PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI
JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
DOZYMETRYCZNE
Ochrona radiologiczna pacjenta
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI
JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
DOZYMETRYCZNE
Ochrona radiologiczna pacjenta
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
2
2
Ilość promieniowania jonizującego określamy poprzez
wielkości nazywane dawkami.
Wprowadzono kilka pojęć dawek :
Dawki ekspozycyjnej
Kermy
Dawki pochłoniętej
Dawki równoważnej
Dawki skutecznej (efektywnej )
Dawki obciążającej
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
Wielkość dawki ekspozycyjnej określona
jest przez sumę ładunków jednego znaku
wytworzonych w masie
powietrza
przez
fotony promieniowania X
lub
γ
,
mierzoną
w ściśle określonych warunkach.
3
3
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
Dawka ekspozycyjna stosowana jest do określania ilości
promieniowania X i gamma i zgodnie z definicją tylko w
powietrzu.
Jednostką dawki ekspozycyjnej w układzie SI jest
C/kg,
czyli jednostka ładunku na jednostkę masy. Nie ma ona
innej nazwy.
Historyczną ( dawniej używaną) jednostką dawki
ekspozycyjnej jest
rentgen (R ).
Zależność między jednostkami
1 R = 2,58
•
10
-4
C/kg
4
4
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE
Inną wielkością określającą ilość promieniowania, jest dawka
nazywana kermą.
kermą.
Wielkość ta została wprowadzała przez ICRU w roku 1963 i
definiowana jest jako suma początkowych energii
kinetycznych wszystkich cząstek naładowanych,
wyzwalanych przez cząstki pośrednio jonizujące (fotony,
neutrony) w elemencie masy ośrodka.
5
5
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE
Kerma odnosi wyłącznie do promieniowania pośrednio
jonizującego, a więc promieniowania neutronowego,
gamma i X.
Zawsze trzeba też określać w jakim materiale wyznaczona
została ta wielkość.
Najczęściej mierzy się kermę w powietrzu.
6
6
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
Dawka ekspozycyjna określając ilość ładunków jednego
znaku wytworzonych w masie powietrza tylko w
sposób
przybliżony
może służyć do oceny narażenia na
promieniowanie jonizujące.
Do opisu ilościowego
narażenia
na promieniowanie służy
wielkość nazywana dawką pochłoniętą
dawką pochłoniętą
.
7
7
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE
Dawką pochłoniętą
Dawką pochłoniętą
nazywamy
energię
promieniowania jonizującego przekazaną
materii
w elemencie objętości podzieloną przez masę tego
elementu.
Definicja dawki – załącznik nr 1 do ustawy z dnia 29 listopada 2000 r.
Prawo atomowe
8
8
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
9
9
gdzie :
dE -
oznacza średnią wartość energii przekazanej
dm -
oznacza masę materii zawartej w elemencie objętości
Jednostką dawki pochłoniętej w układzie SI jest J/kg, czyli jednostka
energii na jednostkę masy. Jednostka ta nazywa się
grejem
i ma
symbol
Gy.
Jednostką pozaukładową( dawniej używaną) jest
rad ( rd).
Zależność między jednostkami
1 rd = 0,01 Gy = 10
-2
Gy = 10 mGy
Dawka pochłonięta
wyrażona jest wzorem :
dm
dE
D
=
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
10
10
J
J
ednakowe
ednakowe
dawki
dawki
pochłonięte
pochłonięte
ró
ró
ż
ż
nych
rodzajów
nych
rodzajów
promieniowania wywołuj
promieniowania wywołuj
ą
ą
niejednakowe skutki biologiczne.
niejednakowe skutki biologiczne.
Skutek biologiczny promieniowania zależy od :
rodzaju promieniowania ( alfa, beta, gamma, X,
neutronowe)
energii danego rodzaju promieniowania,
warunków napromieniowania np. wartości mocy dawki czy
ogólniej
rozłożenia
dawki
pochłoniętej
w czasie.
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
11
11
Wielkością fizyczną , która uwzględnia nie tylko ilość
energii przekazanej materii (żywej) ale również jaki rodzaj
promieniowania i o jakiej energii przekazał tę energię
żywemu organizmowi jest
dawka równoważna.
dawka równoważna.
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
12
12
Dawka równoważna to dawka
pochłonięta w tkance lub narządzie
T
, ważona dla rodzaju i energii promieniowania jonizującego,
wyrażona wzorem :
gdzie :
-
D
T,R
oznacza dawkę pochłoniętą od promieniowania jonizującego typu R, uśrednioną w
tkance lub narządzie T
-
W
R
oznacza czynnik wagowy promieniowania.
