Dawka pochłonięta (D)

Transkrypt

1 DOZYMETRIA

2 Dawka pochłonięta (D) energia promieniowania przenikliwego pochłonięta przez jednostkę masy danej materii Jednostka: 1 Gy (grej) = 1 J/kg Dawniej stosowano jednostkę 1rad = 0,01Gy Przekazana energia promieniowania jonizującego jest zuŝywana na jonizację, wzbudzenie, wzrost energii chemicznej lub energii sieci krystalicznej, itd., co ostatecznie daje efekt cieplny: wzrost energii wewnętrznej. Dawki pochłonięte powodujące śmierć 50% napromieniowanych organizmów w ciągu 30 dni. Organizm Wirusy Ameba Osa WąŜ Ślimak Nietoperz Szczur Człowiek Pies Dawka [Gy] ,6

3 Dawka równowaŝna (H T ) dawka pochłonięta w danej tkance lub narządzie T z uwzględnieniem skutków wywoływanych przez róŝne rodzaje promieniowania = w H D T R T, R R D T,R oznacza dawkę promieniowania typu R pochłoniętą w tkance lub narządzie T w R oznacza współczynnik wagowy promieniowania R (jest to czynnik jakości promieniowania zaleŝny od rodzaju i energii promieniowania; uwzględnia wielkość niszczącego wpływu na tkankę promieniowania określonego rodzaju) Wartości w R w zaleŝności od rodzaju promieniowania i zakresów energii Fotony (promieniowanie X, promieniowanie γ) wszystkie energie 1 Elektrony (promieniowanie β) i miony wszystkie energie 1 Neutrony, energie < 10 kev 5 Neutrony, energie > 10 kev do 100 kev 10 Neutrony, energie > 100 kev do 2 MeV 20 Neutrony, energie > 2 MeV do 20 MeV 10 Neutrony, energie > 20 MeV 5 Protony, z wyłączeniem protonów odrzutu, energie > 2 MeV 5 Cząstki alfa, fragmenty rozszczepienia, cięŝkie jądra (jony) 20

4 Promieniowanie w postaci cząstek powoduje większe uszkodzenia w tkance biologicznej, niŝ promieniowanie fal elektromagnetycznych w odniesieniu do takiej samej porcji energii zaabsorbowanej przez materiał biologiczny. Generalnie promieniowanie bardziej przenikliwe zwykle jest równocześnie mniej jonizujące, zatem zdolność do jonizacji rośnie, a przenikliwość maleje w szeregu γ, X, β, α (oczywiście dokładne zdolności co do jonizacji i przenikliwości będą teŝ zaleŝały od energii, jaką ze sobą niosą dane cząstki lub promieniowanie elektromagnetyczne). Wynika z tego, Ŝe promieniowanie alfa (jądra helu) chociaŝ mało przenikliwe (zatrzymywane przez kartkę papieru) będzie bardzo szkodliwe w przypadku dostania się do wnętrza organizmu lub ewentualnie bezpośrednio na skórę. UWAGA!!! Zupełnie oddzielnego potraktowania wymaga promieniowanie neutronowe (emitowane np. przez próbki zawierające jądra podlegające naturalnym rozszczepieniom). Jest ono najbardziej przenikliwe ze wszystkich rodzajów promieniowania, jednakŝe ze względu na zdolność wywoływania sztucznych rozszczepień jądrowych i tym samym uwalniania wysokoenergetycznych produktów potrafiących jonizować materię (jonizacja wtórna) wiązki neutronowe potrafią bardzo silnie namieszać w ośrodku (szczególnie neutrony o średnich energiach).

5 Dawka skuteczna (E H ) E H = w T T H T dawka od wszystkich działających z róŝną efektywnością rodzajów promieniowania pochłonięta przez organizm z uwzględnieniem zróŝnicowanej wraŝliwości poszczególnych jego części w T współczynnik wagowy tkanki wyraŝający stosunek ryzyka wystąpienia nowotworu wywołanego napromieniowaniem narządu lub tkanki do ryzyka nowotworu po równomiernym napromieniowaniu całego ciała taką samą wartością dawki Wartości wagowego czynnika w T dla róŝnych tkanek gonady 0,20 płuca jelito grube 0,12 0,12 szpik czerwony 0,12 Ŝołądek 0,12 wątroba 0,05 tarczyca 0,05 przełyk 0,05 pęcherz moczowy 0,05 gruczoły sutkowe 0,05 skóra 0,01 powierzchnia kości 0,01 pozostałe 0,05 całe ciało 1,00

