Radiační biofyzika •Přednáška 8 2023 •Veličiny a jednotky v radiační biofyzice, dosimetrii a radiační ochraně Martin Falk RADIAČNÍ BIOFYZIKA Martin Falk BFU AVCR Brno Email: falk@ibp.cz Tel.: 728-084060 VELIČINY a JEDNOTKY •Veličiny charakterizující: 1.Zdroje IZ 2.Pole IZ 3.Interakce IZ 4.Veličiny dozimetrické 5.Veličny biologického účinku • (vliv na člověka) VELIČINY a JEDNOTKY Veličiny vztahující se k IZ Přirozený zdroj – Aktivita [Bq, Ci] Absorbovaná dávka [Gy], expozice, kerma Ekvivalentní dávka [Sv] Efektivní dávka dávka [Sv] Umělé zdroje – Emise částic Fluence částic, Fluence energie Fluenční tok… CHARAKTERISTIKA ZDROJE 2. Aktivita [s-1] počet rozpadajících se atomů čas Aktivita (základní veličina) - počet samovolných přeměn v daném množství látky za jednotku času A. 1. Emise (obecně) Jednotky aktivity 1 Ci = 3,7 x 1010 Bq, tzn. 3,7 x 1010 rozpadů/s 1 Bq = 2,7 x 10-11 Ci à 27 pCi = tzn. 1 rozpad/s 1 Bq = 1 rozpad/s Obsah obrázku text, zeď, osoba, interiér Popis byl vytvořen automaticky •Měrná akvivita - aktivita vztažená na určité množství – objem, plochu, hmotnost, látkové množsví... • • • _akt1 _akt2 3. Měrná aktivita Aktivita nevypovídá nic o uvolněné energii, počtu částic... je potřeba definovat jiné veličiny Příklady měrných aktivit zdroje I člověk je radioaktivním zářičem (40K) Z:\Dokumenty\prezentace\2014\Aktivita.jpg •Podloží (horniny): desítky až stovky Bq/kg •Průměrná objemová aktivita radonu v ČR – 120 Bq/m3 •Slabé zářiče: do 1 MBq •Ozařovače ve zdravotnictví: 100 GBq až 10 TBq (1012 Bq) •Množství 239Pu v atomových zbraních: 1010 – 1012 Bq •Lidské tělo 100 Bq/kg tzn. pro 70 kg člověka 7 000 Bq •Radioaktivní prameny (lázně Teplice): 1 837 Bq/kg •Radioaktivní prameny (lázně Jáchymov): 10 000 Bq/kg vzdálenost stínění Dle SÚJB Radioaktivita některých materiálů 1 dospělý člověk (100 Bq/kg) 7000 Bq 1 kg kávy 1000 Bq 1 kg superfosfátového hnojiva 5000 Bq Vzduch v průměrném domě (100 m2) v Austrálii (radon) 3000 Bq Vzduch v průměrném domě (100 m2) v Evropě (radon) až 30 000 Bq 1 domácí požární detektor kouře (obsahuje americium) 30 000 Bq Radioisotopový zářič pro lékařskou diagnostiku (příklad) 70 millionů Bq Radioisotopový zářič pro lékařskou terapii (příklad) 100 000 000 millionů Bq (100 TBq) 1 kg vitrifikovaných vysokoaktivních odpadů po 50 letech 10 000 000 millionů Bq (10 TBq) 1 luminiscenční světelné znamení „Exit“ (obsahuje tritium) 1 000 000 millionů Bq (1 TBq) 1 kg uranu 25 millionů Bq 1 kg uranové rudy (naleziště Kanada, 15 %) 25 millionů Bq 1 kg uranové rudy (naleziště Austrálie, 0.3 %) 500 000 Bq 1 kg nízkoaktivních jaderných odpadů (příklad) 1 millionů Bq 1 kg uhelného popílku 2000 Bq 1 kg granitu (žuly) 1000 Bq Zdroj: WNA [s-1] 4. PŘEMĚNOVÁ KONSTANTA celkový počet atomů počet rozpadajících se atomů/čas Aktivita vyjádřená pomocí rozpadové konstanty l vyjadřuje počet částic v jednotkovém látkovém množství (v 1 molu) (6,022 140 76×1023 mol−1) celkový počet atomů Avogadrova konst. počet rozpadajících se atomů látkové množství A = l NAV n l = ln2 / T1/2 1/2 1/2 Radioaktivita ubývá s časem. Každý radionuklid má charakteristickou konstantu - poločas přeměny. •Ionizující záření není závislé na změnách teploty, tlaku, ani na chemických reakcích radionuklidů. Ubývá však s časem. •Poločas přeměny je doba, za kterou se přemění právě polovina všech radioaktivních jader přítomných na začátku děje. Za další poločas přeměny se pak rozpadne opět polovina (tj. zbývá 1/4 původních jader) atd. •Jaderná přeměna je statistický děj a její pravděpodobnost je stejně veliká pro všechny stejně velké časové intervaly. •Za dobu odpovídající 10 poločasům přeměny klesne aktivita na tisícinu původní hodnoty. •Za tuto dobu radioizotop prakticky zanikne (vymře). Přeměněné atomy ovšem nezmizí - staly se z nich atomy dceřiného prvku. •Poločasy přeměn se pohybují od zlomků sekundy do milionů let. Poločas rozpadu Obrázek7 5. 