Modelo linear sem limiar

Diferentes hipóteses sobre a extrapolação do risco de câncer em função da dose de radiação para níveis de baixa dose, dado um risco conhecido em altas doses:



(A) supralinearidade, (B) linear



(C) linear-quadrática, (D) hormese

O modelo linear sem limiar (LNT) é um modelo de previsão de resposta à dose usado como referência para proteção radiológica, com objetivo de estimar efeitos estocásticos na saúde, como câncer induzido por radiação, mutações genéticas e efeitos teratogênicos no corpo humano devido à exposição à radiação ionizante . O modelo assume uma relação linear entre a dose e os efeitos na saúde, mesmo para doses muito baixas, onde os efeitos biológicos são mais difíceis de observar. O modelo LNT implica que toda exposição à radiação ionizante é prejudicial, independentemente da dose, e que o efeito é cumulativo ao longo da vida de um ser vivo.

O modelo LNT é comumente usado por órgãos regulamentadores como base para a formulação de políticas de saúde pública que estabelecem limites de exposição à radiação para proteção contra os efeitos previstos. A validade do modelo LNT, no entanto, é contestada, e outros modelos existem: o modelo de limiar, que assume que exposições muito pequenas não são danosas; o modelo de hormese por radiação, que afirma que a radiação em doses muito pequenas pode ser benéfica; e o modelo supralinear. Argumenta-se que o modelo LNT pode ter criado um medo irracional da radiação. [1] [2]

Organizações científicas e órgãos reguladores governamentais geralmente apoiam o uso do modelo LNT, particularmente para fins de otimização. No entanto, alguns alertam contra a estimativa de efeitos na saúde a partir de doses abaixo de um determinado nível (ver § Controvérsia ).

Introdução

Os efeitos estocásticos na saúde são aqueles que ocorrem por acaso, para os quais a probabilidade é proporcional à dose efetiva. A gravidade destes, porém, é independente da dose. [3] O modelo LNT assume que não há um limiar inferior a partir do qual os efeitos estocásticos começam e assume uma relação linear entre a dose e o risco estocástico à saúde. Em outras palavras, assume-se que a radiação tem o potencial de causar danos em qualquer nível de dose, por menor que seja, e a soma de muitas exposições muito pequenas tem a mesma probabilidade de causar um efeito estocástico na saúde do que uma única exposição à radiação mais aguda. [1] Em contraste, os efeitos determinísticos na saúde são efeitos induzidos pela radiação, como a síndrome aguda da radiação, que são causados por danos aos tecidos biológicos. Os efeitos determinísticos ocorrem de forma confiável acima de uma dose limiar e sua gravidade aumenta com a dose. [4] Devido às diferenças inerentes, o LNT não é um modelo para efeitos determinísticos, que são caracterizados por outros tipos de relações dose-resposta.

O modelo é comumente utilizado para calcular a probabilidade de câncer induzido por radiação, tanto para altas doses, onde estudos epidemiológicos apoiam sua aplicação, quanto para baixas doses, para as quais há com menor confiança estatística preditiva. [1] No entanto, órgãos reguladores, como a Comissão Regulatória Nuclear estadunidense (NRC), comumente usam o LNT como base para limites de dose regulamentados para proteção radiológica, como observado em muitas políticas de saúde pública . A capacidade do modelo LNT de descrever a realidade para exposições a baixas doses é controversa, e contestações ao modelo LNT usado pela NRC para estabelecer regulamentos de proteção radiológica foram publicadas. [2] A NRC rejeitou as petições em 2021 porque "elas não apresentam um embasamento adequado que justifique a solicitação de descontinuar o uso do modelo LNT". [5]

Outros modelos de dose incluem: o modelo de limiar, que assume que doses muito pequenas são inofensivas; e o modelo de hormese por radiação, que afirma que a exposição à radiação muito pequena pode ser benéfica. Como os dados atuais são inconclusivos, cientistas discordam sobre qual modelo deve ser usado, embora a maioria das organizações nacionais e internacionais de pesquisa de câncer apoie explicitamente o LNT para regular as exposições à radiação de baixa dose. O modelo às vezes é usado para quantificar o efeito cancerígeno de doses coletivas de contaminações radioativas de baixo nível, o que é controverso. Essa prática tem sido criticada pela Comissão Internacional de Proteção Radiológica desde 2007. [6] [1]

