Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình liều lượng phổi chuột sinh ngẫu nhiên cho các sản phẩm con radon hít vào: một sự thay thế cho phổi người trong đánh giá rủi ro ung thư phổi
Tóm tắt
Chuột được sử dụng thường xuyên trong các nghiên cứu hít để mô phỏng sự tiếp xúc của con người. Mục tiêu của nghiên cứu hiện tại là phát triển một mô hình liều lượng sinh ngẫu nhiên cho các sản phẩm con radon hít vào trong phổi chuột, nhằm dự đoán phân bố liều lượng phế quản và so sánh chúng với các phân bố liều tương ứng trong phổi người. Sự khác biệt đáng kể nhất giữa phổi người và phổi chuột là cấu trúc phân nhánh của cây phế quản, điều này tương đối đối xứng ở phổi người nhưng là đơn chân ở phổi chuột. Đặc điểm của aerosol sản phẩm con radon được sử dụng trong nghiên cứu hiện tại bao gồm các điều kiện đặc trưng cho các nghiên cứu hít chuột của PNNL và COGEMA, cũng như điều kiện tiếp xúc trong nhà của thợ mỏ urani và con người. Nghiên cứu cho thấy rằng tùy thuộc vào điều kiện tiếp xúc và giả định mô hình, liều lượng phế quản trung bình trong phổi chuột dao động từ 5,4 đến 7,3 mGy WLM−1. Nếu được vẽ như một hàm của thế hệ đường thở, thì phân bố liều lượng phế quản cho thấy một cực đại đáng kể ở các đường thở lớn. Tuy nhiên, nếu được vẽ như một hàm của đường kính đường thở, thì liều lượng phế quản phân bố đồng đều hơn trong toàn bộ cây phế quản. So sánh giữa sự tiếp xúc của con người và chuột cho thấy liều lượng phế quản ở chuột cao hơn một chút so với liều lượng phế quản ở người với hệ số khoảng 1,3, trong khi liều lượng phổi, tính trung bình cho các vùng phế quản (BB), phế quản nhỏ (bb) và mô kẽ phế nang (AI), cao hơn khoảng 1,6 lần. Điều này ủng hộ quan điểm hiện tại rằng phổi chuột thực sự là một sự thay thế thích hợp cho phổi người trong trường hợp ung thư phổi do radon. Hơn nữa, đường kính đường thở dường như là một tham số hình thái học thích hợp hơn so với các thế hệ đường thở để liên kết liều lượng phế quản với ung thư phế quản.
Từ khóa
#liều lượng sinh ngẫu nhiên #chuột #radon #ung thư phổi #mô hình hít vào #phế quảnTài liệu tham khảo
Asgharian B, Hofmann W, Miller FJ (2001) Mucociliary clearance of insoluble particles from the tracheobronchial airways of the human lung. J Aerosol Sci 32:817–823
Chameaud J, Masse R, Lafuma J (1984) Influence of radon daughter exposure at low doses on occurrence of lung cancer in rats. Radiat Prot Dosimetry 7:385–388
Cheng YS, Hansen GK, Su YF, Yeh HC, Morgan KT (1990) Deposition of ultrafine aerosols in rat nasal molds. Toxicol Appl Pharmacol 106:222–233
Cohen BS, Asgharian B (1990) Deposition of ultrafine particles in upper airways. J Aerosol Sci 21:789–797
Costa DL, Tepper J (1988) Approaches to lung function assessment in small mammals. In: Gardner DE, Crapo JD, Massaro EJ (eds) Toxicology of the lung. Raven Press, New York, pp 147–174
Cross FT (1987) Health effects. In: Cothern CR, Smith JE (eds) Environmental radon. Plenum Press, New York, pp 215–248
Cross FT (1988a) Radon inhalation studies in animals. Radiat Prot Dosimetry 24:463–466
Cross FT (1988b) Radon inhalation studies in animals. Report DOE/ER-0396, US Department of Energy, Washington, DC
Cross FT, Monchaux G (1999) Risk assessment of radon health effects from experimental animal studies. A joint review of PNNL (USA) and CEA-COGEMA (France) data. In: Inaba J, Yonehara H, Doim M (eds) Indoor radon exposure and its health consequences. Quest for the true story of environmental radon and lung cancer. Kodasha Scientific Limited, Tokyo, pp 85–105
Cross FT, Palmer RF, Dagle GE, Busch RH, Buschbom RL (1984) Influence of radon daughter exposure rate, unattached fraction, and disequilibrium on occurrence of lung tumors. Radiat Prot Dosimetry 7:381–384
Dagle JE, Cross FT, Gies RA (1992) Morphology of respiratory tract lesions in rats exposed to radon progeny. In: Cross FT (ed) Indoor radon and lung cancer: Reality or myth?. Battelle Press, Richland, pp 659–675
Darby S, Hill D, Deo H, Auvinen A, Barros-Dios JM, Baysson H, Bochicchio F, Falk R, Farchi S, Figueiras A, Hakama M, Heid I, Hunter N, Kreienbrock L, Kreuzer M, Largarde F, Mäkeläinen I, Muirhead C, Oberaigner W, Pershagen G, Ruosleenoja E, Schaffrath Rosario A, Tirmarche M, Tomasek L, Whitley E, Wichmann HH, Doll R (2006) Residential radon and lung cancer—detailed results of a collaborative analysis of individual data on 7148 persons with lung cancer and 14,208 persons without lung cancer from 13 epidemiological studies in Europe. Scand J Work Environ Health 32(Suppl. 1):1–84
