DOZYMETRIA W ZAKRESIE MAŁYCH DAWEK NA PODSTAWIE POMIARU SYGNAŁU EPR SZKLIWA ZĘBÓW LOW DOSE DOSIMETRY USING EPR IN TOOTH ENAMEL

Transkrypt

1 Ann. Acad. Med. Gedan., 2004, 34, 1 1 BARTŁOMIEJ CIESIELSKI 1, KATARZYNA SCHULTKA 1, MARTA JUNCZEWSKA 2, MICHAŁ PENKOWSKI 1 DOZYMETRIA W ZAKRESIE MAŁYCH DAWEK NA PODSTAWIE POMIARU SYGNAŁU EPR SZKLIWA ZĘBÓW LOW DOSE DOSIMETRY USING EPR IN TOOTH ENAMEL 1 Katedra i Zakład Fizyki i Biofizyki AM w Gdańsku kierownik: prof. dr Bartłomiej Kwiatkowski 2 Samodzielna Pracownia Chirurgii Stomatologicznej AM w Gdańsku W pracy przedstawiono wyniki pomiaru dawek promieniowania jonizującego metodą spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) szkliwa zębów. Przedstawioną pracę wykonano w ramach udziału jej autorów w międzynarodowym programie dozymetrii porównawczej 3 rd International Intercomparison on EPR Tooth Dosimetry. Wykonano pomiary sygnałów EPR 22 próbek szkliwa (2 połowy 11 zębów). Jedna połowa każdego zęba była napromieniowana w Międzynarodowej Agencji Atomowej we Wiedniu dawkami poniżej 1 Gy. Zadaniem uczestników była identyfikacja napromieniowanej połowy zęba i określenie dawki. Preparatyka próbek polegała na mechanicznym i chemicznym (trawienie w KOH) wyizolowaniu szkliwa z zęba i pokruszeniu na ziarna o rozmiarze ok. 0,5 1 mm. Po pomiarze EPR próbek dokonano numerycznego rozkładu każdego widma na dwa składniki: izotropowy sygnał tła i anizotropowy sygnał dozymetryczny pochodzący od wygenerowanych promieniowaniem rodników CO 2. Widmo wzorcowe sygnału dozymetrycznego uzyskano poprzez odjęcie od siebie widm EPR tej samej próbki szkliwa przed i po napromieniowaniu dawką 4 Gy. Dla dawek nominalnych: 79 mgy, 176 mgy i 704 mgy zmierzono odpowiednio: 64 mgy, 155 mgy i 797 mgy (wartości średnie) uzyskując wysoki współczynnik korelacji (0,980) między dawkami nominalnymi a mierzonymi. Celem pracy było określenie dawek promieniowania jonizującego w próbkach szkliwa zębów napromienionych w IAEA we Wiedniu w ramach naszego udziału w międzynarodowym programie dozymetrii porównawczej 3 rd International Intercomparison on EPR Tooth Dosimetry. Przedstawiono zastosowaną metodę pomiaru sygnału elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR), metodę numerycznej analizy widm EPR

2 2 B. Ciesielski i in. i sposób rekonstrukcji dawki. Dokonano oceny dokładności uzyskanych wyników, porównania z naszymi wynikami w podobnym programie w 1999 roku oraz porównania z wynikami 12 innych uczestników tego programu. Uzyskano względną dokładność pomiaru od 26% do 20% dla dawek w zakresie mgy. Pozwala to na zastosowanie tej metody dozymetrii EPR w pomiarach dawek pochłoniętych w procedurach rentgenowskiej diagnostyki medycznej a także u ofiar wypadków radiacyjnych. Stwarza również interesujące możliwości weryfikacji dawek u pacjentów po radioterapii. Szkliwo jest najbardziej trwałą częścią zęba, nie podlegającą zmianom mineralnym u osób dorosłych. W przeciwieństwie do innych tkanek podlegających ciągłej przebudowie i wymianie składników, skład i struktura szkliwa pozostają niezmienne przez całe życie. Posiada ono interesującą, z punktu widzenia dozymetrii, właściwość trwałego pułapkowania wolnych rodników generowanych przez promieniowanie jonizujące. Występują one głównie pod postacią rodników CO 2 [1] w sieci krystalograficznej hydroksyapatytu stanowiącego ok. 97% masy szkliwa. Ich czas życia szacuje się na 10 milionów lat [12]. Z tego powodu szkliwo używane jest zarówno w datowaniu archeologicznym [9] jak i w retrospektywnej dozymetrii pozwalającej określić dawkę promieniowania jonizującego, niezależnie od czasu, który upłynął od ekspozycji [7]. Jako technikę pomiarową służącą do identyfikacji i pomiaru stężenia rodników wykorzystuje się elektronowy rezonans paramagnetyczny (EPR). Z powodzeniem stosowano tę metodę dozymetryczną w badaniach narażenia ofiar eksplozji atomowych w Hiroszimie i Nagasaki [5, 6], katastrofy w Czernobylu [13, 14]. Rozwój techniki pomiarowej i czułości aparatury pozwala obecnie na wykorzystanie dozymetrii EPR do oceny narażenia radiacyjnego w badaniach epidemiologicznych ludności z terenów skażonych radiacyjnie [8, 10, 11]. Od kilku lat przeprowadza się międzynarodowe programy dozymetrii porównawczej, organizowane przez IAEA (Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej) w Wiedniu. Mają one na celu zweryfikowanie stosowanych w laboratoriach na całym świecie różnych metod pomiaru dawki i ich dokładności [2, 15, 17, 19]. W ostatnim 3 rd International Intercomparison on EPR Tooth Dosimetry, swój udział zadeklarowało 16 laboratoriów EPR z Europy (Polska, Rosja, Ukraina, Niemcy, Francja, Włochy), Azji (Japonia, Izrael, Kazachstan) i Ameryki Północnej (Kanada, USA), końcowe wyniki nadesłało 13 laboratoriów. Uczestnicy przesłali do IAEA we Wiedniu po 11 zębów (22 połówki), z których tylko jedna połówka została napromieniowana 5 połówek dawką pomiędzy 30 a 100 mgy, 5 połówek dawką pomiędzy 100 a 300 mgy i jedna połówka dawką w zakresie mgy. Uczestnicy programu mieli za zadanie zmierzyć dawki w napromieniowanych połówkach, co wymagało najpierw odróżnienia napromieniowanej połówki zęba od nienapromieniowanej na podstawie ich sygnału EPR, a następnie separacji sygnału dozymetrycznego w napromieniowanej połówce i jego kalibracji w funkcji pochłoniętej dawki. MATERIAŁ I METODY Jako materiał do badań wykorzystano szkliwo zębów trzonowych po ekstrakcji przeprowadzonej w Samodzielnej Pracowni Chirurgii Stomatologicznej AMG. Zęby usuwano ze wskazań medycznych. Do pomiarów wybrano 11 zębów bez zmian próchniczych.

3 Pomiar sygnału EPR szkliwa zębów 3 Przygotowanie zębów do pomiarów EPR Zęby po wyrwaniu zdezynfekowano przechowując przez 24 godz. w 4% roztworze podchlorynu sodowego, po czym przepłukano je wodą destylowaną i etanolem. Przed odcięciem korony zęba i jej przecięciem na dwie połowy (ryc. 1) za pomocą piły diamen- Ryc. 1. Sposób przecięcia zębów Fig. 1. The technique of cutting of tooth samples towej zęby umieszczano w wodzie destylowanej na 24 godz. Tak przygotowane połówki zostały wysłane do IAEA we Wiedniu w celu napromieniowania. Z przesłanych z powrotem zębów usunięto zębinę przy użyciu szybkoobrotowego wiertła stomatologicznego z chłodzeniem wodno powietrznym (po ich uprzednim 24 godzinnym przechowywaniu w wodzie destylowanej). Oczyszczone szkliwo pokruszono w moździerzu agatowym. Do pomiarów odseparowano ziarna o rozmiarze 0,5 1 mm, które poddano trawieniu przez 48 godz. w 2N KOH w temp. 60 C w celu usunięcie ewentualnych resztek organicznych (wpływających na poziom tła sygnału EPR). Po kilkakrotnym przepłukaniu wodą destylowaną i etanolem, próbki osuszono w suszarce w temperaturze 150 o C (ok. 1 godz.). Pomiar EPR Pomiary EPR przeprowadzono spektrometrem Varian E 4 stosując następujące parametry pracy: moc mikrofal P = 2 mw, stała czasowa t = 10 s, czas skanu 16 minut, modulacji amplitudy pola magnetycznego B = 0,2 mt, zakres skanu 10 mt. Ziarenka szkliwa umieszczano w