Origem

Aumento do risco de câncer sólido com a dose para sobreviventes das bomba atômicas de Hiroshima e Nagasaki, do relatório BEIR. Notavelmente, essa via de exposição ocorreu essencialmente devido a um pico ou pulso massivo de radiação, resultado do breve instante da explosão da bomba, que, embora um tanto semelhante ao ambiente de uma tomografia computadorizada, é totalmente diferente da baixa taxa de dose de se viver em uma área contaminada como Chernobyl, onde a taxa de dose é ordens de magnitude menor. O LNT não considera a taxa de dose e é uma abordagem generalizada baseada unicamente na dose total absorvida, o que ainda não foi verificado em outros contextos. Da mesma forma, também foi apontado que os sobreviventes da bomba inalaram benzopireno carcinogênico das cidades em chamas, mas isso não é levado em consideração. [7]

A associação entre a exposição à radiação e o câncer foi observada já em 1902, seis anos após a descoberta dos raios X por Wilhelm Röntgen e da radioatividade por Henri Becquerel . [8] Em 1927, Hermann Joseph Muller demonstrou que a radiação pode causar mutações genéticas. [9] Ele também sugeriu que mutações seriam um fator para desenvolvimento de câncer. [10] Gilbert N. Lewis e Alex Olson, embasando-se na descoberta de Muller, propuseram um mecanismo para a evolução biológica em 1928, sugerindo que a mutação genômica era induzida pela radiação cósmica e terrestre. Também introduziram pela primeira vez a ideia de que tais mutações poderiam ocorrer proporcionalmente à dose de radiação. [11] Vários laboratórios, incluindo o de Muller, demonstraram a aparente resposta linear da frequência de mutação à dose. [12] Muller, que recebeu um Prêmio Nobel por seu trabalho sobre o efeito mutagênico da radiação em 1946, afirmou em sua palestra Nobel, A Produção de Mutação, que a frequência de mutação é "direta e simplesmente proporcional à dose de irradiação aplicada" e que "não há dose limiar". [13]

Os primeiros estudos baseavam-se em níveis mais elevados de radiação, o que dificultou a determinação de riscos quanto à baixos níveis de radiação. De fato, muitos cientistas da época acreditavam que poderia haver um nível de tolerância, e que baixas doses de radiação poderiam não ser prejudiciais. [8] Um estudo conduzido em 1955 com ratos expostos a baixas doses de radiação sugeriu que eles poderiam sobreviver mais tempo do que os animais do grupo de controle. [14] O interesse nos efeitos da radiação intensificou-se após o lançamento das bombas atômicas em Hiroshima e Nagasaki, e estudos foram iniciados com os sobreviventes. Embora fosse difícil obter evidências convincentes sobre o efeito de baixas doses de radiação, a ideia do LNT tornou-se mais popular devido à sua simplicidade matemática no final da década de 1940. Em 1954, o Conselho Nacional de Proteção e Medidas contra Radiação estadunidense (NCRP) introduziu o conceito de dose máxima permissível . Em 1958, o Comitê Científico das Nações Unidas sobre os Efeitos da Radiação Atômica (UNSCEAR) avaliou o modelo LNT e um modelo de limiar, mas observou a dificuldade em obter "informações confiáveis sobre a correlação entre pequenas doses e seus efeitos, seja em indivíduos ou em grandes populações". O Comitê Conjunto de Energia Atômica do Congresso dos Estados Unidos (JCAE) também não conseguiu estabelecer se existe um limiar ou nível "seguro" de exposição. No entanto, o comitê introduziu o conceito "As Low As Reasonable Achievable" (ALARA). De tradução "o mais baixo razoavelmente alcançável", O ALARA se tornaria um princípio fundamental na política de proteção radiológica, que implicitamente aceita a validade do modelo LNT. Em 1959, o Conselho Federal de Radiação dos Estados Unidos (FRC) apoiou o conceito de extrapolação do LNT para a região de baixa dose em seu primeiro relatório. [8]

Na década de 1970, o modelo LNT já havia sido aceito como padrão na prática de proteção radiológica por diversos órgãos. [8] Em 1972, o primeiro relatório do comitê de Efeitos Biológicos de radiação Ionizante (BEIR) da Academia Nacional de Ciências dos EUA (NAS) , constituído por um painel de especialistas que revisou a literatura disponível revisada por pares, apoiou o modelo LNT por razões pragmáticas. Notaram, contudo, que embora "a relação dose-efeito para raios X e raios gama possa não ser uma função linear", o "uso da extrapolação linear [...] pode ser justificado por razões pragmáticas como base para a estimativa de risco". Em seu sétimo relatório de 2006, o NAS BEIR VII escreve: "o comitê conclui que a preponderância das informações indica que haverá algum risco, mesmo em baixas doses". [15]

