Dosimetri

Mängder för doser för yttre strålskydd i SI-enheter

Grafik som visar förhållandet mellan SI-enheterna för strålningsdoser

För att möjliggöra övervägande av stokastisk hälsorisk, görs beräkningar för att omvandla den fysikaliska kvantiteten absorberad dos till ekvivalenta och effektiva doser, vars detaljer beror på strålningstypen och det biologiska sammanhanget. För tillämpningar inom strålskydd och dosimetrisk bedömning har (ICRP) och International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) publicerat rekommendationer och data som används för att beräkna dessa.

MåttenheterRedigera

Det finns ett antal olika mått på stråldos, inklusive absorberad dos (D) mätt i:

• grays (Gy) absorberad energi per masseenhet (J-kg-1)
• ekvivalent dos (H) mätt i sievert (Sv)
• effektiv dos (E) mätt i sievert
• kerma (K). mätt i grått
• dosområdesprodukt (DAP) mätt i grått centimeter2
• doslängdprodukt (DLP) mätt i grått centimeter
• rads en föråldrad enhet för absorberad stråldos, definieras som 1 rad = 0.01 Gy = 0,01 J/kg
• Roentgen en äldre måttenhet för exponering av röntgenstrålar

Varje mått beskrivs ofta helt enkelt som ”dos”, vilket kan leda till förvirring. Enheter som inte är SI-enheter används fortfarande, särskilt i USA, där dosen ofta rapporteras i rads och dosekvivalent i rems. Definitionsmässigt är 1 Gy = 100 rad och 1 Sv = 100 rem.

Den grundläggande storheten är den absorberade dosen (D), som definieras som den genomsnittliga energi som överförs (dE) per masseenhet (dm) av material (D = dE/dm) SI-enheten för absorberad dos är gray (Gy) definierad som en joule per kilogram. Absorberad dos, som ett punktmått, är lämplig för att beskriva lokaliserad exponering (dvs. del av ett organ), t.ex. tumördos vid strålbehandling. Den kan användas för att uppskatta stokastiska risker under förutsättning att mängden och typen av berörd vävnad anges. Lokaliserade diagnostiska dosnivåer ligger vanligtvis i intervallet 0-50 mGy. Vid en dos på 1 milligray (mGy) fotonstrålning korsas varje cellkärna av i genomsnitt 1 frigjort elektronspår.

Ekvivalent dosRedigera

Den absorberade dos som krävs för att åstadkomma en viss biologisk effekt varierar mellan olika typer av strålning, till exempel fotoner, neutroner eller alfapartiklar. Detta beaktas genom den ekvivalenta dosen (H), som definieras som den genomsnittliga dosen till organ T av strålningstyp R (DT,R), multiplicerad med en viktningsfaktor WR . Denna är utformad för att ta hänsyn till stråltypens biologiska effektivitet (RBE). För samma absorberade dos i Gy är t.ex. alfapartiklar 20 gånger så biologiskt effektiva som röntgen- eller gammastrålar. Måttet ”dosekvivalent” är inte ett medelvärde för organ och används numera endast för ”operativa kvantiteter”. Ekvivalent dos är avsedd för uppskattning av stokastiska risker från strålningsexponering. Stokastisk effekt definieras för bedömning av stråldos som sannolikheten för cancerinduktion och genetiska skador.

Då dosen är medelvärdesberäknad över hela organet är ekvivalent dos sällan lämplig för utvärdering av akuta strålningseffekter eller tumördos vid strålbehandling. När det gäller uppskattning av stokastiska effekter, med antagande om en linjär dosrespons, bör denna medelvärdesberäkning inte göra någon skillnad eftersom den totala energin som ges förblir densamma.

Effektiv dosRedigera

Effektiv dos är den centrala dosmängd för strålskydd som används för att specificera exponeringsgränser för att säkerställa att förekomsten av stokastiska hälsoeffekter hålls under oacceptabla nivåer och att vävnadsreaktioner undviks.

Det är svårt att jämföra den stokastiska risken från lokaliserad exponering av olika delar av kroppen (t.ex. en lungröntgen jämfört med en datortomografi av huvudet), eller att jämföra exponeringar av samma kroppsdel men med olika exponeringsmönster (t.ex. en datortomografi av hjärtat med en nuklearmedicinsk undersökning av hjärtat). Ett sätt att undvika detta problem är att helt enkelt beräkna medelvärdet av en lokaliserad dos över hela kroppen. Problemet med detta tillvägagångssätt är att den stokastiska risken för cancerinduktion varierar från en vävnad till en annan.

Den effektiva dosen E är utformad för att ta hänsyn till denna variation genom tillämpning av specifika viktningsfaktorer för varje vävnad (WT). Den effektiva dosen ger den ekvivalenta helkroppsdosen som ger samma risk som den lokala exponeringen. Den definieras som summan av ekvivalenta doser till varje organ (HT), var och en multiplicerad med sin respektive vävnadsviktsfaktor (WT).

Viktningsfaktorer beräknas av Internationella strålskyddskommissionen (ICRP), baserat på risken för cancerinduktion för varje organ och justerad för associerad dödlighet, livskvalitet och förlorade levnadsår. Organ som ligger långt bort från bestrålningsplatsen får endast en liten ekvivalent dos (främst på grund av spridning) och bidrar därför lite till den effektiva dosen, även om viktningsfaktorn för det organet är hög.

Den effektiva dosen används för att uppskatta stokastiska risker för en ”referensperson”, som är ett genomsnitt av befolkningen. Den är inte lämplig för att uppskatta stokastiska risker för enskilda medicinska exponeringar och används inte för att bedöma akuta strålningseffekter.

.