Дозиметрија

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето

Дозиметрија — мерење на доза апсорбирана од јонизирачкото зрачење, поимот е повеќе познат како научна под-специјалност во полињата на здравствената физика и медицинската физика, каде дозиметрија претставува пресметка и проценка на дозата на зрачењето добиена од човековото тело.

Внатрешната дозиметрија, која се должи на внесување и вдишување на радиоактивни материјали, се потпира на неколку физиолошки техники и техники на снимање. Надворешната дозиметрија, која се должи на зрачење од надворешни извори, е базирана на пресметки со дозиметар, или изведена од други инструменти со радиолошка заштита.

Дозиметријата се употребува за заштита од радијација и е рутински применета од професионални работници со зрачење, каде зрачењето се очекува, но одредените дози не треба да бидат надминати. Исто така се употребува и каде што зрачењето не се очекува, како и кај последиците од нуклеарните катастрофи во Три Милји, Чернобил или Фукушима од кои се ослободени големи количества на зрачење, каде што јавното зрачење е измерено и пресметано од разни показатели како на пример амбиенталните мерења на зрачењето и радиоактивното загадување.

Други значајни области се медицинската дозиметрија, каде што секоја доза впиена при терапијата и секоја доза на колатерално впивање се набљудува, и дозимертија на животната средина, како што е следењето на присуството на радон во градбите.

Мерење на дозата на радијација[уреди | уреди извор]

Надворешна доза[уреди | уреди извор]

Има неколку начини да се измери апсорбираната доза од јонизирачото зрачење. Луѓе со професионален контакт со радиоактивните супстанци или оние кои што се изложени на зрачење, рутински користат персонални дозиметари. Тие се специјално дизајнирани да ги снимаат и да ги прикажуваат впиените дози. Традиционално тоа биле беџови кои што користат фотографски филм, кои хемиски ќе се разложи за да ја покаже примената доза. Филмските беџови се денес заменети со други уреди како што е ТЛД беџот кој користи термолуминисцентна дозиметрија или оптичко стимулирана луминисценција (ОСЛ) беџови.

Неколку електронски уреди познати како електронски персонални дозиметри (ЕПД) се во општа употреба поради употреба на полупроводници и процесорска технологија која може да се програмира за отчитување на примената доза. И овие се носат како беџови, но се способни брзо да ја покажат стапката на дозата и да дадат визуелен и звучен аларм ако стапката на дозата е надмината. Добар дел од информациите се веднаш достапни до носителите на снимените дози и ја покажуваат тековната брзина на дозата преку екранот. Тие може да се користат како главни самостојни дозиметри, или како додатоци на пример на ТЛД значката. Овие уреди се особено корисни за следење на реалното време на дозата каде што се очекува висока брзина на дозата која ќе ја лимитира изложеноста на носителот.

Во ICRP се наведува дека ако личниот дозиметар се носи на телото така што е насочен кон изложеноста, земајќуи во предвид дека станува за целотелесна изложеност, вредноста на амбиенталниот дозен еквивалент Н (10) е доволен за да се обезбеди ефективна вредност на дозата погодна за радиолошка заштита.[1]

Во одредени околности, дозата може да се изведе од исчитувањата добиени со неподвижни мерни инструменти присутни во областа во која лицето работи. Ова најчесто би се користело само ако на него не му е доделен личен дозиметар, или доколку личниот дозиметар е оштетен или изгубен. Вака добиените резултати се неверодостојни и не ја отсликуваат вистинската примена доза.

Внатрешна доза[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Внатрешна дозиметрија.

Внатрешната дозиметрија се користи за да се измери дозата добиена при примањето на радионуклеиди во човечкото тело.

Медицинска дозиметрија[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Планирање на третмани.

Медицинската дозиметрија се занимава со пресметката на апсорбираната доза и оптимизација на дозата во радиотерапијата. Често се изведува од страна на професионален медицински дозиметричар со специјализирана обука во оваа област. Со цел да се планира доставата во терапијата со зрачење, зрачењата произведени од страна на изворите обично се карактеризираат со процентна длабочина на дозата и профилот на дозата, и се мери од страна на медицински физичари. Во терапијата со зрачење, три-димензионалните распределби на дозата честопати се оценуваат со користење на техника на дозиметријата позната како гел дозиметрија.[2]

Дозиметрија на животната средина[уреди | уреди извор]

Дозиметријата на животната средина се користи таму каде што е веројатно дека ќе се создаде значителна доза на зрачење. Еден пример за ова е следењето на присуството на радон. Радонот е радиоактивен гас, создаден при распаѓањето на ураниумот, кој е присутен во различни количини во Земјината кора. Одредени географски области, поради основната геологија, постојано создаваат радон кој се распостранува искачувајќи се кон површината на Земјата. Во некои случаи, дозата може да биде значајна во градбите каде овој гас се насобира во опасни количини. Поради безбедносни причини се користат определен број на специјализирани техники со што може да се определи дозата што станарите во таа градба би можеле да ја добијат.