A Sociedade de Física da Saúde (nos Estados Unidos) publicou uma série de documentários sobre as origens do modelo LNT. [16]

Precauções quanto à radiação e políticas públicas

As precauções contra a radiação levaram à classificação da luz solar como carcinogênica em todos os níveis de exposição solar, devido à componente ultravioleta da luz solar. Um nível seguro de exposição solar não foi sugerido, seguindo o modelo LNT de precaução. De acordo com um estudo de 2007 submetido pela Universidade de Ottawa ao Departamento de Saúde e Serviços Humanos estadunidense em Washington, DC, não há informações suficientes para determinar um nível seguro de exposição solar. [17]

O modelo linear sem limiar é usado para extrapolar o número esperado de mortes adicionais causadas pela exposição à radiação ambiental e, portanto, tem um grande impacto nas políticas públicas . O modelo é usado para traduzir qualquer liberação de radiação em um número de vidas perdidas, enquanto qualquer redução na exposição à radiação, por exemplo, como consequência da detecção de radônio, é traduzida em um número de vidas salvas. Quando as doses são muito baixas, o modelo prevê novos casos de câncer apenas em uma fração muito pequena da população. Porém, para uma população grande, o número de vidas é extrapolado para centenas ou milhares.

Um modelo linear tem sido usado há muito tempo na física da saúde para definir os níveis máximos aceitáveis de exposição à radiação.

Em 2025, Donald Trump, então presidente dos EUA, emitiu uma ordem executiva que propôs a implementação de "limites de radiação determinados" para substituir o modelo LNT e o princípio ALARA. [18] Essas mudanças foram propostas para facilitar os requisitos de licenciamento de novas usinas nucleares nos Estados Unidos. [19]

Controvérsia

O modelo LNT tem sido contestado por vários cientistas. [1] Foi alegado que o primeiro proponente do modelo, Hermann Muller, ignorou intencionalmente um estudo inicial que não apoiava o modelo LNT quando fez sua palestra de premiação do Nobel de 1946. [20]

Na radioterapia de doses muito altas, sabia-se na época que a radiação podia causar um aumento fisiológico na taxa de anomalias na gravidez; dados de exposição humana e testes em animais, contudo, sugerem que a "má-formação de órgãos parece ser um efeito determinístico com uma dose limiar ", abaixo da qual nenhum aumento na taxa é observado. [21] Uma revisão de 1999 sobre a ligação entre o acidente de Chernobyl e a teratologia (defeitos congênitos) conclui que "não há provas substanciais a respeito dos efeitos teratogênicos induzidos pela radiação do acidente de Chernobyl". [21] Argumenta-se que o corpo humano possui mecanismos de defesa, como a cacapidade de reparo do DNA, e a morte celular programada, que o protegeriam de carcinogênese devido à exposição a baixas doses de carcinógenos. [22] No entanto, sabe-se que esses mecanismos de reparo são suscetíveis a erros. [5]

Uma pesquisa de 2011 sobre os mecanismos de reparo celular apoia as evidências contra o modelo LNT. [23] De acordo com os autores, este estudo publicado nos Anais da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos da América "lança dúvidas consideráveis sobre a suposição geral de que o risco da radiação ionizante é proporcional à dose".

Uma revisão de estudos de 2011 sobre leucemia infantil após exposição à radiação ionizante, incluindo exposição diagnóstica e exposição natural de fundo proveniente do radônio, concluiu que os fatores de risco existentes, como o risco relativo de excesso por sievert (ERR/Sv), são "amplamente aplicáveis" à exposição a baixa dose ou baixa taxa de dose, "embora as incertezas associadas a esta estimativa sejam consideráveis". O estudo também observa que "estudos epidemiológicos não conseguiram, em geral, detectar a influência da radiação natural de fundo sobre o risco de leucemia infantil" [24]

Diversos painéis científicos especializados foram convocados para discutir os riscos da radiação ionizante. A maioria apoia explicitamente o modelo LNT e nenhum concluiu que existam evidências de um limiar, com exceção da Academia Francesa de Ciências em um relatório de 2005. [25] [26] Considerando a incerteza dos efeitos na saúde em baixas doses, várias organizações alertam contra a estimativa de efeitos na saúde abaixo de certas doses, geralmente abaixo da radiação de fundo natural, como observado abaixo:

