Мощность дозы рентгеновского излучения
Содержание
- Системные и внесистемные единицы измерения
- Области применения Рентгена и Зиверта
- Тысячные и миллионные доли Зиверта/Рентгена
- Допустимый объём накопленного в организме облучения
- Основные источники накопления в организме радионуклидных соединений
- Природные ионизирующие излучения
- Источники накопления дозы естественного излучения в организме
- Искусственные ионизирующие излучения
- Размер доз облучения при рентгенодиагностике
В чём измеряется мощность дозы рентгеновского излучения и как происходит радионуклидное накопление в человеческом организме?
Какой объем накопленного ионизирующего облучения критичен для здоровья?
Системные и внесистемные единицы измерения
В процессе научного открытия и последующего изучения источников ионизирующего излучения и радиоактивности возникла необходимость во введении специальных единиц измерения. Первыми такими единицами стали Кюри и Рентген. Изначально в мировой практике исследования радиоактивного фона полностью отсутствовала систематизация, поэтому сегодня первичные единицы измерения принято называть внесистемными.
В настоящее время подавляющим большинством государств принята единая интернациональная система измерения (CI). В Российской Федерации переход на CI был начат в январе 1982 года. Предполагалось, что он будет завершен к январю 1990 года, но политические и экономические события в стране существенно затянули данный процесс. Тем не менее, вся современная дозиметрическая аппаратура выпускается с учётом градуирования в новых единицах измерения.
За несколько десятилетий активного изучения и практического применения рентгеновского излучения было введено большое количество различных единиц измерения дозы: Бэр, Грэй, Беккерель, Рад, Кюри и многие другие. Они используются в различных системах измерения и сферах радиологии. В контексте рентгенодиагностики наиболее часто употребляемые – Зиверт и Рентген.
Области применения Рентгена и Зиверта
Рентген сегодня считается устаревшей единицей измерения. Сфера её применения за последние годы существенно сузилась. Чаще всего она теперь используется для отображения общего излучения, тогда как размер полученной человеком дозы обозначается Зивертами.
Еще одно современное применение единицы измерения Рентген – определение характеристик рентгеновского аппарата, в том числе уровня излучаемой им проникающей радиации.
Для объективной и максимально точной оценки воздействия радиоактивного фона на человеческий организм используется понятие – эквивалентная поглощенная доза. ЭПД дает возможность определить количественную величину поглощенной организмом энергии. Анализ проводится с учетом биологической реакции отдельных тканей тела на ионизирующее излучение. При определении показателей применяется единица измерения – Зиверт. Она равна примерно 100 Рентген.
Тысячные и миллионные доли Зиверта/Рентгена
Мощность получаемой дозы облучения при прохождении рентгенодиагностики в десятки раз ниже показателя в 1 Зиверт. Многократно ниже данной единицы измерения и естественный фон облучения. Поэтому для проведения более корректных замеров были введены такие понятия, как миллизиверты (мЗв) и микрозиверты (мкЗв). Один миллизиверт равен тысяче Зивертов, один микрозиверт – миллиону Зивертов. Аналогичные значения применяются и по отношению к Рентгену.
Мощность дозы принято отображать в виде количественной части полученного облучения за определённый временной промежуток. Наиболее распространенные единицы времени: секунды, минуты и часы. Следовательно, часто используемые показатели: зв/ч, мзв/, р/ч, мр/ч и так далее.
Допустимый объём накопленного в организме облучения
Доза облучения при воздействии на человеческий организм имеет накопительное свойство. Учеными определен критический порог накопленных на протяжении жизни Зивертов в организме, превышение которого чревато негативными последствиями. Безопасный объем накопленного облучения находится в диапазоне от 100 до 700 миллизивертов.
Для коренных жителей высокогорных районов данные показатели могут быть немного выше.
Основные источники накопления в организме радионуклидных соединений
Ионизирующее излучение происходит вследствие инерционного высвобождения магнитных волн при активном взаимодействии атомов. Источники ионизирующего излучения делятся на природные и искусственные.
