Оценка коллективных доз и рисков здоровью связанных с проведением массовой флюорографии населения

 

    Российская  экономическая академия им. Г.В. Плеханова 
 
 
 
 

    Реферат

    по  дисциплине «Управление экономическими рисками в атомной энергетике»

      на тему: «Оценка коллективных доз и рисков здоровью связанных с проведением массовой флюорографии населения и другими диагностическими и лечебными методами современной ядерной медицины (ускорители, компьютерная томография и т.д.). Соотношения пользы и вреда. Экономический и медицинский аспекты» 
 
 
 
 
 

    Выполнила

    студентка 5 курса

    Группы  №451-в ЭМФ

    Гейченко  Анна Сергеевна 
 
 
 
 
 

    Москва, 2010

ДОЗИМЕТРИЯ  В ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЕ

Достоверные оценки доз ионизирующих излучений, получаемых пациентом при рентгеновской  или радионуклидной диагностике, а  также при лучевой терапии  является весьма актуальной и достаточно сложной проблемой. В клинической практике необходимо рассчитывать разные поглощенные дозы: общую дозу, полученную пациентом, локальную дозы, полученную патологическим очагом и прилегающими к нему тканями, дозу, полученную участком кожи, через которую входит в тело излучение. Вычисления затруднены гетерогенностью объекта излучения, достаточно сложной томографии, плохой определенностью значений коэффициентов поглощения излучения в различных компонентах среды, трудностями учета рассеяния излучения различными органами и тканями. Для реальной среды, введение обоснованных параметров типа эффективного коэффициента поглощения излучения, дозового и энергетического факторов накопления, необходимых для восстановления пространственного распределения дозового поля, представляет собой весьма не простую задачу. Трудности дозиметрии связаны и с отсутствием единого алгоритма расчета для всех видов излучения: для рентгеновского, нейтронного излучения, электронов, протонов, дейтронов и т.п. требуются специальные методики вычислений. Дозиметрию приходится проводить для пациента, врача и для населения в целом.

В данной лекции мы коротко остановимся на особенностях дозиметрии в клинической практике ядерной медицины. В первой части  даны классические определения экспозиционной и поглощенной дозы и единицы их измерения. Во второй части рассмотрены особенности локальной дозиметрии и методы восстановления пространственного распределения дозового поля в облучаемом гетерогенном объекте. Заключительная часть лекции посвящена оценке коллективной дозы, получаемой населением и медиками-профессионалами за счет процедур в сфере ядерной медицины.

1. Дозы и единицы  их измерения

Действие ионизирующих излучений на любое вещество проявляется  в ионизации атомов и молекул, входящих в состав этого вещества. Мерой этого воздействия служит поглощенная доза - фундаментальная дозиметрическая величина, определенная как отношение поглощенной энергии излучения в единице массы. Основной единицей поглощенной энергии в системе СИ является грей (Гр, Gy) - джоуль на килограмм массы (Дж·кг^-1). Обозначается она символом "D". Поглощенная доза в 1 Гр является довольно значимой радиационной величиной и может вызвать в облученном организме ряд последствий. Но в собственно энергетическом смысле эта величина очень мала - повышение температуры тела человека в результате воздействия этой дозы менее одной тысячной градуса.

При измерении  эффектов, возникающих в веществах  под действием ионизирующих излучений, используется понятие доза, а при  оценке влияния облучения на биологические  объекты поправочные коэффициенты. Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передаст тканям; количество такой переданной организму энергии называется дозой. Дозы можно рассчитывать по-разному, с учетом того, каков размер облученного участка и где он расположен, один человек подвергся облучению или группа людей и в течение какого времени происходило.

Ведем некоторые  понятия и обозначения.

Биологические эффекты - воздействие ионизирующих излучений на биологические процессы в живых организмах.

Взвешивающие  коэффициенты для  отдельных видов  излучения при  расчете эквивалентной  дозы (WR) - используемые в радиационной защите множители поглощенной дозы, учитывающие относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов. Фотоны любых энергий. Электроны и ионы любых энергий. Альфа- частицы.

Взвешивающие  коэффициенты для  тканей и органов  при расчете эффективной  дозы (WТ) - множители эквивалентной дозы в органах и тканях, используемые в радиационной защите для учета различной чувствительности разных органов и тканей в возникновении стохастических эффектов радиации.

Табл. 1. Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы

Для организма  в целом этот коэффициент принят равным1.

Гигиеническое нормирование - установление предельных доз внешнего и внутреннего облучения, которые надежно гарантируют безопасность работающих с источниками излучения и всего населения.

Доза (от греческого - доля, порция) - энергия ионизирующего излучения (ИИ), поглощённая облучаемым веществом и часто рассчитанная на единицу его массы. Измеряется в единицах энергии, которая выделяется в веществе (поглощается веществом) при прохождении через него ионизирующего излучения.

Доза  поглощенная (D) - величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу:

, где dЕ - средняя энергия, переданная  ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном  объеме, а dm - масса вещества в  этом объеме.

Энергия может  быть усреднена по любому определенному  объему, и в этом случае средняя  доза будет равна полной энергии, переданной объему, деленной на массу  этого объема. В единицах СИ поглощенная  доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж·кг^-1), и имеет специальное название - грей (Гр). Использовавшаяся ранее внесистемная единица рад=100 эрг/г равна 0,01 Гр.

Рад - внесистемная единица поглощённой дозы. Соответствует  энергии излучения 100 эрг, поглощённой  веществом массой 1 грамм (сотая часть  «Грэя»).

