Lineaarinen malli ilman kynnystä ( LSS tai englanniksi LNT ) on malli, jota käytetään säteilysuojelussa sallittujen altistusten sääntelyrajan asettamiseksi.
Malli perustuu periaatteeseen, jonka mukaan kaikki saadut annokset ovat samanarvoisia annosnopeudesta tai niiden jakeesta riippumatta. Tämän seurauksena peräkkäiset annokset, jotka on saatu vuodessa tai eliniän aikana, voidaan laskea yhteen.
Tämä malli johtaa luonnollisesti ALARA periaatteen ( As Low kuin kohtuudella on mahdollista , niin alhaisena kuin mahdollista), minimoiden annokset sai yksittäisen. Se johtaa myös erittäin kiistanalaisiin kollektiivisiin annossovelluksiin , joissa hyvin pienten säteilyannosten vaikutus suureen väestöön lasketaan lineaarisesti.
Yksinkertaisin annos-vaikutus-suhde on se, että lineaarinen malli ilman kynnystä, joka pääperiaatetta, että määrä syöpien aiheuttama altistuminen ionisoivalle säteilylle vaihtelee lineaarisesti annoksen kanssa vastaan, ja ilman kynnystä , jonka alapuolella voidaan katsoa, että altistuminen olisi ei vaikutusta.
Ytimessä lineaarinen malli ilman kynnystä, oli alun perin monoklonaalinen malli , jossa on useita vaiheita Karsinogeneesin : kukin syöpä on klooni on yhden solun , aluksi terve, joka läpi sarjan itsenäinen mutaatioiden on tullut lisääntyvän . Tässä yhteydessä jokaisella organismin läpi kulkevalla ionisoivalla hiukkasella on tietty todennäköisyys lyödä "kohde" eli solu-DNA ; kukin tehokas vaikutus aiheuttaa mutaation, jolla on tietty todennäköisyys laukaista tai ohittaa vaihe, joka johtaa syöpien lisääntymisen puhkeamiseen. Niin kauan kuin yksi hiukkanen (niin pienellä todennäköisyydellä) todennäköisesti aiheuttaa syövän tai läpäisee yhden syöpään johtavista vaiheista, syövän kokonaistodennäköisyys voi kasvaa vain lineaarisesti saadun annoksen kanssa.
2000-luvun alussa joidenkin kirjoittajien esittämät perustelut perustuivat seuraaviin väitteisiin, jotka muut olivat kiistäneet:
Sittemmin jotkut näistä väitteistä ovat menettäneet arvonsa, erityisesti radiobiologialaboratorioiden lukemattomien tulosten vuoksi :
Lopuksi on olemassa vahvoja argumentteja lineaarisen mallin puolesta ilman kynnystä, mutta myös vahvoja argumentteja sen hylkäämisen puolesta. Nykytilanteen välillä voidaan tiivistää virallista kantaa Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston :
"EPA hyväksyy BEIR VII- ja ICRP-raporttien suositukset, joiden mukaan toisaalta meillä on vankka tieteellinen perusta lineaariselle mallille ilman kynnystä, ja toisaalta meillä ei ole toistaiseksi toimivaa vaihtoehtoa tälle mallille . Tutkimus pienten annosten vaikutuksista jatkuu, ja kysymys ekstrapoloinnista pieniin annoksiin on edelleen avoin. "
Historiallisesti radiologisten riskien ehkäisyjärjestelmä perustui ensin kynnyskäsitteeseen , ts. Tason olemassaoloon, jonka alapuolella ionisoiva säteily on vaaraton. Tämän kynnysarvon, toleranssiannoksen, tarkoituksena oli alun perin suojata radiologiaoperaattoreita : vuodesta 1925 lähtien ehdotettiin sen asettamista 1/100 erytematoosiannoksesta kuukaudessa, jolloin erytematoosiannos, joka on arvioitu ajan mittainen altistumisen mitta. radiologiassa on tarvittava röntgenkuvien määrä, joka tekee käyttäjien ihon punaiseksi.
Standardisointia röntgen mitattavia altistuminen , ensimmäinen toleranssi annokset todella asetettu 1934 National Council säteilylakiin ja mittaukset (in) (NCRP) Yhdysvalloissa ja Kansainvälinen säteilysuojelukomissio (ICRP) Euroopassa. Nämä kynnysarvot asetetaan 0,1 tai 0,2 röntgenssiä päivässä tai käytännössä noin 1/100 erytematoosiannoksesta kuukaudessa. Nykyaikaisella tavalla nämä kynnysarvot vastaavat 10-20 mSv päivässä tai 300-600 mSv vuodessa (300 päivän työssäolovuodeksi), ylittäen selvästi nykyaikaiset rajat.
