Эффективная доза (радиация) - Effective dose (radiation)

Эффективная доза количество дозы в Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) система радиологическая защита.^[1]

Это взвешенная по ткани сумма эквивалентные дозы во всех указанных тканях и органах человеческого тела и представляет собой стохастический риск для здоровья всего организма, что является вероятность из индукция рака и генетические эффекты низкого уровня ионизирующее излучение.^[2][3] Он учитывает тип излучения и природу каждого облучаемого органа или ткани и позволяет суммировать дозы на органы из-за различных уровней и типов излучения, как внутреннего, так и внешнего, для получения общей расчетной эффективной дозы.

Единицей СИ для эффективной дозы является зиверт (Зв), что соответствует 5,5% вероятности развития рака.^[4] Эффективная доза не предназначена для измерения детерминированный последствия для здоровья, что является строгость острого повреждения тканей, которое обязательно произойдет, что измеряется количеством поглощенная доза.^[5]

Концепция эффективной дозы была разработана Вольфгангом Якоби и опубликована в 1975 году и была настолько убедительной, что МКРЗ включила ее в свои общие рекомендации 1977 года (публикация 26) как «эквивалент эффективной дозы».^[6] Название «эффективная доза» заменило название «эффективный эквивалент дозы» в 1991 году.^[7] С 1977 года это центральная величина для ограничения дозы в международной системе МКРЗ. радиологическая защита.^[1]

Использует

Величины доз внешнего облучения, используемые в радиационной защите и дозиметрии

Согласно МКРЗ, в основном эффективная доза используется для оценки предполагаемой дозы для планирования и оптимизации радиационной защиты, а также для демонстрации соблюдения пределов дозы для целей регулирования. Таким образом, эффективная доза является центральной величиной дозы для целей регулирования.^[8]

МКРЗ также заявляет, что эффективная доза внесла значительный вклад в радиологическую защиту, поскольку она позволила суммировать дозы от всего и частичного облучения организма от внешнего излучения различных типов и от поступления радионуклидов.^[9]

Использование для внешней дозы

Расчет эффективной дозы необходим при частичном или неравномерном облучении организма человека, поскольку эквивалентная доза не учитывает облучаемую ткань, а только вид излучения. Различные ткани организма по-разному реагируют на ионизирующее излучение, поэтому МКРЗ присвоила коэффициенты чувствительности определенным тканям и органам, чтобы можно было рассчитать эффект частичного облучения, если известны облученные области.^[10] Поле излучения, облучающее только часть тела, будет нести меньший риск, чем если бы то же поле облучали все тело. Чтобы принять это во внимание, рассчитываются и суммируются эффективные дозы на облучаемые составные части тела. Это становится эффективной дозой для всего тела, количеством дозы. E. Это величина «защитной» дозы, которую можно рассчитать, но невозможно измерить на практике.

Эффективная доза будет нести один и тот же эффективный риск для всего тела независимо от того, где она была применена, и она будет нести такой же эффективный риск, как и такое же количество эквивалентной дозы, равномерно применяемой для всего тела.

Использование для внутренней дозы

Эффективную дозу можно рассчитать для ожидаемая доза которая представляет собой внутреннюю дозу в результате вдыхания, проглатывания или инъекции радиоактивных материалов.

Используемая доза составляет:

Ожидаемая эффективная доза, E (т) представляет собой сумму произведений ожидаемых эквивалентных доз органа или ткани и соответствующих весовых коэффициентов ткани. W_Т, куда т - время интеграции в годах после поступления. Период действия обязательств составляет 50 лет для взрослых и 70 лет для детей.^[11]

Расчет эффективной дозы

График, показывающий соотношение величин защитной дозы в SI единицы

Ионизирующее излучение выделяет энергию в облучаемое вещество. Количество, используемое для выражения этого, - это поглощенная доза, величина физической дозы, зависящая от уровня падающего излучения и поглощающих свойств облучаемого объекта. Поглощенная доза - это физическая величина, которая не является удовлетворительным показателем биологического эффекта, поэтому, чтобы учесть стохастический радиологический риск, эквивалентная доза и эффективная доза были разработаны Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU) и ICRP для расчета биологического эффекта поглощенной дозы.