1 рад = 100 эрг/г  = 0,01 Дж/кг = 0,01 Гр = 2,388·10^-6 кал/г

При экспозиционной дозе в 1 рентген поглощённая доза в воздухе будет 0,85 рад (85 эрг/г).

Грэй (Гр.) - единица  поглощённой дозы в системе единиц СИ. Соответствует энергии излучения  в 1 Дж, поглощённой 1 кг вещества.

1 Гр. = 1 Дж/кг = 104 эрг/г = 100 рад.

Доза  эквивалентная (D_Т.R) - поглощенная доза, рассчитанная для биологических объектов (человек, орган, ткань), с учетом соответствующего взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, W_R: равна произведению поглощённой дозы на W_R

D_Т.R= D·W_R,

где D_T,R - средняя поглощенная доза в органе или ткани Т, а W_R - взвешивающий коэффициент для излучения R.

Замечание. До недавнего времени при расчёте «эквивалентной дозы» использовались «коэффициент качества излучения» (К) и «относительная биологическая эффективность» (ОБЭ) - поправочные коэффициенты, учитывающий различное влияние на биологические объекты (различную способность повреждать ткани организма) разных излучений при одной и той же поглощённой дозе. Сейчас эти коэффициенты в Нормах радиационной безопасности (НРБ-99) названы «Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения при расчёте эквивалентной дозы (W_R).

Табл.2. Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения.

При воздействии  различных видов излучения с  различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как  сумма эквивалентных доз для  этих видов излучения D_Т= SD_Т.R

Единицей эквивалентной  дозы является зиверт (Зв).

Доза  экспозиционная, D_E - количественная характеристика рентгеновского и гамма - излучений, определяемая по ионизации воздуха. Представляет собой суммарный электрический заряд ионов одного знака, образованных в единице объема воздуха в условиях электронного равновесия. Внесистемная единица экспозиционной дозы - рентген (Р), которой соответствует такое рентгеновское и гамма- излучение, которое образует в 1 см³ сухого воздуха (имеющего при нормальных условиях вес 0,001293 г) 2,082·10⁹ пар ионов. Эти ионы несут заряд в 1 эл.-статическую единицу каждого знака (в системе СГСЭ), что в единицах работы и энергии (в системе СГС) составит около 0, 114 эрг поглощённой воздухом энергии (6,77·10⁴ Мэв). (1 эрг = 10^-7 Дж = 2,39·10^-8 кал). При пересчёте на 1 г воздуха это составит 1,610·10¹² пар ионов или 87,3 эрг/г сухого воздуха . Таким образом физический энергетический эквивалент рентгена равен 87,3 эрг/г для воздуха (для других веществ значения совершенно другие, например, для биологической ткани (воды) 95 эрг/г). В условиях электронного равновесия экспозиционной дозе 1 Р соответствует поглощенная доза в воздухе, равная 0,873 рад. Единицей измерения в системе СИ является «кулон на кг» (Кл/кг), что соответствует образованию в 1 кг воздуха такого количества ионов (6,24·10¹⁸ пар ионов), суммарный заряд которых равен 1 Кл (каждого знака). 1 кулон = 3·10⁹ ед. СГСЭ = 0,1 ед. СГСМ. Физический эквивалент 1 Кл/кг равен 33 Дж/кг (для воздуха).

Соотношения между  рентгеном и Кл/кг следующие: 1 Р = 2,58·10^-4 Кл/кг - точно. 1 Кл/кг = 3,88·10³ Р - приблизительно.

Доза  эффективная (D_E,T) - величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности (а также веса).

Каждый орган  и ткань не только по-разному реагирует  на поглощенную ими дозу облучения, но и оказывает различное влияние  на работу организма в целом. Для  учета этих особенностей в практической дозиметрии используется понятие эффективной дозы. Эффективная (эквивалентная) ожидаемая доза учитывает суммарную радиоактивность поступающих в организм радионуклидов с учетом их периода полураспада и периода полувыведения из организма. Эффективная доза - величина, используемая как мера риска возникновения последствий, в т.ч. и отдаленных, облучения всего тела человека или отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты:

D_E,T=DT·SW_T

где D_Т - эквивалентная доза в органе или ткани Т, а W_Т - взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т, т.е. множитель эквивалентной дозы в органах и тканях, используемый в радиационной защите для учёта различной чувствительности разных органов и тканей в возникновении стохастических эффектов радиации – «коэффициент радиационного риска». Чтобы учесть качественные различия излучений, их биологическая эффективность сравнивается с биологической эффективностью рентгеновского излучения, имеющего энергию кванта 250 КэВ. На практике понятие эквивалентной дозы применяют лишь для характеристики радиационных воздействий в малых дозах (не более 5 годовых ПДД для профессионалов).

Для оценки полной эффективной эквивалентной дозы, полученной человеком, рассчитывают и суммируют указанные дозы для всех органов.

Единица измерения  эффективной дозы - Дж·кг^-1, название – зиверт (Зв).

Бэр - биологический  эквивалент рентгена (в некоторых  книгах - рада). Внесистемная единица  измерения эквивалентной дозы. В общем случае:

1 бэр = 1 рад  К = 100 эрг/г  К = 0,01 Гр  К = 0,01 Дж/кг  К = 0,01 Зиверт

При оценке доз  в медицинской практике можно  считать (с минимальной погрешностью), что экспозиционная доза в 1 рентген  для биологической ткани соответствует (эквивалентна) поглощённой дозе в 1 рад и эквивалентной дозе в 1 бэр (при К=1), то есть, грубо говоря, что 1 Р, 1 рад и 1 бэр - это одно и то же.