Toisen maailmansodan ja erittäin radioaktiivisia radionuklideja käyttävän Manhattan-projektin myötä nämä kynnysarvot lasketaan vähitellen 3 mSv: iin viikossa työntekijöille (eli noin 150 mSv vuodessa) ja kymmenesosaan tästä väestön arvosta (aikanaan geneettisiin riskeihin ja tiettyjen yksilöiden herkkyyteen, mikä tekee heistä erityisen alttiita säteilylle).
Ennen kaikkea toleranssiannoksen käsite kyseenalaistettiin ja lopulta hylättiin vuonna 1954: ”Toleranssiannoksen käsite edellyttää oletusta, että jos annos on tietyn arvon - kynnysarvon - alapuolella, arvonalentumista ei tapahdu. Koska näyttää siltä, että säteilyn geneettisten mutaatioiden tuottamiselle ei ole annoskynnystä , seuraa, että stricto sensu ei voi olla toleranssiannosta, kun ne kaikki otetaan huomioon. Säteilyn mahdolliset vaikutukset yksilöön ja ihmisiin tulevat sukupolvet. "
Lisäksi Hiroshiman ja Nagasakin pommituksissa selvinneiden varhaiset tutkimukset lisäsivät pelkoa säteilyn pitkäaikaisista karsinogeenisista ja mutageenisista vaikutuksista. Kynnysarvot laskivat edelleen, ja vuonna 1959 ICRP: n julkaisussa 1 korvattiin viikoittainen ammattiraja vuotuisella raja-arvolla, jossa otetaan huomioon annosten kertyminen: tämä raja vastaa keskimäärin 50 mSv vuodessa, mutta sallii poikkeukselliset, rajoitetut ylitykset. 30 mSv / vuosineljännes, eli enintään 120 mSv vuodessa. Havaitsemme saman kehityksen amerikkalaisen NCRP: n julkaisemissa arvoissa, joissa vuosirajaksi on asetettu 5 remia vuonna 1958.
Sen jälkeen toleranssiannos korvataan NCRP: n käyttöön ottamalla käsitteellä suurimmasta sallitusta annoksesta : Potilaan altistumisen ionisoivalle säteilylle on oltava "mahdollisimman alhainen", vaikka tunnustetaan myös, että pienillä annoksilla ei todennäköisesti ole merkitystä. Vähitellen suojausjärjestelmä kehittyy kohti periaatetta ALARA (englanninkielinen lyhenne sanoista "As Low As Reasonably Achievable", toisin sanoen "niin alhainen kuin kohtuudella mahdollista"): "Ottaen huomioon puutteelliset todisteet, joihin arvot perustuvat, ja tietäen, että tietyt säteilyn vaikutukset ovat peruuttamattomia ja voivat olla kumulatiivisia, on erittäin suositeltavaa pyrkiä kaikin tavoin vähentämään kaiken tyyppisen ionisoivan säteilyn altistuminen mahdollisimman alhaiselle tasolle. Komissio tarkistaa ehdotetut sallitut annokset uusien tietojen tullessa saataville. " . Annos on rajoitettu 5 mSv: hen yleisölle, ja suojelun optimoinnilla on yhä tärkeämpi asema. ALARA-periaate virallistettiin Yhdysvaltain lainsäädännössä jo vuonna 1972. ICRP hyväksyi sen sitten virallisesti julkaisussa 26, joka julkaistiin vuonna 1977.
Lineaarinen malli ilman kynnystä otetaan vähitellen käyttöön: "Vuoden 1966 suosituksissa todettiin tarve estää akuutit säteilyn aiheuttamat vaikutukset ja rajoittaa hyväksyttävässä määrin syöpä- tai geneettisten poikkeavuuksien riskiä vanhempien lapsilla. Säteilytetty. Tässä ohjeessa on implisiittisesti hyväksytty, että syöpään ja geneettisiin poikkeavuuksiin liittyy lineaarinen, ei-kynnysarvoinen annos-vastesuhde. " Epävirallisessa Ensinnäkin tämän mallin käyttö on yleistä, varsinkin kun National Research Council USA julkaisi raportin BEIR ( Ionisoivan säteilyn biologiset vaikutukset ) vuonna 1972.