Для получения эффективной дозы рассчитанная доза поглощенного органа D_Т сначала корректируется на тип излучения с использованием коэффициента W_р для получения средневзвешенного количества эквивалентной дозы ЧАС_Т полученный в облученных тканях организма, и результат дополнительно корректируется для тканей или органов, подвергающихся облучению, с использованием фактора W_Т, чтобы произвести эффективное количество дозы E.

Сумма эффективных доз для всех органов и тканей тела представляет собой эффективную дозу для всего тела. Если облучается только часть тела, то для расчета эффективной дозы используются только эти области. Весовые коэффициенты ткани в сумме составляют 1,0, так что, если все тело облучается равномерно проникающим внешним излучением, эффективная доза для всего тела равна эквивалентной дозе для всего тела.

Использование весового коэффициента ткани W_Т

Весовые коэффициенты ICRP для тканей приведены в прилагаемой таблице, а также приведены уравнения, используемые для расчета либо из поглощенной, либо из эквивалентной дозы.

Некоторые ткани, такие как костный мозг, особенно чувствительны к радиации, поэтому им присваивается весовой коэффициент, который непропорционально велик по сравнению с той долей массы тела, которую они представляют. Другие ткани, такие как твердая поверхность кости, особенно нечувствительны к излучению, и им присваивается непропорционально низкий весовой коэффициент.

Весовые коэффициенты для разных тканей^[12]

Органы	Весовые коэффициенты тканей
	ICRP26 1977	ICRP60 1990[13]	ICRP103 2007[14]
Гонады	0.25	0.20	0.08
красный Костный мозг	0.12	0.12	0.12
Двоеточие	–	0.12	0.12
Легкое	0.12	0.12	0.12
Желудок	–	0.12	0.12
Грудь	0.15	0.05	0.12
Мочевой пузырь	–	0.05	0.04
Печень	–	0.05	0.04
Пищевод	–	0.05	0.04
Щитовидная железа	0.03	0.05	0.04
Кожа	–	0.01	0.01
Кость поверхность	0.03	0.01	0.01
Слюнные железы	–	–	0.01
Мозг	–	–	0.01
Остаток тела	0.30	0.05	0.12
Всего	1.00	1.00	1.00

В расчете на эквивалентную дозу:

${\displaystyle E=\sum _{T}W_{T}\cdot H_{T}=\sum _{T}W_{T}\sum _{R}W_{R}\cdot {\bar {D}}_{T,R}}$.

В расчете на поглощенную дозу:

${\displaystyle E=\sum _{T}W_{T}\sum _{R}W_{R}\cdot {\frac {\int _{T}D_{R}(x,y,z)\rho (x,y,z)dV}{\int _{T}\rho (x,y,z)dV}}}$

Где

${\displaystyle E}$ это эффективная доза для всего организма

${\displaystyle H_{T}}$ эквивалентная доза, поглощенная тканью T

${\displaystyle W_{T}}$ - весовой коэффициент ткани, определяемый регламентом

${\displaystyle W_{R}}$ - весовой коэффициент излучения, определенный нормативными актами.

${\displaystyle {\bar {D}}_{T,R}}$ - усредненная по массе поглощенная доза в ткани T от излучения типа R

${\displaystyle D_{R}(x,y,z)}$ - поглощенная доза излучения типа R как функция местоположения

${\displaystyle \rho (x,y,z)}$ плотность как функция местоположения

${\displaystyle V}$ объем

${\displaystyle T}$ интересующая ткань или орган

Весовые коэффициенты ICRP для тканей выбираются так, чтобы представить долю риска для здоровья или биологического эффекта, который относится к конкретной названной ткани. Эти весовые коэффициенты пересматривались дважды, как показано в таблице выше.