2. 3. STŘEDNÍ DOBA ŽIVOTA t [s] Rovná se převrácené hodnotě l. Definuje tedy střední dobu, za niž dojde k přeměně dané entity Např.: pro neutrony je T1/2 cca 10.3 min, l = 0.067/min a t = 14.8 min = poločas rozpadu Obsah obrázku stůl Popis byl vytvořen automaticky ONLINE KALKULÁTOR: https://keisan.casio.com/exec/system/1349767132 Tb << Tf à Tb ≈ Tef Tf , Tb a Tef pro různé radionuklidy – Význam Tb pro Tef Tf << Tb à Tf ≈ Tef lb – biologická konstanta – relativní rychlost vylučování látky lef = lb + lf 137Cs: nahrazuje draslík ve svalech 90Sr: nahrazuje vápník v kostní tkáni Tb a Tef pro různé (biogenní) radionuklidy s podobným Tf Tf90Sr ≈ Tf137Cs Tb90Sr >> Tb137Cs Tef pro různé radionuklidy s velmi podobným Tf dramaticky závisí na Tb … … přičemž Tb odráží charakter vnitřní kontaminace (rychlost obnovy postižené tkáně apod.) à Tef90Sr >> Tef137Cs 1. ALE: decades days Pro 137Cs: 2. Tf >> Tb à Tb de facto determinuje Tef radioaktivní jód, hromadí se ve štítné žláze à poruchy její činnosti až rakovina (děti, mléko, havárie v Černobylu); radiofarmaka Tef pro různé izotopy stejného prvku 131I: b + g zářič à použití v radioterapii i zobrazovacích metodách (aver Eb = 190 keV max Eb 606 keV à proniká 0,6 až 2,0 mm do tkáně) 123I: pouze g-IR à vhodnější k zobrazování štítné žlázy v nukleární medicíně i v dalších procesech (způsobuje menší škody v organismu pacienta) Organismy neumí rozlišit izotopy téhož prvku à izotopy mají stejný Tb Pro oba isotopy: Tf << Tb à Tf de facto determinuje Tef 1. 2. Obsah obrázku osoba, interiér Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku budova, fabrika Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku postel, interiér, osoba, ležet Popis byl vytvořen automaticky radionuclide Tf [time unit] Tb [time unit] Tef [time unit] 123I 0.54 d 138 d 0.538 d 132I 8 d 138 d 7.56 d 210Po 138 d 60 d 41.8 d 60Co 5.27 y 10 d 15 d 99mTc 0.25 d 1 d 0.2 d Tf , Tb a Tef pro různé radionuklidy – Význam Tb pro Tef 1. 2. 3. 4. Obsah obrázku osoba, interiér, zeď, muž Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku text, osoba Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku osoba Popis byl vytvořen automaticky 1. 2. 3. 4. Aktivita v čase Veličiny charakterizující pole záření B. (de facto charakterizuje i zdroj IZ) 1. ENERGIE záření •Velmi důležitá veličina: •Energie záření charakterizuje jak samotné záření, tak i jeho zdroj •Energie emitovaných částic je totiž jednoznačnou charakteristickou radionuklidu •Na energii závisí i další (biologicky) důležité vlastnosti záření – hustota ionizace, dolet •Jednotkou energie IZ je joule [J], používá se však spíše vyjádření v elektronvoltech [eV] a jeho násobcích – keV, MeV •Platí: 1 eV = 1,6 × 10-19 J (= 1.6 × 10-12 erg) 1 J = 6.24150913 × 1018 eV (= 107 erg) FLUENCE (hustota) ČÁSTIC / FOTONŮ Pole IZ dále charakterizuje fluence částic nebo fotonů F neboli hustota toku částic