Dozimetri - Dosimetry
Sağlık fiziği ve radyasyondan korunma alanlarında radyasyon dozimetresi , genellikle insan vücudu olmak üzere bir nesne tarafından emilen iyonlaştırıcı radyasyon dozunun ölçülmesi, hesaplanması ve değerlendirilmesidir . Bu hem içeride, yutulan veya solunan radyoaktif maddeler nedeniyle hem de dışarıdan radyasyon kaynaklarının ışınlaması nedeniyle geçerlidir.
Dahili dozimetri değerlendirmesi, çeşitli izleme, biyo-tahlil veya radyasyon görüntüleme tekniklerine dayanırken, harici dozimetri bir dozimetre ile yapılan ölçümlere dayanır veya diğer radyolojik koruma araçlarıyla yapılan ölçümlerden çıkarılır .
Dozimetri yaygın olarak radyasyondan korunma için kullanılır ve radyasyonun beklendiği veya Three Mile Adası , Çernobil veya Fukushima radyolojik salınım olaylarının ardından radyasyonun beklenmedik olduğu yerlerde mesleki radyasyon çalışanlarını izlemek için rutin olarak uygulanır . Halka açık doz alımı, gama radyasyonunun ortam ölçümleri, radyoaktif partikül izleme ve radyoaktif kontaminasyon seviyelerinin ölçümü gibi çeşitli göstergelerden ölçülür ve hesaplanır .
Diğer önemli alanlar, gerekli tedavinin absorbe ettiği dozun ve herhangi bir yardımcı absorbe edilen dozun izlendiği tıbbi dozimetri ve binalarda radon izleme gibi çevresel dozimetredir .
Radyasyon dozunun ölçülmesi
Harici doz
İyonlaştırıcı radyasyondan emilen dozları ölçmenin birkaç yolu vardır. Radyoaktif maddelerle mesleki temasta bulunan veya radyasyona maruz kalabilecek kişiler rutin olarak kişisel dozimetreler taşırlar . Bunlar, alınan dozu kaydetmek ve göstermek için özel olarak tasarlanmıştır. Geleneksel olarak bunlar, izlenen kişinin dış giysisine tutturulmuş ve film rozet dozimetreleri olarak bilinen fotoğraf filmi içeren kilitlerdir . Bunlar, büyük ölçüde Termolüminesan dozimetri veya optik olarak uyarılan lüminesans (OSL) rozetleri kullanan TLD rozeti gibi diğer cihazlarla değiştirildi .
Elektronik Kişisel Dozimetreler (EPD'ler) olarak bilinen bir dizi elektronik cihaz, yarı iletken algılama ve programlanabilir işlemci teknolojisi kullanılarak genel kullanıma girmiştir. Bunlar rozet olarak takılır, ancak bir doz hızı veya toplam entegre doz aşılırsa anlık doz hızı göstergesi ve sesli ve görsel alarm verebilir. Kaydedilen dozu ve güncel doz oranını kullanan kişiye yerel bir ekran aracılığıyla çok sayıda bilgi anında ulaştırılabilir. Ana bağımsız dozimetre olarak veya TLD rozeti gibi bir ek olarak kullanılabilirler. Bu cihazlar, kullanıcının maruziyetini zamanla sınırlayacak yüksek bir doz hızının beklendiği durumlarda dozun gerçek zamanlı izlenmesi için özellikle yararlıdır.
Radyasyondan Korunma Uluslararası Komitesi kişisel dozimetre tüm vücut poz varsayarak olan hassasiyetinin vücut temsilcisi bir pozisyona yıpranmış olup olmadığını, kişisel doz değeri eşdeğer Hp (10) bir tahmin etmek yeterli olduğu (ICRP) Rehberlik, radyolojik korumaya uygun etkin doz değeri. Bu tür cihazlar, düzenleyici amaçlarla personel dozunun kaydedilmesinde kullanımları onaylanmışsa, "yasal dozimetreler" olarak bilinir. Üniform olmayan ışınlama durumlarında, bu tür kişisel dozimetreler, ilgili alanda ek dozimetrelerin kullanıldığı vücudun belirli belirli alanlarını temsil etmeyebilir.
