Поглощенная доза

редактировать
Поглощенная доза ионизирующего излучения
Общие символыD
Единица СИ Серый
Другие единицыRad, Erg
В базовых единицах СИ Jkg

Поглощенная доза- величина дозы, которая является мерой энергии, вложенной в материю ионизирующее излучение на единицу массы. Поглощенная доза используется для расчета поглощения дозы живой тканью как в радиационной защите (уменьшение вредных воздействий), так и в радиологии (потенциальные положительные эффекты, например, при лечении рака). Он также используется для прямого сравнения воздействия излучения на неодушевленные вещества, например, в радиационной стойкости.

. Единицей измерения SI является серый (Гр), определяется как один Джоуль энергии, поглощаемой на килограмм вещества. Иногда также используется более старая, не относящаяся к СИ CGS единица рад, преимущественно в США.

Содержание

  • 1 Детерминированные эффекты
    • 1.1 Эффекты острого радиационного облучения
  • 2 Лучевая терапия
    • 2.1 Расчет дозы
    • 2.2 Медицинские соображения
  • 3 Стохастический риск - преобразование в эквивалентную дозу
  • 4 Разработка концепции поглощенной дозы и серого цвета
  • 5 Другие применения
    • 5.1 Живучесть компонентов
    • 5.2 Радиационное упрочнение
    • 5.3 Облучение пищевых продуктов
  • 6 Величины, связанные с радиацией
  • 7 См. Также
  • 8 Примечания
  • 9 Ссылки
  • 10 Литература
  • 11 Внешние ссылки

Детерминированные эффекты

Обычно в радиационной защите немодифицированная поглощенная доза используется только для указания немедленных последствий для здоровья к высоким уровням острой дозы. Это тканевые эффекты, такие как острый лучевой синдром, которые также известны как детерминированные эффекты. Это эффекты, которые обязательно произойдут через короткое время.

Последствия острого радиационного облучения

ФазаСимптомВсе тело поглощенная доза (Gy )
1-2 Gy 2-6 Gy 6–8 Gy 8–30 Gy >30 Gy
НемедленноеТошнота и рвота 5–50%50–100%75–100%90–100%100%
Время возникновения2–6 ч1– 2 ч10–60 мин< 10 minМинут
Продолжительность< 24 h24–48 ч< 48 h< 48 hН / Д (пациенты умирают от < 48 h)
Диареи НетОт нулевого до слабого (< 10%)тяжелого (>10%)тяжелого (>95%)тяжелого (100%)
Время начала3 –8 ч1–3 ч< 1 h< 1 h
Головная боль ЛегкаяОт легкой до умеренной (50%)Умеренная (80%)Тяжелая (80–90%)Тяжелая (100%)
Время начала4–24 ч3–4 ч1– 2 ч< 1 h
Лихорадка НетУмеренное повышение (10–100%)От умеренного до тяжелого (100%)Тяжелое (100%)Тяжелая (100%)
Время начала1–3 часа< 1 h< 1 h< 1 h
ЦНС функцияНет нарушенийКогнитивные нарушения 6–20 часовКогнитивные нарушения>24 чБыстрая потеря трудоспособностиСудороги, тремор, атаксия, летаргия
Латентный период 28–31 день7–28 дней< 7 daysНетНет
Болезнь От легкой до умеренной Лейкопения. Утомляемость. Слабость От средней до тяжелой Лейкопения. Пурпура. Кровоизлияние. Инфекции. Алопеция после 3 Gy Тяжелая лейкопения. Высокая температура. Диарея. Рвота. Головокружение и дезориентация. Гипотония. Электролитное нарушение Тошнота. Рвота. Сильная диарея. Высокая температура. Электролитное нарушение. Шок Н / Д (пациенты умирают в < 48h)
СмертностьБез медицинской помощи0–5%5–95%95–100%100%100%
С осторожностью0–5%5–50%50–100%99–100%100%
Смерть6–8 недель4–6 недель2–4 недели2 дня - 2 недели1-2 дня
Табличный источник

Лучевая терапия

Измерение поглощенной дозы в тканях составляет f Неоценимое значение в радиобиологии, так как это мера количества энергии, которую падающее излучение сообщает ткани-мишени.

Расчет дозы

Поглощенная доза равна радиационной экспозиции (ионы или C / кг) пучка излучения, умноженной на энергию ионизации среды, которую необходимо ионизированный.

Например, энергия ионизации сухого воздуха при 20 ° C и давлении 101,325 кПа составляет 33,97 ± 0,05 Дж / C. (33,97 эВ на ионную пару) Следовательно, облучение 2,58 × 10 Кл / кг (1 рентген ) приведет к увеличению поглощенной дозы 8,76 × 10 Дж / кг (0,00876 Гр или 0,876 рад) в сухом воздухе. в тех условиях.