kwarcowej rurce pomiarowej o średnicy wewnętrznej 4 mm, do wysokości od 13 do 23 mm w zależności od ilości szkliwa uzyskanego z poszczególnych zębów. Masa próbek wynosiła od 185 mg do 370 mg. Dla każdej próbki zmierzono 4 widma różniące się o ok. 70 orientacją rurki pomiarowej we wnęce spektrometru. Podczas wszystkich pomiarów w dolnej części wnęki pomiarowej obecna była próbka ze standardem w postaci jonów Mn 2+ w tlenku magnezu MgO. Trzecia i czwarta linia sekstetu widma Mn 2+ były wykorzystywane do justowania widm względem pola magnetycznego

4 4 B. Ciesielski i in. oraz do korekcji wahań czułości spektrometru. Każde widmo było przesuwane tak, by linie standardu we wszystkich widmach pokrywały się w osi pola magnetycznego, po czym następowała korekcja ich amplitudy przez normalizację do jednakowych wartości uśrednionej amplitudy 3 i 4 linii sekstetu Mn 2+. Dla każdej próbki obliczano średnie widmo na podstawie czterech (znormalizowanych do linii manganu) widm zmierzonych dla różnych orientacji próbki we wnęce. Przed uśrednieniem każde zmierzone widmo było poddane korekcji linii bazowej. Warunki napromieniowania Po pierwszej sesji pomiarowej 22 próbek i oznaczeniu połówek napromieniowanych we Wiedniu, dokonano dodatkowego napromieniowania tych próbek dawką 2,69 Gy (dawka w hydroksyapatycie) źródłem kobaltowym (Theratron 780C, AECL) w Katedrze i Klinice Onkologii i Radioterapii AMG. Metoda wyznaczenia dawki w szkliwie Procedurę prowadzącą do oznaczenia dawki można podzielić na 4 etapy. Etap 1 Pomiar sygnału EPR wszystkich 22 próbek szkliwa po ich przesłaniu z Wiednia i identyfikacja próbek napromieniowanych i nienapromieniowanych. Porównanie widm EPR dwóch połówek każdego zęba oparte na wizualnej ocenie kształtu linii widmowej w większości przypadków nie pozwoliło na wytypowanie próbek napromieniowanych (ryc. 2). Jedynie dla próbki o największej dawce zmierzonej Ryc. 2. Widma EPR dwóch zębów o dawce zmierzonej 797 mgy (a) i 44 mgy (b). Linią ciągłą przedstawiono widmo połówek zidentyfikowanych jako nienapromieniowane (próbki nr 2), linią kropkowaną widmo połówek napromieniowanych we Wiedniu (próbki nr 1). Linia przerywana przedstawia widmo sygnału zaindukowanego w połówce nr 1 dodatkową dawką 2,69 Gy Fig. 2. EPR spectra of two teeth samples with measured doses of 797 mgy (a) and 44 mgy (b). The solid line shows the spectrum of unirradiated halves (samples denoted as 2 ), the dotted line presents the spectra of irradiated halves (samples denoted as 1 ). The dashed line shows EPR spectrum induced by 2.69 Gy dose in the first (1) half

5 Pomiar sygnału EPR szkliwa zębów 5 (797 mgy) spowodowane promieniowaniem różnice kształtu widma obu połówek jednoznacznie pozwoliły na wskazanie połówki napromieniowanej. W ogólności sygnał EPR szkliwa (S) można przedstawić wzorem: S = 2 a1 RIS + a BS (1) gdzie RIS oznacza składową sygnału zaindukowaną promieniowaniem, BS oznacza sygnał tła, a 1 i a 2 oznaczają udziały obu tych składników w widmie. Sygnał tła BS w każdej połówce ma trzy składowe: (1) składową izotropową pochodzącą od składników organicznych w szkliwie (2) izotropową składową pochodzącą od rodników wygenerowanych na powierzchni ziaren wskutek obróbki mechanicznej próbek oraz (3) anizotropowy sygnał rodników CO 2 (pochodzący z naturalnego tła promieniowania jonizującego oraz ekspozycji na promieniowanie stosowane w diagnostyce medycznej). Względny udział tych trzech składowych w sygnale tła w obu połówkach tego samego zęba