Published October 1964 | Version v1
Book

Formulation of Relationships between the Radiation Exposure of Tissues and the Excretion Rate of Nuclides

Creators

  • 1. Medical Research Council Department of Clinical Research, University College Hospital Medical School, London (United Kingdom)

Description

The organization of protection against undue occupational exposure to internal radiation involves several processes: 1 1. Decisions as to the highest dose-rates, for the body or for particular organs-, that can be regarded as permissible; 2. Estimation, for all relevant nuclides, of the intakes, and of the body burdens, which would cause any such dose-rates to be reached or sustained; 3. Monitoring of exposed individuals to determine what fraction of a permissible body burden of any nuclide is retained in the body. Techniques of monitoring by whole-body counting, or by data on excretion or exhalation rates, are relevant to the Symposium. Several major problems are involved: (a) For most radionuclides, insufficient metabolic data are available to link tissue dose-rates either with body burdens or with excretion rates, at least as based on adequately large numbers of normal human subjects; (b) The large variability between different subjects in physiological functions, such as excretion or clearance rates, limits severely the inferences that can be made from isolated human observations, and restricts also the deductions as to body burden that can be drawn from the excretion rates observed in any individual; (c) The complex variation of excretion rate with time after a single intake cf many, nuclides prevents any direct deduction of body burden from excretion rate when the time course of intake is unknown, except in the special case of a nuclide which is excreted at a rate which decreases (mono-) exponentially with time since intake; (d) In particular, many radionuclides which are of particular importance because they are highly concentrated and long retained in certain organs, may show initial rapid excretion of the fraction of intake which is not so concentrated, and much slower and more prolonged excretion of the retained part. A small recent intake will thus contribute preponderating to the excretion as compared with that from a much larger and more important burden already localized in the critical organ; (e) The formulations of the International Commission on Radiological Protection (ICRP), which are commonly based on simple exponential models as approximations or in the absence of more detailed metabolic information, may be adequate for estimating the dose commitments attributable to particular intakes or body burdens, but may be much less appropriate for relating excretion rate to body burden in any individual in the case of nuclides which mix in, and are excreted from, multi compartment systems in the body, and particularly in the case of excretion rates observed after recent intake. These situations require special review in the light of evidence as to the earliest phases of turnover. (author)

Abstract (French)

L'organisation de la protection contre toute exposition professionnelle excessive a une contamination interne comporte plusieurs operations: 1. Determination des debits de dose maximums pouvant etre consideres comme admissibles pour le corps humain ou un organe particulier; 2. Evaluation, pour tous les radionucleides qui presentent un danger a cet egard, des quantites absorbees et des charges corporelles pouvant etre la cause de debits de dose de cet ordre; 3. Controle dosimetrique des personnes exposees en vue de determiner quelle fraction de la charge corporelle admissible pour un nucleide quelconque est retenue dans le corps. Methodes de controle au moyen d'un anthropogammametre ou par analyse des donnees sur les taux d'excretion ou d'exhalation. Plusieurs problèmes importants se posent: - a) Le métabolisme de la plupart des radionucléides est insuffisamment connu pour permettre d'établir une relation entre, d'une part, les débits de dose aux tissus et, d'autre part, les charges corporelles ou les taux d'excrétion; de toute façon, les données disponibles ne sont pas fondées sur l'observation d'un nombre suffisamment élevé de sujets normaux. b) Les variations importantes qu'accusent, selon les sujets, les fonctions physiologiques, telles que les taux . d'élimination par excrétion ou par une autre voie, diminuent sensiblement la valeur des conclusions que l'on peut tirer de l'observation d'individus isolés, et celle des déductions relatives à la charge corporelle que l'on peut faire en se fondant sur les taux d'excrétion observés chez n'importe quel sujet. c) Pour de nombreux nucléides, les variations complexes du taux d'excrétion en fonction du temps après une seule absorption empêch'e de déduire directement la charge corporelle à partir du taux d'excrétion lorsqu'on ignore le régime de l'absorption dans le temps, sauf dans le cas particulier d'un nucléide excrété à une vitesse qui décroît de façon (mono-)exponentielle avec le temps depuis le moment de l'absorption. d) De nombreux radionucleides, qui revetent une importance particuliere en raison de leur forte concentration et de leur retention prolongee dans certains organes, peuvent etre excretes a un rythme d'abord rapide, pour la fraction moins concentree, puis sensiblement plus lent, pour la partie retenue. Il s'ensuit qu'une petite quantite absorbee a une date recente se retrouvera dans la quantite excretee en proportion sensiblement plus importante qu'une charge beaucoup plus grande qui serait deja fixee dans l'organe critique. e) il se peut que les formules que la CIPR a etablies, en se servant habituellement de modeles exponentiels simples comme approximations ou faute de renseignements plus precis sur le metabolisme, suffisent pour evaluer les fractions de dose attribuables a des absorptions ou charges corporelles particulieres, mais il se peut aussi qu'elles se revelent beaucoup moins satisfaisantes si l'on veut etablir une relation entre le taux d'excretion et la charge corporelle d'un sujet dans le cas de nucleides qui se melangent dans des systemes a compartiments multiples du corps humain ou en sont elimines, notamment dans le cas ou les taux d'excretion sont observes apres une absorption recente. Ces cas exigent un examen special a la lumiere des renseignements disponibles sur les premieres phases du renouvellement. (author)