Dua SK, Hopke PK (1996) Hygroscopic growth of assorted indoor aerosols. Aerosol Sci Technol 24:151–160
Ellett WH, Nelson NS (1985) Epidemiology and risk assessment: testing models for radon-induced lung cancer. In: Gammage RB, Kaye SV (eds) Indoor air and health. Lewis Publishers, Chelsea, pp 79–107
Fakir H, Hofmann W, Caswell RS (2008) Radon progeny microdosimetry in human and rat bronchial airways. The effect of crossfire from the alveolar region. Radiat Prot Dosimetry 130:149–161
Felicetti SA, Wolff RK, Muggenburg BA (1981) Comparison of tracheal mucous transport in rats, guinea pigs, rabbits, and dogs. J Appl Physiol 51:1612–1617
Gilbert ES, Cross FT, Dagle GE (1996) Analysis of lung tumor risk in rats exposed to radon. Radiat Res 145:350–360
Harley NH (1988) Radon daughter dosimetry in the rat tracheobronchial tree. Radiat Prot Dosimetry 24:457–461
Harley NH, Chen J, Chittaporn P, Sorimachi A, Tokonami S (2012) Long term measurements of indoor radon equilibrium factor. Health Phys 102:459–462
Heyder J, Gebhart J, Rudolf G, Schiller CF, Stahlhofen W (1986) Deposition of particles in the human respiratory tract in the size range 0.005–15 µm. J Aerosol Sci 17:811–825
Hofmann W (1998) Overview of radon lung dosimetry. Radiat Prot Dosimetry 79:229–236
Hofmann W (2011) Modelling inhaled particle deposition in the human lung—a review. J Aerosol Sci 42:693–724
Hofmann W, Asgharian B (2003) The effect of lung structure on mucociliary clearance and particle retention in human and rat lungs. Toxicol Res 73:448–456
Hofmann W, Koblinger L (1990) Monte Carlo modelling of aerosol deposition in human lungs. Part II: deposition fractions and their sensitivity to parameter variations. J Aerosol Sci 21:675–688
Hofmann W, Winkler-Heil R (2011) Radon lung dosimetry models. Radiat Prot Dosimetry 145:206–212
Hofmann W, Ménache MG, Graham RC (1993) Radon progeny dosimetry in the rat lung. Health Phys 64:279–290
Hofmann W, Bergmann R, Koblinger L (1999) Characterization of local particle deposition patterns in human and rat lungs by different morphometric parameters. J Aerosol Sci 30:651–667
Hofmann W, Ménache MG, Crawford-Brown DJ, Caswell RS, Karam LR (2000) Modeling energy deposition and cellular radiation effects in human bronchial epithelium by radon progeny alpha particles. Health Phys 78:377–398
Hofmann W, Winkler-Heil R, Hussain M (2010) Modeling intersubject variability of bronchial doses for inhaled radon progeny. Health Phys 99:523–531
Ingham DB (1975) Diffusion of aerosols from a stream flowing through a cylindrical tube. J Aerosol Sci 6:125–132
International Commission on Radiological Protection (ICRP) (1994) The human respiratory tract model for radiological protection. ICRP Publication 66. Elsevier, Oxford
International Commission on Radiological Protection (ICRP) (2002) Guide to the practical application of the ICRP Human Respiratory Tract Model: ICRP supporting guidance, vol 32(1–2). ICRP, Pergamon Press, Oxford
Kelly JT, Kimball JS, Asgharian B (2001) Deposition of fine and coarse aerosols in a rat nasal mold. Inhal Toxicol 13:577–588
Koblinger L, Hofmann W (1985) Analysis of human lung morphometric data for stochastic aerosol deposition calculations. Phys Med Biol 30:541–556
Koblinger L, Hofmann W (1988) Stochastic morphological model of the rat lung. Anat Rec 221:533–539
Koblinger L, Hofmann W (1990) Monte Carlo modelling of aerosol deposition in human lungs. Part I: simulation of particle transport in a stochastic lung structure. J Aerosol Sci 21:661–674
Koblinger L, Hofmann W (1995) Aerosol inhalation in the rat lung. Part II: theoretical predictions of particle deposition patterns. J Aerosol Med 8:21–32
Koblinger L, Hofmann W, Graham RC, Mercer RR (1995) Aerosol inhalation in the rat lung. Part I: analysis of the rat acinus morphometry and construction of a stochastic lung model. J Aerosol Med 8:7–19
Li W, Hopke PK (1993) Initial size distributions and hygroscopicity of indoor combustion aerosol particles. Aerosol Sci Technol 19:305–316
Marsh JW, Bailey MR (2013) A review of lung-to-blood absorption rates for radon progeny. Radiat Prot Dosimetry 157:499–514
Marsh JW, Birchall A, Butterweck G, Dorrian MD, Huet C, Ortega X, Reineking A, Tymen G, Schuler C, Vargas A, Vezzu G, Wendt J (2002) Uncertainty analysis of the weighted equivalent lung dose per unit exposure to radon progeny in the home. Radiat Prot Dosimetry 102:229–248
