Absorbovaná dávka - Absorbed dose

Absorbovaná dávka je množství dávky, které je mírou energie uložené v hmota podle ionizující radiace na jednotku hmotnosti. Absorbovaná dávka se používá k výpočtu absorpce dávky v živé tkáni v obou radiační ochrana (snížení škodlivých účinků) a radiologie (potenciální příznivé účinky například při léčbě rakoviny). Používá se také k přímému porovnání vlivu záření na neživou hmotu, například v radiační kalení.

The SI měrná jednotka je šedá (Gy), která je definována jako jeden Joule energie absorbované na kilogram hmoty.^[1] Starší, non-SI CGS jednotka rad, se někdy také používá, převážně v USA.

Deterministické účinky

Obvykle se v radiační ochraně nemodifikovaná absorbovaná dávka používá pouze k označení okamžitých účinků na zdraví v důsledku vysokých úrovní akutní dávky. Jedná se o tkáňové efekty, například v syndrom akutního záření, které jsou také známé jako deterministické efekty. Jde o efekty, které se jistě vyskytnou v krátké době.

Účinky akutního ozáření

Radiační terapie

Měření absorbované dávky ve tkáni má v radiobiologii zásadní význam, protože se jedná o míru množství energie, kterou dopadající záření dodává cílové tkáni.

Výpočet dávky

Absorbovaná dávka se rovná radiační expozici (ionty nebo C / kg) paprsku záření vynásobený ionizační energií ionizovaného média.

Například ionizační energie suchého vzduchu při 20 ° C a 101,325kPa tlaku je 33.97±0,05 J / C.^[3] (33,97 eV na iontový pár) Proto expozice 2.58×10⁻⁴ C / kg (1 rentgen ) by vložil absorbovanou dávku 8.76×10⁻³ J / kg (0,00876 Gy nebo 0,876 rad) v suchém vzduchu za těchto podmínek.

Pokud absorbovaná dávka není stejnoměrná nebo pokud se aplikuje pouze na část těla nebo předmětu, lze vypočítat absorbovanou dávku představující celou položku pomocí hmotnostně váženého průměru absorbovaných dávek v každém bodě.

Přesněji,^[4]

${ displaystyle { bar {D_ {T}}} = { frac { int _ {T} D (x, y, z) rho (x, y, z) dV} { int _ {T} rho (x, y, z) dV}}}$

Kde

${ displaystyle { bar {D_ {T}}}}$ je hmotnostně zprůměrovaná absorbovaná dávka celé položky T

${ displaystyle T}$ je předmětem zájmu

${ displaystyle D (x, y, z)}$ je absorbovaná dávka jako funkce umístění

${ displaystyle rho (x, y, z)}$ je hustota jako funkce polohy

${ displaystyle V}$ je objem

Lékařské úvahy

Nerovnoměrná absorbovaná dávka je běžná pro měkké záření, jako je rentgenové záření s nízkou energií nebo beta záření. Vlastní stínění znamená, že absorbovaná dávka bude vyšší v tkáních směřujících ke zdroji než hlouběji v těle.

Hmotnostní průměr může být důležitý při hodnocení rizik radioterapeutické léčby, protože jsou určeny k cílení na velmi specifické objemy v těle, obvykle na nádor. Například pokud je 10% hmoty kostní dřeně pacienta ozářeno lokálně 10 Gy záření, pak by absorbovaná dávka v kostní dřeni byla celkově 1 Gy. Kostní dřeň tvoří 4% tělesné hmotnosti, takže celotělová absorbovaná dávka by byla 0,04 Gy. První obrázek (10 Gy) naznačuje místní účinky na nádor, zatímco druhý a třetí obrázek (1 Gy a 0,04 Gy) jsou lepšími ukazateli celkových účinků na zdraví celého organismu. Na těchto obrázcích by musely být provedeny další výpočty dozimetrie, aby se dosáhlo smysluplné účinné dávky, která je nutná pro odhad rizika rakoviny nebo jiných stochastických účinků.