Definicja dawki – załącznik nr 1 do ustawy z dnia 29 listopada 2000 r. Prawo atomowe
∑
⋅
=
R
R
T,
R
D
w
T
H
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
Ponieważ czynnik wagowy promieniowania jest wielkością
niemianowaną dawkę równoważną wyraża się tak jak
dawkę pochłoniętą w J/kg, ale nadano jej inną nazwę.
Jednostką dawki równoważnej jest
siwert Sv.
Jednostką dawniej stosowaną był
rem ( rem).
1 rem = 0,01 Sv = 10 mSv
13
13
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
Przy ocenie narażenia na różne rodzaje promieniowania nie
można sumować dla jednej osoby dawek pochłoniętych.
Można natomiast, jak sama nazwa wskazuje, sumować
dawki równoważne.
Siwert to bardzo duża jednostka , w ochronie
radiologicznej mamy do czynienia z dawkami
równoważnymi tysiąc albo milion razy mniejszymi od
siwerta czyli
milisiwertami mSv
mSv
mikrosiwertami µSv
µSv
14
14
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE
Jeśli występuje tylko jeden rodzaj promieniowania
( z taką właśnie sytuacją mamy najczęściej do czynienia)
wzór upraszcza się .
H
T
= w
R
. D
T
Dawka równoważna to dawka pochłonięta,
uśredniona w tkance lub narządzie, przemnożona przez
odpowiedni współczynnik wagowy promieniowania.
15
15
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
Wartości czynników wagowych promieniowania są związane
z biologiczną skutecznością promieniowania, i ulegają okresowym
przeszacowaniom, w miarę gromadzenia nowych wyników badań.
Zalecane wartości tych współczynników podawane są
w raportach ICRP (Międzynarodowa Komisja Ochrony
Radiologicznej), jako mniej lub bardziej obowiązujące
w Dyrektywach Rady Unii Europejskiej, a w poszczególnych
krajach w odpowiednich przepisach prawnych.
16
16
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE
Jako promieniowanie wzorcowe, do którego
odnosi się czynniki wagowe innych rodzajów
promieniowania uważa się promieniowanie rtg
przy
napięciu
lampy
250 kV.
Czynnik wagowy dla tego promieniowania jest
równy 1.
17
17
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
ROZPORZĄDZENIE RADY MINISTRÓW Z DNIA 18
ROZPORZĄDZENIE RADY MINISTRÓW Z DNIA 18
STYCZNIA 2005 R. W SPRAWIE DAWEK GRANICZNYCH PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO ( DZ.U.
STYCZNIA 2005 R. W SPRAWIE DAWEK GRANICZNYCH PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO ( DZ.U.
NR 20, POZ.168)
NR 20, POZ.168)
18
18
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE
Wartość czynnika wagowego promienio-wania
decyduje o tym, że skutki napromie-niowania
np. neutronami są dużo poważ-niejsze niż
fotonami X ( przy tej samej „ilości”
promieniowania czyli gdy
w narządzie czy tkance tracona jest ta sama
energia).
19
19
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
Przykład :
Dawka pochłonięta przez narząd wynosi
5 mGy
( czyli w 1 kg masy tego narządu została pochłonięta
energia 0,005 J ).
W pierwszym przypadku było to spowodowane
promieniowaniem rentgenowskim, w drugim-
neutronami „szybkimi” o energii 1 MeV.
Jakie będą dawki równoważne?
1. H
H
1
1
= w
rtg
x D
pochłonięta
=1 x 5 mGy= 5 mSv
5 mSv
2. H
H
2
2
= w
neutrony
x D
pochłonięta
=20 x 5 mGy= 100 mSv
100 mSv
20
20
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE
W przypadku gdy mamy z napromieniowaniem nie
jednego narządu ( tkanki ) ale całego ciała – taka
sytuacja ma miejsce najczęściej - aby opisać narażenia
organizmu żywego trzeba wprowadzić pojęcie dawki
dawki
efektywnej.
efektywnej.
Dawka efektywna E
Dawka efektywna E
to
suma ważonych dawek równoważnych
od
zewnętrznego i wewnętrznego napromienienia tkanek i
narządów.
21
21
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
Dawka efektywna E
Dawka efektywna E
to
suma ważonych dawek równoważnych
od zewnę-
trznego i wewnętrznego napromienienia tkanek i narządów.
22
22
∑
∑ ∑
⋅
=
⋅
=
T
R
T
T
w
H
w
E
D
R
T
T
R
T
w
,
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE
D
T,R
oznacza dawkę pochłoniętą od promieniowania
jonizującego R, uśrednioną w tkance lub narządzie
W
R
oznacza
czynnik
wagowy
promieniowania
jonizującego R
W
T
oznacza czynnik wagowy tkanki lub narządu
Jednostką dawki skutecznej ( efektywnej ) jest siwert
Sv.