  • Em 2021, a Comissão Regulatória Nuclear dos EUA manteve o modelo LNT como uma "base regulatória razoável para minimizar o risco de exposição desnecessária à radiação tanto para os membros do público como para os trabalhadores ocupacionais" após contestações quanto aos requisitos para dose limite constado em seus regulamentos.[27]


    • Em 2004, o Conselho Nacional de Pesquisa dos Estados Unidos (parte da Academia Nacional de Ciências ) apoiou o modelo linear sem limiar e declarou em relação à hormese de radiação : [28]

      A suposição de que quaisquer efeitos horméticos estimulantes decorrentes de baixas doses de radiação ionizante trarão um benefício significativo para a saúde humana que supere os potenciais efeitos prejudiciais da exposição à radiação é injustificada neste momento.

  • Em 2005, o Conselho Nacional de Pesquisa das Academias Nacionais dos Estados Unidos publicou sua meta-análise abrangente de pesquisas sobre radiação de baixa dose, BEIR VII, Fase 2. Em seu comunicado à imprensa, as Academias declararam: [29]

    A base de pesquisa científica demonstra que não existe um limite de exposição abaixo do qual baixos níveis de radiação ionizante possam ser considerados inofensivos ou benéficos.

  • Em um relatório de 2005, a Comissão Internacional de Proteção Radiológica afirmou: "O relatório conclui que, embora a existência de um limiar de baixa dose não pareça improvável para cânceres relacionados à radiação em certos tecidos, as evidências não favorecem a existência de um limiar universal. A hipótese LNT, combinada com um DDREF incerto para extrapolação a partir de altas doses, permanece uma base prudente para a proteção radiológica em baixas doses e baixas taxas de dose." [30] Em um relatório de 2007, [31] a ICRP observou que a dose coletiva é eficaz para otimização, mas a agregação de doses muito baixas para estimar o excesso de cânceres é inadequada devido às grandes incertezas.
  • O Conselho Nacional de Proteção e Medidas contra Radiação (um órgão comissionado pelo Congresso dos Estados Unidos ), em um relatório de 2018, "conclui que os estudos epidemiológicos recentes apoiam o uso contínuo do modelo LNT (com a inclinação da curva dose-resposta talvez reduzida por um fator DDREF) para proteção radiológica. Isso está de acordo com os julgamentos de outros comitês científicos nacionais e internacionais, com base em dados um pouco mais antigos, de que nenhuma relação dose-resposta alternativa parece mais pragmática ou prudente para fins de proteção radiológica do que o modelo LNT." [32]
  • A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos endossa o modelo LNT em seu relatório de 2011 sobre risco de câncer radiogênico: [33]

    Os modelos de risco são fundamentados em um vasto conjunto de dados epidemiológicos e radiobiológicos. Em geral, os resultados de ambas as linhas de pesquisa são consistentes com um modelo de resposta linear sem limiar (LNT), no qual o risco de induzir um câncer em um tecido irradiado por baixas doses de radiação é proporcional à dose recebida por esse tecido.

  • A UNSCEAR declarou no Apêndice C do seu relatório de 2020/2021:

    O Comitê concluiu que ainda há boa justificativa para o uso de um modelo sem limiar para inferência de risco, dado o sólido conhecimento sobre o papel da mutação e das aberrações cromossômicas na carcinogênese. Dito isso, existem maneiras pelas quais a radiação pode agir que poderiam levar a uma reavaliação do uso de um modelo linear de dose-resposta para inferir os riscos de câncer associados à radiação.

  • A Academia Francesa de Ciências ( Académie des sciences ) e a Academia Nacional de Medicina ( Académie nationale de médecine ) publicaram um relatório em 2005 (simultaneamente ao relatório BEIR VII nos Estados Unidos) que rejeitou o modelo linear sem limiar em favor de uma resposta à dose com limiar e um risco significativamente reduzido em baixos níveis de exposição à radiação:

    Em conclusão, este relatório levanta dúvidas sobre a validade do uso do LNT para avaliar o risco carcinogênico de baixas doses (< 100 mSv) e, ainda mais, de doses muito baixas (< 10 mSv). O conceito de LNT pode ser uma ferramenta pragmática útil para avaliar regras de radioproteção para doses acima de 10 mSv; no entanto, como não se baseia em conceitos biológicos do nosso conhecimento atual, não deve ser usado sem cautela para avaliar, por extrapolação, os riscos associados a baixas doses e, principalmente, a doses muito baixas (< 10 mSv), especialmente para avaliações de risco-benefício impostas aos radiologistas pela diretiva europeia 97-43.