Belirli durumlarda, ilgili kişinin çalışmakta olduğu bir alandaki sabit enstrümantasyonla alınan okumalardan bir doz çıkarılabilir. Bu genellikle yalnızca kişisel dozimetri verilmemişse veya kişisel bir dozimetre hasar görmüş veya kaybolmuşsa kullanılır. Bu tür hesaplamalar, alınan muhtemel dozun kötümser bir görünümünü alacaktır.
Dahili doz
Dahili dozimetri , radyonüklidlerin insan vücuduna alımına bağlı olarak taahhüt edilen dozu değerlendirmek için kullanılır .
Tıbbi dozimetri
Medikal dozimetri, radyasyon tedavisinde absorbe edilen dozun hesaplanması ve doz dağıtımının optimizasyonudur . Genellikle bu alanda uzmanlaşmış bir eğitim almış profesyonel bir sağlık fizikçisi tarafından yapılır. Radyasyon tedavisinin uygulanmasını planlamak için, kaynaklar tarafından üretilen radyasyon genellikle bir tıbbi fizikçi tarafından ölçülen yüzde derinlik doz eğrileri ve doz profilleri ile karakterize edilir .
Radyasyon tedavisinde, üç boyutlu doz dağılımları genellikle jel dozimetrisi olarak bilinen bir teknik kullanılarak değerlendirilir .
Çevresel dozimetri
Çevresel Dozimetri, çevrenin önemli bir radyasyon dozu oluşturmasının muhtemel olduğu durumlarda kullanılır. Buna bir örnek radon izlemedir. Radon, yer kabuğunda değişen miktarlarda bulunan uranyumun çürümesiyle oluşan radyoaktif bir gazdır. Altta yatan jeoloji nedeniyle belirli coğrafi alanlar, sürekli olarak dünya yüzeyine kadar uzanan radon üretir. Bazı durumlarda, gazın birikebileceği binalarda doz önemli olabilir. Bir binanın sakinlerinin alabileceği dozu değerlendirmek için bir dizi özel dozimetri tekniği kullanılır.
Doz ölçüleri
Stokastik sağlık riskinin dikkate alınmasını sağlamak için, emilen fiziksel miktarı, ayrıntıları radyasyon tipine ve biyolojik bağlama bağlı olan eşdeğer ve etkili dozlara dönüştürmek için hesaplamalar yapılır. Uygulamalar için radyasyondan korunma ve dozimetre değerlendirmesine (ICRP) ve Uluslararası Radyasyon Birimleri Komisyonu ve Ölçümler (ICRU), bu hesaplamak için kullanılan öneriler ve verileri yayınlanmamıştır.
Ölçü birimleri
Aşağıdakilerde ölçülen absorbe doz ( D ) dahil olmak üzere bir dizi farklı radyasyon dozu ölçümü vardır:
- griler (Gy) kütle birimi başına emilen enerji ( J · kg −1 )
- Sieverts (Sv) cinsinden ölçülen eşdeğer doz ( H )
- Sievertlerde ölçülen etkili doz ( E )
- Grilerle ölçülen Kerma (K)
- gri santimetre cinsinden ölçülen doz alanı ürünü (DAP) 2
- gri santimetre cinsinden ölçülen doz uzunluğu ürünü (DLP)
- 1 rad = 0.01 Gy = 0.01 J / kg olarak tanımlanan, kullanımdan kaldırılmış bir absorbe radyasyon dozu birimini okur
- Röntgen , X ışınlarına maruz kalma için eski bir ölçü birimi
Her ölçü genellikle basitçe 'doz' olarak tanımlanır ve bu da kafa karışıklığına yol açabilir. Non- SI birimleri, özellikle bir doz genellikle rad ve eşdeğer doz bildirilmektedir ABD'de, kullanılan rem . Tanım olarak, 1 Gy = 100 rad ve 1 Sv = 100 rem.
Temel miktar, malzemenin birim kütlesi (dm) (D = dE / dm) başına [iyonlaştırıcı radyasyonla] (dE) verilen ortalama enerji olarak tanımlanan emilen dozdur ( D ). Absorbe edilen dozun SI birimi, gri (Gy) kilogram başına bir joule olarak tanımlanır. Bir nokta ölçümü olarak emilen doz, radyoterapide tümör dozu gibi lokalize (yani kısmi organ) maruziyetleri tanımlamak için uygundur. İlgili doku miktarı ve türü belirtilmek kaydıyla stokastik riski tahmin etmek için kullanılabilir. Lokalize teşhis doz seviyeleri tipik olarak 0-50 mGy aralığındadır. 1 miligray (mGy) foton radyasyonu dozunda, her hücre çekirdeği ortalama 1 serbest elektron izi ile geçilir.