Abstract (Spanish)

La organización de un sistema de protección contra una excesiva exposición a la irradiación interna por motivos profesionales supone una serie de operaciones, a saber: 1) La adopción de dicisiones acerca de la intensidad de dosis máxima para el organismo entero o para ciertos órganos en particular, que puedan considerarse admisibles. 2) La evaluación de las cantidades absorbidas y de las cargas corporales de todos los núclidos pertinentes que podrían dar lugar a que la intensidad de dosis alcance o conserve los valores máximos'precipitados. 3) La vigilancia radiológica de los individuos expuestos, a fin de determinar cuál es la fracción de la carga corporal admisible de cualquier núclido retenida en el cuerpo. Las técnicas de vigilancia radiológica basadas en la antropogammameuía o en la obtención de datos relativos a la velocidad de excreción o la la velocidad de exhalación, son susceptibles de tratarse en el simposio. Entre los principales problemas planteados, figuran los siguientes: a) Para la mayoría de los radionúclidos, no se dispone de datos metabólicos suficientes para relacionar las intensidades de dosis en los tejidos con las cargas corporales o las velocidades de excreción, o bien los datos disponibles no se basan en un número suficientemente elevado de sujetos humanos normales. b) Las grandes variaciones que se observan entre los diferentes sujetos en lo que respecta a funciones fisiológicas tales como la velocidad de excreción o la velocidad de depuración, limitan seriamente la posibilidad de formular deducciones partiendo de la observación de casos aislados y restringe también la posibilidad de hacer deducciones relativas a la carga corporal partiendo de las velocidades de excreción observadas en un individuo determinado. c) La compleja ley de variación de la velocidad de excreción en función del tiempo, después de una absorción única de varios núclidos, impide deducir directamente la carga corporal de la velocidad de excreción cuando no se conoce el curso que sigue la absorción en función del tiempo, salvo en el caso especial de un núclido que se excreta con una velocidad que disminuye según una ley exponencial simple en función del tiempo, a contar del momento de la absorción. d) En particular, en el caso de muchos radionúclidos que revisten gran importancia porque se concentran considerablemente y quedan retenidos largo tiempo en ciertos órganos, se puede observar una rápida excreción inicial de la fracción absorbida que no se concentra de esa manera y una excreción mucho más lenta y prolongada de la parte retenida. De ese modo, una pequeña absorción reciente contribuirá más a la excreciónque una carga mucho mayor e importante que se haya localizado previamente en el órgano critico. e) Las fórmulas de la CIPR, que generalmente se basan en modelos exponenciales simples, pueden servir, como aproximación o bien a falta de información metabólica más detallada, para estimar las dosis atribuibles a absorciones o cargas corporales particulares, pero quizás no se presten tanto para relacionar la velocidad de excreción con la carga corporal en cualquier individuo en el caso de núclidos que se mezclan en sistemas de compartimientos múltiples en el'cuerpo humano, o son excretados de los mismos, particularmente en el caso de las velocidades de excreción observadas-después de una absorción reciente. Estos casos exigen un examen especial, que se efectuará teniendo en cuenta los datos relativos a las fases preliminares del ciclo de renovación. (author)

Abstract (Russian)