Pokud se k léčbě rakoviny používá ionizující záření, lékař obvykle předepíše radioterapie léčba v jednotkách šedé. Lékařské zobrazování dávky mohou být popsány v jednotkách coulomb za kilogram, ale když radiofarmaka jsou používány, budou obvykle podávány v jednotkách becquerel.

Stochastické riziko - převod na ekvivalentní dávku

Externí dávková množství použitá v radiační ochraně a dozimetrii

Graficky znázorňující vztah množství "ochranné dávky" v SI Jednotky

Pro stochastický radiační riziko definované jako pravděpodobnost indukce rakoviny a genetické účinky vyskytující se v dlouhodobém měřítku je třeba vzít v úvahu typ záření a citlivost ozářených tkání, což vyžaduje použití modifikujících faktorů k vytvoření rizikového faktoru síta. Jeden sievert nese s sebou 5,5% šanci na případný rozvoj rakoviny na základě lineární bezprašný model.^[5][6] Tento výpočet začíná absorbovanou dávkou.

Představovat stochastické riziko množství dávky ekvivalentní dávka H _T a efektivní dávka E jsou použity a pro jejich výpočet z absorbované dávky jsou použity příslušné dávkové faktory a koeficienty.^[7] Ekvivalentní a efektivní dávková množství jsou vyjádřena v jednotkách sievert nebo rem což znamená, že byly vzaty v úvahu biologické účinky. Odvození stochastického rizika je v souladu s doporučeními Mezinárodní výbor pro radiační ochranu (ICRP) a Mezinárodní komise pro radiační jednotky a měření (ICRU). Soudržný systém radiačních ochranných veličin, které vyvinuli, je uveden v doprovodném schématu.

Pro záření celého těla s Gama paprsky nebo rentgenové záření modifikační faktory jsou numericky rovny 1, což znamená, že v tom případě se šedá dávka rovná dávce v sítích.

Vývoj koncepce absorbované dávky a šedé

Používání brzy Crookesova trubice Rentgenový přístroj v roce 1896. Jeden muž si prohlíží ruku s fluoroskop pro optimalizaci emisí z trubice má druhý hlavu blízko trubice. Nejsou přijímána žádná preventivní opatření.

Památník Radiology Martyrs, postavený v roce 1936 v nemocnici St. Georg v Hamburku, další jména byla přidána v roce 1959.

Wilhelm Röntgen poprvé objeven Rentgenové záření 8. listopadu 1895 a jejich použití se velmi rychle rozšířilo pro lékařskou diagnostiku, zejména zlomených kostí a vložených cizích předmětů, kde představovaly revoluční zlepšení oproti předchozím technikám.

Vzhledem k širokému použití rentgenových paprsků a rostoucímu uvědomění si nebezpečí ionizujícího záření byly pro intenzitu záření nezbytné standardy měření a různé země vyvinuly své vlastní, ale s použitím odlišných definic a metod. První mezinárodní kongres radiologického kongresu (ICR) v Londýně v roce 1925 navrhl za účelem podpory mezinárodní standardizace samostatný orgán, který by zvážil měrné jednotky. Tomu se říkalo Mezinárodní komise pro radiační jednotky a měření nebo ICRU,^[A] a vznikl na druhém ICR ve Stockholmu v roce 1928 pod vedením Manne Siegbahn.^[8][9][b]

Jednou z prvních technik měření intenzity rentgenových paprsků bylo měření jejich ionizujícího účinku ve vzduchu pomocí vzduchem iontová komora. Na prvním zasedání ICRU bylo navrženo, aby jedna jednotka dávky rentgenového záření byla definována jako množství rentgenového záření, které by esu v jednom kubický centimetr suchého vzduchu při 0° C a 1 standardní atmosféra tlaku. Tato jednotka radiační expozice byla pojmenována rentgen na počest Wilhelma Röntgena, který zemřel před pěti lety. Na zasedání ICRU v roce 1937 byla tato definice rozšířena tak, aby se vztahovala na gama záření.^[10] Tento přístup, i když byl velkým krokem vpřed ve standardizaci, měl tu nevýhodu, že nebyl přímým měřítkem absorpce záření, a tím i ionizačního účinku, u různých druhů látek, včetně lidské tkáně, a byl pouze měřením účinku rentgenové záření za určitých okolností; ionizační účinek v suchém vzduchu.^[11]

