Когорта работников ПО «Маяк»: характеристика и основные результаты эпидемиологических исследований

ВВЕДЕНИЕ

Гигиеническое нормирование ионизирующих излучений базируется на представлениях о медицинских последствиях их действия. Именно поэтому, начиная с первых лет практического использования ионизирующих излучений, допустимые уровни воздействия изменились более чем на порядок: от 500 мЗв в год в 1930-х годах до 20 мЗв в год в настоящее время¹. Основная причина постепенного уменьшения пределов доз заключалась в том, что главными неблагоприятными последствиями действия ионизирующих излучений являются стохастические (канцерогенные) эффекты, проявляющиеся, как правило, в отдаленные сроки. Для того чтобы получить представление об опасностях, связанных с их действием, необходим был длительный, до конца не исчерпанный период наблюдения за популяциями облученных лиц, составляющий к настоящему времени максимум 70–75 лет. За это время были не только разработаны методы радиационно-эпидемиологических исследований, но и получены (в эпидемиологических и радиобиологических исследованиях) оценки радиогенного риска².

Отбор, оценка качества и значимости результатов научных исследований проводится Научным комитетом ООН по действию атомной радиации (НКДАР ООН). По результатам анализа постоянно обновляемых данных о связи показателей заболеваемости, смертности от онкологических заболеваний и доз ионизирующих излучений периодически публикуется научный доклад об уровнях и последствиях воздействия радиации на здоровье человека и окружающую среду. Доклады НКДАР ООН признаются международным сообществом в качестве достоверного и всеобъемлющего источника информации и широко используются для оценки рисков и принятия мер по защите от воздействия радиоактивного излучения. Формулирование рекомендаций в области радиационной безопасности проводит Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ). В СССР и затем в РФ предел дозы облучения персонала радиационных объектов всегда повторял рекомендации МКРЗ [1].

Пожизненное исследование (Life Span Study — LSS) когорты лиц, выживших после взрывов атомных бомб в городах Хиросима и Нагасаки (Япония), остается основным источником количественных оценок радиогенного риска, поскольку имеет большой объем (более 100 тыс. членов когорты) и широкий диапазон уровней радиационного облучения (до 4 Гр) [2]. Когорта представлена как мужчинами, так и женщинами различных возрастов на момент облучения, от детей до стариков, что позволило проводить адекватную оценку популяционных рисков³. В последней Публикации 103 МКРЗ, содержащей рекомендации по обеспечению радиационной защиты профессионалов и населения от воздействия источников ионизирующего излучения, указано, что «моделирование риска осуществлялось по данным когорты пожизненного исследования выживших при атомных бомбардировках Японии (LSS), но при этом была изучена литература по эпидемиологии в плане сопоставимости других исследований с оценками, полученными из LSS»⁴. Поэтому с точки зрения обеспечения радиационной безопасности персонала научному сообществу требуется подтверждение результатов, полученных для когорты LSS, на основе данных о последствиях профессионального облучения работников радиационно опасных производств.

Производственное объединение «Маяк» (ПО «Маяк») является первым в СССР предприятием ядерной промышленности. Регистр персонала ПО «Маяк» был создан на базе отдела эпидемиологии для исследования отдаленных стохастических эффектов ионизирующих излучений профессионального радиационного воздействия. Сбор данных был начат в середине 1980-х гг. и продолжается по настоящее время [3]. Выделенная из регистра когорта отличается от других аналогичных когорт [4–6], поскольку является единственной в мире, в которой выявляются достоверные эффекты как альфа-облучения инкорпорированным плутонием⁵, так и внешнего гамма-облучения.

Цель исследования — оценка радиогенного риска при пролонгированном профессиональном облучении в когорте работников ПО «Маяк», в том числе в когорте лиц, работавших в условиях штатной радиационной обстановки.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Критерии включения в исследуемую когорту и разделение на субкогорты

На базе медико-дозиметрического регистра работников ПО «Маяк» проведено многолетнее ретроспективное эпидемиологическое исследование заболеваемости и смертности от злокачественных новообраований (ЗНО). Изначально регистр персонала ПО «Маяк» содержал информацию только о работниках, нанятых на три основных производства (реакторы, радиохимическое и химико-металлургическое производства) в период 1948–1972 гг. [7]. Позднее регистр был расширен данными о работниках следующего десятилетия найма [8], а также двух вспомогательных производств — завода по водоподготовке и ремонтно-механического завода. Расширение регистра продолжается постоянно как за счет увеличения числа лиц, зачисляемых в штат обозначенных производств (регистр содержит информацию о лицах, нанятых до 2016 г. включительно [3]), так и за счет сбора информации о работниках других подразделений. В настоящий момент в медико-дозиметрический регистр персонала ПО «Маяк» включены работники, нанятые в период 1948–2016 гг. на основные заводы и другие подразделения предприятия.

