<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Medical Radiology and radiation safety</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Medical Radiology and radiation safety</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Медицинская радиология и радиационная безопасность</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">1024-6177</issn>
   <issn publication-format="online">2618-9615</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">23642</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/article_5bc896ee239387.41111179</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Радиационная физика, техника и дозиметрия</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Radiation physics, technology and dosimetry</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Радиационная физика, техника и дозиметрия</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Cattle’s Thyroid Dose Estimation with Compartmental Model of Iodine Metabolism and Monte Carlo Transport Technique</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Оценка дозы в щитовидной железе крупного рогатого скота с помощью камерной модели метаболизма йода и расчёта транспорта излучений методом Монте-Карло</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Кураченко</surname>
       <given-names>Ю. А.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kurachenko</surname>
       <given-names>Yu. A.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор физико-математических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of physical and mathematical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Санжарова</surname>
       <given-names>Н. И.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Sanzharova</surname>
       <given-names>N. I.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>адъюнкт биологических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>adjunct of sciences in biology;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Козьмин</surname>
       <given-names>Г. В.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kozmin</surname>
       <given-names>G. V.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат биологических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of sciences in biology;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Бударков</surname>
       <given-names>В. А.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Budarkov</surname>
       <given-names>V. A.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор биологических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of sciences in biology;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-4"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Денисова</surname>
       <given-names>Э. Н.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Denisova</surname>
       <given-names>E. N.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-5"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Снегирев</surname>
       <given-names>А. С.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Snegirev</surname>
       <given-names>A. S.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-6"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИ РАЭ)</institution>
     <city>Обнинск</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Russian Institute of Radiology and Agroecology (RIRAE)</institution>
     <city>Obninsk</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИ РАЭ)</institution>
     <city>Обнинск</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Russian Institute of Radiology and Agroecology (RIRAE)</institution>
     <city>Obninsk</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИ РАЭ)</institution>
     <city>Обнинск</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Russian Institute of Radiology and Agroecology (RIRAE)</institution>
     <city>Obninsk</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-4">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологи</institution>
     <city>Вольгинский</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Federal Research Center of Virology and Microbiology</institution>
     <city>Volginsky</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-5">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИ РАЭ)</institution>
     <city>Обнинск</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Russian Institute of Radiology and Agroecology (RIRAE)</institution>
     <city>Obninsk</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-6">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИ РАЭ)</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Russian Institute of Radiology and Agroecology (RIRAE)</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>63</volume>
   <issue>5</issue>
   <fpage>48</fpage>
   <lpage>54</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://zh-szf.ru/en/nauka/article/23642/view">https://zh-szf.ru/en/nauka/article/23642/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Цель: Данная работа имеет целью, во-первых, повысить надёжность расчёта поглощённых доз в критических органах крупного рогатого скота при внутреннем облучении непосредственно после радиационных аварий a) путём совершенствования камерной модели метаболизма радионуклидов в организме животных; b) применением прецизионных вычислительных технологий как для моделирования предметной области, так и собственно транспорта излучений. Кроме того, целью работы является определение согласованных значений критической дозы 131I в щитовидной железе коров и телят, приводящей к серьёзной дисфункции железы и её последующему разрушению. &#13;
Материал и методы: Для достижения указанных целей выполнены комплексные исследования по уточнению параметров камерной модели, на основе достоверных экспериментальных и теоретических данных. Для моделирования предметной области (щитовидной железы и её окружения) применены воксельные технологии. Наконец, для решения уравнения переноса излучений 131I применена программа метода Монте-Карло, позволяющая учитывать при расчёте дозы вклад как гамма- и бета-излучений источника, так и всей цепочки вторичных излучений вплоть до полной диссипации энергии.&#13;