Когда поглощенная доза не является однородной или когда она применяется только к части тела или объекта, поглощенная доза, репрезентативная для всего объекта, может быть рассчитана путем взятия средневзвешенного значения поглощенной дозы. дозы в каждой точке.

Точнее,

DT ¯ = ∫ TD (x, y, z) ρ (x, y, z) d V ∫ T ρ (x, y, z) d V {\ displaystyle { \ bar {D_ {T}}} = {\ frac {\ int _ {T} D (x, y, z) \ rho (x, y, z) dV} {\ int _ {T} \ rho (x , y, z) dV}}}{\ bar {D_ {T}} } = {\ frac {\ int _ {{T}} D (x, y, z) \ rho (x, y, z) dV} {\ int _ {{T}} \ rho (x, y, z ) dV}}

Где

DT ¯ {\ displaystyle {\ bar {D_ {T}}}}{\ bar {D_ {T}}} - усредненная по массе поглощенная доза всего объекта T
T {\ displaystyle T}T - интересующий элемент
D (x, y, z) {\ displaystyle D (x, y, z)}D (x, y, z) - поглощенная доза как функция местоположения
ρ (x, y, z) {\ displaystyle \ rho (x, y, z)}\ rho (x, y, z) - плотность как функция местоположения
V {\ displaystyle V}V is volume

Медицинские соображения

Неоднородная поглощенная доза является обычным явлением для мягких излучений, таких как рентгеновские лучи низкой энергии или бета-излучение. Самоэкранирование означает, что поглощенная доза будет выше в тканях, обращенных к источнику, чем глубже в теле.

Среднее значение массы может быть важным при оценке рисков лучевой терапии, поскольку они предназначены для воздействия на очень определенные объемы тела, как правило, на опухоль. Например, если 10% массы костного мозга пациента облучается локальным излучением 10 Гр, то общая доза, поглощенная костным мозгом, составит 1 Гр. Костный мозг составляет 4% от массы тела, поэтому поглощенная доза всего тела составит 0,04 Гр. Первая цифра (10 Гр) указывает на локальное воздействие на опухоль, а вторая и третья цифры (1 Гр и 0,04 Гр) лучше отражают общее воздействие на здоровье всего организма. Чтобы получить значимую эффективную дозу, которая необходима для оценки риска рака или других стохастических эффектов, необходимо выполнить дополнительные дозиметрические расчеты по этим цифрам.

Когда ионизирующее излучение используется для лечения рака, врач обычно назначает лечение лучевой терапией в единицах серого. Дозы медицинской визуализации могут быть описаны в единицах кулон на килограмм, но когда используются радиофармацевтические препараты, они обычно будут вводиться в единицах беккереля.

Стохастический риск - преобразование в эквивалентную дозу

Величины внешней дозы, используемые в радиационной защите и дозиметрии График, показывающий соотношение величин «защитной дозы» в единицах СИ

Для стохастического радиационного риска, определяемого как вероятность индукции рака и генетических эффектов, происходящих в течение длительного периода времени, необходимо учитывать тип излучения и чувствительность облученных тканей, что требует использования модифицирующих факторов для создания фактора риска в зивертах. Один зиверт несет с собой 5,5% вероятность в конечном итоге развития рака на основании линейной беспороговой модели. Этот расчет начинается с поглощенной дозы.

Для представления стохастического риска используются величины дозы эквивалентная доза H Tи эффективная доза E, а соответствующие дозовые коэффициенты и коэффициенты используются для их расчета из поглощенной дозы. Эквивалентные и эффективные количества доз выражены в единицах зиверт или бэр, что означает, что были приняты во внимание биологические эффекты. Расчет стохастического риска осуществляется в соответствии с рекомендациями Международного комитета по радиационной защите (ICRP) и Международной комиссии по радиационным единицам и измерениям (ICRU). Разработанная ими согласованная система величин радиационной защиты показана на прилагаемой диаграмме.

Для облучения всего тела с гамма-лучами или рентгеновскими лучами коэффициенты модификации численно равны 1, что означает, что в этом случае доза в серых тонах равна доза в зивертах.

Разработка концепции поглощенной дозы и серого цвета

Использование раннего трубки Крукса рентгеновского аппарата в 1896 году. Один человек рассматривает свою руку с помощью флюороскопа чтобы оптимизировать выбросы через трубку, другой держит голову близко к трубке. Никаких мер предосторожности не принимается. Памятник мученикам радиологии, установленный в 1936 году в больнице Св. Георга в Гамбурге, другие имена добавлены в 1959 году.

Вильгельм Рентген впервые обнаружил рентгеновские лучи на 8 ноября 1895 года, и их использование очень быстро распространилось для медицинской диагностики, особенно для лечения переломов и инородных тел, где они были революционным улучшением по сравнению с предыдущими методами.