nebo fotonů). Je to poměr počtu částic dN, které vstoupily v daném bodě měření do koule s plochou hlavního řezu da, a této plochy. Φ - fluence částic; dN - počet částic nebo fotonů, jež vstoupily do koule s plošným obsahem da hlavního řezu. Jednotkou fluence je m-2. [m-2] 2. Obrázek k definici fluence (hustoty prošlých částic: částice přicházející ze všech směrů, čárkovaně je vyznačen hlavní řez koule o ploše da Často se používá další veličiny, která popisuje rychlost růstu fluence v daném časovém okamžiku, a tou je příkon fluence částic nebo fotonů (hustota toku částic nebo fotonů); je dán poměrem přírůstku fluence za časový interval dt. image002 φ - příkon fluence částic; Φ - fluence částic; dt - časový interval. Jednotkou příkonu fluence je m-2s-1. Ve speciálním případě širokého rovnoběžného homogenního svazku částic nebo fotonů udává tato veličina počet částic nebo fotonů, jež projdou plochou 1 m2 (umístěnou kolmo na jejich směr) za 1 s. Obrázek: je znázorněn rovnoběžný svazek částic a plocha 1 cm2 umístěná kolmo na směr jejich šíření. 3. Příkon fluence částic (hustota toku částic) Popis interakcí nenabitých (nepřímo ionizujících) záření •fotony a neutrony •Zcela jiný charakter interakcí s hmotou než přímo ionizující IR, tudíž i jiné veličiny popisující tyto interakce. •Typickým rysem interakcí je zde jejich diskrétní povaha •K interakcím dochází s určitou pravděpodobností, závislé na druhu částic, jejich energii a druhu absorbující látky •Při jedné interakci může dojít ke ztrátě velké části či dokonce veškeré energie částice/fotonu • Veličiny •Účinný průřez – pravděpodobnost interakce částic s atomy látky •Součinitel zeslabení – viz. přednáška „Ochrana před IZ“ •Součinitel přenosu energie •Součinitel absorpce energie Veličiny popisující interakci ionizujícího záření s látkou C. Počet srážek za sekundu F = fluenci částic Typickým rysem interakcí nepřímo ioniz. IR je jejich diskrétní povaha Převzato od Ing. Vít Richter, vit.richter@tul.cz Zeslabení svazku záření γ nebo rentgenového záření se vyjadřuje pomocí lineárního součinitele zeslabení m vztahem: φ0- příkon fluence fotonů před zeslabením; φ - příkon fluence po průchodu vrstvou materiálu o tloušťce d; E - Eulerovo číslo, základ přirozených logaritmů (e = 2,71); µ - lineární absorpční koeficient; charakteristický pro různé materiály d - tloušťka absorbátoru. Jednotkou lineárního součinitele zeslabení je m-1; častěji se používá cm-1. Obsah obrázku text, anténa Popis byl vytvořen automaticky Popis interakcí nabitých (přímoionizujících) záření •Ztrácejí svou energii (z makroskopického hlediska) v zásadě kontinuálním způsobem Veličiny popisující interakci ionizujícího záření s látkou C. • Veličiny •Dosah částic •Brzdná schopnost •Lineární přenos energie (LET) – viz později Základní veličinou je absorbovaná dávka D, která je definována jako poměr střední energie de sdělené v objemovém elementu dávky o hmotnosti dm a hmotnosti tohoto elementu. Krátce lze říci, že absorbovaná dávka je energie ionizujícího záření absorbovaná v jednotce hmotnosti ozařované látky v určitém místě. D - absorbovaná dávka; dε - střední energie; dm - hmotnost látky. DOZIMETRICKÉ VELIČINY D. DOZIMETRICKÉ VELIČINY – 1. ABSORBOVANÁ DÁVKA •Přímoionizující záření: Dávka a dávkový příkon •Nepřímoionizující záření: Kerma, expozice (a jejich příkony) Jednotkou absorbované dávky je J.kg-1, pro který byl zaveden název gray (Gy). 