Dosimetrie

Dosisgrootheden voor uitwendige stralingsbescherming in SI-eenheden

Grafiek die de relatie weergeeft tussen SI-stralingsdosiseenheden

Om rekening te kunnen houden met stochastische gezondheidsrisico’s, worden berekeningen uitgevoerd om de fysische grootheid geabsorbeerde dosis om te zetten in equivalente en effectieve doses, waarvan de details afhangen van het stralingstype en de biologische context. Voor toepassingen in stralingsbescherming en dosimetriebeoordeling hebben de (ICRP) en de International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) aanbevelingen en gegevens gepubliceerd die worden gebruikt om deze te berekenen.

MaateenhedenEdit

Er zijn een aantal verschillende maatstaven voor stralingsdosis, waaronder geabsorbeerde dosis (D) gemeten in:

• gray (Gy) geabsorbeerde energie per eenheid van massa (J-kg-1)
• Equivalente dosis (H) gemeten in sieverts (Sv)
• Effectieve dosis (E) gemeten in sieverts
• Kerma (K) gemeten in gray
• dose area product (DAP) gemeten in gray centimeters2
• dose length product (DLP) gemeten in gray centimeters
• rads een verouderde eenheid van geabsorbeerde stralingsdosis, gedefinieerd als 1 rad = 0.01 Gy = 0,01 J/kg
• Roentgen een verouderde meeteenheid voor de blootstelling aan röntgenstraling

Elke maat wordt vaak gewoon als “dosis” omschreven, wat tot verwarring kan leiden. Er worden nog steeds niet-SI-eenheden gebruikt, vooral in de VS, waar de dosis vaak wordt gerapporteerd in rads en het dosisequivalent in rems. Per definitie is 1 Gy = 100 rad en 1 Sv = 100 rem.

De fundamentele grootheid is de geabsorbeerde dosis (D), die wordt gedefinieerd als de gemiddelde energie die wordt afgegeven (dE) per massaeenheid (dm) van het materiaal (D = dE/dm) De SI-eenheid van geabsorbeerde dosis is de gray (Gy), gedefinieerd als één joule per kilogram. De geabsorbeerde dosis is als puntmeting geschikt voor de beschrijving van plaatselijke blootstellingen (d.w.z. van gedeeltelijke organen), zoals de tumordosis bij radiotherapie. Zij kan worden gebruikt om het stochastisch risico te schatten op voorwaarde dat de hoeveelheid en het type van het betrokken weefsel wordt vermeld. Lokale diagnostische dosisniveaus liggen gewoonlijk in het bereik van 0-50 mGy. Bij een dosis van 1 milligray (mGy) fotonenstraling wordt elke celkern doorkruist door gemiddeld 1 vrijgemaakt elektronenspoor.

Gelijkwaardige dosisEdit

De geabsorbeerde dosis die nodig is om een bepaald biologisch effect te veroorzaken, varieert tussen verschillende soorten straling, zoals fotonen, neutronen of alfadeeltjes. Hiermee wordt rekening gehouden door de equivalente dosis (H), die wordt gedefinieerd als de gemiddelde dosis voor orgaan T door stralingstype R (DT,R), vermenigvuldigd met een wegingsfactor WR . Deze is bedoeld om rekening te houden met de biologische doeltreffendheid (RBE) van de stralingsoort, Bijvoorbeeld, voor dezelfde geabsorbeerde dosis in Gy zijn alfadeeltjes 20 keer zo biologisch krachtig als X- of gammastralen. De maat “dosisequivalent” is geen gemiddelde en wordt nu alleen gebruikt voor “operationele hoeveelheden”. Equivalente dosis is bedoeld voor de raming van stochastische risico’s van stralingsblootstellingen. Stochastisch effect wordt voor de bepaling van stralingsdoses gedefinieerd als de waarschijnlijkheid van kankerinductie en genetische schade.

Aangezien de dosis over het hele orgaan wordt gemiddeld, is equivalente dosis zelden geschikt voor de evaluatie van acute stralingseffecten of tumordosis bij radiotherapie. In het geval van schatting van stochastische effecten, uitgaande van een lineaire dosisreactie, zou deze uitmiddeling geen verschil moeten maken aangezien de totale toegediende energie dezelfde blijft.

Effectieve dosisEdit

Effectieve dosis is de centrale dosismaat voor radiologische bescherming die wordt gebruikt om blootstellingslimieten te specificeren om ervoor te zorgen dat het optreden van stochastische gezondheidseffecten onder onaanvaardbare niveaus wordt gehouden en dat weefselreacties worden vermeden.

Het is moeilijk om het stochastische risico van plaatselijke blootstellingen van verschillende delen van het lichaam te vergelijken (b.v. een röntgenfoto van de borst vergeleken met een CT-scan van het hoofd), of om blootstellingen van hetzelfde lichaamsdeel maar met verschillende blootstellingspatronen te vergelijken (b.v. een CT-scan van het hart met een scan van de nucleaire geneeskunde van het hart). Een manier om dit probleem te omzeilen is het gemiddelde te nemen van een plaatselijke dosis over het gehele lichaam. Het probleem van deze aanpak is dat het stochastische risico van kankerinductie van weefsel tot weefsel verschilt.

De effectieve dosis E is ontworpen om met deze variatie rekening te houden door de toepassing van specifieke wegingsfactoren voor elk weefsel (WT). De effectieve dosis levert de equivalente dosis voor het gehele lichaam op die hetzelfde risico oplevert als de plaatselijke blootstelling. Zij wordt gedefinieerd als de som van de equivalente doses voor elk orgaan (HT), elk vermenigvuldigd met zijn respectieve weefselwegingsfactor (WT).

Weegingsfactoren worden berekend door de Internationale Commissie voor stralingsbescherming (ICRP), op basis van het risico van kankerinductie voor elk orgaan en aangepast voor bijbehorende letaliteit, kwaliteit van leven en verloren levensjaren. Organen die ver verwijderd zijn van de bestralingsplaats zullen slechts een kleine equivalente dosis ontvangen (hoofdzakelijk ten gevolge van verstrooiing) en dus weinig bijdragen tot de effectieve dosis, zelfs indien de wegingsfactor voor dat orgaan hoog is.

Effectieve dosis wordt gebruikt om stochastische risico’s te schatten voor een “referentie”-persoon, die een gemiddelde is van de bevolking. Zij is niet geschikt voor de schatting van stochastische risico’s voor individuele medische blootstellingen, en wordt niet gebruikt voor de beoordeling van acute stralingseffecten.

0.05

.01