Modeling of the Distribution of Radionuclide Concentrations in Organs and Tissues of the Human Body

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.

1. Публикация 50 МКРЗ. 1992. Москва: Энергоатомиздат.

2. Дьячков В.В., Бияшева З.М., Комаров А.А. и др. // Вестник КазНУ. Сер. физ. 2016. № 1 (56). С. 120–128.

3. Dyachkov V.V., Zaripova Yu.A., Yushkov A.V. et al. // Phys. Sci. Technol. 2017. V. 4. (1). P. 20–26.

4. Dyachkov V.V., Zaripova Yu.A., Yushkov A.V. et al. // Recent Contrib. Phys. 2018. V. 67 (4). P. 4–10.

5. Дьячков В.В., Зарипова Ю.А., Юшков А.В. и др. // Ядерная физика и инжиниринг. 2018. Т. 9. № 2. С. 204–210.

6. Dyachkov V.V., Zaripova Yu.A., Yushkov A.V. et al. // Phys. At. Nucl. 2018. V. 81 (10). P. 1509–1514.

7. Dyachkov V.V., Zaripova Yu.A., Yushkov A.V. et al. // Phys. Sci. Technol. 2019. V. 6(1). P. 11–17.

8. Dyachkov V.V., Biyasheva Z.M., Ismagulova D.A. // Contrib. Phys. 2019. No. 3 (70). P. 23–28.

9. Публикация 65 МКРЗ. 1995. Москва: Энергоатомиздат.

10. Смагулова Г.К., Бажко Е.В., Дьячков В.В., Юшков А.В. // Сб. материалов конференции. 2009. Алматы: АТУ. С. 101–104.

11. Бияшева З.М., Тлеубергенова М.Ж., Зарипова Ю.А. и др. // Радиационная генетика. 2020. Т. 60. № 5. C. 507–515.

12. Lecomte J.F., Solomon S., Takala J. et al. // ICRP Pub. 126. Ann. ICRP. 2014. V. 43 (3). P. 5–73.

13. EPA Publ. No. 402-R-1107 03-003. 2003. Washington: U.S. Environ. Protect. Agency.

14. Lochard J., Bogdevitch I., Gallego E. et al. // ICRP Pub. 111. Ann. ICRP. 2009. V. 39 (3). P. 7–62.

15. Tirmarche M., Harrison J.D., Laurier D. et al // ICRP Pub. 115. Ann. ICRP. 2010. V. 40(1). P. 1–64.

16. Paquet F., Etherington G., Bailey M.R., et al. // ICRP Pub. 130. Part 1. Ann. ICRP. 2015. V. 44(2). P. 5–188.

17. 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.

18. Okade S. // Mem. College Sci. 1956. V. 28. P. 99–115.

19. Левин М.Н., Негробов О.П., Гитлин В.Р., Селиванова О.В. // Природный радиационный фон. 2008. Воронеж: Изд-во ВГУ.

20. Жуковский М. В., Ярмошенко И. В., Кирдин И. А. и др. // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2003. Т. 48. № 2. С. 5–17.

21. Ярмошенко И.В., Кирдин И.А., Жуковский М.В., Астраханцева С.Ю. // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2003. Т. 48. № 5. С. 33–43.

22. Рихванов Л.П., Барановская Н.В., Игнатова Т.Н. и др. // Геохимия. 2011. № 7 (49). С. 779–784.

23. Рихванов Л.П., Арбузов С.И., Архангельская Т.А. и др. // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. 2006. № 2. С. 41–51.

24. Рихванов Л.П., Барановская Н.В., Игнатова Т.Н. и др. // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. 2009. № 9. С. 67–76.

25. Барановская Н.В., Игнатова Т.Н., Рихванов Л.П. // Вестник Томского государственного университета. 2010. № 339. С. 182–188.

26. Игнатова Т.Н., Барановская Н.В., Рихванов Л.П. и др. // Известия Томского политехнического университета. 2010. Т. 317. № 1. С. 178–183.

27. Барановская Н.В. // Дис. д. б. н. Томск. 2011.

28. Нормы радиационной безопасности НРБ-99. Республика Казахстан. 1999.

29. Гигиенические нормативы. Республика Казахстан. 2015. № 155.

30. Санитарные правила. Республика Казахстан. 2019. № KР ДСМ-97.

31. Санитарные правила. Республика Казахстан. 2015. № 260.

32. Дьячков В.В. // Справочник атомных ядер – NDBR & C. Св. авт. права № 344. 2012. ИС0008104.

33. Дьячков В.В. // Справочник атомов – ADBR & C. Св. авт. права № 424. 2012. ИС0008186.