Мерења на дозата[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Сиверт (единица).
Дозни количества изразени во СИ-единици за надворешна заштита од јонизирачки зрачења.
Графички приказ на поврзаноста меѓу СИ-единиците за зрачење

За да се овозможи разгледување на стохастичкиот ризик за здравјето, се вршат пресметки за да се определи физичката големина на апсорбираната доза во еквивалентни и ефективни дози, чии детали зависат од типот на зрачење и биолошкиот контекст. За примени во заштитата од јонизирачките зрачења и проценката на дозите според Меѓународниот комитет за заштита од радијација (ICRP) и Меѓународна комисија за радијациони единици и мерења (ICRU) се објавени препораки и податоци што се користат за да се пресметаат дозите.

Постојат неколку различни пресметки на дозата од јонизирачките зрачења, вклучувајќи ја апсорбираната доза (D) која се мери во грејови (Gy), еквивалентната доза (H) измерена во сиеверти (Sv), ефективната доза (E) (исто така измерена во сиеверти) и керма (K) измерена во грејови и дозниот површински производ (DAP) и дозниот дожински производ (DLP). Секое мерење едноставно може да се смета за ‘доза’, па така може да дојде до забуна. Не-SI единиците сеуште се користат, особено во САД, каде што дозата е претставена во ради и еквивалентот на дозата во реми. По дефиниција, 1 Gy = 100 rad и 1 Sv = 100 rem.

Природното позадинско зрачење е апсорбираната доза (D), која што е дефинирана како основната енергија која е доведена од јонизирачкото зрачење (dE) при единица маса (dm) на материјалот низ кој минува (D = dE/dm)[3] SI единицата за апсорбираната доза е греј (Gy) дефинирана како џул на килограм. Апсорбираната доза, како точкасто мерење, е соодветно за да се опишат изложеностите на месните (т.е. одделните органи) како што е дозата врз тумор во радиотерапијата.Може да се користи за да се процени стохастичкиот ризик, предвидениот износ и видот на ткивото кое е вклучено. Локалните дијагностички дози се обично во опсег од 0-50 mGy. Со доза од 1 милигреј (mGy) на фотонско зрачење, низ јадрото на секоја клетка поминато е во просек од 1 ослободен електронски пат.[4]

Еквивалентна доза[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „еквивалентна доза.

Апсорбираната доза потребна за производство на одреден биолошки ефект е различна за различни видови на зрачење, како фотони, неутрони или алфа-честички. Ова се зема во предвид при определувањето на еквивалентната доза (H), која е дефинирана како средна доза на органот T со зрачење тип R ( d T, Р ), помножено со фактор на пондерирање W R . Ова е со цел да се земе во предвид биолошката ефикасност (RBE) од типот на зрачењето, [3] На пример, за истата апсорбирана доза во Gy, алфа-честичките се 20 пати побиолошки потентни за разлика од рендгенските и гама-зраците. Мерката на 'дозен еквивалент' не е органскиот просек, кој се користи само за „оперативни количини“. Еквивалентна доза е наменета за проценка на ризиците од зрачењето при стохастичките изложености. Стохастички ефектот е дефиниран за проценка на дозата на зрачењето како веројатност на индукција на ракот и генетските оштетувања. [5]

Како што дозата е распределена упросечна низ целиот орган, еквивалентна доза ретко е подобна за испитување на акутните зрачења или дозата потребна за туморот кај радиотерапијата. Во случај на проценка на стохастичките ефекти, претпоставувајќи го линиско квадратниот модел, упросечувањето не би требало да направи разлика, бидејќи вкупната оддадена енергија останува иста.

Фактори за радијациско пондерирање WR (како што порано се нарекувало Q фактор)
употребен за да се претстави релативната биолошка ефикасност
според ICRP извештај 103[6]
Зрачење Енергија WR (поранешно Q)
рендгенски зраци, гама-зраци,
бета-зраци, миони
  1
неутрони < 1 MeV 2.5 + 18.2·e-[ln(E)]²/6
1 MeV - 50 MeV 5.0 + 17.0·e-[ln(2·E)]²/6
> 50 MeV 2.5 + 3.25·e-[ln(0.04·E)]²/6
протони, наелектризирани пиони   2
алфа-зраци,
производи на нуклеарен распад,
тешки јадра
  20

Ефективна доза[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Ефективна доза (зрачење).

