Обеспечение радиационной безопасности персонала. 1. Дозиметрия ионизирующих излучений
4. Тест-вопросы.
5. Литература.
1. Дозиметрия ионизирующих излучений.
1.1. Дозы для регистрации ионизирующих излучений.
Обязательным условием медицинского применения любого радиационного источника является предварительная количественная и качественная оценка его излучения, т.е. дозиметрия. Её главным понятием является «доза излучения». Дозы, применяемые для регистрации ионизирующих лучей, подразделяются на экспозиционные, поглощенные и эквивалентные.
Экспозиционные дозы.
Экспозиционная доза представляет собой дозу в воздухе, при отсутствии рассеивающих тел.. Экспозиционная доза характеризует ионизирующее действие рентгеновских и гамма-лучей энергией от 10 Кэв до 3 Мэв в воздухе. то есть количество пар ионов, образуемых в воздухе при прохождении рентгеновских лучей.. Единицей экспозиционной дозы излучения является рентген (Р), при этой дозе в 1 см3 образуется 2,08. 109 пар ионов, несущие суммарный заряд одного знака, равный одной абсолютной электрической единице заряда. В международной системе единиц (СИ) единицей экспозиционной дозы является кулон на килограмм (Кл/кг) - доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой сумма ионов одного знака, созданных электронами в облучаемом воздухе массой 1 кг, равна одному кулону (Кл).
Соотношение этих единиц: 1 Р = 2,58.10-4 Кл/кг,
1 Кл/кг = 3870 Р
Экспозиционная доза излучения, отнесенная к единице времени, называется мощностью экспозиционной дозы.Например – р/час, мр/мин, мкр/сек. и т.д.
Мощность экспозиционной дозы – экспозиционная доза, рассчитанная на единицу времени. В СИ мощность экспозиционной дозы измеряется в амперах на килограмм (А/кг). Внесистемные единицы - это рентген в секунду (Р/сек), рентген в минуту (Р/мин) и рентген в час (Р/час). Например, средняя мощность экспозиционной дозы на поверхности Земли (т.е. радиационный фон, при котором мы живем), равен 20-30 мкР/час, что составляет 0,1-0,2 Р/год.
Поглощенные дозы.
Поглощеннаядоза является основным количественным показателем воздействия ионизирующих излучений на облучаемые ткани. Она характеризуется величиной энергии, поглощенной в единице массы облучаемого вещества. Единица поглощенной дозы – рад, который соответствует поглощению энергии излучения в 100 эрг в 1 г вещества: 1 рад = 100 эрг/г. По СИ поглощенная дозы обозначается в греях – Гр, который равен 1 Дж/кг.
Соотношение этих единиц: 1 рад = 0,01 Гр,
1 Гр = 100 рад.
Так как при РДИ и РНД поглощенная доза ионизирующего излучения распределяется неравномерно, для более точной характеристики дозного поля (дозное поле это распределение поглощенной дозы в глубине тканей) введены дополнительные виды поглощенных доз:
поверхностная доза – поглощенная доза в поверхностных слоях кожи;
гонадная доза – поглощенная доза в гонадах;
костномозговая доза – поглощенная доза в красном костном мозге,
интегральная доза – поглощенная доза в толще тканией, через которую прошли лучи.
Эквивалентные дозы.
Как известно, при одних и тех же экспозиционных дозах происходит неравномерное поглощение доз в разных тканях организма, в связи с чем различные виды излучений при одной и той же поглощенной дозе оказывают различное биологическое действие. Это как раз характерно для РДИ. А так как разные ткани обладают разной радиопоражаемостью, то и риск их повреждения будет разным при одной и той же дозе экспозиционной дозе. Для сопоставления дозовой нагрузки неравномерного облучения разных участков тела при РДИ, а значит и для оценки риска вредных биологических последствий независимо от того, облучается один органи или всё тело, введено понятие эквивалентной дозы – ЭД. Она, как и другие поглощенные дозы, характеризует энергию ионизирующего излучения произвольного вида в единице массы облучаемой среды, но применяется для а)оценки биологических последствий при хроническом облучении и б) для подсчета стохастического эффекта при облучении больших групп населения.