1 Gy = 100 rad (Radiation Absorbed Dose) D - dávkový příkon; dD - přírůstek dávky; dt - časový interval. Jednotkou je Gy.s-1, často se dávkový příkon vyjadřuje v mGy.h-1 nebo v µGy.h-1. je poměr přírůstku dávky dD za čas dt. versus Stejná dávka versus nízký příkon vysoký příkon Stejná dávka nízký příkon vysoký příkon 2. Dávkový příkon . > Obsah obrázku venku, strom, osoba, tráva Popis byl vytvořen automaticky > Obsah obrázku osoba, stojící, přetlakový oblek Popis byl vytvořen automaticky IR doses of a few Gy in both cases Obsah obrázku kouř, ve tmě, zbraň, vodíková bomba Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku text, cedule Popis byl vytvořen automaticky Problém s dávkovým příkonem při studiu účinku nízkých a protrahovaných dávek IR 3. Kerma K je definována pro nepřímoionizující záření K - kerma; dEk - součet počátečních kinetických energií všech nabitých částic uvolněných nenabitými ionizujícími částicemi v určitém objemu látky o hmotnosti dm; dm - hmotnost látky. Jednotkou kermy je, stejně jako jednotkou absorbované dávky, J/kg = Gy. Kinetic Energy Released per unit MAss Charakterizuje energii předanou v daném prostředí primárními nenabitými částicemi (n0 / fotony) částicím nabitým •Za podmínky rovnováhy nabitých sekundárních částic se kerma rovná absorbované dávce. • Osa Y = log-scale: dávka v médiu klesá exponenciálně Dose vs. KERMA at depth. After equilibrium dose is always higher than KERMA. •Rovnováha nabitých částic existuje v případě, že energie odnesená nabitými částicemi mimo uvažovaný objem (část energie DEk) se rovná energii vnesené do tohoto objemu nabitými částicemi z jeho okolí (částice 1 a 2). •Pro fotonové záření je podmínka rovnováhy nabitých částic (elektronová rovnováha) splněna, je-li energie záření nižší než 3 MeV. •V takovém případě lze veličinu kerma „nahradit“ dávkou. •DÁVKA (primárně pro přímo ionizující záření) v uvažovaném objemu charakterizuje celkovou energii absorbovanou při ozáření tohoto objemu - rovná se součtu dílčích příspěvků DED označených tečkovaně. •KERMA charakterizuje energii sdělenou nepřímo ionizujícím zářením při první srážce nabitým částicím (elektronům, protonům) - tato energie DEk je označena šipkou. (pro vzduch též EXPOZICE) In other words, KERMA is the energy transferred to the secondary electrons from the primary photons. It is NOT the same as absorbed dose but it has the same basic units of measurement (J/kg) •Pro kermu platí, že může být definována v jakémkoli materiálu (nutno uvést, ke kterému materiálu se vztahuje; má stejnou jednotku jako abs. energie (J/kg = Gy). •KERMA je definována pouze pro nenabité (nepřímo ionizující) částice, tj. fotony a neutrony. •KERMA: popisuje první krok při interakci nenabitých částic s látkou – předání energie nenabitých částic částicím nabitým (sekundární záření, zejména elektrony) •energie sekundárně vzniklých částic nemusí zůstat v objemu dV, ve kterém částice vznikly, tzn. KERMA pracuje pouze s počáteční kinetickou energií vzniklých částic. •Kinetická energie elektronů je pak využita na excitaci a ionizaci atomů látky à ABSORBOVANÁ DÁVKA (popisuje druhý krok interakce nenabitých částic s látkou, jde o popis depozice energie nabitých částic v látce. • KERMA vs ABSORBOVANÁ DÁVKA Dalším rozdílem je objem látky, ke kterému se veličiny vztahují: Kerma = objem, ve kterém došlo ke vzniku částic, tzn. kde byla předána energie nenabitých částic nabitým. Dávka = objem, ve kterém se deponovala kinetická energie sekundárně vzniklých nabitých částic. KERMA vs ABSORBOVANÁ DÁVKA 4. Kermový příkon K je přírůstek kermy dK za časový interval dt. K - kermový příkon; dK - přírůstek kermy; dt - časový interval. Jednotkou kermového příkonu je Gy.s-1. 