Природные ионизирующие излучения
К числу природных источников излучения в первую очередь относится естественный радиационный фон. В различных районах планеты фиксируется разный уровень радиации. На его размер оказывают прямое влияние следующие факторы:
- Высота над уровнем моря. Чем ближе к воде, тем ниже уровень радиации в воздухе;
- Геологическая структура местности. Наличие плодородной почвы и водоемов содействуют снижению радиоактивного фона. Горные образования, напротив, служат источником повышенного излучения;
- Архитектура. Чем плотней застройка, тем выше окружающий её радиоактивный фон.
Оптимальным для жизни считается радиационный фон 0,2 микрозиверта в час (или 20 микрорентген в час). Верхний порог допустимого уровня: 0,5 микрозивертов в час (50 микрорентген в час).
В зоне радиационного фона до 10 мкЗв/ч (1 мР/ч) возможно безопасное нахождение на протяжении 2-3 часов. Более продолжительное пребывание способно повлечь критические последствия.
Источники накопления дозы естественного излучения в организме
Среднестатистическая накапливаемая в человеческом организме доза естественного излучения составляет примерно 2–3 мЗв в год. Она складывается из следующих показателей:
- космическая радиация и солнечная активность – 0,3 – 0,9 мЗв;
- ландшафтно-почвенное излучение – 0,25 – 0,6 мЗв;
- радиационный фон окружающей архитектуры – от 0,3 мЗв;
- воздушные массы – 0,2 – 2 мЗв;
- продукты питания – от 0,02 мЗв;
- питьевая вода – 0,01 – 0,1 мЗв.
Одним из источников природного ионизирующего излучения является сам человеческий организм, производящий собственные отложения радионуклидных соединений. Среднестатистический уровень одного только скелета колеблется от 0,1 до 0,5 мЗв.
Искусственные ионизирующие излучения
К источникам искусственного ионизирующего облучения в первую очередь относятся медицинские аппараты, применяемые во время проведения рентгеновской диагностики или терапии. В разных видах рентгеновского обследования различная величина эквивалентной поглощенной дозы. Также на мощность дозы облучения влияет срок выпуска и эксплуатационная нагрузка используемого рентген аппарата.
Рентгеновская аппаратура последнего поколения подвергает человеческий организм облучению в несколько десятков раз ниже, чем предшествовавшие модели. Современные цифровые аппараты практически безопасны.
Размер доз облучения при рентгенодиагностике
Мощность дозы рентгеновского излучения в современных аппаратах по сравнению с их предыдущими модификациями:
- 1 снимок цифровой флюорографии – оза снижена с 0,03 до 0,002 мЗв;
- 1 снимок плёночной флюорографии – оза снижена с 0,8 до 0,25 мЗв;
- 1 снимок при рентгенографии органов грудной полости – доза снижена с 0,4 до 0,15 мЗв;
- 1 снимок дентальной рентгенографии — доза снижена с 0,3 до 0,03 мЗв.
При рентгеноскопической диагностике происходит визуальное обследование органов с оперативным выводом необходимой информации на монитор компьютера. В отличие от фотографического метода, данный тип диагностики подвергает пациента меньшей дозе облучения за равную единицу времени. Но в некоторых случаях обследование может проводиться более длительное время.
При диагностике продолжительностью до 15-ти минут средняя мощность полученной дозы колеблется от 2 до 3,5 мЗв.
Во время проведения диагностики желудочно-кишечного тракта человек получает дозу облучения до 6-ти миллизивертов. При компьютерной томографии – от 2-х до 6-ти миллизивертов (мощность получаемой дозы напрямую зависит от диагностируемых органов).
При проведении сравнительного анализа получаемой человеком дозы ионизирующего облучения от аппаратов рентгенодиагностики и повседневном пребывании в привычной окружающей среде учёными были получены следующие данные:
- разовая рентгенография грудной клетки сопоставима с 10-дневной дозой естественного облучения;
- одна флюорография грудной клетки – до 1-го месяца естественного облучения;
- разовая полная компьютерная томография – приблизительно 3 года естественного облучения;
- один рентгенографический осмотр кишечника или желудка – от 2-х до 3-х лет естественного облучения.
Согласно законодательству Российской Федерации по радиационной безопасности допустимой нормой рентгеновского облучения (средняя годовая эффективная доза) является обобщенная доза в 70 мЗв, полученная в течение 70-ти лет жизни.