V roce 1940 Louis Harold Gray, kteří spolu se studiem vlivu poškození neutronů na lidskou tkáň William Valentine Mayneord a radiobiolog John Read, publikovali článek, ve kterém nová měrná jednotka, daboval "gram rentgen" (symbol: gr) bylo navrženo a definováno jako „to množství neutronového záření, které produkuje přírůstek energie v jednotkovém objemu tkáně rovný přírůstku energie produkované v jednotkovém objemu vody jedním rentgenovým paprskem“.^[12] Bylo zjištěno, že tato jednotka odpovídá 88 náplastím ve vzduchu a absorbovanou dávku, jak se později stala známou, učinila závislou na interakci záření s ozářeným materiálem, nejen na vyjádření radiační expozice nebo intenzitě, kterou rentgen zastoupeny. V roce 1953 ICRU doporučila rad, rovnající se 100 erg / g, jako nová měrná jednotka absorbovaného záření. Rad byl vyjádřen koherentně cgs Jednotky.^[10]

Na konci padesátých let vyzvala CGPM ICRU, aby se připojila k dalším vědeckým orgánům, aby pracovaly na vývoji Mezinárodní systém jednotek nebo SI.^[13] Bylo rozhodnuto definovat jednotku SI absorbovaného záření jako energii uloženou na jednotku hmotnosti, což je způsob, jakým byl definován rad, ale v MKS jednotky bylo by to J / kg. To bylo potvrzeno v roce 1975 15. CGPM a jednotka byla pojmenována „šedá“ na počest Louise Harolda Graye, který zemřel v roce 1965. Šedá byla rovna 100 rad, jednotka cgs.

Jiná použití

Absorbovaná dávka se také používá k řízení ozáření a měření účinků ionizujícího záření na neživou hmotu v řadě polí.

Přežití komponent

Absorbovaná dávka se používá k hodnocení přežití zařízení, jako jsou elektronické součástky, v prostředí ionizujícího záření.

Radiační kalení

Měření absorbované dávky absorbované neživou hmotou je v procesu nezbytné radiační kalení což zvyšuje odolnost elektronických zařízení proti účinkům záření.

Ozařování potravin

Absorbovaná dávka je fyzické množství dávky použité k zajištění ozářené jídlo dostal správnou dávku, aby byla zajištěna účinnost. V závislosti na aplikaci se používají různé dávky, které mohou dosahovat až 70 kGy.

Radiační veličiny

Následující tabulka ukazuje množství záření v jednotkách SI a jiných než SI:

Ačkoli Rada pro jadernou regulaci Spojených států povoluje použití jednotek kurie, rad, a rem vedle jednotek SI,^[14] the Evropská unie Evropské směrnice o jednotkách měření požaduje, aby jejich používání pro „veřejné zdraví ... účely“ bylo do 31. prosince 1985 vyřazeno.^[15]

Viz také

• Kerma (fyzika)
• Průměrná dávka žlázy
• Kategorie: Jednotky dávky záření

Poznámky

Reference

Literatura

• ICRP (2007). „Doporučení Mezinárodní komise pro radiační ochranu z roku 2007“. Annals of the ICRP. Publikace ICRP 103. 37 (2–4). ISBN  978-0-7020-3048-2. Citováno 17. května 2012.CS1 maint: ref = harv (odkaz)

externí odkazy

• Specifické dávkové konstanty gama záření pro nuklidy důležité pro dozimetrii a radiologické hodnocení, Laurie M. Unger a D. K. Trubey, Oak Ridge National Laboratory, květen 1982 - obsahuje konstanty dávky gama záření (v tkáni) pro přibližně 500 radionuklidů.