Результаты: Как главный теоретический результат, следует подчеркнуть полученный коэффициент преобразования значения активности 131I, распределённой равномерно по объёму щитовидной железы, в среднюю мощность дозы в железе (Bq × Gy/s). Этот коэффициент был рассчитан как для коров, так и для телят при выбранной конфигурации предметной области и морфологии щитовидной железы. Основным практическим результатом является надежная оценка нижней границы поглощенной дозы в щитовидной железе, которая в короткие сроки приводит к её разрушению при внутреннем облучении 131I в дозе: ~ 300 Гр.&#13;
Выводы: Применение камерной модели метаболизма 131I с биокинетическими параметрами, полученными на основе надежных экспериментальных данных, и прецизионных моделей, как собственно метаболизма 131I, так и транспорта излучений для оценки дозы в щитовидной железе коров и телят непосредственно после радиационной аварии позволили дать оценку нижней границы дозы облучения щитовидной железы крупного рогатого скота, приводящей к ее разрушению через несколько суток.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Purpose: This work aims first to improve the reliability of absorbed dose calculation in critical organs of cattle during internal irradiation immediately after radiation accidents by a) improving the compartmental model of radionuclide metabolism in animal body; b) the use of precision computing technologies for modeling as the domain, and the actual radiation transport. In addition, the aim of the work is to determine the agreed values of the 131I critical dose in the cattle thyroid, leading to serious gland dysfunction and its follow-up destruction.&#13;
Material and methods: To achieve aforecited goals, comprehensive studies were carried out to specify the parameters of the compartmental model, based on reliable experimental and theoretical data. Voxel technologies were applied for modeling the subject domain (thyroid gland and its environment). Finally, to solve the 131I radiation transport equation, the Monte Carlo code was applied, which takes into account the contribution of gamma and beta radiation source, and the contribution of the entire chain of secondary radiations in the dose calculation, up to the total energy dissipation.&#13;
Results: As the main theoretical result, it is necessary to emphasize the conversion factor from the 131I activity, distributed uniformly in volume of the thyroid gland, to the average dose rate in the gland (Bq × Gy/s). This factor was calculated for both cows and calves in the selected domain configuration and thyroid morphology. The main practical result is a reliable estimation the lower bound of the absorbed dose in the thyroid, which in a short time leads to its destruction under internal 131I irradiation: ~300 Gy.&#13;
Conclusion: Usage a compartmental model of the 131I metabolism with biokinetic parameters, received on the basis of reliable experimental data, and precise models of both the subject area and radiation transport for evaluation the dose in the cattle thyroid after the radiation accident allowed to obtain reliable values of the thyroid dose, adducting to its destruction at short notice.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>радиационная авария</kwd>
    <kwd>коровы</kwd>
    <kwd>телята</kwd>
    <kwd>радиоактивный йод</kwd>
    <kwd>инкорпорация</kwd>
    <kwd>щитовидная железа</kwd>
    <kwd>камерная модель</kwd>
    <kwd>перенос излучения</kwd>
    <kwd>поглощённая доза</kwd>
    <kwd>метод Монте-Карло</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>radiation accident</kwd>
    <kwd>cattle</kwd>
    <kwd>radioactive iodine</kwd>
    <kwd>thyroid gland</kwd>
    <kwd>compartmental model</kwd>
    <kwd>radiation transport</kwd>
    <kwd>absorbed dose</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p></p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">ICRP Publication 103. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection // Ann. ICRP. 2007. Vol. 37. № 2-4. P. 1-332.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">ICRP Publication 103. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Ann. ICRP. 2007;37(2-4):1-332.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бударков В.А. Обоснование выбора крупного рогатого скота как одного из референтных организмов в системе защиты окружающей среды от радиации // Радиац. биол. Радиоэкол. 2009. Т. 49. № 2. С. 179-185.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Budarkov VA. Justification of cattle selection as one of the reference organisms in the system of environmental protection from radiation. Radiation Biology. Radioecology. 2009;49(2):179-85. Russian.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">France J., Kebreab E. Mathematical Modelling in Animal Nutrition. Centre for Nutrition Modelling University of Guelph, Canada. Wallingford: Biddles Ltd, King’s Lynn. 2008. 588 p.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">France J, Kebreab E. Mathematical Modelling in Animal Nutrition. Centre for Nutrition Modelling University of Guelph. Wallingford: Biddles Ltd, King’s Lynn; 2008. 588 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Crout N.M.J., Voigt G. Modeling the dynamics of radioiodine in dairy cows // J. Dairy Sci. 1996. Vol. 79. № 2. P. 254-259.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Crout NMJ, Voigt G. Modeling the dynamics of radioiodine in dairy cows. J Dairy Science. 1996;79(2):254-9.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Smith J.G., Simmonds J.R. (Eds) The Methodology for Assessing the Radiological Consequences of Routine Releases of Radionuclides to the Environment Used in PC-CREAM 08. HPA-RPD-058. Radiation Protection Division. - Chilton, Didcot, Oxfordshire 2009. 295 p.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Smith JG, Simmonds JR. The Methodology for Assessing the Radiological Consequences of Routine Releases of Radionuclides to the Environment Used in PC-CREAM 08. HPA-RPD-058. Radiation 5. Protection Division. Chilton, Didcot, Oxfordshire; 2009. 295 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Сироткин А.Н., Панченко И.