. д. б. н. Томск. 2011.Нормы радиационной безопасности НРБ-99. Республика Казахстан. 1999.Нормы радиационной безопасности НРБ-99. Республика Казахстан. 1999.Гигиенические нормативы. Республика Казахстан. 2015. № 155.Гигиенические нормативы. Республика Казахстан. 2015. № 155.Санитарные правила. Республика Казахстан. 2019. № KР ДСМ-97.Санитарные правила. Республика Казахстан. 2019. № KР ДСМ-97.Санитарные правила. Республика Казахстан. 2015. № 260.Санитарные правила. Республика Казахстан. 2015. № 260.Дьячков В.В. // Справочник атомных ядер – NDBR & C. Св. авт. права № 344. 2012. ИС0008104.Дьячков В.В. // Справочник атомных ядер – NDBR & C. Св. авт. права № 344. 2012. ИС0008104.Дьячков В.В. // Справочник атомов – ADBR & C. Св. авт. права № 424. 2012. ИС0008186.Дьячков В.В. // Справочник атомов – ADBR & C. Св. авт. права № 424. 2012. ИС0008186.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.