Доступная в настоящий момент для проведения исследований когорта (MWC — Mayak Worker Cohort (когорта работников ПО «Маяк» — далее Когорта)) ограничена работниками трех основных и двух вспомогательных производств и периодом найма на работу 1948–1982 гг. Ограничения состава когорты связаны с тем, что персонал других подразделений ПО «Маяк» имел менее полный и качественный дозиметрический контроль, в том числе в отношении внутреннего облучения инкорпорированными в организм радионуклидами.

К моменту ввода в эксплуатацию ПО «Маяк» знания о последствиях воздействия радиации на организм человека были немногочисленны. Отдаленность медицинских последствий также внесла задержку в более существенное ограничение уровней радиационного воздействия. В СССР радиационная безопасность базировалось на рекомендациях МКРЗ. В [9] приведены детальные сведения об изменении предела дозы облучения персонала радиационных объектов от уровня 0,1 Р/день и 30 Р/год до годового лимита в 50 мЗв, рекомендованного МКРЗ⁶ и введенного в действие Правилами № 333-60⁷.

В регистре персонала ПО «Маяк» было выделено 4 субкогорты по году найма на основные производства: 1948–1953, 1954–1958, 1959–1963, 1964–1972 гг. найма [10][11]. Затем была добавлена 5-я субкогорта, 1973–1982 гг. приема на работу и два вспомогательных производства [8]. В настоящее время, основываясь на фактических данных об уровнях облучения и полученных оценках медицинских последствий, выделены две субкогорты: 1948–1958 гг. — субкогорта найма в период освоения технологии и высоких уровней профессионального облучения и 1959–1982 гг. — субкогорта найма в период штатной эксплуатации производства и сопоставимых с современными пределами доз [8][12].

Все исследования радиогенного риска в когорте работников ПО «Маяк» проведены с использованием методов и программного обеспечения, в частности пакета для статистической обработки данных Epicure⁸ [13], аналогичных тем, что применяются в научно-исследовательских работах как в когорте LSS, так и в когортах персонала радиационно опасных производств во всем мире. Табличные значения представлены в виде количественных характеристик, медианного (M_e), минимального (min) и максимального (max) значений.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Численность когорты, период наблюдения

В таблице 1 представлена численность когорты и субкогорт и распределение работников по полу, году рождения, возрасту на момент найма на предприятие и длительности работы. Когорта состояла из 25 755 работников, в том числе 25% женщин; имела широкий период по году рождения членов регистра (1886–1965 гг.) и по возрасту на момент начала работы на производстве (18–69 лет). Численность субкогорты 1948–1958 гг. найма составляла 13 790 (53,5%) человек, 1959–1982 гг. найма — 11 966 (46,5%). В связи с наличием достаточного количества специалистов-мужчин доля женщин во второй субкогорте составляла лишь 20,7%, в то время как в первые послевоенные годы вклад женщин был выше — 28,2%. Бóльшая часть работников уже закончила свою трудовую деятельность на предприятии. Так, по имеющимся данным, к 2018 г. 98% работников были уволены, в том числе 100% человек из первой субкогорты.

Информация о жизненном статусе членов когорты (а именно: год выезда из города, местонахождение, данные о смерти) собрана и подготовлена для использования в эпидемиологических исследованиях за период по 2018 год включительно (табл. 2). Жизненный статус известен для 24 146 лиц (93,8%). Среди лиц с известным жизненным статусом 17 810 человек (73,8%) умерли, в субкогорте лиц первого десятилетия найма умерли 89,0%, в субкогорте 1959–1982 гг. найма — 57,1%. Прирост количества умерших за последние годы (2009–2018 гг.) был существенен (23,3% от общего количества смертей за 70-летний период наблюдения). Расширение периода наблюдения до 31.12.2018 позволило получить более 1 млн человеко-лет наблюдения для анализа радиогенного риска по показателям смертности.

Информация о причинах смерти и онкологических заболеваниях

Причина смерти закодирована в соответствии с двумя Международными статистическими классификациями болезней⁹ и проблем, связанных со здоровьем, 9 и 10 пересмотров (МКБ-9, МКБ-10). Для каждого работника указаны оба кода.