5. Expozice X definovaná výhradně jen pro vzduch, je dána poměrem: dQ - absolutní hodnota celkového elektrického náboje iontů jednoho znaménka vzniklých ve vzduchu při úplném zabrzdění všech elektronů a pozitronů, které byly uvolněny fotony v objemovém elementu vzduchu o hmotnosti dm; dm - hmotnost látky. 1 C odpovídá 6.24 x 1018 ionizacím [C.kg-1; R] 1 R = 2.58 x 10-4 C/kg 1 C/kg = 3 876 R coulomb 1 R = 0.00877 (0.00957) Gy 1 Gy = 0.877 (0.957) rad 1 Gy = 114 R Z expozice nelze přímo určit přesnou dávku absorbovanou jiným materiálem než vzduchem, protože absorbovaná dávka závisí na materiálu a typu záření Lidské tělo při expozici 1 R záření gama absorbuje dávku přibližně 1 rad (0,01 Gy) Tzn.: 1 R ≈ 1 rad = 0.01 Gy Exposure is the quantity most commonly used to express the amount of radiation delivered to a point. The conventional unit for exposure is the roentgen (R), and the SI unit is the coulomb per kilogram of air (C/kg): •Expozice (fotony/neutrony) je úměrná fluenci fotonů a fluenci energie •Vztah závisí na energii fotonů protože jak počet fotonů, které interagují s okolními atomy, tak i množství vyvolaných ionizací (sekundárními e-) závisí na E fotonů •Pro E = 60 keV, expozice 1 R odpovídá fluenci fotonů asi 3 x 1010 /cm2. 6. Expoziční příkon X je přírůstek expozice dX za časový interval dt. X - expoziční příkon; dX - přírůstek expozice; dt - časový interval. Jednotkou expozičního příkonu je C.kg-1s-1 à A.kg-1 Veličina expozice se dnes v dozimetrické praxi používá jen pro etalonáž ionizujícího záření - místo ní se doporučuje používat kermu (dávku) ve vzduchu nebo ve tkáni. „Expoziční rychlost“ 7. LINEÁRNÍ PŘENOS ENERGIE (LPE, LTE) – viz dříve (LET - Linear Energy Transfer) 1 espresso = 1 Gy (1 J.kg-1) !! !! cca.1 Gy (1 J.kg-1) cca.1 Gy (1 J.kg-1) • • RADIAČNÍ VÁHOVÝ FAKTOR à RBE Druh záření wR Fotony a elektrony všech energií 1 Neutrony s energií 10 keV 5 Neutrony s energií 10 - 100 keV 10 Neutrony s energií 0,1 - 2 MeV 20 Neutrony s energií 2 - 20 MeV 10 Záření α těžké ionty 20 >20 (gama, RTG, beta) + protony Ekvivalentní dávka •pro odhad deterministických účinků se používá tzv. EKVIVALENTNÍ DÁVKA HT (ekvivalentní dávka pro orgán T; kromě nemoci z ozáření se týkají ozářené oblasti těla): • HT = DTR x wR [WR je bezrozměrný, rozměr je tedy J/kg = Gy, pro odlišení však zavedena jednotka Sv (Sievert)] starší jednotkou byl rem = 0,01 Sv (Radiation Equivalent in Man) H pro orgán T (např. čočku) = absorbovaná dávka záření R v orgánu T x WR (radiační váhový faktor) •Jednotka Sv tedy již zohledňuje biologickou účinnost toho kterého záření a upřesňuje tak odhad možných následků ozáření •Z biologického hlediska má rozlišování Gy a Sv význam pro dávky do cca. 10 Gy. Od této hranice je již rozdílný efekt různých záření zanedbatelný oproti efektu vyplývajícímu z dávky – jednotka Sv od této hranice ztrácí význam a užívá se Gy •Je-li člověk ozářen více druhy záření zároveň, např. gama a neutrony, jednotlivé dávky HTR se pro daný orgán T sčítají, v tomto případě HTR(g) + HTR(n0) Dávkový ekvivalent •z hlediska biologické účinnosti je obdobou ekvivalentní dávky dávkový ekvivalent (H): •H = součin absorbované dávky a jakostního činitele (Q), který je funkcí lineárního přenosu energie Q(L) •jednotkou je opět [Sv] • • • •POZNÁMKA: rozdíl mezi radiačním váhovým faktorem a jakostním činitelem spočívá v jejich definici, číselně si však víceméně odpovídají. WR odráží závažnost biologických účinků vyvolaných zářením a je nespojitý, •zatímco Q odráží ionizační vlastnosti záření a funkce Q(L) má spojitý charakter. •Z biologického hlediska si tedy ekvivalentní dávka a dávkový ekvivalent číselně odpovídají • H = D x Q [Sv] • Expozice v obou případech = 100 mR Avšak rozdíl v ozářené ploše à pacient vpravo obdržel 10x záření T T Radiační ochrana – výpočet efektivní ekvivalentní dávky Tkáňové váhové faktory pro stanovení efektivní dávky bladder 0.05 bone surface 0.01 bone marrow 0.12 breast 0.05 colon 0.12 esophagus 0.05 gonads 0.20 liver 0.05 lung 0.12 skin 0.01 stomach 0.12 thyroid 0.05 everything else 0.05 whole body 1.00 Let's look at an illustration. If the dose to the breast, MGD, is 300 mrad for two views, the effective dose is 45 mrad because the tissue weighting factor for the breast is 0.15. What this means is that the radiation received from one mammography procedure is less than the typical background exposure for a period of two months. It is generally assumed that the exposure to natural background radiation is somewhat uniformly distributed over the body. Since the tissue weighting factor for the total body has the value of one (1), the effective dose is equal to the absorbed dose. This is assumed to be 300 mrad in the illustration. mGy RADIAČNÍ OCHRANA – základní veličiny měřitelnost týká se: hodnotí riziko: DÁVKOVÝ EKVIVALENT (H, Sv) ANO dávky v referenčním bodě (dozimetr) nemá biologický smysl EKVIVALENTNÍ DÁVKA (HT, Sv) pouze výpočtem dávky v daném orgánu deterministické účinky EFEKTIVNÍ DÁVKA (E, Sv) teoreticky ano, prakticky ne* celého těla (součet dávek přes všechny orgány) stochastické účinky * museli bychom mít detektor ve tvaru orgánu, ze stejného materiálu jako orgán atd. Obsah obrázku diagram, stůl Popis byl vytvořen automaticky VNITŘNÍ KONTAMINACE- odhad rizika – ÚVAZEK EFEKTIVNÍ DÁVKY • • BIOGENNÍ RADIONUKLIDY Orgány, kde se kumulují biogenní radionuklidy se nazývají KRITICKÉ ORGÁNY. Kritické orgány mohou akumulovat velké množství daného radionuklidu, takže výsledná koncentrace v něm můžee například 1000x překročit koncentraci v sousedním orgánu. Proto, i když je tento orgán například odolný vůči působení IZ, může být po kontaminaci příslušným biogenním radionuklidem snadno poškozen. •Nebezpečné jsou tedy zejména tzv. biogenní radionuklidy, které mohou být v organismu inkorporovány namísto „fyziologických“ prvků Problémy výpočtu dávek z vnitřního ozáření •Z uvedených hledisek je odhad dávek z vnitřního ozáření poněkud složitější než odhad při externím ozáření. Jde zejména o následující důvody: •dávky z vnitřního ozáření nelze měřit přímo •distribuce radionuklidu v těle může být velmi nehomogenní •dávky z vnitřního ozáření se realizují v delším časovém období •každý prvek se chová jinak •chování radionuklidu v organizmu závisí na jeho fyzikální a chemické formě •a cestě vstupu do organizmu •distribuce radionuklidu se může časem měnit; •jsou-li přítomny nebo vznikají-li dceřiné radionuklidy, jejich kinetika