Dosimetria

Quantità di dose di protezione dalle radiazioni esterne in unità SI

Grafico che mostra la relazione delle unità di dose di radiazione SI

Per permettere la considerazione del rischio stocastico per la salute, vengono eseguiti dei calcoli per convertire la quantità fisica di dose assorbita in dosi equivalenti ed efficaci, i cui dettagli dipendono dal tipo di radiazione e dal contesto biologico. Per le applicazioni nella valutazione della radioprotezione e della dosimetria, l'(ICRP) e la Commissione internazionale sulle unità e misure di radiazione (ICRU) hanno pubblicato raccomandazioni e dati che vengono utilizzati per calcolare queste.

Unità di misuraModifica

Ci sono diverse misure della dose di radiazione, tra cui la dose assorbita (D) misurata in:

• grays (Gy) energia assorbita per unità di massa (J-kg-1)
• dose equivalente (H) misurata in sieverts (Sv)
• dose efficace (E) misurata in sieverts
• Kerma (K) misurata in grigi
• prodotto di area della dose (DAP) misurato in centimetri grigi2
• prodotto di lunghezza della dose (DLP) misurato in centimetri grigi
• rads un’unità deprecata di dose di radiazione assorbita, definita come 1 rad = 0.01 Gy = 0,01 J/kg
• Roentgen un’unità di misura ereditata per l’esposizione dei raggi X

Ogni misura è spesso descritta semplicemente come ‘dose’, che può portare a confusione. Le unità non-SI sono ancora utilizzate, in particolare negli Stati Uniti, dove la dose è spesso riportata in rads e la dose equivalente in rems. Per definizione, 1 Gy = 100 rad e 1 Sv = 100 rem.

La quantità fondamentale è la dose assorbita (D), che è definita come l’energia media impartita (dE) per unità di massa (dm) di materiale (D = dE/dm) L’unità SI della dose assorbita è il gray (Gy) definito come un joule per chilo. La dose assorbita, come misura puntuale, è adatta per descrivere le esposizioni localizzate (cioè di organi parziali) come la dose al tumore in radioterapia. Può essere usata per stimare il rischio stocastico, a condizione che siano indicati la quantità e il tipo di tessuto coinvolto. I livelli di dose diagnostica localizzata sono tipicamente nell’intervallo 0-50 mGy. Ad una dose di 1 milligray (mGy) di radiazione fotonica, ogni nucleo cellulare è attraversato in media da 1 traccia di elettroni liberati.

Dose equivalenteModifica

La dose assorbita necessaria per produrre un certo effetto biologico varia tra i diversi tipi di radiazione, come fotoni, neutroni o particelle alfa. Questo è preso in considerazione dalla dose equivalente (H), che è definita come la dose media all’organo T per tipo di radiazione R (DT,R), moltiplicata per un fattore di ponderazione WR . Questo ha lo scopo di prendere in considerazione l’efficacia biologica (RBE) del tipo di radiazione, Per esempio, per la stessa dose assorbita in Gy, le particelle alfa sono 20 volte più potenti biologicamente dei raggi X o gamma. La misura della “dose equivalente” non è mediata dall’organo ed è ormai utilizzata solo per le “quantità operative”. La dose equivalente è concepita per la stima dei rischi stocastici delle esposizioni alle radiazioni. L’effetto stocastico è definito per la valutazione della dose di radiazioni come la probabilità di induzione del cancro e di danni genetici.

Poiché la dose è mediata sull’intero organo; la dose equivalente è raramente adatta alla valutazione degli effetti acuti delle radiazioni o della dose di tumore in radioterapia. Nel caso della stima degli effetti stocastici, supponendo una risposta lineare della dose, questa media non dovrebbe fare alcuna differenza poiché l’energia totale impartita rimane la stessa.

Dose efficaceModifica

La dose efficace è la quantità di dose centrale per la protezione radiologica utilizzata per specificare i limiti di esposizione per garantire che il verificarsi di effetti stocastici sulla salute sia mantenuto al di sotto di livelli inaccettabili e che le reazioni dei tessuti siano evitate.

È difficile confrontare il rischio stocastico da esposizioni localizzate di diverse parti del corpo (ad esempio, una radiografia del torace rispetto a una TAC della testa), o confrontare le esposizioni della stessa parte del corpo ma con modelli di esposizione diversi (ad esempio, una TAC cardiaca con una scansione di medicina nucleare cardiaca). Un modo per evitare questo problema è semplicemente fare la media di una dose localizzata su tutto il corpo. Il problema di questo approccio è che il rischio stocastico di induzione del cancro varia da un tessuto all’altro.

La dose efficace E è progettata per tenere conto di questa variazione mediante l’applicazione di fattori di ponderazione specifici per ogni tessuto (WT). La dose efficace fornisce la dose equivalente al corpo intero che dà lo stesso rischio dell’esposizione localizzata. È definita come la somma delle dosi equivalenti a ciascun organo (HT), ciascuna moltiplicata per il rispettivo fattore di ponderazione del tessuto (WT).

I fattori di ponderazione sono calcolati dalla Commissione Internazionale per la Protezione Radiologica (ICRP), sulla base del rischio di induzione del cancro per ciascun organo e aggiustati per la letalità associata, la qualità della vita e gli anni di vita persi. Gli organi che sono lontani dal sito di irradiazione riceveranno solo una piccola dose equivalente (principalmente a causa della dispersione) e quindi contribuiscono poco alla dose efficace, anche se il fattore di ponderazione per quell’organo è alto.

La dose efficace è usata per stimare i rischi stocastici per una persona “di riferimento”, che è una media della popolazione. Non è adatta per stimare il rischio stocastico per esposizioni mediche individuali, e non è usata per valutare gli effetti acuti delle radiazioni.