Для всех лиц, умерших в городе, информация о причине смерти получена из медицинских источников или записей актов гражданского состояния. В связи с доступностью медицинской информации среди лиц, умерших в городе, доля неизвестной причины смерти составляет 1,6% за весь период наблюдения и 2,7% за 2010–2018 гг.

Для лиц, выехавших из города, получить информацию о причине смерти из официальных источников в настоящий момент практически невозможно. Однако и до принятия Федерального закона «О персональных данных»¹⁰ это являлось трудной задачей. Как следствие, среди выехавших и умерших до 2000-х гг. количество лиц с неизвестной причиной смерти составляло ≈7%, позднее — в среднем около 50% (рис.). Основным источником данных о причине смерти на протяжении последних 20 лет остаются контакты с родственниками.

Структура причин смерти незначительно отличалась в зависимости от периода найма на производство: в среднем 47,8% смертей обусловлены сердечно-сосудистыми заболеваниями, 24,3% — злокачественными новообразованиями (ЗНО), 13,1% — внешними причинами (табл. 3). В отличие от данных о смерти, которые получены для всех членов исследуемой когорты независимо от их места жительства, на текущий момент информация о заболеваниях доступна только в период проживания человека в городе Озерске. Все случаи закодированы согласно МКБ-9 и МКБ-10. Кроме того, данные включали морфологический диагноз ЗНО в соответствии с Международной классификацией болезней — онкология (МКБ-О)¹¹. Всего за период 1948–2018 гг. диагностировано 4285 заболеваний злокачественными новообразованиями у 3805 работников. За последние 19 лет наблюдения (2000–2018 гг.) количество случаев заболеваний ЗНО составило 49,2% (2107 случаев) — практически столько же, сколько за предыдущие 52 года наблюдения 1948–1999 гг. (2178 случаев).

Дозиметрические данные

Дозиметрическая информация — один из основных блоков данных для эпидемиологических исследований радиогенного риска. Поэтому наряду с идентификацией членов когорты, постоянным обновлением индивидуальных данных о жизненном статусе и сведений о диагностированных заболеваниях в 1990-е гг. была начата работа по ревизии и реконструкции поглощенных в отдельных органах доз (далее — дозы) внешнего и внутреннего облучения. В результате было последовательно разработано пять поколений дозиметрических систем с оценками доз внешнего облучения («Дозы-1999», «Дозы-2000», «Дозы-2005», «Дозы-2008» и «Дозы-2013»), а также семь поколений с оценками содержания в организме ²³⁹Pu и соответствующих доз внутреннего облучения («Дозы-1999», «Дозы-2000», «Дозы-2005», «Дозы-2008», «Дозы-2013», «Дозы-2016», «Дозы-2019») [14–21].

С момента пуска на ПО «Маяк» первого промышленного реактора (1948 г.) персонал предприятия был обеспечен индивидуальными дозиметрами для измерения дозы от внешнего гамма-излучения [14–16]. С 1984 г. началось плановое измерение нейтронной составляющей дозы. Из числа лиц исследуемой когорты все 25 755 работников (100%) обеспечены дозиметрической информацией о внешнем облучении, в том числе 80% оценок годовых доз основаны на показаниях индивидуальных дозиметров, а для 29% членов когорты есть, по крайней мере, одна годовая доза, оцененная с использованием только косвенных данных. Для 2063 работников (8,0%) анализ данных о профессиональном маршруте позволил убедиться в отсутствии профессионального внешнего облучения.

Наборы значений годовых доз внешнего облучения в различных поколениях дозиметрических систем отличаются в основном расширением перечня органов, для которых оценены дозы, и численностью когорты. В 1949–1958 гг. значения средних годовых доз гамма-облучения персонала («Дозы-2013», индивидуальный эквивалент дозы — γHp₁₀) превышали 50 мЗв, снижаясь до уровня 5–10 мЗв в 1968–1989 гг. Начиная с 1990 г. средняя доза не достигала 5 мЗв в год. В целом в область малых доз входило 10 304 человека (40,1% членов когорты). За весь период работы в субкогорте 1948–1958 гг. найма средняя накопленная доза гамма-облучения составила 748 мГр, в субкогорте 1959–1982 гг. — 130 мГр.

Ежегодные дозы гамма-излучения оценены по 2007 г. включительно. В связи с прекращением участия специалистов ПО «Маяк» в совместных исследованиях доступ к данным о дозах внешнего облучения с 2008 г. и позднее ограничен.

Анализ аутопсийного материала работников исследуемой когорты показал, что проблема внутреннего облучения персонала ПО «Маяк», включенного в исследуемую когорту, фактически сводилась к решению задач дозиметрии инкорпорированного ингаляционным путем ²³⁹Pu, поскольку дозы облучения от радиоактивных продуктов деления урана были на несколько порядков ниже [17, 18].

