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
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 внешнего облучения
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, дозы величины Е . 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
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
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.
Чтобы получить эффективную дозу, рассчитанная доза поглощенного органа D T сначала корректируется с учетом типа излучения с использованием фактора W R, чтобы получить средневзвешенное значение эквивалентной дозы H T, полученной в облученных тканях тела, и результат дополнительно 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
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 излучению, и им присваивается непропорционально низкий весовой коэффициент.
Органы | Весовые коэффициенты тканей | ||
---|---|---|---|
ICRP26 1977 г. | ICRP60 1990 [13] | ICRP103 2007 [14] | |
Гонады | 0,25 | 0,20 | 0,08 |
Красный костный мозг | 0,12 | 0,12 | 0,12 |
Двоеточие | - | 0,12 | 0,12 |
Легкое | 0,12 | 0,12 | 0,12 |
Желудок | - | 0,12 | 0,12 |
Грудь | 0,15 | 0,05 | 0,12 |
Мочевой пузырь | - | 0,05 | 0,04 |
Печень | - | 0,05 | 0,04 |
Пищевод | - | 0,05 | 0,04 |
Щитовидная железа | 0,03 | 0,05 | 0,04 |
Кожа | - | 0,01 | 0,01 |
Костная поверхность | 0,03 | 0,01 | 0,01 |
Слюнные железы | - | - | 0,01 |
Мозг | - | - | 0,01 |
Остаток тела | 0,30 | 0,05 | 0,12 |
Общее | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
В расчете на эквивалентную дозу:
- .
В расчете на поглощенную дозу:
Где
- эффективная доза для всего организма
- эквивалентная доза, поглощенная тканью T
- - весовой коэффициент ткани, определяемый регламентом
- - весовой коэффициент излучения, определенный нормативными актами.
- - усредненная по массе поглощенная доза в ткани T от излучения типа R
- поглощенная доза излучения типа R как функция местоположения
- плотность как функция местоположения
- объем
- 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
Эффективная доза по типу медицинской визуализации | |||
---|---|---|---|
Органы-мишени | Тип экзамена | Эффективная доза для взрослых [16] | Эквивалентное время радиационного фона [16] |
КТ головы | Одиночная серия | 2 мЗв | 8 месяцев |
С + без радиоконтраста | 4 мЗв | 16 месяцев | |
Грудь | КТ грудной клетки | 7 мЗв | 2 года |
КТ грудной клетки, протокол скрининга на рак легких | 1,5 мЗв | 6 месяцев | |
Рентгенограмма грудной клетки | 0,1 мЗв | 10 дней | |
Сердце | Коронарная КТ-ангиография | 12 мЗв | 4 года |
Коронарная компьютерная томография кальция | 3 мЗв | 1 год | |
Брюшной | КТ брюшной полости и таза | 10 мЗв | 3 года |
КТ брюшной полости и таза, протокол низких доз | 3 мЗв [17] | 1 год | |
КТ брюшной полости и таза с + без рентгеноконтрастности | 20 мЗв | 7 лет | |
КТ-колонография | 6 мЗв | 2 года | |
Внутривенная пиелограмма | 3 мЗв | 1 год | |
Верхний желудочно-кишечный ряд | 6 мЗв | 2 года | |
Нижний желудочно-кишечный ряд | 8 мЗв | 3 года | |
Позвоночник | Рентген позвоночника | 1,5 мЗв | 6 месяцев |
КТ позвоночника | 6 мЗв | 2 года | |
Конечности | Рентген конечности | 0,001 мЗв | 3 часа |
КТ-ангиография нижних конечностей | 0,3 - 1,6 мЗв [18] | 5 недель - 6 месяцев | |
Стоматологический рентген | 0,005 мЗв | 1 день | |
DEXA (плотность кости) | 0,001 мЗв | 3 часа | |
Комбинация ПЭТ-КТ | 25 мЗв | 8 лет | |
Маммография | 0,4 мЗв | 7 недель |
Влияние на здоровье
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
Правила Великобритании
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]
Эффективный эквивалент дозы в США
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
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
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
Смотрите также
- Радиоактивность
- Коллективная доза
- Общая эффективная эквивалентная доза
- Эквивалент глубокой дозы
- Кумулятивная доза
- Ожидаемый эквивалент дозы
- Ожидаемая эффективная эквивалентная доза
Рекомендации
- ^ a b Публикация МКРЗ, 103 пункт 103
- ^ Публикация 103 МКРЗ, глоссарий
- ^ Публикация МКРЗ 103, пункт 104 и 105
- ^ Публикация 103 МКРЗ
- ^ МКРЗ доклад 103 пункт 104 и 105
- ^ a b Журнал радиологической защиты Том 35 № 3 2015. «Некролог - Вольфганг Якоби 1928–2015».
