Эффективная доза (радиация)

Эффективная доза представляет собой количество доз в Международной комиссии по радиологической защите (МКРЗ) системы радиационной защиты . ^[1]

Это ткань-взвешенной сумма эквивалентных доз во всех указанных тканях и органах тела человека и представляет собой стохастический риск для здоровья всего тела, которая является вероятностью по индукции рака и генетических эффектов, низких уровней ионизирующего излучения . ^{[2] [3]} Он учитывает тип излучения и природу каждого облучаемого органа или ткани и позволяет суммировать дозы на органы из-за различных уровней и типов излучения, как внутреннего, так и внешнего, для получения общей расчетной эффективная доза.

Единицей измерения эффективной дозы в системе СИ является зиверт (Зв), который представляет 5,5% вероятность развития рака. ^[4] Эффективная доза не предназначена для измерения детерминированного воздействия на здоровье, которое представляет собой серьезность острого повреждения тканей, которое обязательно произойдет, которое измеряется количеством поглощенной дозы . ^[5]

Концепция эффективной дозы была разработана Вольфгангом Якоби и опубликована в 1975 году и была настолько убедительной, что МКРЗ включила ее в свои общие рекомендации 1977 года (публикация 26) как «эквивалент эффективной дозы». ^[6] Название «эффективная доза» заменило название «эффективный эквивалент дозы» в 1991 году. ^[7] С 1977 года это была центральная величина для ограничения дозы в международной системе радиологической защиты МКРЗ . ^[1]

Использует [ редактировать ]

Величины доз внешнего облучения, используемые в радиационной защите и дозиметрии

Согласно МКРЗ, основными видами использования эффективной дозы являются предполагаемая оценка дозы для планирования и оптимизации радиационной защиты, а также демонстрация соблюдения пределов дозы для целей регулирования. Таким образом, эффективная доза является центральной величиной дозы для целей регулирования. ^[8]

МКРЗ также сообщает, что эффективная доза внесла значительный вклад в радиологическую защиту, поскольку она позволила суммировать дозы от всего и частичного облучения организма от внешнего излучения различных типов и от поступления радионуклидов. ^[9]

Использование для дозы внешнего облучения [ править ]

Расчет эффективной дозы требуется для частичного или неравномерного облучения тела человека, поскольку в эквивалентной дозе учитывается не облучаемая ткань, а только тип излучения. Различные ткани организма по-разному реагируют на ионизирующее излучение, поэтому МКРЗ присвоила коэффициенты чувствительности определенным тканям и органам, чтобы можно было рассчитать эффект частичного облучения, если известны облученные области. ^[10] Поле излучения, облучающее только часть тела, будет нести меньший риск, чем если бы такое же поле облучало все тело. Чтобы принять это во внимание, рассчитываются и суммируются эффективные дозы облученных составных частей тела. Это становится эффективной дозой для всего тела, величина дозы E. Это величина «защитной» дозы, которую можно рассчитать, но невозможно измерить на практике.

Эффективная доза будет нести один и тот же эффективный риск для всего тела независимо от того, где она была применена, и она будет нести такой же эффективный риск, как и такое же количество эквивалентной дозы, равномерно применяемой для всего тела.

Использование для внутренней дозы [ править ]

Эффективная доза может быть рассчитана для ожидаемой дозы, которая представляет собой дозу внутреннего облучения в результате вдыхания, проглатывания или инъекции радиоактивных материалов.

Используемая доза составляет:

Предполагаемая эффективная доза E ( t ) представляет собой сумму произведений ожидаемых эквивалентных доз для органа или ткани и соответствующих весовых коэффициентов ткани W _T , где t - время интегрирования в годах после приема. Период действия обязательств составляет 50 лет для взрослых и 70 лет для детей. ^[11]

Расчет эффективной дозы [ править ]

График, показывающий соотношение величин защитной дозы в единицах СИ

Ионизирующее излучение выделяет энергию в облучаемое вещество. Величина, используемая для выражения этого, - это поглощенная доза , величина физической дозы, которая зависит от уровня падающего излучения и свойств поглощения облучаемого объекта. Поглощенная доза - это физическая величина, которая не является удовлетворительным показателем биологического эффекта, поэтому, чтобы учесть стохастический радиологический риск, Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU) и МКРЗ для расчета биологического эффекта поглощенной дозы.

Для получения эффективной дозы рассчитанная доза, поглощенная органом, D _T сначала корректируется с учетом типа излучения с использованием фактора W _R, чтобы получить средневзвешенное значение эквивалентной дозы H _T, полученной в облучаемых тканях тела, а затем результат корректируется с учетом ткани или органы , облучаемые использование коэффициента W _T , чтобы произвести эффективное количество дозы Е .

Сумма эффективных доз для всех органов и тканей тела представляет собой эффективную дозу для всего тела. Если облучается только часть тела, то для расчета эффективной дозы используются только эти области. Весовые коэффициенты ткани в сумме составляют 1,0, так что, если все тело облучается равномерно проникающим внешним излучением, эффективная доза для всего тела равна эквивалентной дозе для всего тела.

Использование весового коэффициента ткани W _T [ править ]

Весовые коэффициенты ICRP для ткани приведены в прилагаемой таблице, а также приведены уравнения, используемые для расчета либо из поглощенной, либо из эквивалентной дозы.

Некоторые ткани, такие как костный мозг, особенно чувствительны к радиации, поэтому им присваивается весовой коэффициент, который непропорционально велик по сравнению с той долей массы тела, которую они представляют. Другие ткани, такие как твердая поверхность кости, особенно нечувствительны к радиации, и им присваивается непропорционально низкий весовой коэффициент.