Ефективната доза е централното дозно количество за заштита од јонизирачките зрачења и се користи за одредување на границите на изложеност, за да се осигура дека појавата на стохастички здравствени ефекти е под граничните вредности и за да се избегнат последиците врз ткивата.[7]

Тешко е да се спореди стохастичкиот ризик од локализираната изложеност на различни делови од телото (на пример, рендгенското зрачење на градите во однос на CТ слика на главата), или да се споредат изложеностите од истиот дел од телото, но со различни шеми на изложеност (на пример, срцева CТ слика, со срцева нуклеарно медицинска слика). Еден начин да се избегне овој проблем е едноставно да се упросечи локализираната доза низ целото тело. Проблемот на овој пристап е дека стохастичкиот ризик од создавање на рак се разликува од едно до друго ткиво.

Ефективната доза Е , е осмислена така што ја зема во предвид оваа промена со примена на специфични фактори на маса за секое ткиво (WT). Ефективната доза ја претставува еквивалената целотелесна доза која има ист ризик како и локализираните изложености. Може да се дефинира како збир на еквивалентни дози на секој орган  (HT), помножена со својот соодветен фактор на масата за тоа ткиво (WT).

Ткивните фактори на масата се пресметуваат од страна на Меѓународната комисија за радиолошка заштита (ICRP), врз основа на ризикот за настанување на рак за секој орган и приспособени за смртноста од секој вид на рак поединечно, квалитетот на животот и изгубените години од животниот век. Органите кои се оддалечени од местото на зрачење ќе добијат помала еквивалентна доза (воглавно поради расејувањето) и затоаовој придонес е помал кон ефективната доза, дури и ако коефициентот на факторот за тој орган е висок.

Ефективна доза се користи за проценка на стохастичките ризици за „определено“ лице, што е просечната вредност од вкупното население. Не е погодно да се проценува стохастичкиот ризик на индивидуални медицински изложености, и не се користи за да се процени ефектот на акутното зрачење.

Фактори на пондерирање за различни органи[8]
Органи Фактори на пондерирање на ткиво
ICRP30(I36)
1979
ICRP60(I3)
1991
ICRP103(I6)
2008
Гонади 0.25 0.20 0.08
Црвена коскена срцевина 0.12 0.12 0.12
Дебело црево - 0.12 0.12
Бели дробови 0.12 0.12 0.12
Желудник - 0.12 0.12
Гради 0.15 0.05 0.12
Мочен меур - 0.05 0.04
Џигер - 0.05 0.04
Хранопровод - 0.05 0.04
Тироидна жлезда 0.03 0.05 0.04
Кожа - 0.01 0.01
Коскена површина 0.03 0.01 0.01
Плунковни жлезди - - 0.01
Мозок - - 0.01
Остаток од телото 0.30 0.05 0.12

Доза наспроти извор или сила на полето[уреди | уреди извор]

Дозата на зрачење се однесува на износот на енергија внесен во материјалот и/или биолошките ефекти на зрачењето, и не треба да се поистоветува со единицата за активноста (Бекерел, Bq) на изворот на зрачење, или силата на полето на зрачење. Во трудот посветен на единицата мерка сиверт има преглед на видовите дози и како тие се пресметуваат. Изложеноста на извор на зрачење ќе даде доза која е зависна од многу фактори, како што се активноста, времетраењето на изложеноста, енергијата на зрачењето, растојанието од изворот и дебелината на заштитата.

Позадинско зрачење[уреди | уреди извор]

Просекот во светот за позадинската доза за едно човечко битие е околу 3,5 mSv годишно [1], пред се од космичкото зрачење и природните изотопи во Земјината кора. Најголемиот единствен извор на зрачење за пошироката јавност во природата е благородниот гас радон, кој претставува околу 55% од годишната позадинска доза. Се проценува дека радонот е одговорен за 10% од случаите на рак на белите дробови во САД.

Стандарди за калибрација на мерни инструменти[уреди | уреди извор]

Бидејќи човечкото тело е 70% вода и вкупната густина е блиску до 1 g / cm 3 , мерењето на дозата обично се пресметува и калибрира како доза на водата.

Националните лабораториски стандарди, како што се оние на NPL обезбедија фактори на калибрација за јонизација на комори и други мерни уреди за претворање на отчитувањето на инструментот во апсорбирана доза. Стандардните лаборатории работат со примарен стандард, каде калибрацијата се одвива со апсолутна калориметрија, затоплувањето на супстанциите, кога тие ја впиваат енергијата. Корисникот ги праќа своите второстепени стандарди до лабораторија, каде што е изложен на познатата количина на зрачење (изведени од примарниот стандард) и се внесува фактор за да претвори читањето на инструментот за таа доза. Корисникот може потоа да го користи ниговиот второстепен стандард за да се изведат фактори на калибрација за други инструменти што се користат, кои потоа стануваат терцијарно стандардни, или теренски инструменти.