jest taki sam, ale różnice mogą występować pomiędzy różnymi zębami zarówno w absolutnych jak i względnych udziałach tych komponentów. W celu wytypowania połówek napromieniowanych pozyskano wzorcowe widmo EPR sygnału RIS poprzez odjęcie widma próbki szkliwa nienapromieniowanego od widma tej samej próbki po napromieniowaniu dawką 4 Gy (próbka ta nie pochodziła z puli zębów wysłanych do Wiednia). Sygnał każdej z 22 połówek można wówczas przedstawić jako liniową kombinację wzorcowego sygnału RIS 4Gy oraz sygnału BS z drugiej połowy tego samego zęba: S = a1 RIS4 Gy + a2 BS (2) podstawiając raz za S i BS odpowiednio sygnały EPR z połowy Nr 1 i Nr 2, i drugi raz zamieniając sygnały miejscami, tzn. podstawiając za S sygnał z połowy Nr 2 a za BS sygnał z połowy Nr 1. Wartości współczynników a 1 i a 2 oznaczają wówczas odpowiednio udziały indukowanego promieniowaniem sygnału RIS 4Gy i sygnału z drugiej połowy zęba (tj. tła) w widmie podstawionym za S w równaniu (2). Do rozkładu widm na komponenty RIS i BS wykorzystano procedurę Reglinp programu EXCEL 2000 z pakietu Microsoft Office Dla wszystkich jedenastu zębów przy podstawieniu sygnału EPR połowy Nr 1 za S i sygnału połowy Nr 2 za BS otrzymano dodatnią wartość współczynników a 1 i a 2. Po zamianie sygnałów obu połówek w równaniu (2) otrzymywano dla wszystkich zębów ujemną wartość współczynnika a 1, co pozbawione jest sensu fizycznego. Pozwoliło to na identyfikację połówek Nr 1 jako tych napromieniowanych w laboratorium IAEA. Etap 2 Napromieniowanie próbek Nr 1 dodatkową dawką promieniowania ze źródła kobaltowego do wartości 2,69 Gy. Napromieniowanie przeprowadzono pod 5 mm warstwą materiału tkanko podobnego zapewniającego równowagę elektronową. Dawkę w hydroksyapatycie D H otrzymano przeliczając dawkę w wodzie D W, znaną z danych kalibracji źródła (dla tych samych warunków ekspozycji), na dawkę w hydroksyapatycie zgodnie ze wzorem: D H =k D W, gdzie współczynnik k=0,896 jest stosunkiem masowych współczynników absorpcji hydroksyapatytu i wody dla promieniowania o energii 1,25 MeV [17].

6 6 B. Ciesielski i in. Etap 3 Ponowny pomiar EPR. Ponowny pomiar EPR próbek Nr 1 z zachowaniem tych samych parametrów pracy spektrometru i tej samej geometrii próbki w rurce pomiarowej (wysokość wypełnienia była odtwarzana z dokładnością 0,5 mm, masa próbki z dokładnością do 4 mg, tj. 1,5 %). Pozwoliło to zrezygnować z normalizacji intensywności sygnału EPR względem masy próbki i gęstości jej upakowania. Po analizie wyników naszego udziału w poprzednim programie [3], taką normalizację uznano za jedno z głównych źródeł niedokładności określenia dawki w zastosowanej wtedy technice pomiaru. Po korekcji linii bazowej i normalizacji względem linii standardu Mn 2+ (procedura identyczna jak w Etapie 1) uzyskano widma wzorcowe RIS 2.69Gy dla każdej próbki przez odjęcie widma EPR z Etapu 1 od widma z Etapu 3. Etap 4 Analiza numeryczna widm i obliczenie dawki. Dla każdego zęba przeprowadzono rozkład uzyskanych w Etapie 1 widm próbek Nr 1 zgodnie z równaniem: S = a1 RIS2.69Gy + a2 BS (3) gdzie S jest widmem próbki Nr 1 (z Etapu 1), RIS 2.69Gy jest sygnałem wzorcowym dla każdego zęba (uzyskanym w Etapie 3), zaś BS jest sygnałem szkliwa z połowy Nr 2 (zmierzonym w Etapie 1). Wartość współczynnika a 1 określa udział sygnału RIS 2.69Gy w widmie. Iloczyn a 1 2,69 Gy jest wartością dawki w połówce Nr 1, którą została ona napromieniowana we Wiedniu. WYNIKI I OMÓWIENIE Wartości zmierzonych dawek przedstawiono