Vuonna 1977 ICRP määritti julkaisulla 26 uuden määrän stokastisten vaikutusten kvantifioimiseksi, vahingoksi . Tässä yhdistyvät tietyn altistumisen osalta erilaiset mahdolliset stokastiset vaikutukset: syöpäriski, riski kuolla syöpään, elinajanodotteen menetys ja perinnöllinen riski. Riskimallin mahdollistaa siirtyä absorboitunut annos on efektiivinen annos , sitten tehokas annos vahingoksi. Efektiivisen annoksen muuntaminen vahingoksi tapahtuu yksinkertaisella suhteellisuussäännöllä riskikertoimen avulla : lineaarisesta mallista (ilman kynnystä) tuli sitten virallisesti ICRP-säteilysuojajärjestelmän perusta.
Vuonna 1991 julkaistu ICRP: n julkaisu 60 päivittää ja korvaa julkaisun 26. Siinä esitetään yhteenveto säteilyn aiheuttamien syöpien riskejä koskevasta työstä ja todetaan, että suurin sallittu koko elämän ajan on 1 sievert potilaille, työntekijät ja 70 mSv potilaille. kansalaisille. Vuosittaiset annosrajat johdetaan tästä: alennetaan 20 mSv: n edelliselle (kun sallittu ylitys on enintään 50 mSv vuodessa, jos viiden vuoden keskiarvo ei ylitä 20 mSv vuodessa) ja pidetään 1 mSv: nä jälkimmäinen. Nämä suositukset päivitetään edelleen vuonna 2007 ICRP-julkaisussa 103, mutta suojaamisen filosofia on edelleen se, joka määriteltiin vuonna 1991 julkaisulla 60.
Kun käytetään kollektiivista annosta , ICRP erottaa selvästi sen käytön säteilysuojelutarkoituksiin (yleisesti käytetty) ja lineaarisen ekstrapoloinnin ilman kollektiivisten annosten stokastisten vaurioiden kynnystä, jonka se nimenomaisesti hylkää:
"Kollektiivinen efektiivinen annosmäärä on optimointiväline, [...] sitä ei tule käyttää riskiennusteisiin [...], etenkään kuolettavien syöpien määrän laskemiseen annosten perusteella. tulisi välttää. "Säteilysuojelujärjestelmä on nykyään radiologisten riskienhallintajärjestelmä, joka perustuu pikemminkin ennalta varautumisen periaatteeseen : annostason, jolle joku altistuu, on oltava ALARA säteilysuojelun terminologiassa: niin alhainen kuin kohtuullisesti saavutettavissa , myös matala kuin mitä voidaan kohtuudella saavuttaa, riittävällä syyllä.
Tämä periaate on ennen kaikkea älyllinen asenne, jonka on tarkoitus muodostaa toiminnan perusta säteilysuojelun alalla. Sen tarkoituksena on kannustaa säteilysuojelua koskevaan maailmanlaajuiseen lähestymistapaan, säteilysuojeluun, jossa yksilölliset ja kollektiiviset annokset hallitaan etukäteen optimoitujen tavoitteiden asettamisen pohjalta ja joka täydentää säteilysuojelukynnysten seurantaa.
Tämän johdon tavoitteena on " kohtuullinen " tasapaino suojelun ja talouden välillä, ALARA-periaatteen R. Tämän optimointiperiaatteen perustana oleva luonteeltaan kannustava käyttäytymisvelvoite motivoi toimijoita saavuttamaan mahdollisimman hyvin itselleen asettamansa annosmittaustavoitteet jäännösaltistustasojen hallinnan suhteen ja ryhtymään toimiin parhaalla mahdollisella tavalla. yhteisön etu ja omat edut kilpailuympäristössä, jossa he ovat. Optimointi tarkoittaa, että analysoimalla suunniteltu toiminta yksityiskohtaisesti ja aloittaen vastaavien tilanteiden kokemuksista, etsimme mahdollisia parannustapoja ja päätämme tarvittaessa lisäkeinojen toteuttamisesta kustannuksilla, jotka katsotaan hyväksyttäviksi.
Luonnollinen väline tällaiseen optimointiin on seurata ja vähentää mahdollisimman paljon kollektiivista annosta , toisin sanoen vastaanotettujen altistusten summa kaikilta seuratuilta alueilta. Koko henkilöstö on siis tietoinen ja tukee kollektiivista tavoitetta, kukin suhteessa saatuun yksittäiseen annokseen.
