Dozymetria

Wielkości dawek w ochronie przed promieniowaniem zewnętrznym w jednostkach SI

Aby umożliwić rozważenie stochastycznego ryzyka zdrowotnego, przeprowadza się obliczenia w celu przekształcenia wielkości fizycznej dawki pochłoniętej na dawki równoważne i skuteczne, których szczegóły zależą od rodzaju promieniowania i kontekstu biologicznego. Do zastosowań w ochronie przed promieniowaniem i ocenie dozymetrycznej (ICRP) i Międzynarodowa Komisja ds. Jednostek i Pomiarów Promieniowania (ICRU) opublikowały zalecenia i dane, które są wykorzystywane do tych obliczeń.

Jednostki miaryEdit

Istnieje szereg różnych miar dawki promieniowania, w tym dawka pochłonięta (D) mierzona w:

• gradach (Gy) energia pochłonięta na jednostkę masy (J-kg-1)
• Dawka równoważna (H) mierzona w siwertach (Sv)
• Dawka skuteczna (E) mierzona w siwertach
• Kerma (K) mierzona w szarych centymetrach
• iloczyn powierzchni dawki (DAP) mierzony w szarych centymetrach2
• iloczyn długości dawki (DLP) mierzony w szarych centymetrach
• rads zdeprecjonowana jednostka dawki pochłoniętej promieniowania, definiowana jako 1 rad = 0.01 Gy = 0,01 J/kg
• Roentgen starsza jednostka miary ekspozycji na promieniowanie rentgenowskie

Każda z miar jest często określana po prostu jako „dawka”, co może prowadzić do nieporozumień. Jednostki inne niż SI są nadal stosowane, szczególnie w USA, gdzie dawka jest często podawana w radach, a równoważnik dawki w remach. Z definicji 1 Gy = 100 radów i 1 Sv = 100 remów.

Podstawową wielkością jest dawka pochłonięta (D), która jest zdefiniowana jako średnia energia przekazana (dE) na jednostkę masy (dm) materiału (D = dE/dm) Jednostką SI dawki pochłoniętej jest grej (Gy) zdefiniowany jako jeden dżul na kilogram. Dawka pochłonięta, jako pomiar punktowy, jest odpowiednia do opisywania narażenia miejscowego (tj. częściowego narządu), takiego jak dawka nowotworowa w radioterapii. Można ją wykorzystać do oszacowania ryzyka stochastycznego, pod warunkiem że podana jest ilość i rodzaj tkanki, której dotyczy. Poziomy dawek w diagnostyce miejscowej mieszczą się zazwyczaj w zakresie 0-50 mGy. Przy dawce 1 miligrama (mGy) promieniowania fotonowego każde jądro komórkowe jest przecinane przez średnio 1 wyzwolony tor elektronowy.

Dawka równoważnaEdit

Dawka pochłonięta wymagana do wywołania określonego efektu biologicznego różni się w zależności od różnych rodzajów promieniowania, takich jak fotony, neutrony lub cząstki alfa. Jest to uwzględniane przez dawkę równoważną (H), która jest zdefiniowana jako średnia dawka dla narządu T przez typ promieniowania R (DT,R), pomnożona przez współczynnik wagowy WR . Na przykład przy tej samej dawce pochłoniętej w Gy cząstki alfa są 20 razy silniejsze biologicznie niż promienie X lub gamma. Miara „równoważnika dawki” nie jest uśredniana organicznie i obecnie jest stosowana jedynie w odniesieniu do „wielkości operacyjnych”. Dawka równoważna jest przeznaczona do szacowania ryzyka stochastycznego związanego z ekspozycją na promieniowanie. Efekt stochastyczny jest definiowany dla oceny dawki promieniowania jako prawdopodobieństwo indukcji nowotworu i uszkodzenia genetycznego.

Ponieważ dawka jest uśredniana dla całego narządu, dawka równoważna rzadko nadaje się do oceny ostrych skutków promieniowania lub dawki nowotworowej w radioterapii. W przypadku szacowania efektów stochastycznych, zakładając liniową odpowiedź na dawkę, to uśrednianie nie powinno robić różnicy, ponieważ całkowita przekazana energia pozostaje taka sama.

Dawka skutecznaEdit

Dawka skuteczna jest centralną wielkością dawki dla ochrony radiologicznej stosowaną do określenia limitów ekspozycji w celu zapewnienia, że występowanie stochastycznych skutków zdrowotnych jest utrzymywane poniżej niedopuszczalnych poziomów i że unika się reakcji tkankowych.

Trudno jest porównać ryzyko stochastyczne wynikające z narażenia miejscowego różnych części ciała (np. prześwietlenie klatki piersiowej w porównaniu z tomografią komputerową głowy) lub porównać narażenie tej samej części ciała, ale z różnymi schematami narażenia (np. tomografia komputerowa serca z tomografią komputerową serca w medycynie nuklearnej). Jednym ze sposobów uniknięcia tego problemu jest po prostu uśrednienie dawki miejscowej dla całego ciała. Problem związany z tym podejściem polega na tym, że stochastyczne ryzyko indukcji nowotworu różni się w zależności od tkanki.

Dawka skuteczna E ma na celu uwzględnienie tego zróżnicowania poprzez zastosowanie określonych współczynników wagowych dla każdej tkanki (WT). Dawka skuteczna zapewnia równoważną dawkę dla całego ciała, która daje takie samo ryzyko, jak w przypadku narażenia miejscowego. Jest ona określona jako suma dawek równoważnych dla każdego narządu (HT), z których każda jest pomnożona przez odpowiedni tkankowy współczynnik wagowy (WT).

Współczynniki wagowe są obliczane przez Międzynarodową Komisję Ochrony Radiologicznej (ICRP) w oparciu o ryzyko indukcji nowotworu dla każdego narządu i skorygowane o powiązaną śmiertelność, jakość życia i utracone lata życia. Organy, które są oddalone od miejsca napromieniowania, otrzymają jedynie niewielką dawkę równoważną (głównie z powodu rozpraszania), a zatem mają niewielki udział w dawce skutecznej, nawet jeśli współczynnik wagowy dla tego narządu jest wysoki.

Dawkę skuteczną wykorzystuje się do oszacowania ryzyka stochastycznego dla osoby „odniesienia”, która jest średnią populacji. Nie jest ona odpowiednia do szacowania ryzyka stochastycznego dla indywidualnych ekspozycji medycznych i nie jest stosowana do oceny ostrych skutków promieniowania.

.

.