Marsh JW, Birchall A, Davis K (2005) Comparative dosimetry in homes and mines: estimation of K-factors. In: Proceedings seventh international symposium—the natural radiation environment. Elsevier, Amsterdam, pp 290–298
Marsh JW, Bessa Y, Birchall A, Blanchardon E, Hofmann W, Nosske D, Tomasek L (2008) Dosimetric models used in the alpha-risk project to quantify exposure of uranium miners to radon gas and its progeny. Radiat Prot Dosimetry 130:101–106
McDowell EM, McLaughlin JS, Merenyi DK, Kieffer RF, Harris CC, Trump BF (1978) The respiratory epithelium. V. Histogenesis of lung carcinomas in the human lung. J Natl Cancer Inst 61:587–606
Ménache MG, Miller FJ, Raabe OG (1995) Particle inhalability curves for humans and small laboratory animals. Ann Occup Hyg 39:317–328
Mercer RR, Crapo JD (1987) Three-dimensional reconstruction of the rat acinus. J Appl Physiol 63:785–794
Mercer RR, Russell ML, Crapo JD (1991) Radon dosimetry based on the depth distribution of’ nuclei in human and rat lungs. Health Phys 61:117–130
Monchaux G (2004) Risk of fatal versus incidental lung cancer in radon-exposed rats: a reanalysis of the French data. Arch Oncol 12:7–12
Monchaux G, Morlier JP (2002) Influence of exposure rate on radon-induced lung cancer in rats. J Radiol Prot 22:A81–A87
Monchaux G, Morlier JP, Morin M, Chameaud J, Lafuma J, Masse R (1994) Carcinogenic and cocarcinogenic effects of radon and radon daughters in rats. Environ Health Perspect 102:64–73
Morlier JP, Morin M, Monchaux G, Fritsch P, Pineau JF, Chameaud J, Lafuma J (1994) Lung cancer incidence after exposure of rats to low doses of radon: influence of dose rate. Radiat Prot Dosimetry 56:93–97
National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP) (1984) Evaluation of occupational and environmental exposures of radon and radon daughters in the United States. NCRP Report No. 78, NCRP, Bethesda, MD
National Research Council (NRC) (1991) Comparative dosimetry of radon in mines and homes. National Academy Press, Washington
National Research Council (NRC) (1999) Committee on the biological effects of’ ionizing radiation. BEIR VI. Health effects of exposure to radon. National Academy Press, Washington
Raabe OG, Yeh HC, Schum GM, Phalen RF (1976) Tracheobronchial geometry: human, dog, rat, hamster. Report LF-53. Lovelace Foundation, Albuquerque NM
Raabe OG, Al-Bayati MA, Teague SV, Rasolt A (1988) Regional deposition of inhaled monodisperse coarse and fine aerosol particles in small laboratory animals. Ann Occup Hyg 32(Suppl 1):53–63
Reineking A, Porstendörfer J (1988) Activity size distributions of the short-lived radon decay products and their influence on the deposition probability in the human lung. J Aerosol Sci 19:1331–1337
Saccomanno G, Archer VE, Saunders RP, James LA, Beckler PA (1964) Lung cancer of uranium miners on the Colorado plateau. Health Phys 10:1195–1201
Sakoda A, Ishimori Y, Fukao K, Yamaoka K, Kataoka T, Mitsunobu F (2012) Lung dosimetry of inhaled radon progeny in mice. Radiat Environ Biophys 51:425–442
Sakoda A, Ishimori Y, Yamaoka K, Kataoka T, Mitsunobu F (2013) Absorbed doses of lungs retained in airway lumens of mice and rats. Radiat Environ Biophys 52:389–395
Takezawa J, Miller FJ, O’Neil JJ (1980) Single-breath diffusing capacity and lung volumes in small laboratory mammals. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol 48:1052–1059
United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR) (2006) Effects of ionizing radiation, UNSCEAR 2006 report to the general assembly, volume II, Annex E, sources-to-effects assessment for radon in workplaces and homes. United Nations, New York
Winkler-Heil R, Hofmann W (2005) Stochastic radon lung dosimetry—modeling variability of bronchial cellular doses. In: Proceedings seventh international symposium—the natural radiation environment. Elsevier, Amsterdam, pp 624–633
Winkler-Heil R, Hofmann W, Marsh J, Birchall A (2007) Comparison of radon lung dosimetry models for the estimation of dose uncertainties. Radiat Prot Dosimetry 127:27–30
Yeh HC, Schum GM (1980) Model of human lung airways and their application to inhaled particle deposition. Bull Math Biol 42:461–480
Yeh HC, Schum GM, Duggan MT (1979) Anatomic models of the tracheobronchial and pulmonary regions of the rat. Anat Rec 195:483–492