v organizmu se může lišit od kinetiky radionuklidu mateřského •Tyto problémy se řeší matematickým modelováním chování radionuklidů v organizmu. VNITŘNÍ KONTAMINACE- odhad rizika – ÚVAZEK EFEKTIVNÍ DÁVKY •VELIČINY POPISUJÍCÍ_VNITŘNÍ KONTAMINACI •Ozařování orgánů a tkání je nerovnoměrné a časově proměnné v závislosti na postupné změně obsahu radionuklidů v jednotlivých částech těla vnitřním transportem a radioaktivní přeměnou. Ozařování trvá, dokud se radioaktivní látka vyloučením nebo přeměnou z těla neodstraní (což však zcela nenastane nikdy) BIOLOGICKÝ POLOČAS TB - doba, za níž množství radioaktivní látky v těle klesne vylučovacími procesy na polovinu EFEKTIVNÍ POLOČAS TE - je to poločas, který zohledňuje jak fyzikální poločas rozpadu kontaminujícího radionuklidu, tak i biologický poločas jeho vylučování TE = t1/2 x TB t1/2 + TB •Množství radioaktivních látek je charakterizováno v jednotlivých fázích postupně třemi veličinami: •1. příjem_I(t) radionuklidu [Bq]-množství radioaktivní látky vyjádřené její aktivitou A, které vstoupí některou z možných cest do organismu (inhalací, ingescí a resorpcí intaktní nebo poraněnou kůží; v nukleární medicíně zavedením přímo do krevního řečiště). •Rozložení příjmu v čase: •obyvatelstvo - typický trvalý příjem inhalací (produkty radonu), ingescí přes potravinové řetězce (přírodní radionuklidy, globální spad, havárie jaderných zařízení) •pracovníci s IZ- typický jednorázový krátkodobý příjem převážně inhalací (nehoda) •POZN.: Dále uvažujeme jednorázový příjem. •2. retence R(t) radionuklidu [Bq]- množství radioaktivní látky vyjádřené její aktivitou A zadržované v celém organismu v čase t po jednorázovém příjmu I. •Analogicky Ri(t) v i-té části (orgánu a pod.) •Časový průběh je popsán retenční funkcí. •3. exkrece E(t) radionuklidu [Bq]- množství radioaktivní látky vyjádřené její aktivitou A, které se vyloučí v čase t po jednorázovém příjmu I některou z možných cest. •Časový průběh je popsán exkreční funkcí. Exkreční rychlost E'(t) [Bq*s-1] používá se [Bq*d-1] • VNITŘNÍ KONTAMINACE- odhad rizika – ÚVAZEK EFEKTIVNÍ DÁVKY E(50) = ò E.dt . t0 t0+50 t0 – vnitřní kontaminace příjem dávky roky E(50) E(70) – u dětí 50 let od expozice dávkový příkon limitně klesá nikdy nedosáhne 0 příkon efektivní dávky dE/dt úvazek efektivní dávky za dobu 50 let od expozice tato veličina nám umožňuje odhadnout, jakou celkovou dávku během života (50 let od expozice u dospělých, 70 let u dětí) dostane člověk po určité vnitřní expozici již před expozicí samou (nebo ihned po ní) – plánování dávek u RA pracovníků, léčebných zákroků apod. pokles aktivity VNITŘNÍ KONTAMINACE- odhad rizika – ÚVAZEK EFEKTIVNÍ DÁVKY Důležité radio(bio)logické jednotky V souvislosti s různým RBU různých typů IZ zavedeny: •dávkový ekvivalent, H [Sievert] (absorbovaná dávka [Gy] vážená jakostním činitelem daného záření) •ekvivalentní dávka, HT [Sievert] (střední absorbovaná dávka v orgánu nebo tkáni [Gy] vážená radiačním váhovým faktorem) •efektivní dávka, E [Sievert] (součet ekvivalentních dávek v jednotlivých tkáních či orgánech vážených tkáňovým váhovým faktorem wT, jež vyjadřuje rozdílnou radiosenzitivitu orgánů a tkání z hlediska pravděpodobnosti vzniku stochastických účinků (zhoubných nádorů a genetických změn) Aktivita Absorbovaná dávka Efektivní dávka [USEMAP] Obsah obrázku osoba, skupina, pózování, plavky Popis byl vytvořen automaticky