Eşdeğer doz
Belirli bir biyolojik etki yaratmak için gereken emilen doz, fotonlar , nötronlar veya alfa parçacıkları gibi farklı radyasyon türleri arasında değişiklik gösterir . Bu radyasyon tipi R (ile organ T ortalama doz olarak tanımlanır eşdeğer doz (İH), tarafından dikkate alınır D , T, R, bir ağırlık faktörü ile çarpılır), W R . Bu , radyasyon tipinin biyolojik etkililiğini (RBE) hesaba katmak için tasarlanmıştır; Örneğin, Gy'de aynı absorbe edilen doz için, alfa parçacıkları biyolojik olarak X veya gama ışınlarından 20 kat daha güçlüdür. "Doz eşdeğeri" ölçüsü, organ ortalaması alınmamaktadır ve şimdi sadece "operasyonel miktarlar" için kullanılmaktadır. Eşdeğer doz, radyasyona maruz kalmadan kaynaklanan stokastik risklerin tahmini için tasarlanmıştır. Stokastik etki, radyasyon dozu değerlendirmesi için kanser indüksiyonu ve genetik hasar olasılığı olarak tanımlanır .
Dozun tüm organ üzerinden ortalaması alındığı için; eşdeğer doz, radyoterapide akut radyasyon etkilerinin veya tümör dozunun değerlendirilmesi için nadiren uygundur. Stokastik etkilerin tahmin edilmesi durumunda, doğrusal bir doz tepkisi varsayıldığında , bu ortalama çıkarılan, verilen toplam enerji aynı kaldığından hiçbir fark yaratmamalıdır.
| Radyasyon | Enerji | W R (eski adıyla Q) |
|---|---|---|
|
x-ışınları , gama ışınları , beta ışınları , müonlar |
1 | |
| nötronlar | <1 MeV | 2,5 + 18,2 · e - [ln (E)] ² / 6 |
| 1 MeV - 50 MeV | 5.0 + 17.0 · e - [ln (2 · E)] ² / 6 | |
| > 50 MeV | 2,5 + 3,25 · e - [ln (0,04 · E)] ² / 6 | |
| protonlar , yüklü piyonlar | 2 | |
|
alfa ışınları , Nükleer fisyon ürünleri , ağır çekirdekler |
20 |
Etkili doz
Etkili doz, stokastik sağlık etkilerinin oluşumunun kabul edilemez düzeylerin altında tutulmasını ve doku reaksiyonlarından kaçınılmasını sağlamak için maruz kalma limitlerini belirlemek için kullanılan radyolojik koruma için merkezi doz miktarıdır.
Vücudun farklı bölümlerinin lokalize maruziyetlerinden (örneğin, kafanın CT taramasına kıyasla göğüs röntgeni) kaynaklanan stokastik riski karşılaştırmak veya aynı vücut bölümünün maruziyetlerini farklı maruziyet modelleriyle karşılaştırmak zordur (ör. kardiyak nükleer tıp taraması ile kardiyak BT taraması). Bu sorunu önlemenin bir yolu, tüm vücutta lokalize bir dozu ortalamaktır. Bu yaklaşımın sorunu, kanser indüksiyonunun stokastik riskinin bir dokudan diğerine değişmesidir.
Etkili doz, e her bir doku (spesifik ağırlık faktörleri kullanılarak, bu varyasyonu için hesap için tasarlanmıştır W , T ). Etkili doz, lokalize maruziyetle aynı riski veren eşdeğer tüm vücut dozunu sağlar. Her bir organa eşdeğer dozların ( H T ), her biri ilgili doku ağırlık faktörüyle ( W T ) çarpılan toplamı olarak tanımlanır .