Соединенные штаты Комиссия по ядерному регулированию все еще одобряет в своих правилах взвешивающие факторы тканей МКРЗ 1977 г., несмотря на пересмотренные позже рекомендации МКРЗ.^[15]

По типу медицинской визуализации

Эффективная доза по типу медицинской визуализации
Целевые органы	Тип экзамена	Эффективная доза у взрослых[16]	Эквивалентное время фоновое излучение[16]
КТ головы	Одиночная серия	2 мЗв	8 месяцев
	С + без радиоконтраст	4 мЗв	16 месяцев
Грудь	КТ грудной клетки	7 мЗв	2 года
	КТ грудной клетки, протокол скрининга рака легких	1,5 мЗв	6 месяцев
	Рентгенограмма грудной клетки	0,1 мЗв	10 дней
Сердце	Коронарная КТ-ангиография	12 мЗв	4 года
	Коронарная компьютерная томография кальция	3 мЗв	1 год
Брюшной	КТ брюшной полости и таза	10 мЗв	3 года
	КТ брюшной полости и таза, протокол низких доз	3 мЗв[17]	1 год
	КТ брюшной полости и таза с + без радиоконтраст	20 мЗв	7 лет
	КТ-колонография	6 мЗв	2 года
	Внутривенная пиелограмма	3 мЗв	1 год
	Верхний желудочно-кишечный ряд	6 мЗв	2 года
	Нижний желудочно-кишечный ряд	8 мЗв	3 года
Позвоночник	Рентген позвоночника	1,5 мЗв	6 месяцев
	КТ позвоночника	6 мЗв	2 года
Конечности	Рентген конечности	0,001 мЗв	3 часа
	Нижняя конечность КТ ангиография	0,3 - 1,6 мЗв[18]	5 недель - 6 месяцев
Стоматологический рентген		0,005 мЗв	1 день
DEXA (плотность костной ткани)		0,001 мЗв	3 часа
ПЭТ-КТ сочетание		25 мЗв	8 лет
Маммография		0,4 мЗв	7 недель

Влияние на здоровье

Основная статья: Радиобиология

Ионизирующее излучение, как правило, вредно и потенциально смертельно для живых существ, но может принести пользу для здоровья в радиационная терапия для лечения рака и тиреотоксикоз. Наиболее частым его воздействием является индукция рака с Инкубационный период лет или десятилетий после воздействия. Высокие дозы могут вызвать визуально драматические лучевые ожоги, и / или быстрая смерть из-за острый лучевой синдром. Контролируемые дозы используются для медицинская визуализация и лучевая терапия.

Нормативная номенклатура

Правила Великобритании

Великобритания Правила об ионизирующих излучениях 1999 г. определяет использование термина эффективная доза; «Любая ссылка на эффективную дозу означает сумму эффективной дозы для всего тела от внешнего излучения и ожидаемой эффективной дозы от внутреннего излучения».^[19]

Эффективный эквивалент дозы в США

Соединенные штаты Комиссия по ядерному регулированию сохранил в системе регулирования США более старый термин эффективный эквивалент дозы для обозначения аналогичного количества эффективной дозы МКРЗ. NRC общая эффективная эквивалентная доза (TEDE) - это сумма эффективной дозы внешнего облучения и ожидаемой дозы внутреннего облучения; другими словами, все источники дозы.

В США кумулятивная эквивалентная доза от внешнего облучения всего тела обычно сообщается работникам атомной энергетики в регулярных дозиметрических отчетах.

• эквивалент большой дозы, (DDE), что в действительности является эквивалентной дозой для всего тела
• мелкий эквивалент дозы, (SDE), которая на самом деле является эффективной дозой для кожи

История

Концепция эффективной дозы была введена в 1975 году Вольфгангом Якоби (1928–2015) в его публикации «Концепция эффективной дозы: предложение по комбинации доз для органов».^[6][20] В 1977 году он был быстро включен МКРЗ как «эквивалент эффективной дозы» в Публикацию 26. В 1991 г. в публикации 60 МКРЗ название было сокращено до «эффективная доза».^[21] Это количество иногда неправильно называют «эквивалентом дозы» из-за более раннего названия, и это неправильное название, в свою очередь, вызывает путаницу с эквивалентная доза. Весовые коэффициенты ткани были пересмотрены в 1990 и 2007 годах в связи с новыми данными.

Будущее использование эффективной дозы

На 3-м Международном симпозиуме МКРЗ по системе радиологической защиты в октябре 2015 года целевая группа 79 МКРЗ представила доклад об «Использование эффективной дозы в качестве величины радиологической защиты, связанной с риском».