. стохастический эффект – повреждения, которые могут возникнуть от небольших доз; для стохастических эффектов нет порога, то есть нет зависимости от соотношения дозы и повреждающего эффекта.
.. нестохастический эффект – обязательные (видимые) повреждения в тканях и органах от больших доз, тяжесть которых зависит от дозы излучения; для нестохастических эффектов существует порог, то есть прямая зависимость доза - повреждающий эффект.
ЭД представляет собой величину поглощенной дозы (в грэях или радах), умноженную на переводный коэффициент – коэффициент качества, отражающий эффективность воздействия конкретного вида радиации. Единицей эквивалентной дозы является биологический эквивалент рентгена – бэр. 1 бэр = 1 рад.К (К – клоэффициент качества, зависящий от энергии излучения и вида ткани, например для мышечной ткани он равен 0,93). В системе СИ единицией эквивалентной дозы является зиверт – Зв, а Зв, отнесенный к единице времени, называется мощностью дозы.
Соотношение этих единиц: 1 бэр = 0,01 Зв,
1 Зв = 100 бэр,
1 Зв = 1 Гр,
1 Зв = 100 рад.
При одинаковой эквивалентной дозе облучения риск возникновения рака в легких более вероятен, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения органов и тканей следует учитывать с разными коэффициентами радиационного риска (таблица 3). Умножив эквивалентную дозу на соответствующие коэффициенты и просуммировав их по всем органам и тканям, получим «эффективную эквивалентную дозу» (она также измеряется в Зв), отражающую суммарный эффект облучения для организма.
Таблица № 3. Коэффициенты радиационного риска для разных органов (тканей) человека для вычисления эффективной эквивалентной дозы (НРБ-99/2009).
| Ткань (орган) | Коэффициент радиационного риска |
| Половые железы | 0,20 |
| Красный костный мозг | 0,12 |
| Толстая кишка | 0,12 |
| Легкие | 0,12 |
| Молочная железа | 0,05 |
| Щитовидная железа | 0,05 |
| Поверхность костей | 0,01 |
| Кожа | 0,01 |
| Другие ткани | 0,30 |
| Остальные оргнаны Включают надпочечники, головной мозг, экстраторакальный отдел органов дыхания,вилочковую железу, тонкую кишку, поджелудочную железу, селезенку, матку, мышечную ткань. | 0,05 |
Методы дозиметрии.
Измерение доз ионизирующих излучений осуществляют путем количественной регистрации физических, химических и биологических эффектов, возникающих при взаимодействии ионизирующих излучений с веществом или с живыми тканями организма. В соответствии с этим различают физические, химические и биологические методы дозиметрии (таблица 3).
Таблица № 4. Методы дозиметрии.
| Физические | Химические | Биологические |
| Ионизационный | Фотографический | Оценка кожных реакций на облучение |
| Сцинтилляционный | Регистрация химии ческих реакций | Цитологические эффекты. Выживаемость. Средняя продолжительность жизни. |
| Термолюминесцентный |
В практической деятельности применяются, в основном, физические и химические методы дозиметрии. В качестве воспринимающих устройств в дозиметрах, построенных на принципе регистрации этих эффектов, обычно используют ионизационные камеры, газоразрядные и сцинтилляционные счетчики, полупроводниковые кристаллы и химические системы.
По целевому назначению дозиметры делятся на три группы: 1) дозиметры для измерения ионизирующих излучений в прямом пучке, которые применяют, главным образом, с целью измерения доз, используемых в лучевой терапии, а также при оценке лучевых нагрузок, получаемых больными при различных рентгенологических исследованиях; 2) дозиметры для контроля защиты от рентгеновского и гамма-излучения, с помощью которых измеряют мощности доз рассеянного излучения на рабочих местах персонала рентгеновских и гамма-терапевтических кабинетов, а также в смежных с ними помещениях; 3) дозиметры для индивидуального контроля облучения лиц, работающих в сфере действия ионизирующих излучений.