Во NPL во Велика Британија во употреба е ставен графитен калориметар за апсолутна фотонска дозиметрија. Се користи графит наместо вода поради неговиот специфичен топлински капацитет кој е една шестина од оној на водата, а со тоа зголемувањето на температурата во графитот е 6 пати поголема од износот во водата и мерењата се поточни. Постојат значајни проблеми при изолирањето на графитот во лабораторијата со цел да се измерат мали температурни промени. Смртоносна доза на зрачење на човечко е околу 10-20 Gy. Ова е 10-20 џули по килограм. А 1 м3 парче графит со тежина 2 грама би апсорбирало околу 20-40 mJ. Со специфичен топлински капацитет од околу 700 J · Kg -1 · К -1 , ова е еднакво на порастот на температурита за само 20 mK.

Дозиметрите во радиотерапијата (линиски забрзувач на честички во надворешната зрачна терапија) рутински се калибрира со користење на јонизациска комора [9] или технологија на диоди или гел дозиметри.[10]

Количини поврзани со зрачење[уреди | уреди извор]

Следната табела покажува количини на зрачење на SI и не-SI единици.

Количина Име Симбол Единица Година Систем
Изложеност (X) рендген R esu / 0.001293 g воздух 1928 не-SI
Апсорбирана доза (D) erg·g−1 1950 не-SI
рад rad 100 erg·g−1 1953 не-SI
греј Gy J·kg−1 1974 SI
Активност (A) кири c 3.7 × 1010 s−1 1953 не-SI
бекерел Bq s−1 1974 SI
Еквивалентна доза (H) рендгенски еквивалент rem 100 erg·g−1 1971 не-SI
сиверт Sv J·kg−1 1977 SI
Флуенца (Φ) (реципрочна област) cm−2 или m−2 1962 SI (m−2)

Иако Комисијата на САД за нуклеарна регулатива дозволува употреба на единиците кири, ради и реми заедно со SI единици,[11] Европската унија и европските директиви за единици и мерки целосно ги исфрлиле од употреба во „јавноздравствени цели“ на 31 декември 1985 година.[12]

Следење на изложеноста на зрачење[уреди | уреди извор]

Следењето на резултатите од дозиметријата обично се чуваат определен период, во зависност од законските барања на државите во кои тие се користат.

Следењето на медицинската изложеностпна зрачење е начин на собирање на дозни информации од радиолошката опрема и користење на податоците за да помогнат да се препознаат можностите за да се намалат непотребните дози во медицинската употреба.

Поврзано[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. ICRP pub 103 para 138
  2. C Baldock, Y De Deene, S Doran, G Ibbott, A Jirasek, M Lepage, KB McAuley, M Oldham, LJ Schreiner 2010. Polymer gel dosimetry. Physics in Medicine and Biology 55 (5) R1
  3. 3,0 3,1 International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU).Options for Characterizing Energy Deposition. Journal of the ICRU Vol 11 No 2 (2011) Report 86
  4. Feinendegen LE. The cell dose concept; potential application in radiation protection. 1990 Phys. Med. Biol. 35 597
  5. Во ICRP се вели "со мала доза, под околу 100 mSv, научно е веродостојно да се претпостави дека инциденцата на рак или наследни ефекти ќе се зголеми во директен сооднос со зголемување на еквивалентна доза во релевантните органи и ткива "објавувено во ICRP 103 став 64
  6. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. „Annals of the ICRP“. ICRP publication 103 том  37 (2-4). ISBN 978-0-7020-3048-2. http://www.icrp.org/publication.asp?id=ICRP%20Publication%20103. посет. 17 мај 2012 г. 
  7. ICRP publication 103, paragraph 112
  8. UNSCEAR-2008 Annex A page 40, table A1, retrieved 2011-7-20
  9. Hill R, Mo Z, Haque M, Baldock C, 2009. An evaluation of ionization chambers for the relative dosimetry of kilovoltage x-ray beams. Medical Physics. 36 3971-3981.
  10. Baldock C, De Deene Y, Doran S, Ibbott G, Jirasek A, Lepage M, McAuley KB, Oldham M, Schreiner LJ, 2010. Polymer gel dosimetry. Phys. Med. Biol. 55 R1–R63.
  11. 10 CFR 20.1004. US Nuclear Regulatory Commission. 2009. http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/cfr/part020/part020-1004.html. 
  12. The Council of the European Communities (1979-12-21). „Council Directive 80/181/EEC of 20 December 1979 on the approximation of the laws of the Member States relating to Unit of measurement and on the repeal of Directive 71/354/EEC“. конс. 19 May 2012. 

Надворешни врски[уреди | уреди извор]