- ^ Публикация 103 МКРЗ, краткое содержание параграф 101.
- ^ Публикация 103 МКРЗ, краткое изложение параграфа j
- ^ Публикация 103 МКРЗ, параграф 101
- ^ Публикация 103 МКРЗ, параграф 22 и глоссарий
- ^ Публикация 103 МКРЗ - Глоссарий.
- ^ UNSCEAR-2008 Приложение A стр. 40, таблица A1, извлечено 2011-7-20
- ^ Веннарт, J. (1991). «Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 1990 г.» . Летопись МКРЗ . Публикация МКРЗ 60. 21 (1–3): 199. Bibcode : 1991JRP .... 11..199V . DOI : 10.1088 / 0952-4746 / 11/3/006 . ISBN 978-0-08-041144-6. Проверено 17 мая 2012 года .
- ^ «Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 2007 г.» . Летопись МКРЗ . Публикация МКРЗ 103. 37 (2–4). 2007. ISBN 978-0-7020-3048-2. Архивировано из оригинального 16 ноября 2012 года . Проверено 17 мая 2012 года .
- ^ 10 CFR 20.1003 . Комиссия по ядерному регулированию США. 2009 . Проверено 25 ноября 2012 года .
- ^ a b Если иное не указано в полях, ссылка:
- «Доза излучения при рентгеновских и компьютерных исследованиях» . RadiologyInfo.org от радиологического общества Северной Америки . Проверено 23 октября 2017 . - ^ Брисбен, Уэйн; Бейли, Майкл Р .; Соренсен, Мэтью Д. (2016). «Обзор методов визуализации камней в почках» . Nature Reviews Urology (Обзорная статья). Springer Nature. 13 (11): 654–662. DOI : 10.1038 / nrurol.2016.154 . ISSN 1759-4812 . PMC 5443345 .
- ^ Чжан, Чжуоли; Ци, Ли; Meinel, Felix G .; Чжоу, Чанг Шэн; Чжао, Ян Э .; Шёпф, У. Джозеф; Чжан, Лун Цзян; Лу, Гуан Мин (2014). «Качество изображения и доза излучения при КТ-ангиографии нижних конечностей с использованием 70 кВп, сбора данных с высоким шагом и итеративной реконструкции, подтвержденной синограммой» . PLoS ONE . 9 (6): e99112. DOI : 10.1371 / journal.pone.0099112 . ISSN 1932-6203 .
- ^ Правила Великобритании по ионизирующим излучениям 1999 г.
- ^ Якоби В. (1975). «Понятие эффективной дозы - предложение по комбинации органных доз». Radiat. Environ. Биофиз . 12 (2): 101–109. DOI : 10.1007 / BF01328971 . PMID 1178826 . S2CID 44791936 .
- ^ Пункт 101 МКРЗ Публикация 103
- ^ «Использование эффективной дозы», Джон Харрисон. 3-й Международный симпозиум по системе радиологической защиты, октябрь 2015 г., Сеул.
Внешние ссылки
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