Organizacija zashhity ot chrezmernogo professional'nogo vnutrennego obluchenija vkljuchaet neskol'ko processov: 1. Prinjatie reshenij v otnoshenii opredelenija naivysshih moshhnostej doz dlja vsego organizma ili dlja otdel'nyh organov, kotorye mogut rassmatrivat'sja kak dopustimye. 2. Ocenka (dlja vseh rassmatrivaemyh radioizotopov) teh urovnej pogloshhenija i togo soderzhanija v organizme, kotorye mogut privesti k tomu, chto ljubye takie moshhnosti dozy budut dostignuty i budut podderzhivat'sja. 3. Dozimetricheskij kontrol' obluchennyh lic, chtoby opredelit', kakaja chast' dopustimogo kolichestva ljubogo izotopa zaderzhivaetsja v organizme. Temoj simpoziuma javljajutsja metody dozimetricheskogo kontrolja posredstvom izmerenija aktivnosti vsego organizma ili posredstvom poluchenija dannyh o skorosti vydelenija ili vydyhanija. Voznikaet neskol'ko krupnyh problem: a) Dlja bol'shinstva radioizotopov sushhestvuet nedostatochno obmennyh dannyh, chtoby svjazat' moshhnosti tkanevyh doz libo s soderzhaniem radioizotopov v organizme libo so skorostjami vyvedenija, i po krajnej mere takih dannyh, kotorye polucheny na dostatochno bol'shom kolichestve zdorovyh ljudej. b) Bol'shoe raznoobrazie v fiziologicheskih funkcijah u razlichnyh ljudej, takih, kak skorosti vydelenija ili ochishhenija, rezko ogranichivaet te vyvody, kotorye mozhno sdelat' iz nabljudenij u otdel'nyh ljudej, a takzhe ogranichivaet te zakljuchenija v otnoshenii soderzhanija izotopa v organizme, kotorye mozhno sdelat' iz skorosti vydelenij, nabljudaemoj u kakogo-libo odnogo lica. v) Slozhnye variacii skorosti vyvedenija s techeniem vremeni posle odnokratnogo pogloshhenija dlja mnogih radioizotopov ne pozvoljaet sdelat' kakie-libo opredelennye zakljuchenija o soderzhanii v organizme radioizotopov na osnovanii skorosti vyvedenija, kogda ne izvestno, v techenie kakogo vremeni proizoshlo pogloshhenie, za iskljucheniem osobyh sluchaev s radioizotopom, kotoryj vydeljaetsja so skorost'ju, umen'shajushhejsja (mono-) jeksponencial'no so vremenem posle pogloshhenija. g) V chastnosti, mnogie radioizotopy, osobo vazhnye v silu vysokoj koncentracii i dlitel'noj zaderzhki v nekotoryh organah, obnaruzhivajut pervonachal'noe bystroe vydelenie toj frakcii pogloshhennogo kolichestva, kotoraja ne obladaet takoj bol'shoj koncentraciej i bolee medlennoe i bolee prodolzhitel'noe vydelenie zaderzhivajushhejsja chasti. Neznachitel'noe nedavnee pogloshhenie, takim obrazom, okazhet sil'noe vlijanie na jeto vydelenie po sravneniju s vydeleniem iz bol'shego po obemu i bolee vazhnogo kolichestva, uzhe sosredotochennogo v kriticheskom organe. d) Pravila Mezhdunarodnoj komissii po zashhite ot radioaktivnogo izluchenija, kotorye obychno formulirujutsja na osnovanii prostyh jeksponencial'nyh modelej, imejushhih priblizhennye znachenija, ili pri otsutstvii bolee detal'noj informacii otnositel'no obmena radioizotopov, mogut okazat'sja dostatochnymi dlja opredelenija velichiny dozy, svjazannyh s osobymi vidami pogloshhenija ili soderzhaniem radioaktivnyh veshhestv v organizme, no oni mogut okazat'sja menee podhodjashhimi dlja opredelenija skorostej vydelenija izotopov u kakogo-libo lica v sluchajah s radioizotopami, kotorye soderzhatsja v mnogoperegorodochnyh sistemah chelovecheskogo organizma ili vydeljajutsja iz nih,-i osobenno v sluchajah skorosti vydelenija, nabljudaemoj posle nedavnego pogloshhenija. Takie situacii trebujut special'nogo issledovanija v svete dannyh, otnosjashhihsja, k bolee rannim fazam krugooborota. (author)
Part of:
Assessment of Radioactivity in Man. Vol. I. Proceedings of the Symposium on the Assessment of Radioactive Body Burdens in Man

Additional details

Additional titles

Original title (English)
Formules Exprimant la Relation entre la Radioexposition des Tissus et le Taux d'Excrétion des Radionucléides; Opredelenie zavisimosti mezhdu oblucheniem tkanej i skorost'yu vyvedeniya radioizotopov; Formulación de Relaciones de Dependencia entre la Radio Exposición de los Tejidos y la Velocidad de Excreción de los Núclidos

Publishing Information

Publisher
IAEA
Imprint Place
Vienna (International Atomic Energy Agency (IAEA))
Imprint Title
Assessment of Radioactivity in Man. Vol. I. Proceedings of the Symposium on the Assessment of Radioactive Body Burdens in M
Imprint Pagination
408 p.
Series
Proceedings Series
Journal Page Range
p. 3-14
ISSN
0074-1884

Conference

Title
Symposium on the Assessment of Radioactive Body Burdens
Dates
11-16 May 1964
Place
Heidelberg (Germany)

INIS

Country of Publication
International Atomic Energy Agency (IAEA)
Country of Input or Organization
International Atomic Energy Agency (IAEA)
INIS RN
44089050
Subject category
S61: RADIATION PROTECTION AND DOSIMETRY;
Resource subtype / Literary indicator
Conference
Descriptors DEI
ANIMAL TISSUES; BODY BURDEN; DOSE COMMITMENTS; DOSE RATES; EXHALATION; HUMAN POPULATIONS; ICRP; OCCUPATIONAL EXPOSURE; ORGANS; RADIATION MONITORING; RADIATION PROTECTION; RADIOISOTOPES; SINGLE INTAKE; WHOLE-BODY COUNTING
Descriptors DEC
BODY; CLEARANCE; COUNTING TECHNIQUES; EXCRETION; INTAKE; INTERNATIONAL ORGANIZATIONS; ISOTOPES; MONITORING; POPULATIONS

Optional Information

Notes
3 refs., 2 figs., 4 tabs. Imprint:In two volumes
Secondary number(s)
IAEA-SM--52/81