Rajaa pidetään hyväksyttävien annosten alueen rajana; Rajan lähellä olevien arvojen tulisi olla hyvin tiukasti säädeltyjä, ja lähellä raja-arvoja pidetään siedettävinä vain, jos jäännösaltistustasot on optimoitu. Tämän lähestymistavan tavoitteena on luoda säteilysuojelukulttuuri, joka tekee siitä kaikkien mukana olevien toimijoiden jatkuvan huolen. Se ei rajoitu vain alueisiin, joiden katsotaan olevan "vaarallisia", koska ne ovat lähellä rajaa, vaan ulottuu myös "valvottujen alueiden" joukko.
Vuodesta 1977 ja kansainvälisen säteilysuojelukomission julkaisusta 26 lähtien , jota kutsutaan yleisesti lineaariseksi ei-kynnysmenetelmäksi, vastaa käytännössä ICRP-riskimallin käyttöä. Nykyaikaisessa muotoilussaan tämä lähestymistapa määritellään seuraavasti:
(§36) ”Jos alle 100 mSv: n säteilyannoksilla vuodessa, stokastisten vaikutusten ilmaantumisen uskotaan tapahtuvan komission mukaan pienellä todennäköisyydellä ja suhteessa siihen liittyvään säteilyannokseen, joka johtuu annoksesta luonnolliseen taustaan. Tämän mallin, jota täten kutsutaan lineaariseksi ilman kynnystä (LNT), käyttöä komissio pitää parhaana käytännön tapana hallita säteilyaltistuksesta johtuvaa riskiä ja "ennalta varautumisen periaatteen" (UNESCO, 2005) mukaisesti. "Komitea omaksui tämän lähestymistavan useista syistä. Joissakin tapauksissa nämä syyt ovat ennen kaikkea hallinnollista yksinkertaisuutta: koska se antaa mahdollisuuden laskea yhteen eri annokset, jotka työntekijä saa ammatillisen toimintansa aikana, riippumatta altistuksen kestosta ja säteilyn luonteesta. Tätä lähestymistapaa käytettäessä sääntelyrajat voidaan nähdä suoraan annosmittarilla , joka tiivistää kaikki valotukset, kuten valokuvafilmi, ja antaa suoraan sääntelyrajan.
Panemme merkille, että ICRP: n virallinen kanta eroaa hyvin tästä "hallinnollisesta" visiosta ja perustaa lineaarisen mallin hyväksymisen ilman kynnystä sen uskottavuuteen (ilman varmuutta):
(§64) "Vaikka on olemassa tunnustettuja poikkeuksia, komissio katsoo säteilysuojelun kannalta, että solujen perustavanlaatuisten prosessien tuntemus yhdessä annos-vastesuhdetta koskevan tiedon kanssa tukee näkemystä, että pienellä annosalueella, alle noin 100 mSv, on tieteellisesti uskottavaa olettaa, että karsinogeenisten tai perinnöllisten vaikutusten ilmaantuvuus kasvaa suhteessa kyseisten elinten ja kudosten saaman vastaavan annoksen kasvuun. "Jos ICRP säilyttää lineaarisen lähestymistavan ilman kynnysarvoa säteilyaltistusrajojen ehdottamiseksi, ICRP vastustaa sen käyttöä ekstrapoloida riski- tai kuolleisuuslaskelmia pienille annoksille altistuneille alueille (lasketaan kollektiivisella annoksella ):
(§66) "Vaikka LNT-malli on edelleen tieteellisesti uskottava elementti sen käytännön säteilysuojelujärjestelmälle, komissio korostaa, että puuttuvat biologiset / epidemiologiset tiedot, joiden avulla LNT-mallin taustalla olevat oletukset voidaan yksiselitteisesti tarkistaa. (ks. UNSCEAR, 2000; NCRP, 2001). Tämän epävarmuuden vuoksi pienten annosten terveysvaikutuksista komissio katsoo, että kansanterveystarkoituksiin ei ole tarkoituksenmukaista laskea hypoteettista määrää syöpä- tai perinnöllisiä sairauksia, jotka saattavat liittyä erittäin pieniin säteilyannoksiin, joita vastaanotetaan suurina määrinä. ihmisten hyvin pitkään. "Säteilysuojelussa käytetty lineaarinen ei-kynnys -menetelmä ei tarkoita, että syövän induktiomekanismit ovat luonnostaan lineaarisia. Tämä lähestymistapa pysyy voimassa, vaikka nämä mekanismit olisivatkin epälineaarisia, ja että se vastaa näiden epälineaarisuuksien "vaimennusta". Kynnysarvot, hyperlineaariset ja sublineaariset lait voidaan myös suositella radiobiologian tieteellisille tutkimuksille ilman, että tämä olisi ristiriidassa säteilysuojelun sääntelyyn suositellun yksinkertaistetun lähestymistavan kanssa.