6 Jednostka dawki równowaŝnej H T i dawki skutecznej E H : 1 Sv (siwert) = 1 J/kg Dawniej stosowano jednostkę 1rem = 0,01Sv Dawki równowaŝne i odpowiadające im skutki wywołane przy jednorazowym napromieniowaniu całego ciała. RównowaŜnik dawki 0-0,25 Sv Brak objawów. Skutek biologiczny 0,25-0,50 Sv Zmiany obrazu morfologicznego krwi. 0,50-1,0 Sv Słabe objawy chorobowe, zmiany w krwi, moŝliwość wystąpienia skutków w późniejszym okresie. 1,0-2,0 Sv Objawy chorobowe, bóle głowy, mdłości, osłabienie. 2,0-3,0 Sv CięŜkie objawy kliniczne, śmiertelność w 25% przypadków. 3,0-5,0 Sv Choroba popromienna. Śmiertelność w 50% przypadków. 5,0-7,0 Sv Uszkodzenia szpiku i organów wewnętrznych. Śmiertelność 100% do kilkudziesięciu dni.

7 dawka skuteczna pochłonięta przez cały organizm DOZYMETRIA aaaw pigułce dawka promieniowania typu R pochłonięta przez tkankę/narząd T dawka równowaŝna pochłonięta przez tkankę/narząd T związana ze wszystkimi rodzajami promieniowania [ ] [ ] E H = w H = w w T R T T T T R D T, R [Sv]=[J/kg] siwert [Sv]=[J/kg] siwert [Gy]=[J/kg] grej współczynnik wagowy wraŝliwości tkanki/narządu współczynnik wagowy rodzaju promieniowania Sumowanie przeprowadza się po wszystkich rodzajach R pochłoniętego promieniowania oraz wszystkich napromieniowanych tkankach/narządach T.

8 Tło promieniowania promieniowanie kosmiczne radon w budynkach medycyna przemysł technika jądrowa opad popromienny promieniotwórczość gleby, roślin, skał... promieniowanie radionuklidów w organizmie

9 Wartości średnich rocznych dawek skutecznych w roku 1992 Składowe promieniowania Średnie dawki msv/rok na osobę Udział procentowy % promieniowanie kosmiczne 0,29 8,0 promieniowanie gamma z podłoŝa 0,04 1,1 promieniowanie radonu-220 i radonu- 222 oraz ich pochodnych na wolnym 0,08 2,2 powietrzu opad promieniotwórczy po wybuchach jądrowych i po katastrofie czernobylskiej 0,021 0,6 promieniowanie gamma w budynkach 0,38 10,6 promieniowanie radonu-220 i radonu- 222 oraz ich pochodnych, w powietrzu wewnątrz budynków radionuklidy inkorporowane (bez radonu) diagnostyka rentgenowska i badania in vivo 1,58 43,9 0,409 11,4 0,78 21,7 zagroŝenia zawodowe w górnictwie 0,016 0,4 inne (przedmioty powszechnego uŝytku) 0,005 0,1 razem 3, ,0

10

11 3,35 msv / rok Jak widać największy udział w rocznej dawce ma radon, gaz promieniotwórczy pochodzący z rozpadu uranu znajdującego się w skałach, glebie, materiałach budowlanych. Najwięcej znajdziemy go w zamkniętych, nie wietrzonych pomieszczeniach (np. piwnice).

12

13 Polska ok. 2,5 msv / rok Finlandia ok. 7,5 msv / rok Kerala (Indie) do 35 msv /rok Guarapari (Brazylia) do 35 msv /rok Ramsar (Iran) 260 msv/rok jedna mammografia tomografia komputerowa klatki piersiowej 114 tys. ewakuowanych mieszkańców okolic Czernobyla przyjęło średnio 0,4 msv 7 msv 31 msv praca w elektrowni jądrowej palenie tytoniu 1,9 msv rocznie 13 msv rocznie