В расчете на эквивалентную дозу:

${\ displaystyle E = \ sum _ {T} W_ {T} \ cdot H_ {T} = \ sum _ {T} W_ {T} \ sum _ {R} W_ {R} \ cdot {\ bar {D} } _ {T, R}}$.

В расчете на поглощенную дозу:

${\ Displaystyle E = \ sum _ {T} W_ {T} \ sum _ {R} W_ {R} \ cdot {\ frac {\ int _ {T} D_ {R} (x, y, z) \ rho (x, y, z) dV} {\ int _ {T} \ rho (x, y, z) dV}}}$

Где

${\ displaystyle E}$ эффективная доза для всего организма

${\ displaystyle H_ {T}}$эквивалентная доза, поглощенная тканью T

${\ displaystyle W_ {T}}$ - весовой коэффициент ткани, определяемый регламентом

${\ displaystyle W_ {R}}$ - весовой коэффициент излучения, определенный нормативными актами.

${\ displaystyle {\ bar {D}} _ {T, R}}$- усредненная по массе поглощенная доза в ткани T от излучения типа R

${\ Displaystyle D_ {R} (х, у, г)}$поглощенная доза излучения типа R как функция местоположения

${\ Displaystyle \ rho (х, у, г)}$ плотность как функция местоположения

${\ displaystyle V}$ объем

${\ displaystyle T}$ интересующая ткань или орган

Весовые коэффициенты ICRP для ткани выбираются так, чтобы представить долю риска для здоровья или биологического эффекта, который относится к конкретной названной ткани. Эти весовые коэффициенты пересматривались дважды, как показано на диаграмме выше.

Комиссия по ядерному регулированию США по- прежнему поддерживает в своих правилах весовые коэффициенты МКРЗ 1977 года, несмотря на более поздние пересмотренные рекомендации МКРЗ. ^[15]

По типу медицинской визуализации [ править ]

Воздействие на здоровье [ править ]

Ионизирующее излучение, как правило, вредно и потенциально смертельно для живых существ, но может быть полезно для здоровья при лучевой терапии для лечения рака и тиреотоксикоза . Наиболее частым его воздействием является индукция рака с латентным периодом в годы или десятилетия после заражения. Высокие дозы могут вызвать визуально драматические лучевые ожоги и / или быструю смерть в результате острого лучевого синдрома . Контролируемые дозы используются для медицинской визуализации и лучевой терапии .

Нормативная номенклатура [ править ]

Правила Великобритании [ править ]

Правила Великобритании по ионизирующим излучениям 1999 г. определяют использование термина «эффективная доза»; «Любая ссылка на эффективную дозу означает сумму эффективной дозы для всего тела от внешнего излучения и ожидаемой эффективной дозы от внутреннего излучения». ^[19]

Эквивалент эффективной дозы в США [ править ]

Комиссия по ядерному регулированию США сохранила в системе регулирования США старый термин « эффективный эквивалент дозы» для обозначения количества, аналогичного эффективной дозе МКРЗ. СРН общей эффективная эквивалентная дозы (Тьеде) представляет собой сумму внешней эффективной дозы с внутренней дозой совершенной; другими словами, все источники дозы.

В США кумулятивная эквивалентная доза от внешнего облучения всего тела обычно сообщается работникам атомной энергетики в регулярных дозиметрических отчетах.

• Эквивалент глубокой дозы (DDE), который в действительности является эквивалентной дозой для всего тела
• неглубокий эквивалент дозы (SDE), который на самом деле является эффективной дозой для кожи

История [ править ]

Концепция эффективной дозы была введена в 1975 году Вольфгангом Якоби (1928–2015) в его публикации «Концепция эффективной дозы: предложение по комбинации доз для органов». ^{[6] [20]} В 1977 году он был быстро включен МКРЗ как «эквивалент эффективной дозы» в Публикацию 26. В 1991 г. в публикации 60 МКРЗ название было сокращено до «эффективная доза». ^[21] Это количество иногда неправильно называют «эквивалентом дозы» из-за более раннего названия, и это неправильное название, в свою очередь, вызывает путаницу с эквивалентной дозой . Весовые коэффициенты ткани были пересмотрены в 1990 и 2007 годах в связи с новыми данными.

Будущее использование эффективной дозы [ править ]

На 3-м Международном симпозиуме МКРЗ по системе радиологической защиты в октябре 2015 года целевая группа 79 МКРЗ сообщила об «использовании эффективной дозы в качестве связанной с риском величины радиологической защиты».

Это включало предложение прекратить использование эквивалентной дозы в качестве отдельной защитной величины. Это позволило бы избежать путаницы между эквивалентной дозой, эффективной дозой и эквивалентом дозы и использовать поглощенную дозу в Гр как более подходящую величину для ограничения детерминированных эффектов для хрусталика глаза, кожи, рук и ног. ^[22]

Было также предложено использовать эффективную дозу в качестве приблизительного показателя возможного риска от медицинских осмотров. Эти предложения должны будут пройти следующие этапы:

• Обсуждение в комитетах МКРЗ
• Редакция отчета целевой группой
• Повторное рассмотрение комитетами и главной комиссией
• Общественные консультации

См. Также [ править ]

• Радиоактивность
• Коллективная доза
• Общая эффективная эквивалентная доза
• Эквивалент глубокой дозы
• Кумулятивная доза
• Ожидаемый эквивалент дозы
• Ожидаемая эффективная эквивалентная доза

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

MA Boyd. "Запутанный мир радиационной дозиметрии - 9444" (PDF) . Агентство по охране окружающей среды США . Архивировано из оригинального (PDF) 21 декабря 2016 года . Проверено 26 мая 2014 . - учет хронологических различий между дозиметрическими системами США и МКРЗ