12. Дозиметрия. Дозы: экспозиционная, поглощенная, эквивалентная и эффективная; соотношение между системными и внесистемными (традиционными) единицами доз. Коллективные дозы.

Дозиметрия - это измерение дозы или ее мощности.

Доза ионизирующего излучения - количество энергии ионизирующей радиации, поглощенной единицей массы любой облучаемой среды. Мощность дозы - доза излучения в единицу времени.

Основная задача дозиметрии - определение дозы излучения в различных средах и в тканях живого организма.

Значение дозиметрии:

- необходима для количественной и качественной оценки биологического эффекта доз ионизирующих излучений при внешнем и внутреннем облучении организма

- необходима для обеспечения радиационной безопасности при ра­боте с радиоактивными веществами

- с ее помощью можно обнаружить источник излучения, определить его вид, количество энергии, а также степень воздействия излучения на облучаемый объект.

Виды доз:

а) экспозиционная доза (Х) - количественная характеристика поля источника ионизирующего излучения (гамма или рентгеновского), характеризующая величину ионизации сухого воздуха при атмосферном давлении.

Кулон на килограмм (Кл/кг, C/kg) - системная единица экспозиционной дозы; 1 Кл/кг равен экспозиционной дозе фотонного излучения, при которой сумма электрических зарядов всех ионов одного знака, созданных электронами, освобожденными в облученном воздухе массой 1 кг, при полном использовании ионизирующей способности всех электронов, равна 1 Кл.

Рентген (Р, R) - традиционная (внесистемная) единица экспозиционной дозы; 1 рентген равен экспозиционной дозе рентгеновского или гамма-излучения в воздухе, при которой в результате полной ионизации в 1 см³ сухого атмосферного воздуха при температуре 0^о С и давлении 760 мм рт. ст. (т.е. в 0,001293 г сухого атмосферного воздуха) образуются ионы, несущие заряд, равный 1 единице заряда СГС каждого знака.

СГС - система единиц измерения, в которой существуют три независимые величины: сантиметр-грамм-секунда.

Соотношение единиц: 1 Р = 2,58*10^-4 Кл/кг (точно); 1 Кл/кг = 3,88*10³ Р (приблизительно).

Мощность экспозиционной дозы - величина, выраженная в мР/ч или мкР/ч. Обычные фоновые показатели мощности экспозиционной дозы для Беларуси - до 18-20 мкР/ч.

По традиции экспозиционную дозу использовали в рентгенодиагностике благодаря тому, что ионизирующая способность рентгеновского излучения для воздуха и биологической ткани приблизительно одинакова. Однако, при переходе к высокоэнергетическим типам излучения, выяснилась ограниченность использования этой характеристики при оценке поглощенной дозы, особенно в живых организмах. В связи с этим экспозиционная доза применяется для оценки поля источника излучения, а для определения взаимодействия ионизирующих излучений со средой используется поглощенная доза.

б) поглощенная доза (D) - количество энергии, поглощаемое единицей массы облучаемого вещества.

Джоуль на килограмм (Грей, Гр, Gy) - системная единица поглощенной дозы. 1 Дж/кг = 1 Гр.

Рад (rad, rd - radiation absorbed dose - поглощенная доза излучения) - традиционная (внесистемная) единица поглощенной дозы.

Соотношение единиц: 1 рад = 0,01 Гр.

Для мягких тканей человека в поле рентгеновского или -излучения поглощенная доза в 1 рад примерно соответствует экспозиционной в 1 P.

Поглощенная доза не зависит от вида и энергии ионизирующего излучения и определяет степень радиационного воздействия, т.е. является мерой ожидаемых последствий облучения.

Учитывая существенные различия в механизме взаимодействия разных типов излучения с веществом, ионизирующей способности и т.д., следует ожидать, что одна и та же поглощенная доза может дать разный биологический эффект. Для количественной оценки такого различия вводятся понятия: “взвешивающие коэффициенты для различных видов излучения (W_R)” и “эквивалентная доза”.

в) эквивалентная доза (H_TR) - мера выраженности биологического эффекта облучения. При расчете эквивалентной дозы используют взвешивающие коэффициенты как множители поглощенной дозы:

, где H_TR - эквивалентная доза в органе или ткани Т, созданная излучением R; D_TR- средняя поглощенная доза от излучения R в ткани или органе T; W_R – взвешивающий коэффициент для излучения R.

Взвешивающие коэффициенты (W_R) позволяют учесть относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов.

Так как W_R - безразмерный множитель, системная единица для эквивалентной дозы та же, что и для поглощенной дозы - Дж/кг (специальное название - Зиверт: Зв, Sv)

Бэр (rem) - внесистемная единица эквивалентной дозы (бэр - биологический эквивалент рада).

Соотношение единиц: 1 бэр = 0,01 Зв.

Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения.

Вид излучения и диапазон энергии	Взвешивающий коэффициент WR
Фотоны любых энергий	1
Электроны и мюоны любых энергий	1
Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра	20
Нейтроны с энергией: менее 10 кэВ	5
от 10 кэВ до 100 кэВ	10
от 100 кэВ до 2 МэВ	20
от 2 МэВ до 20 МэВ	10
более 20 МэВ	5

Риск развития стохастических последствий облучения организма человека зависит не только от эквивалентной дозы, но и от радиочувствительности тканей или органов, подвергшихся облучению. Радиочувствительность органов и тканей учитывает эффективная доза.

г) эффективная доза (Е) - величина воздействия ионизирующего излучения, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности; представляет сумму произведений эквивалентных доз в тканях и органах тела на соответствующие взвешивающие коэффициенты:

,

где H_T - эквивалентная доза в ткани или органе T; W_T - взвешивающий коэффициент для органа или ткани T.

Взвешивающий коэффициент W_T характеризует относительный вклад данного органа или ткани в суммарный ущерб здоровью из-за развития стохастических эффектов. Сумма W_T равна 1.

Системная единица эффективной дозы - зиверт (Зв, Sv); внесистемная единица – бэр. 1 Зв равен 100 бэр.