14 0-1 µsv 0 µsv - uŝywanie telefonu komórkowego, 0.05 µsv - spanie obok innej osoby, 0.10 µsv - spoŝycie banana, 0.11 µsv - przebywanie przez rok w promieniu 100 km od elektrowni atomowej, 0.38 µsv - przebywanie przez rok w promieniu 100 km od elektrowni węglowej, 1 µsv - prześwietlenie ręki, 1 µsv - uŝywanie monitora CRT przez rok, 1-10 µsv 1.2 µsv - przebywanie przez jeden dzień na obszarze o podwyŝszonym poziomie promieniowania naturalnego np. WyŜyna Kolorado, 5 µsv - prześwietlenie zęba, 10 µsv - dawka promieniowania naturalnego, jaką przyjmuje przeciętny człowiek podczas jednego dnia, µsv 40 µsv - lot z Nowego Jorku do Los Angeles, 70 µsv -Ŝycie w betonowym budynku przez rok, 80 µsv -średnia dawka promieniowania pochłonięta przez osobę przebywającą w odległości 15 km od elektrowni Three Mile Island podczas wypadku z 28 marca 1979 r., 100 µsv - prześwietlenie klatki piersiowej, µsv 250 µsv - roczny dopuszczalny limit emisji promieniotwórczości dla elektrowni atomowej (EPA), 390 µsv - roczna dawka pochodząca z naturalnego potasu w organizmie człowieka, 1000 µsv lub 1 msv - dopuszczalna bezpieczna roczna dawka promieniowania na jedną osobę (EPA), 1-10 msv 3 msv - mammografia, 5.8 msv - tomografia klatki piersiowej, 6 msv - przebywanie przez godzinę na obszarze Czarnobyla (pomiar uśredniony - dane na rok. 2010), 10 msv - tomografia całego ciała, msv 20 msv - dopuszczalna roczna dawka promieniowania dla pracownika mającego styczność z promieniowaniem w Polsce, 50 msv - dopuszczalna roczna dawka promieniowania dla pracownika elektrowni atomowej w Stanach Zjednoczonych, 100 msv - roczna dawka promieniowania, która wyraźnie podnosi ryzyko zachorowania na raka, 100 msv - dawka graniczna dla pracowników radiologicznych i słuŝb ratowniczych w sytuacjach wyjątkowych, msv 250 msv - dawka graniczna dla pracowników radiologicznych i słuŝb ratowniczych podczas operacji ratowania Ŝycia w Stanach Zjednoczonych, 400 msv - dawka wywołująca chorobę popromienną o ile została przyjęta w krótkim czasie, 420 msv - roczna dawka dla kosmonauty na orbicie, 500 msv - dawka graniczna w wyjątkowych sytuacjach dla osób uczestniczących w działaniach interwencyjnych, przy ratowaniu Ŝycia ludzkiego, (dopuszczona przez Polskie prawo na mocy prawa międzynarodowego), 500 msv - zmniejszenie liczby krwinek powodujące obniŝenie zdolności obronnych organizmu, powrót do pełnego zdrowia po kilku dniach. Znaczący wzrost ryzyka zachorowania na raka, 1000 msv lub 1 Sv - choroba popromienna, nudności, zmniejszenie lub całkowity zanik liczby krwinek powodujące obniŝenie zdolności obronnych ustroju i wystąpienie w wyniku tego cięŝkich zakaŝeń, obniŝenie lub nawet zanik krzepliwości krwi, niedotlenienie tkanek, powstanie wylewów i krwawych wybroczyn w narządach i tkankach, stwarzających niebezpieczeństwo dla Ŝycia, 1-10 Sv 2 Sv - powaŝna choroba popromienna, nudności i wymioty, w niektórych przypadkach moŝe skutkowaćśmiercią, 4 Sv - bardzo powaŝna choroba popromienna, szansa na przeŝycie tylko przy odpowiednim i długotrwałym leczeniu, 5 Sv - bardzo powaŝna choroba popromienna, wysoka śmiertelność, 8 Sv - dawka śmiertelna bez względu na sposób leczenia, Sv 30 Sv -śmierć po 2-3 tygodniach, 50 Sv - przebywanie przez 10 minut w pobliŝu rdzenia reaktora w Czarnobylu po jego stopieniu, 100 Sv - nagłe wymioty, śpiączka, śmierć w ciągu kilku godzin.

15 liniowy model bezprogowy KaŜdy akt jonizacji, który niszczy DNA prowadzi do zwiększonego prawdopodobieństwa przerodzenia się komórki w komórkę nowotworową ryzyko jest wprost proporcjonalne do dawki. Do pewnej wartości dawki nie są obserwowane Ŝadne efekty oddziaływania, natomiast powyŝej obserwowana jest zaleŝność liniowa między dawką a efektem oddziaływania promieniowania jonizującego. Pojedyncze uszkodzenia nici DNA prowadzą (w obszarze małych dawek) do stymulowania komórkowych mechanizmów naprawczych dzięki temu zmniejszenie zapadalności na nowotwory i choroby o podłoŝu genetycznym.

16 ref.pdf