w tabeli I, razem z wartościami dawek nominalnych. Wykres regresji liniowej uzyskanych wyników przedstawiono na ryc. 3, a w tabeli II przedstawiono wartości parametrów regresji liniowej dawek zmierzonych względem dawek rzeczywistych dla wszystkich uczestników programu. Wyniki uzyskane przez wszystkich uczestników projektu zostały przedstawione na 6 th International Symposium on EPR Dosimetry and Applications w Brazylii w październiku 2003 r. [19], a podsumowanie i analizę rezultatów 3 rd International Intercomparison on EPR Tooth Dosimetry przedstawiono w oddzielnym artykule tego wydania Annales AMG [4]. Przedstawione w tabeli I odchylenia standardowe dla poszczególnych wyników obliczono uwzględniając wszystkie czynniki wpływające na błąd pomiaru, jak powtarzalność wyznaczenia sygnału dozymetrycznego (RIS), błąd dopasowania numerycznego współczynnika a 1 w procedurze Reglinp (wzór 3), błąd wartości dawki dodanej. Uzyskane wyniki w 6 przypadkach, co stanowi 55% wszystkich pomiarów) zawierają się w zakresach odchylenia standardowego od wartości rzeczywistej. Uwzględniając poziom ufności ok. 68% dla przedziału ufności o szerokości jednego odchylenia standardowego, oczekiwana wartość trafień wyników eksperymentalnych w przedział ufności wynosi ~7,5. Oznacza to, że rzeczywiste wartości błędu pomiarowego były tylko nieznacznie wyższe od wartości obliczonych teoretycznie.

7 Pomiar sygnału EPR szkliwa zębów 7 Tab. I Wyniki rekonstrukcji dawek uzyskane przez zespół Katedry Fizyki i Biofizyki AMG w 3 rd International Intercomparison on EPR Tooth Dosimetry Results of dose reconstruction obtained by Department of Physics and Biophysics, Medical University of Gdansk in the 3 rd International Intercomparison on EPR Tooth Dosimetry. Nr Dawka Błąd pomiarowy Średnia Dawka zęba zrekonstruowana (odchylenie standardowe) dawka nominalna Tooth number Reconstructed dose Uncertainty (standard deviation) Mean dose Nominal dose [mgy] [mgy] [mgy] [mgy] Ryc. 3. Regresja liniowa wyników rekonstrukcji dawek w ramach 3 rd International Intercomparison on EPR Tooth Dosimetry. Wykres przedstawia zależność dawki zmierzonej od dawki rzeczywistej, którą napromieniowano próbki w Międzynarodowej Agencji Atomistyki we Wiedniu Fig. 3. Linear regression of the results of dose reconstruction in 3 rd International Intercomparison on EPR Tooth Dosimetry. The graph presents the dependence of measured doses on nominal doses delivered in IAEA in Vienna

8 8 B. Ciesielski i in. Tab. II Parametry regresji liniowej wyników rekonstrukcji dawek dla uczestników 3 rd International Intercomparison on EPR Tooth Dosimetry (opis w tekście) Parameters of linear regression of results obtained by participants of 3 rd International Intercomparison on EPR Tooth Dosimetry (see text for detailes) Numer Nachylenie (s) Odchylenie standardowe Współczynnik laboratorium linii kalibracyjnej współczynnika nachylenia korelacji (k) Lab ID Slope (s) of calibration line Standard deviation of the slope Correlation coefficient (k) 1 3,426 2,181 0, ,050 0,095 0, ,282 0,251 0, ,585 0,166 0, ,764 0,106 0, ,965 0,333 0, ,525 0,018 0, ,231 0,143 0, ,133 0,123 0, (AMG) 1,176 0,056 0, ,149 0,075 0, ,896 0,022 0, ,996 0,092 0,928 Zmienność osobnicza czułości radiacyjnej sygnału RIS w populacji 11 zbadanych zębów wynosiła 7,6 %. Podobne a nawet szersze zakresy zmienności wrażliwości radiacyjnej szkliwa (do 10 15%) zostały zaobserwowane przez innych autorów [18]. Tak szeroki zakres zmienności stwarza