  • A declaração de posição da Sociedade de Física da Saúde, adotada pela primeira vez em janeiro de 1996 e revisada pela última vez em fevereiro de 2019, afirma:

    A Sociedade de Física da Saúde desaconselha a estimativa de riscos à saúde humana decorrentes da exposição à radiação ionizante em níveis próximos ou inferiores aos da radiação de fundo natural, devido às grandes incertezas estatísticas nesses níveis baixos.

  • A Sociedade Nuclear Americana afirma que o modelo LNT pode não descrever adequadamente a relação entre dano e exposição e observa a recomendação na ICRP-103 de que "o modelo LNT não seja usado para estimar os efeitos na saúde de exposições triviais recebidas por grandes populações durante longos períodos de tempo..." Recomenda ainda pesquisas adicionais. [34]
  • A UNSCEAR afirmou em seu relatório de 2012: [35] [36]

    O Comitê Científico não recomenda multiplicar doses muito baixas por um grande número de indivíduos para estimar o número de efeitos na saúde induzidos pela radiação em uma população exposta a doses crescentes em níveis equivalentes ou inferiores aos níveis de radiação de fundo natural.

Efeitos na saúde mental

Mais informações: Radiofobia

Argumentou-se que o modelo LNT causou um medo irracional da radiação, cujos efeitos observáveis são muito mais significativos do que os efeitos não observáveis postulados pelo LNT. [1] Após o acidente de Chernobyl, na Ucrânia, em 1986, ansiedades generalizadas foram fomentadas em gestantes por toda a Europa, devido à percepção, reforçada pelo modelo LNT, de que seus filhos nasceriam com uma taxa mais alta de mutações. [37] Até mesmo na Suíça, centenas de abortos induzidos em excesso foram realizados em fetos saudáveis, motivados por esse medo. [38] Após o acidente, no entanto, estudos com conjuntos de dados que se aproximavam de um milhão de nascimentos no banco de dados EUROCAT, divididos em grupos "expostos" e de controle, foram avaliados em 1999. Como nenhum impacto de Chernobyl foi detectado, os pesquisadores concluíram que "em retrospectiva, o medo generalizado na população sobre os possíveis efeitos da exposição sobre os fetos não era justificado". [39] Apesar de estudos da Alemanha e da Turquia, a única evidência robusta de resultados negativos da gravidez que ocorreram após o acidente foram esses efeitos indiretos do aborto eletivo, na Grécia, Dinamarca, Itália etc., devido às ansiedades criadas. [40]

As consequências da radiação de baixo nível são frequentemente mais psicológicas do que radiológicas. Como os danos causados pela radiação de nível muito baixo não podem ser detectados, as pessoas expostas a ela ficam em angústia e incerteza sobre o que lhes acontecerá. Muitas acreditam que foram fundamentalmente contaminadas para o resto da vida e podem recusar-se a ter filhos por medo de defeitos congênitos . Podem ser rejeitadas por outros membros da sua comunidade que temem uma espécie de contágio misterioso. [41]

A evacuação forçada devido a um acidente radioativo ou nuclear pode levar ao isolamento social, ansiedade, depressão, problemas médicos psicossomáticos, comportamento imprudente ou suicídio. Esse foi o resultado do desastre nuclear de Chernobyl. Um estudo abrangente de 2005 concluiu que "o impacto na saúde mental de Chernobyl é o maior problema de saúde pública desencadeado pelo acidente até hoje". [41] Frank N. von Hippel, um cientista americano, comentou sobre o desastre nuclear de Fukushima, em 2011, dizendo que "o medo da radiação ionizante pode ter efeitos psicológicos de longo prazo em grande parte da população nas áreas contaminadas". [42]

Um perigo psicológico tão grande não acompanha outros materiais que colocam as pessoas em risco de câncer e outras doenças mortais. O medo visceral não é amplamente despertado, por exemplo, pelas emissões diárias da queima de carvão, embora, como constatou um estudo da Academia Nacional de Ciências, isso cause 10.000 mortes prematuras por ano nos EUA. É "apenas a radiação nuclear que carrega um enorme fardo psicológico – pois carrega um legado histórico único". [41]

Veja também

  • reparo do DNA
  • Fracionamento de dose
  • Câncer induzido por radiação
  • Radiologia
  • Radioterapia
  • Inge Schmitz-Feuerhake
  • Modelo bifásico, uma teoria marginal que afirma que a radiação em baixas doses é geralmente mais prejudicial do que em doses mais altas.


Referências

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Ligações externas

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