Оценки содержания нуклида и доз в органах и тканях работников основаны на интерпретации результатов измерений активности ²³⁹Pu в моче [19–21]. Последняя дозиметрическая система «Доза-2019» включает оценки доз в 17 органах и тканях, в функциональных отделах легких для 8395 работников. Накопленные дозы в органах как основного депонирования плутония, так и органах системного пула существенно различаются, достигая максимальных значений в костной поверхности и минимальных — в желудке, кишечнике и мышцах.

Средняя накопленная доза в легких среди обследованных исследуемой когорты составила 179,4 мГр, для субкогорт 1948–1958 и 1959–1982 гг. — на уровне 329,2 и 41,0 мГр соответственно. В первой субкогорте накопленная доза более 100 мГр отмечена у 1394 (34,6%) работников, во второй — только у 9,2% человек. В то же время суммарная доза менее 5 мГр в легких получена у 264 (6,5%) обследованных работников первого десятилетия найма и у 1734 (39,7%) работников, нанятых после 1958 г. Дозы в системном пуле органов на два порядка ниже: средняя доза в желудке составляла 1,2 мГр, дозы накопления более 5 мГр были выявлены у 4,7% обследованных работников, причем во второй субкогорте — только у 13 человек.

Доля обследованных работников исследуемой когорты составляла лишь 32,6%. Даже по состоянию на 2018 г. количество лиц, доступных для проведения измерений, т.е. лиц, проживающих в городе, составило около 2000 человек, в том числе менее 200 человек первых 10 лет работы ПО «Маяк». Для оценки доз у лиц, оставшихся необследованными на содержание плутония в организме, был использован метод на основе данных о рабочем месте (Job Exposure Matrix — JEM). Применение методологии JEM позволило оценить дозы внутреннего облучения почти для всех членов когорты — 25 423 (98,7%) человека.

Когорта работников ПО «Маяк» является главным в мире источником знаний о медицинских последствиях профессионального облучения инкорпорированным плутонием. К основным стохастическим последствиям инкорпорации через дыхательные пути различных соединений плутония относится рак легких. Многочисленные исследования, проведенные в когорте работников ПО «Маяк», основанные на различных дозиметрических системах, периодах наблюдения, включающие нерадиационные факторы, позволили получить модели зависимости частоты рака легких от дозы альфа-излучения в легких и статистически значимые оценки параметров [22–24].

Оценка избыточного относительного радиационного риска на 1 Гр дозы (ИОР/Гр) в легких составила 3,5–8,0 на 1 Гр для мужчин в возрасте 60 лет. Не было найдено отклонений от линейности дозовой зависимости. Значения радиогенного риска в большей степени зависели от статуса курильщика, нежели от пола, хотя в когорте работников ПО «Маяк» эти факторы имели среднюю степень корреляции (r = 0,61). Кроме того, избыточный риск статистически значимо снижался с возрастом. Результаты исследований в когорте работников ПО «Маяк» также показали зависимость риска ЗНО других органов основного депонирования плутония (печень, кости) от дозы альфа-излучения. Для ЗНО печени была выявлена нелинейная зависимость, хотя она обусловлена только высокими дозами.

Для остальных солидных опухолей, а также для ЗНО лимфатической и кроветворной тканей как по показателям заболеваемости, так и по смертности не было доказано влияние уровня воздействия инкорпорированным нуклидом на частоту исходов.

Помимо изучения последствий облучения плутонием, в когорте работников ПО «Маяк» получены оценки радиационного риска злокачественных новообразований в зависимости от уровня внешнего гамма-облучения. Основным отдаленным эффектом внешнего гамма-облучения в когорте работников ПО «Маяк» являлось развитие лейкоза. Радиационный риск заболеваемости лейкозом, за исключением хронического лимфоидного лейкоза, составил ≈3 на 1 Гр дозы в красном костном мозге при использовании линейной зависимости [25–27]. Однако статистически значимо лучше данные описывала нелинейная (чисто квадратичная или линейно-квадратичная) зависимость с модификацией радиационного риска по временным характеристикам, связанным с возрастом на момент облучения, временем, прошедшим с момента облучения, и достигнутым возрастом [26][27].

Для солидных ЗНО коэффициент ИОР/Гр от внешнего гамма-излучения составлял в различных исследованиях 0,1–0,4 на 1 Гр [28–30]. При изучении влияния нерадиационных факторов воздействия (пола, курения, типа производства, достигнутого возраста, возраста на момент найма) как модифицирующих факторов радиогенного риска не было получено статистически значимых различий.