konieczność stosowania indywidualnej kalibracji sygnału RIS względem dawki dla każdej próbki szkliwa (zamiast standardowej krzywej kalibracji), jeśli niepewność określenia dawki ma być poniżej 10 15%. Należy odnotować znaczącą poprawę dokładności uzyskanych przez nas wyników w stosunku do otrzymanych poprzednio w ramach 2 nd International Intercomaprison w 1999 r. [3]. Przyczyn tego należy szukać w: zmianie techniki pomiaru EPR (uśrednianie 4 widm dla różnej orientacji próbki we wnęce spektrometru, rezygnacja z normalizacji sygnału względem masy próbki i liniowej gęstości upakowania, co zastąpiono utrzymywaniem identycznej masy i upakowania każdej próbki szkliwa dla pomiarów przed i po napromienieniu dodatkową dawką); zmianie metody numerycznej separacji sygnału dozymetrycznego od sygnału tła; standaryzacji analizy numerycznej widm EPR. Z punktu widzenia dalszego rozwoju dozymetrii EPR opartej na szkliwie interesujące jest porównanie rezultatów uzyskanych przez poszczególnych uczestników programu i powiązanie ich z zastosowaną metodyką pomiaru. Wartościowa byłaby szczegóło-

9 Pomiar sygnału EPR szkliwa zębów 9 wa analiza związku między parametrami charakteryzującymi korelację dawek zmierzonych i nominalnych a metodą rekonstrukcji dawki. Wymaga to jednak znajomości szczegółów technicznych metod rekonstrukcji, takich jak: sposób preparatyki szkliwa, pomiar EPR, dodatkowe napromienianie, metoda analizy numerycznej widm EPR. Opracowanie wyników pod kątem wpływu zastosowanej metody rekonstrukcji na jakość wyników jest planowane w przez organizatorów programu 3 rd International Intercomparison on EPR Tooth Dosimetry, a wstępną analizę wpływu metodyki na dokładność pomiarów dawki autorzy niniejszej publikacji przedstawiają w oddzielnym artykule tego numeru Annales AMG [4]. PIŚMIENNICTWO 1. Callens F., Vanhaelewyn G., Matthys P.: Some recent multi frequency electron paramagnetic resonance results on systems relevant for dosimetry and dating. Spectrochim. Acta A 2002, 58, 6, Chumak V., Bailiff I., Baran N., Bungai A., et al.: The first international intercomparison of EPR dosimetry with teeth: first results. Appl. Radiat. Isot. 1996, 47, 11 12, Ciesielski B., Nowak J., Nather M.: Reconstruction of doses absorbed in toth enamel using EPR. Polish J. Med. Phys. & Eng. 1999, 5, 4, 18, Ciesielski B., Schultka K.: Podsumowanie wyników międzynarodowego programu dozymetrii porównawczej opartej na pomiarze sygnału EPR w szkliwie zębów: 3 rd International Intercomparison on EPR Tooth Dosimetry Ann. Acad. Med. Gedan. 2004, (w druku). 5. Ikeya M., Miyajima J., Okajima, S.: ESR dosimetry for atomic bomb survivors using shell buttons and tooth enamel. Jpn. J. Appl. Phys. 1984, 23, Nakamura N., Miyazawa C., Sawada S., Akiyama M., Awa A.A.: A close correlation between electron spin resonance (ESR) dosimetry from tooth enamel and cytogenetic dosimetry from lymphocytes of Hiroshima atomic bomb survivors. Int. J. Radiat. Biol. 1998, 73, 6, Pass B., Aldrich J.E.: Dental enamel as an in vivo radiation dosimeter, Med. Phys. 1985, 12, 3, Pivovarov S., Rukhin A., Seredavina T.: ESR of environmental objects from Semipalatynsk Nuclear Test Site. Appl. Radiat. Isot. 2000, 52, 5, Rink W.J.: Electron spin resonance (ESR) dating and ESR applications in quaternary science and archaeometry, Radiat. Meas. 1997, 27, 5 6, Romanyukha A.A., Regulla D., Vasilenko E., Wieser, A.: South Ural nuclear workers: comparison of individual doses from retrospective EPR dosimetry and operational personal monitoring. Appl. Radiat. Isot. 1994, 45, 12, Romanyukha A.A., Ignatiev E.A., Vasilenko E.K., Drozhko E.G., Wieser A., Jacob P., Keirim Markus I.B., Kleschenko E.D., Nakamura N., Miyazawa C.: EPR dose reconstruction for Russian nuclear workers. Health Phys. 2000, 78, 1, Skvortzov V.G., Ivannikov A.I., Eichhoff U.: Assessment of individual accumulated irradiation doses using EPR spectroscopy of tooth enamel. J. Mol. Struct. 