Ağırlık faktörleri, Uluslararası Radyolojik Koruma Komisyonu (ICRP) tarafından, her organ için kanser indüksiyonu riskine dayalı olarak hesaplanır ve ilişkili ölüm, yaşam kalitesi ve kaybedilen yaşam yıllarına göre ayarlanır. Işınlama alanından uzak olan organlar, yalnızca küçük bir eşdeğer doz alır (esas olarak saçılma nedeniyle) ve bu nedenle, o organ için ağırlıklandırma faktörü yüksek olsa bile, etkili doza çok az katkıda bulunur.
Nüfusun ortalaması olan 'referans' bir kişi için stokastik riskleri tahmin etmek için etkili doz kullanılır. Bireysel tıbbi maruziyetler için stokastik riski tahmin etmek için uygun değildir ve akut radyasyon etkilerini değerlendirmek için kullanılmaz.
| Organlar | Doku ağırlıklandırma faktörleri | ||
|---|---|---|---|
| ICRP30 (I36) 1979 |
ICRP60 (I3) 1991 |
ICRP103 (I6) 2008 |
|
| Gonadlar | 0.25 | 0.20 | 0.08 |
| Kırmızı Kemik İliği | 0.12 | 0.12 | 0.12 |
| Kolon | - | 0.12 | 0.12 |
| Akciğer | 0.12 | 0.12 | 0.12 |
| Mide | - | 0.12 | 0.12 |
| Göğüsler | 0.15 | 0.05 | 0.12 |
| Mesane | - | 0.05 | 0.04 |
| Karaciğer | - | 0.05 | 0.04 |
| Yemek borusu | - | 0.05 | 0.04 |
| Tiroid | 0.03 | 0.05 | 0.04 |
| Cilt | - | 0.01 | 0.01 |
| Kemik yüzeyi | 0.03 | 0.01 | 0.01 |
| Tükürük bezleri | - | - | 0.01 |
| Beyin | - | - | 0.01 |
| Vücut kalıntısı | 0.30 | 0.05 | 0.12 |
Kaynak veya alan gücüne karşı doz
Radyasyon dozu, maddede biriken enerji miktarını ve / veya radyasyonun biyolojik etkilerini ifade eder ve radyasyon kaynağının radyoaktif aktivite birimi ( bekquerel , Bq) veya radyasyon alanının gücü (fluence ). Sievert ile ilgili makale, doz türleri ve bunların nasıl hesaplandığına dair bir genel bakış sunar. Bir radyasyon kaynağına maruz kalma, aktivite, maruz kalma süresi, yayılan radyasyonun enerjisi, kaynaktan uzaklık ve koruma miktarı gibi birçok faktöre bağlı bir doz verecektir.
Arkaplan radyasyonu
Bir insan için dünya çapındaki ortalama arka plan dozu , çoğunlukla kozmik radyasyondan ve dünyadaki doğal izotoplardan olmak üzere yılda yaklaşık 3,5 mSv'dir [1] . Genel halkın maruz kaldığı en büyük radyasyon kaynağı, yıllık arka plan dozunun yaklaşık% 55'ini oluşturan doğal olarak oluşan radon gazıdır. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki akciğer kanserlerinin% 10'undan radonun sorumlu olduğu tahmin edilmektedir.
Ölçü aletleri için kalibrasyon standartları
İnsan vücudu, yaklaşık% 70 su ve 1 bir bütün halinde yoğunluk yakın olduğundan g / cm 3 , doz ölçüm genellikle hesaplanır ve suya doz olarak kalibre edilir.
National Physical Laboratory, UK (NPL) gibi ulusal standart laboratuarları , iyonizasyon odaları ve diğer ölçüm cihazları için cihazın okumasından absorbe doza dönüştürmek için kalibrasyon faktörleri sağlar. Standart laboratuvarları , normalde mutlak kalorimetri (maddelerin enerjiyi emdiklerinde ısınması) ile kalibre edilen birincil standart olarak çalışır . Bir kullanıcı ikincil standardını laboratuvara gönderir ve burada bilinen miktarda radyasyona (birincil standarttan türetilen) maruz kalır ve aletin okumasını bu doza dönüştürmek için bir faktör verilir. Kullanıcı daha sonra kullandıkları diğer cihazlar için kalibrasyon faktörlerini türetmek için ikincil standartlarını kullanabilir ve bunlar daha sonra üçüncül standartlar veya saha cihazları haline gelebilir.