Для разработки моделей с целью прогнозирования риска ЗНО у работников современных производств важно учитывать, что условия работы, в том числе дозовые нагрузки, на современных предприятиях отличаются от условий периода становления отрасли. Исследования радиогенного риска ЗНО профессионального облучения в области накопленных доз, сопостовимых с современными установленными пределами, проводятся во всех странах с развитой атомной промышленностью и ядерно-энергетическим комплексом. Значительные усилия прикладываются для создания обширных баз данных о работниках ядерной энергетики для использования в эпидемиологических исследованиях [31–40].

Проведенная оценка радиогенного риска заболеваемости солидных ЗНО, за исключением ЗНО органов основного депонирования плутония, в зависимости от уровня сочетанного профессионального гамма- и альфа-облучения в когорте лиц, работавших в условиях штатной радиационной обстановки (1959–1982 гг. найма), показала, что имело место увеличение заболеваемости ЗНО при дозах 0,5–1,0 Гр внешнего облучения (относительный риск ОР = 0,15; 95% ДИ: -0,21–0,51) и в диапазоне доз до 0,005 Гр альфа-облучения (ОР = 0,30; 95% ДИ: 0,07–0,53). Линейный коэффциент радиационного риска заболеваемости ЗНО (ИОР/Гр) в зависимости от дозы гамма-излучения статистически значимо отличался от 0 только на 90% уровне (0,36; 95% ДИ: -0,02–0,85; 90% ДИ: 0,03–0,76) без учета дозы альфа-излучения [41]. Оценки линейного коэффициента ИОР/Гр для дозы альфа-излучения были отрицательными¹².

При исследовании показателей онкосмертности с использованием линейной функции «доза-эффект» коэффициент избыточного риска был нулевым для дозы альфа-излучения и положительным, но статистически незначимым для дозы гамма-излучения (ИОР: 0,17/Гр; 95% ДИ: -0,24–0,68)¹³. При интервальной оценке положительной и статистически значимой оказывается только оценка избыточного риска в области высоких доз внешнего облучения более 0,5 Гр (ИОР: 0,33/Гр; 95% ДИ: 0–0,82). Включение в модель только дозовых интервалов альфа-дозы приводит к статистически значимой положительной оценке в дозовом интервале до 0,005 Гр, однако избыточный риск не подтверждается при использовании модели, учитывающей оба типа излучения [42].

Таким образом, среди лиц, работавших в условиях штатной радиационной обстановки (1959–1982 гг. найма), оценка атрибутивного риска ЗНО, за исключением опухолей органов основного депонирования плутония, позволяет отнести 1–5% случаев к радиационно-индуцированным, причем только вследствие влияния внешнего гамма-излучения.

При анализе показателей смертности от неопухолевой патологии среди работников 1959–1982 гг. найма¹⁴ сравнение различных моделей избыточного относительного риска в зависимости от уровня внешнего облучения как без учета, так и с учетом уровня внутреннего облучения не показало увеличения смертности с ростом уровня радиационного воздействия, поскольку ни для одного класса болезней не было получено положительной оценки коэффициента ИОР/Гр при использовании линейной зависимости, а также монотонного статистически значимого увеличения относительного риска при использовании непараметрической зависимости от дозы.

Улучшение качества аппроксимации данных при использовании дозовых интервалов было статистически значимым на 90% уровне только для группы «инфекционные и паразитарные болезни», однако было обусловлено лишь положительной оценкой избыточного риска в интервале доз до 100 мГр (ИОР = 0,6; 90% ДИ: 0,04–1,58). Для наиболее представительного класса болезней системы кровообращения также отсутствовала зависимость «доза-эффект», а единственная положительная оценка избыточного риска получена для доз, превышающих 0,5 Гр (ИОР = 0,05; p > 0,5).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Регистр персонала ПО «Маяк» является важным источником эпидемиологических оценок радиогенного риска при профессиональном пролонгированном радиационном воздействии на радиационно опасных промышленных предприятиях. На основе когорты работников 1948–1982 гг. найма получены прямые оценки канцерогенного риска как в зависимости от дозы внешнего воздействия, так и от поступления ²³⁹Pu. Выделение лиц, начавших свою трудовую деятельность в 1959–1982 гг., с одной стороны, подтверждает величину канцерогенного риска в зависимости от накопленной дозы внешнего гамма-излучения, с другой стороны — указывает на необходимость расширения периода наблюдения и самой когорты лиц, работавших в условиях, сопоставимых с современными.