Definicja dawki – załącznik nr 1 do ustawy z dnia 29 listopada 2000 r. Prawo
atomowe
23
23
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
24
24
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE
Przypatrzmy się jak będzie zmieniało się narażenie
organizmu żywego w przypadku gdy :
cale ciało napromieniowane będzie jednorodnie
pewne narządy narażone będą na większe dawki np. na
skutek stosowania osłon na wybrane części ciała lub gdy
źródłem narażenia jest izotop promieniotwórczy
gromadzący się wybiórczo
w określonej tkance.
25
25
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE
Napromieniowanie jednorodne
czyli równomierne narażenie całego ciała
Liczymy dawkę efektywną zgodnie ze wzorem :
E= w
T1
x
H
T1
+ w
T2
x
H
T2
+w
T3
x
H
T3
+
w
T4
x
H
T4
+ …….+w
TN
x
H
TN
Ponieważ napromieniowanie jest jednorodne
wszystkie tkanki ( narządy ) otrzymają tę samą
dawkę równoważną np. 5 mSv
26
26
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
H
T1
= H
T2
= H
T3
= ……=H
TN
= 5 mSv
w
T1
+w
T2
+ w
T3
+ …..+ w
TN
=1
E= w
T1
x
5 mSv+ w
T2
x
5mSv +w
T3
x
5mSv
+ w
T4
x
5 mSv + …….+w
TN
x
5 mSv
= 5 mSv
x
(w
T1
+w
T2
+ w
T3
+ …..+ w
TN
)
= 5 mSv x 1 = 5 mSv
E= 5 mSv
E= 5 mSv
27
27
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
Napromieniowanie niejednorodne
czyli nierównomierne narażenie całego ciała
Liczymy dawkę efektywną zgodnie ze wzorem :
E= w
T1
x
H
T1
+ w
T2
x
H
T2
+w
T3
x
H
T3
+ w
T4
x
H
T4
+ ……
.+w
TN
x
H
TN
Niech źródłem narażenia będzie promieniotwórczy jod ,
gromadzący się w tarczycy. Wówczas dawki
równoważne w pozostałych tkankach będą bliskie zeru.
28
28
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE
H
T1
= H
T2
= H
T3
= ……=H
TN -1
= 0 mSv
H
tarczycy
= 5 mSv
w
T1
+w
T2
+ w
T3
+ …..+ w
TN-1
=0,95
W
tarczycy
=0,05
E= w
T1
x
0 mSv+ w
T2
x
0 mSv +w
T3
x
0mSv
+ w
T4
x
0 mSv + …….+0,05
x
5 mSv
= 0,25 mSv
E= 0,25 mSv
E= 0,25 mSv
29
29
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
Napromieniowanie niejednorodne
Przykład drugi
Podczas badania klatki piersiowej tomografem
komputerowym następujące narządy otrzymały n/w
dawki [ w mSv ]:
płuca 2,0
szpik kostny 2,0
soczewki 1,4
tarczyca 2,3
gruczoły piersiowe 2,1
gonady 0,7
30
30
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE
Dawka efektywna wynosi :
E = 2,0 mSv
×
0,12 ( płuca)
+ 2,0mSv
×
0,12 ( szpik kostny)
+ 1,4 mSv
×
0,05 ( soczewki)
+ 2,3 mSv
×
0,05 ( tarczyca)
+ 2,1mSv
×
0,05 ( gruczoly piersiowe)
+0,7 mSv
×
0,20 ( gonady)
= 0,24 mSv + 0,24 mSv + 0,07 mSv + 0,115 mSv
+ 0,105 mSv + 0,14 mSv = 0,91 mSv
0,91 mSv
31
31
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE
Przykład trzeci
Podczas badania jamy brzusznej tomografem
komputerowym następujące narządy otrzymały dawki w
mSv:
płuca 0,7
szpik kostny 2,0
soczewki 1,4
tarczyca 2,3
gruczoły piersiowe 2,1
gonady 2,0
32
32
PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE
Dla lepszego zobrazowania uwzględniono taką samą ilość narządów i
tkanek jak w przykładzie drugim tyle, że teraz gonady a nie płuca
pochłonęły dawkę 2 mSv .
Dawka efektywna wynosi :
E = 0,7 mSv
×
0,12 ( płuca)
+ 2,0mSv
×
0,12 ( szpik kostny)
+ 1,4 mSv
×
0,05 ( soczewki)
+ 2,3 mSv
×
0,05 ( tarczyca)
+ 2,1mSv
×
0,05 ( gruczoly piersiowe)
+2,0 mSv
×
0,20 ( gonady)
= 0,084 mSv + 0,24 mSv + 0,07 mSv + 0,115 mSv
+ 0,105 mSv + 0,4 mSv = 1,014 mSv
1,014 mSv
33
33