K umožnění zohlednění stochastického zdravotního rizika, se provádějí výpočty pro převod fyzikální veličiny absorbované dávky na ekvivalentní a efektivní dávky, jejichž podrobnosti závisí na typu záření a biologickém kontextu. Pro aplikace v radiační ochraně a hodnocení dozimetrie zveřejnily (ICRP) a Mezinárodní komise pro radiační jednotky a měření (ICRU) doporučení a údaje, které se používají k jejich výpočtu.
Měrné jednotkyUpravit
Existuje řada různých měr dávek záření, včetně absorbované dávky (D) měřené v jednotkách:
- gray (Gy) absorbovaná energie na jednotku hmotnosti (J-kg-1)
- ekvivalentní dávka (H) měřená v sievertech (Sv)
- efektivní dávka (E) měřená v sievertech
- kerma (K). měřená v šedých centimetrech
- součin plochy dávky (DAP) měřený v šedých centimetrech2
- součin délky dávky (DLP) měřený v šedých centimetrech
- rads zastaralá jednotka absorbované dávky záření, definovaná jako 1 rad = 0.01 Gy = 0,01 J/kg
- roentgen zastaralá měrná jednotka pro expozici rentgenovému záření
Každá míra se často označuje jednoduše jako „dávka“, což může vést k záměně. Jednotky jiné než SI se stále používají, zejména v USA, kde se dávka často uvádí v rads a dávkový ekvivalent v rems. Podle definice je 1 Gy = 100 radů a 1 Sv = 100 remů.
Základní veličinou je absorbovaná dávka (D), která je definována jako průměrná předaná energie (dE) na jednotku hmotnosti (dm) materiálu (D = dE/dm) Jednotkou SI absorbované dávky je gray (Gy) definovaný jako jeden joule na kilogram. Absorbovaná dávka jako bodová míra je vhodná pro popis lokalizovaného (tj. dílčího orgánového) ozáření, jako je například dávka na nádor při radioterapii. Lze ji použít k odhadu stochastického rizika za předpokladu, že je uvedeno množství a typ zasažené tkáně. Úrovně lokalizované diagnostické dávky se obvykle pohybují v rozmezí 0-50 mGy. Při dávce 1 miligray (mGy) fotonového záření projde každým buněčným jádrem v průměru 1 uvolněná elektronová dráha.
Ekvivalentní dávkaEdit
Absorbovaná dávka potřebná k vyvolání určitého biologického účinku se u různých druhů záření, jako jsou fotony, neutrony nebo částice alfa, liší. To se zohledňuje pomocí ekvivalentní dávky (H), která je definována jako střední dávka na orgán T podle typu záření R (DT,R), vynásobená váhovým faktorem WR . Ten má zohlednit biologickou účinnost (RBE) daného typu záření, Například při stejné absorbované dávce v Gy jsou částice alfa 20krát biologicky účinnější než záření X nebo gama. Míra „dávkového ekvivalentu“ není orgánově zprůměrována a nyní se používá pouze pro „provozní veličiny“. Ekvivalentní dávka je určena pro odhad stochastických rizik z ozáření. Stochastický účinek je pro hodnocení dávky záření definován jako pravděpodobnost indukce rakoviny a genetického poškození.
Jelikož se dávka průměruje na celý orgán; ekvivalentní dávka je zřídka vhodná pro hodnocení akutních účinků záření nebo nádorové dávky v radioterapii. V případě hodnocení stochastických účinků za předpokladu lineární odezvy na dávku by toto zprůměrování nemělo mít žádný význam, protože celková předaná energie zůstává stejná.
| Radiation | Energy | WR (dříve Q) |
|---|---|---|
| rentgenového záření, gama záření, beta záření, miony |
1 | |
| neutrony | < 1 MeV | 2.5 + 18,2-e-²/6 |
| 1 MeV – 50 MeV | 5,0 + 17,0-e-²/6 | |
| > 50 MeV | 2,5 + 3.25-e-²/6 | |
| protony, nabité piony | 2 | |
| záření alfa, produkty štěpení jader, těžká jádra |
20 |
Efektivní dávkaEdit
Efektivní dávka je ústřední dávková veličina pro radiologickou ochranu, která se používá ke stanovení expozičních limitů, aby se zajistilo, že výskyt stochastických zdravotních účinků bude udržen pod nepřijatelnou úrovní a že se zabrání tkáňovým reakcím.
Je obtížné porovnat stochastické riziko z lokalizovaného ozáření různých částí těla (např. rentgen hrudníku ve srovnání s CT vyšetřením hlavy) nebo porovnat ozáření stejné části těla, ale s různými způsoby ozáření (např. CT vyšetření srdce s vyšetřením nukleární medicíny srdce). Jedním ze způsobů, jak se tomuto problému vyhnout, je jednoduše zprůměrovat lokalizovanou dávku na celé tělo. Problém tohoto přístupu spočívá v tom, že stochastické riziko vyvolání rakoviny se v jednotlivých tkáních liší.
Efektivní dávka E je navržena tak, aby zohlednila tuto variabilitu použitím specifických váhových faktorů pro každou tkáň (WT). Efektivní dávka poskytuje ekvivalentní celotělovou dávku, která dává stejné riziko jako lokální expozice. Je definována jako součet ekvivalentních dávek pro každý orgán (HT), z nichž každý je vynásoben příslušným tkáňovým váhovým faktorem (WT).
Váhové faktory vypočítává Mezinárodní komise pro radiologickou ochranu (ICRP) na základě rizika vyvolání rakoviny pro každý orgán a upravuje je o související smrtelnost, kvalitu života a ztracené roky života. Orgány, které jsou vzdálené od místa ozáření, obdrží pouze malou ekvivalentní dávku (zejména v důsledku rozptylu), a proto se na efektivní dávce podílejí jen málo, i když je váhový faktor pro daný orgán vysoký.
Efektivní dávka se používá k odhadu stochastických rizik pro „referenční“ osobu, která je průměrem populace. Není vhodná k odhadu stochastického rizika pro individuální lékařské ozáření a nepoužívá se k hodnocení akutních účinků záření.
| Orgány | Tkáňové váhové faktory | ||
|---|---|---|---|
| ICRP30(I36) 1979 |
ICRP60(I3) 1991 |
ICRP103(I6) 2008 |
|
| Gonády | 0.25 | 0,20 | 0,08 |
| Červená kostní dřeň | 0,12 | 0,12 | 0,12 |
| Kolon | – | 0,12 | 0.12 |
| Plíce | 0,12 | 0,12 | 0,12 |
| Žaludek | – | 0,12 | 0,12 |
| Prsa | 0.15 | 0,05 | 0,12 |
| Močový měchýř | – | 0,05 | 0,04 |
| Játra | – | 0,05 | 0.04 |
| Jícen | – | 0,05 | 0,04 |
| Tyreoidea | 0.03 | 0,05 | 0,04 |
| Kůže | – | 0.01 | 0,01 |
| Povrch kostí | 0,03 | 0,01 | 0,01 |
| Slinné žlázy | – | – | 0.01 |
| Mozek | – | – | 0,01 |
| Zbytek těla | 0,30 | 0,05 | 0,12 |
.