Источник
МОЩНОСТЬ ДОЗЫ ИЗЛУЧЕНИЯ, биологический эффект
МОЩНОСТЬ ДОЗЫ ИЗЛУЧЕНИЯ — приращение дозы ионизирующего излучения, отнесенное к единице времени, за к-рую это увеличение произошло. М. д. и. (Р) вычисляют по формуле:
где dD — приращение дозы ионизирующего излучения, dt — промежуток времени, в течение к-рого оно происходит.
Мощность экспозиционной и поглощенной дозы излучения выражается соответственно в рентгенах и радах или кратных им единицах, отнесенных к единицам времени (р/сек, р/мин, рад/сек, мрад/сек, мкрад/сек, рад/мин и т. д.). По международной системе единиц (СИ) мощность поглощенной дозы излучения выражается в Гр/с (грей в секунду), мощность эквивалентной дозы излучения — в Зв/с (зиверт в секунду).
Многочисленные экспериментальные и клин, данные свидетельствуют о том, что изменение М. д. и. сопровождается изменениями в биол, эффекте, что учитывается в практике гиг. нормирования, при оценке радиационной опасности, а также при планировании и проведении лучевой терапии.
Основная закономерность влияния М. д. и. на биол, реакции проявляется в уменьшении биол, эффекта при снижении М. д. и. от сотен до долей рад/мин. В диапазоне М. д. и. от единиц до долей рад/мин ее уменьшение вызывает резкое снижение биол, эффекта, в диапазоне М. д. и. от сотен до десятков рад/мин — лишь незначительное его снижение. Нек-рое уменьшение биол, эффекта возможно по мере возрастания М. д. и. до тысяч рад/мин и при мощных импульсных воздействиях.
Диапазон абсолютных значений М. д. и., в к-ром происходит существенное изменение эффекта по сравнению с таковым при остром облучении, неоднозначен при использовании разных биол, объектов и различных критериев оценки поражения.
Уменьшение биол, эффекта при снижении М. д. и. выявляется, напр., при облучении микроорганизмов дрожжей, растений, насекомых, культур тканей. В эксперименте на лаб. животных при определенном уменьшении М. д. и. в нек-рых случаях доза так наз. половинной выживаемости может возрастать более чем в два раза. Критическое значение М. д. и., ниже к-рого начинает существенно снижаться поражающее действие ионизирующего излучения, смещается в сторону уменьшения для тех биол, видов, к-рым свойствен низкий темп восстановительных процессов.
Влияние М. д. и. отражается на величине дозы ионизирующего излучения, вызывающей, напр., лучевую реакцию кожи, нервной системы, кроветворных органов и др. Уменьшение М. д. и. приводит к менее выраженному снижению показателей иммунол, реактивности организма, к меньшему изменению биохим, показателей, характеризующих степень деструктивных изменений после облучения. При снижении М. д. и. от тысяч до единиц рад/мин уменьшается защитный эффект гипоксии, а при меньших М. д. и. гипоксия не сказывается на результатах воздействия ионизирующего излучения.
Степень различий в реакции отдельных тканей организма на изменение М. д. и. в определенных пределах связана с темпом их физиол, регенерации. При уменьшении М. д. и. и, следовательно, удлинении времени лучевого воздействия наибольшее снижение биол, эффекта по сравнению с эффектом при остром облучении происходит в активно обновляющихся тканях при близких по длительности сроках воздействия и циклах обновления клеточных элементов этой ткани. Неодинаковое влияние снижения
М. д. и. на опухолевые и нормальные клетки в связи с различиями в скорости их репопуляции используется в лучевой терапии для увеличения радиотерапевтического интервала (см.).
Влияние М. д. и. на биол, эффект проявляется неодинаково в зависимости от различной линейной передачи энергии (см. Линейная передача энергии); биол, эффективность ионизирующего излучения с высокой линейной передачей энергии (альфа-частицы, тяжелые ионы, нейтроны) мало зависит от М. д. и.
Библиография: Акоев И. Г. Проблемы постлучевого восстановления, с. 82, 183, М., 1970; Вопросы общей радиобиологии (экспериментальные и клинические данные), под ред. М. П. Домшлака, с. 147, М., 1971; Даренская Н. Г. ид р. Относительная биологическая эффективность излучений, с. 173, М., 1968; Нормы радиационной безопасности (НРБ-76), с. 6, М., 1978.
Источник