Количественная оценка ИИ

По аналогии с понятием, используемым в фармакологии, для оценки уровня лучевого воздействия было введено понятие дозы излучения.

Исторически первым критерием, примененным для измерения ИИ, стал суммарный заряд частиц с электрическим зарядом одного знака, образовавшихся в единичном объеме воздуха вследствие его ионизации излучением. Именно таков физический смысл экспозиционной дозы (Х), определяемой по формуле:

Х = ΔQ / Δm,

где: ΔQ – суммарный заряд всех ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов, образованных фотонами ИИ в малом объеме пространства, а Δm – масса воздуха в этом объеме.

В системе СИ единицей экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Более часто, однако, применяется внесистемная единица экспозиционной дозы рентген (Р), соответствующая образованию 2,1 × 10⁹ пар ионов с зарядом, равным по абсолютной величине заряду электрона, в 1 см³ сухого воздуха при нормальных условиях. 1 Кл/кг = 3876 Р и наоборот 1 Р = 2,58 × 10^-4 Кл/кг.

Изменения, вызываемые излучением в воздухе и в других средах (в том числе в тканях организма), количественно различны. Это связано с разным количеством энергии, передаваемой излучением одинаковым по массе количествам разных веществ. Учесть этот фактор можно, выражая количество ИИ в единицах поглощенной дозы (D). Физический смысл поглощенной дозы – количество энергии, переданной излучением единичной массе вещества:

D = dE / dm, dm ® 0.

В системе СИ поглощенную дозу выражают в греях (Гр): 1 Гр = 1 Дж/кг. Часто применяют и внесистемную единицу поглощенной дозы рад (аббревиатура слов “radiation absorbed dose”). Рад численно равен сантигрею (1 рад = 10^-2 Гр).

Если поглощенная доза распределяется в каком-то одном участке тела (например, только в голове), говорят о локальном облучении, а если облучению подвергается все тело или большая его часть – о тотальном облучении. Вариантами тотального облучения являются равномерное и неравномерное облучение.

Непосредственно измерить все биологически значимые величины поглощенных доз трудно из-за незначительности энергии, передаваемой организму излучением. Поэтому непосредственно измеряется, как правило, экспозиционная доза ИИ, а поглощенная доза рассчитывается с учетом свойств среды, на которую действует облучение. В воздухе 1 рентген соответствует 0,89 рад, а в тканях организма в среднем составляет 0,95 рад.

Для сравнительной оценки биологического действия различных видов ИИ введено понятие эквивалентной дозы (Н). Она определяется как поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения:

H = D × Q,

где: D – поглощенная доза в данной точке ткани, а Q – средний коэффициент качества излучения, который устанавливается для каждого вида излучения. Эквивалентную дозу, как правило, используют для оценки опасности хронического лучевого воздействия на организм.

В системе СИ единицей эквивалентной дозы служит зиверт (Зв), а внесистемной единицей является бэр (аббревиатура слов "биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 бэр. Для рентгеновского, g- и b-излучений 1 Зв соответствует поглощенной дозе в 1 Гр.

При кратковременных лучевых воздействиях эквивалентную дозу можно рассчитать по формуле: H = D × ОБЭ, где Н – эквивалентная доза, бэр; D – поглощенная доза, рад; ОБЭ – коэффициент относительной биологической эффективности ИИ, который для рентгеновского и гамма-излучения обычно принимают равным единице. Величина ОБЭ для других ИИ зависит от их природы и от выбранного критерия оценки биологической эффективности излучения. ОБЭ > 1 у излучений, более эффективных по конкретному критерию, чем рентгеновское или гамма-излучения.

Следует также учитывать, что одни органы и ткани более чувствительны к действию радиации, чем другие. Например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения вероятность возникновения рака в легких больше, чем в щитовидной железе. Облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических последствий. Поэтому дозы облучения органов и тканей также следует учитывать с различными коэффициентами. Это положение положено в основу определения эффективной дозы, которая также измеряется в зивертах (Зв). В соответствии с НРБ-99 доза эффективная (E) – это величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности.

Для оценки опасности ИИ для группы людей или для популяции в целом следует пользоваться таким понятием как коллективная эффективная доза. Она рассчитывается как сумма индивидуальных эффективных доз, полученных группой людей, и измеряется в человеко-зивертах (чел.-Зв). НРБ-99 дает следующее определение этой дозы: доза эффективная коллективная – это мера коллективного риска возникновения стохастических эффектов облучения, равная сумме индивидуальных эффективных доз.

Источники радионуклидов

Как уже указывалось выше, человек все время подвергается воздействию ионизирующих излучений. Облучение населения чаще всего происходит в диапазоне малых доз, причем, большей частью, с низкой мощностью дозы. Среднегодовая эффективная доза для населения Земли составляет немногим более 2,4 мЗв, для США около 3,6 мЗв, в Великобритании около 2,5 мЗв. По данным Минздрава России средняя эффективная доза за 1998 год составила от 0,60 мЗв в Алтайском крае до 3,10 мЗв в Вологодской области. Следует отметить, что доля лиц, получающих годовые эффективные дозы более 5 мЗв, во всех странах очень мала.

Источники ИИ подразделяются на естественные и искусственные.

Наибольшую дозу облучения человек, как правило, получает от естественных источников радиации. Облучение, связанное с проводившимися ранее испытаниями ядерного оружия или с функционированием ядерной энергетики, составляет лишь малую долю облучения, порождаемого деятельностью человека (т.е. облучения от искусственных источников). Значительно большие дозы мы получаем от других, привлекающих гораздо меньший общественный интерес, форм этой деятельности. К ним относятся применение ИИ в медицине, сжигание угля, использование воздушного транспорта, постоянное пребывание в плохо вентилируемых помещениях.

Естественные источники радиации формируют, примерно 4/5 общего радиационного фона. Суммарная годовая доза от перечисленных источников составляет около 2 мЗв. Большинство из естественных источников ИИ таковы, что избежать облучения от них совершенно невозможно. На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества как и другие источники ИИ могут находиться вне организма и облучать его снаружи. В этом случае говорят о внешнем облучении. Если же радионуклиды оказываются в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попадают внутрь организма, они создают внутреннее облучение.

Облучению от естественных источников радиации подвергается любой житель Земли, однако, одни из них получают большие дозы радиации, чем другие. Это зависит, в частности, от того, где они живут. Уровень радиации в некоторых местах земного шара, там, где залегают особенно радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего. Доза облучения зависит также от образа жизни людей. Применение некоторых строительных материалов, использование газа или открытых угольных жаровень, герметизация помещений и даже полеты на самолетах – все это увеличивает уровень облучения за счет естественных источников радиации. Одним из наиболее весомых по вкладу в эффективную дозу облучения естественных источников радиации является радон. Радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответствен примерно за 3/4 годовой индивидуальной эффективной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за половину этой дозы от всех естественных источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радона и его дочерних продуктов, попадающих в его организм с воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях.

Искусственные источники ИИ. За последние несколько десятилетий человек создал несколько сотен искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях: в медицине и для создания ядерного оружия, для производства электроэнергии и обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов часов, приборов ночного видения и для поиска полезных ископаемых. К сожалению, все это приводит к увеличению дозы облучения как отдельных людей, так и населения Земли в целом.

Дата добавления: 2014-01-07