Я., Тюменев Л.Н. и соавт. Сравнительное поведение 131I у коров при различных источниках поступления его в организм // В сб. «Биологическое действие внешних и внутренних источников радиации». - М.: Медицина. 1972. С. 72-77.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Sirotkin AN, Panchenko IYa, Tyumenev LN, et al. Comparative behavior of 131I in cows at different sources of its intake. In:  Biological action of external and internal sources of radiation. Moscow: Medicine; 1972. p. 72-7. Russian.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Одейчук А.Н. Обобщенный критерий эффективности моделей прогнозирования временных рядов в информационных системах // Біоніка інтелекту. 2009. № 1 (70). С. 113-119. (украин.)</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Odeichuk AN. A generalized criterion for the effectiveness of forecasting models for time series in information systems. Bionica Intellecta. 2009;(1/70):113-9. Ukrainian.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Корнеев Н.А., Сироткин А.Н. Основы радиоэкологии сельскохозяйственных животных. - М.: Энергоатомиздат. 1987. 207 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Korneev NA, Sirotkin AN. Fundamentals of agricultural animals radioecology. Moscow. Energoatomizdat; 1987. 107 p. Russian.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Спирин Е.В., Лазарев Н.М., Сарапульцев И.А. Формирование дозы облучения щитовидной железы телят при поступлении 131I с кормом // Докл. РАСХН. 2004. № 4. С. 54-55.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Spirin EV, Lazarev NM, Sarapultsev IA. Formation of a dose of calves thyroid irradiation at 131I receipt with a forage. Dokl. Russian Academy of Agricultural Sciences. 2004;(4):54-5. Russian.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">X-5 Monte Carlo Team. MCNP - A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5. Volume I: Overview and Theory. LA-UR-03-1987. 2003. 484 p.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">X-5 Monte Carlo Team. MCNP - A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5. Volume I: Overview and Theory. LA-UR-03-1987; 2003. 484 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Suuroja T., Järveots T., Lepp E. Age-related morphological changes of thyroid gland in calves // Veterinarija i zootechnika. 2003. Vol. 23. № 45. P. 55-59.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Suuroja T, Järveots T, Lepp E.. Age-related morphological changes of thyroid gland in calves. Veterinarija i zootechnika. 2003;.23(45):55-9.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Peksa Z., Trávníček J., Dušová H. et al. Morphological and histometric parameters of the thyroid gland in slaughter cattle // J. Agrobiology. 2011. Vol. 28. № 1. P. 79-84.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Peksa Z, Trávníček J, Dušová H. et al. Morphological and histometric parameters of the thyroid gland in slaughter cattle. Agrobiology.2011;28(1):79-84.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Basic Anatomical and Physiological Data for Use in Radiological Protection: Reference Values - ICRP Publication 89. Elsevier Ltd // Ann. ICRP. 2002. Vol. 32. Issue 3-4. P. 1-277. DOI: 10.1016/S0146-6453(03)00002-2.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Basic anatomical and physiological data for use in radiological protection: reference values. ICRP Publication 89. Ann. ICRP. Sep 1 2002;32(3-4);1-277. DOI: 10.1016/S0146-6453(03)00002-2.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B14">
    <label>14.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Клёпов А.Н., Матусевич Е.С., Кураченко Ю.А. Применение методов математического моделирования в ядерной медицине. - Обнинск: ОГТУ АЭ, ООО ЭНИМЦ «Моделирующие системы». 2006. 206 c.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Klyopov AN, Matusevich EuS, Kurachenko YuA. Application of mathematical modeling methods in nuclear medicine. Obninsk, OGTUAE, ENIMTS “Simulation systems”; 2006. Russian.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B15">
    <label>15.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бударков В.А., Зенкин А.С., Архипов H.И. и соавт. Влияние йода-131 на овец в зависимости от содержания стабильного йода в рационе // Радиобиология. 1992. Т. 32. № 3. С. 451-458.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Budarkov VA, Zenkin AS, Arkhipov NI, et al. Effect of iodine-131 on sheep depending on the content of stable iodine in the ration. Radiobiology. 1992;32(3):451-8. Russian.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B16">
    <label>16.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бударков В.А., Архипов Н.Н., Зенкин А. С. и соавт. Влияние продуктов аварийного выброса Чернобыльской АЭС на щитовидную железу животных // Ветеринария. 1990. № 7. С. 60-63.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Budarkov VA, Arkhipov NI, Zenkin AS, et al. The emergency release products effect of Chernobyl NPP on the thyroid gland of animals. Veterinary Medicine. 1990;(7):60-3. Russian.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B17">
    <label>17.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Ястребков Ю.А., Бударков В.А., Василенко И.Я. Оценка поглощённых доз у крупного рогатого скота в течение первого года после аварии на Чернобыльской АЭС // Радиац. биол. Радиоэкол. 1995. Т. 35. № 6. С. 845-850.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Yastrebkov YuA, Budarkov VA, Vasilenko IYa. Estimation of absorbed doses in cattle during the first year after the Chernobyl accident. Radiat Biology. Radioecology. 1995;35(6):845-50. Russian.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B18">
    <label>18.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">A Toxicological Profile for Iodine. Agency for Toxic Substances and Disease Registry Division of Toxicology. USA. Atlanta, Georgia. 2004. 580 p.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">A Toxicological Profile for Iodine. Agency for Toxic Substances and Disease Registry Division of Toxicology. USA. Atlanta, Georgia; 2004. 517 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