NPL, mutlak foton dozimetresi için bir grafit kalorimetre çalıştırır. Spesifik ısı kapasitesi suyun altıda biri olduğu için su yerine grafit kullanılmıştır ve bu nedenle grafitteki sıcaklık artışı sudaki eşdeğerinden 6 kat daha fazladır ve ölçümler daha doğrudur. Küçük sıcaklık değişikliklerini ölçmek için grafiti çevreleyen ortamdan yalıtmada önemli sorunlar vardır. Bir insana ölümcül bir radyasyon dozu yaklaşık 10-20 Gy'dir. Bu kilogram başına 10-20 joule. 2 gram ağırlığındaki 1 cm 3'lük bir grafit parçası bu nedenle 20-40 mJ civarında emer. Yaklaşık 700 J · kg -1 · K −1 özgül ısı kapasitesi ile bu, sadece 20 mK'lik bir sıcaklık artışına eşittir.
Radyoterapideki dozimetreler ( harici ışın terapisinde doğrusal partikül hızlandırıcı ), iyonizasyon odaları veya diyot teknolojisi veya jel dozimetreler kullanılarak rutin olarak kalibre edilir.
Aşağıdaki tablo SI ve SI olmayan birimlerdeki radyasyon miktarlarını göstermektedir.
| Miktar | Birim | Sembol | Türetme | Yıl | SI denkliği |
|---|---|---|---|---|---|
| Aktivite ( A ) | Becquerel | Bq | s −1 | 1974 | SI birimi |
| merak | Ci | 3,7 × 10 10 s −1 | 1953 | 3,7 × 10 10 Bq | |
| Rutherford | Rd | 10 6 s −1 | 1946 | 1.000.000 Bq | |
| Pozlama ( X ) | coulomb / kilogram | C / kg | C⋅kg −1 hava | 1974 | SI birimi |
| röntgen | R | esu / 0,001293 g hava | 1928 | 2,58 × 10 −4 C / kg | |
| Emilen doz ( D ) | gri | Gy | J ⋅kg −1 | 1974 | SI birimi |
| gram başına erg | erg / g | erg⋅g −1 | 1950 | 1,0 × 10 −4 Gy | |
| rad | rad | 100 erg⋅g −1 | 1953 | 0,010 Gy | |
| Eşdeğer doz ( H ) | Sievert | Sv | J⋅kg −1 × W R | 1977 | SI birimi |
| röntgen eşdeğeri adam | rem | 100 erg⋅g −1 x W R | 1971 | 0.010 Sv | |
| Etkili doz ( E ) | Sievert | Sv | J⋅kg −1 × W R x W T | 1977 | SI birimi |
| röntgen eşdeğeri adam | rem | 100 erg⋅g −1 x W R x W T | 1971 | 0.010 Sv |
Amerika Birleşik Devletleri Nükleer Düzenleme Komisyonu , SI birimleriyle birlikte curie , rad ve rem birimlerinin kullanımına izin verse de , Avrupa Birliği Avrupa ölçü birimleri yönergeleri , bunların "halk sağlığı ... amaçları" için kullanımlarının 31 Aralık'a kadar aşamalı olarak kaldırılmasını gerektirdi. 1985.
Radyasyona maruz kalma izleme
Yasal dozimetri sonuçlarının kayıtları, kullanıldıkları ülkenin yasal gerekliliklerine bağlı olarak genellikle belirli bir süre saklanır.
Tıbbi radyasyona maruz kalma izleme , radyoloji ekipmanından doz bilgisinin toplanması ve verilerin tıbbi durumlarda gereksiz dozu azaltma fırsatlarının belirlenmesine yardımcı olmak için kullanılmasıdır.
Ayrıca bakınız
Referanslar
Dış bağlantılar
- İyonlaşma odası
- [2] - "Radyasyon dozimetrisinin kafa karıştırıcı dünyası" - MA Boyd, ABD Çevre Koruma Ajansı. ABD ve ICRP dozimetri sistemleri arasındaki kronolojik farklılıkların bir açıklaması.
- Tim Stephens ve Keith Pantridge, 'Dosimetry, Personal Monitoring Film' ( Fotoğrafçılıkla ilişkisi açısından Dosimetry üzerine kısa bir makale, Philosophy of Photography'de , cilt 2, sayı 2, 2011, s. 153-158.)