1995, 347, Skvortsov V.G., Ivannikov A.I., Stepanenko V.F., Tsyb A.F., Khamidova L.G., Kondrashov A.E., Tikunov D.D.: Application of EPR retrospective dosimetry for large scale accidental situation. Appl. Radiat. Isot. 2000, 52, 5, Souchkevitch G.N., Tsyb A.F.: Health consequences of the Chernobyl accident, Scientific Report, WHO Geneva 1996, Vanhaelewyn G., Amira S., Debuyst R., Callens F., Glorieux Th., Leloup G., Thierens H.: A critical discussion of the 2nd intercomparison on electron paramagnetic resonance dosimetry with tooth enamel. Radiat. Meas. 2001, 33, 4, Wieser A., Romanyukha A. A., Degteva M. O., Kozheurov V. P., Petzoldt G.: Tooth enamel as a natural beta dosemeter for bone seeking radionuclides. Radiat. Prot. Dosimetry 1996, 65, Wieser A., Metha K., Amira S., et al.: The second international intercomparison on EPR

10 10 B. Ciesielski i in. tooth dosimetry. Radiat. Meas. 2000, 32, 5/6, Wieser A., El Faramawy N., Meckbach R.: Dependencies of the radiation sensitivity of human tooth enamel in EPR dosimetry. Appl. Radiat. Isot. 2001, 54, 5, Wieser A., Debuyst R., Fattibene P., Meghzifene A., Onori S., et al.: The 3 rd international intercomparison on EPR tooth dosimetry, W: 6 th International Symposium on ESR Dosimetry and Applications, Sao Paulo, Brazil, October B. Ciesielski, K. Schultka, M. Junczewska, M. Penkowski LOW DOSE DOSIMETRY USING EPR IN TOOTH ENAMEL Summary The article presents the results of our participation in the 3 rd International Intercomparison on EPR Tooth Dosimetry. All participants of the intercomparison obtained 22 samples (11 teeth in halves). One half of each tooth was irradiated with 60 Co radiation in IAEA, Vienna with a dose below 1 Gy. The aim of the participants was identification of irradiated halves and determination of the doses in these halves. The dosimetric method was based on the analysis of EPR spectra of stable free radicals induced in the tooth enamel by radiation. Preparation of the samples required mechanical removal of the dentine from the teeth crown and chemical treatment of the enamel with KOH solution. The purified enamel was crushed into about 0.5 mm grains and the EPR signal was recorded for all 22 samples. Numerical decomposition of the spectra into isotropic background component and an anisotropic, radiation induced component enabled differentiation between the irradiated and unirradiated teeth halves. The halves identified as irradiated ones were irradiated with an additional dose of 2.69 Gy and measured again. The comparison of the two EPR signals (before and after the additional dose) allowed for individual calibration of the EPR signal vs. dose in each dose. The obtained doses (the mean values) were 64 mgy, 155 mgy i 797 mgy for samples with the nominal doses of 79 mgy, 176 mgy i 704 mgy, respectively, with a high correlation between the measured and nominal doses (correlation coefficient r 2 = 0.980). Adres: dr Bartłomiej Ciesielski Katedra i Zakład Fizyki i Biofizyki AMG e mail: bciesiel@amg.gda.pl