Это включало предложение прекратить использование эквивалентной дозы в качестве отдельной защитной величины. Это позволило бы избежать путаницы между эквивалентной дозой, эффективной дозой и эквивалентом дозы и использовать поглощенную дозу в Гр в качестве более подходящей величины для ограничения детерминированных эффектов для хрусталика глаза, кожи, рук и ног.^[22]

Было также предложено использовать эффективную дозу в качестве приблизительного показателя возможного риска от медицинских осмотров. Эти предложения должны будут пройти следующие этапы:

• Обсуждение в комитетах МКРЗ
• Редакция отчета целевой группой
• Повторное рассмотрение комитетами и главной комиссией
• Общественные консультации

Смотрите также

• Радиоактивность
• Коллективная доза
• Общая эффективная эквивалентная доза
• Эквивалент глубокой дозы
• Кумулятивная доза
• Ожидаемый эквивалент дозы
• Ожидаемая эффективная эквивалентная доза

Рекомендации

1. Публикация МКРЗ, 103 п. 103
2. Публикация 103 МКРЗ, глоссарий
3. Публикация 103 МКРЗ, параграфы 104 и 105
4. Публикация 103 МКРЗ
5. Отчет МКРЗ 103, параграфы 104 и 105
6. Журнал радиологической защиты Том 35 № 3 2015. «Некролог - Вольфганг Якоби 1928 - 2015.»
7. Краткое содержание публикации 103 МКРЗ, параграф 101
8. Краткое содержание публикации 103 МКРЗ, параграф j
9. Публикация 103 МКРЗ, параграф 101
10. Публикация 103 МКРЗ, параграф 22 и глоссарий
11. Публикация 103 МКРЗ - Глоссарий.
12. НКДАР ООН-2008 Приложение страница 40, таблица A1, получено 2011-7-20
13. "Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 1990 г.". Летопись МКРЗ. Публикация МКРЗ 60. 21 (1–3). 1991. ISBN  978-0-08-041144-6. Получено 17 мая 2012.
14. «Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 2007 г.». Летопись МКРЗ. Публикация МКРЗ 103. 37 (2–4). 2007. ISBN  978-0-7020-3048-2. Архивировано из оригинал 16 ноября 2012 г.. Получено 17 мая 2012.
15. 10 CFR 20.1003. Комиссия по ядерному регулированию США. 2009 г.. Получено 25 ноября 2012.
16. Если иное не указано в полях, ссылка:
    - «Доза облучения при рентгеновских и компьютерных исследованиях». RadiologyInfo.org к Радиологическое общество Северной Америки. Получено 2017-10-23.
17. Брисбен, Уэйн; Бейли, Майкл Р .; Соренсен, Мэтью Д. (2016). «Обзор методов визуализации камней в почках». Обзоры природы Урология (Обзорная статья). Springer Nature. 13 (11): 654–662. Дои:10.1038 / nrurol.2016.154. ISSN  1759-4812. ЧВК  5443345.
18. Чжан, Чжуоли; Ци, Ли; Meinel, Felix G .; Чжоу, Чанг Шэн; Zhao, Yan E .; Шёпф, У. Джозеф; Чжан, Лун Цзян; Лу, Гуан Мин (2014). «Качество изображения и доза облучения при КТ-ангиографии нижних конечностей с использованием 70 кВп, сбора данных с высоким шагом и итеративной реконструкции, подтвержденной синограммой». PLoS ONE. 9 (6): e99112. Дои:10.1371 / journal.pone.0099112. ISSN  1932-6203.
19. Правила Великобритании об ионизирующих излучениях 1999 г.
20. Якоби В. (1975). «Понятие эффективной дозы - предложение по комбинации органных доз». Radiat. Environ. Биофиз. (12): 101–109.
21. Публикация 103 МКРЗ, параграф 101
22. «Использование эффективной дозы», Джон Харрисон. 3-й Международный симпозиум по системе радиологической защиты, октябрь 2015 г., Сеул.

внешняя ссылка

M.A. Boyd. «Запутанный мир радиационной дозиметрии - 9444» (PDF). Агентство по охране окружающей среды США. Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-12-21. Получено 2014-05-26. - учет хронологических различий между дозиметрическими системами США и МКРЗ