В связи с широким использованием рентгеновских лучей и растущим осознанием опасности ионизирующего излучения, стандарты измерения интенсивности излучения стали необходимыми, и в разных странах были разработаны свои собственные, но с использованием разных определений и методов. В конце концов, в целях содействия международной стандартизации на первом заседании Международного радиологического конгресса (ICR) в Лондоне в 1925 году было предложено создать отдельный орган для рассмотрения единиц измерения. Это называлось Международной комиссией по радиационным единицам и измерениям, или ICRU, и возникло во Втором ICR в Стокгольме в 1928 году под председательством Манне Зигбана.

Один из первых Методика измерения интенсивности рентгеновских лучей заключалась в измерении их ионизирующего эффекта в воздухе с помощью заполненной воздухом ионной камеры . На первом заседании ICRU было предложено определить одну единицу дозы рентгеновского излучения как количество рентгеновских лучей, которые производят один esu заряда на один кубический сантиметр сухой воздух при 0 ° C и давлении 1 стандартная атмосфера. Эта единица радиационного воздействия была названа рентген в честь Вильгельма Рентгена, умершего пятью годами ранее. На заседании ICRU в 1937 году это определение было расширено и теперь распространяется на гамма-излучение. Этот подход, хотя и был большим шагом вперед в стандартизации, имел недостаток в том, что он не являлся прямым измерением поглощения излучения и, следовательно, эффекта ионизации в различных типах материи, включая ткани человека, и представлял собой измерение только эффекта рентгеновские лучи при определенных обстоятельствах; эффект ионизации в сухом воздухе.

В 1940 году Луи Гарольд Грей, который изучал влияние нейтронного повреждения на человеческие ткани, вместе с Уильямом Валентайном Мейнердом и радиобиолог Джон Рид опубликовали статью, в которой была предложена новая единица измерения, получившая название «грамм-рентген» (обозначение: гр) и определяемая как «то количество нейтронного излучения, которое дает приращение энергии в единице объема. ткань, равная приращению энергии, произведенной в единице объема воды одним рентгеном излучения ». Было обнаружено, что эта единица эквивалентна 88 эрг в воздухе, а поглощенная доза, как впоследствии стало известно, зависела от взаимодействия излучения с облучаемым материалом, а не только от выражения радиационного воздействия или интенсивности, которые рентген представлены. В 1953 году ICRU рекомендовал рад, равный 100 эрг / г, в качестве новой единицы измерения поглощенного излучения. Рад был выражен в последовательных cgs единицах.

В конце 1950-х годов CGPM пригласила ICRU присоединиться к другим научным организациям для работы над разработкой Международной системы единиц., или SI. Было решено определить в системе СИ единиц поглощенного излучения как энергию, выделяемую на единицу массы, как было определено в рад, но в единицах MKS это будет Дж / кг. Это было подтверждено в 1975 году 15-м CGPM, и устройство было названо «серым» в честь Луи Гарольда Грея, умершего в 1965 году. Серый цвет был равен 100 рад, единице cgs.

Другое применение

Поглощенная доза также используется для управления облучением и измерения воздействия ионизирующего излучения на неодушевленное вещество в ряде областей.

Живучесть компонентов

Поглощенная доза используется для оценки живучести таких устройств, как электронные компоненты, в условиях ионизирующего излучения.

Радиационное упрочнение

Измерение поглощенной дозы, поглощенной неодушевленным веществом, жизненно важно в процессе радиационного упрочнения, который повышает устойчивость электронных устройств к радиационным воздействиям.

Облучение пищевых продуктов

Поглощенная доза - это величина физической дозы, используемая для обеспечения того, чтобы облученная пища получила правильную дозу для обеспечения эффективности. В зависимости от области применения используются переменные дозы, которые могут достигать 70 кГр.

Величины, связанные с излучением

В следующей таблице показаны величины излучения в единицах СИ и не в системе СИ:

Величины, связанные с ионизирующим излучением вид ‧ обсуждение ‧
КоличествоЕдиницаСимволДеривацияГодSI эквивалент
Деятельность (A)беккерель Бкs1974единица СИ
кюри Ки3,7 × 10 с19533,7 × 10 Бк
резерфорд Rd10 с19461000000 Бк
Воздействие (X)кулон на килограмм Кл / кгКкг воздуха1974единица СИ
рентген Resu / 0,001293 г воздух19282,58 × 10 Кл / кг
Поглощенная доза (D)серый ГрJ ⋅кг1974единица СИ
эрг на граммэрг / гэрг⋅г19501,0 × 10 Гр
рад рад100 эрг⋅г19530,010 Гр
Эквивалентная доза (H)зиверт ЗвДж⋅кг × WR 1977единица СИ
r Эквивалент öntgen man rem100 эрг⋅gx WR 19710,010 Зв

Хотя Комиссия по ядерному регулированию США разрешает использование единиц кюри, rad и rem наряду с единицами СИ, директивами Европейского Союза европейских единиц измерения требуется, чтобы их использование для "общедоступных здоровье... цели »должны быть прекращены к 31 декабря 1985 года.

См. также

Примечания

Ссылки

Литература

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-08 19:44:08
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте