Подсчет всего тела - Whole-body counting

В физика здоровья, подсчет всего тела относится к измерению радиоактивность в Тело человека. Этот метод в первую очередь применим к радиоактивным материалам, которые выделяют гамма лучи. Альфа-частица распады также могут быть обнаружены косвенно по их совпадающему гамма-излучению. При определенных обстоятельствах бета излучатели можно измерить, но с пониженной чувствительностью. Используемый прибор обычно называют счетчиком всего тела.

Его не следует путать с «монитором всего тела», который используется для мониторинга выхода персонала, что является термином, используемым в радиационная защита для проверки внешнего заражения всего тела человека, покидающего зону контроля радиоактивного загрязнения.[1]

Принципы

Используется монитор всего тела.

Если гамма-излучение испускается радиоактивным элементом в теле человека из-за радиоактивный распад, и его энергии достаточно, чтобы ускользнуть, тогда он может быть обнаружен. Это можно сделать либо с помощью сцинтилляционный детектор или полупроводниковый детектор размещены в непосредственной близости от тела. Радиоактивный распад может вызвать гамма-излучение, которое не может покинуть тело из-за поглощения или другого взаимодействия, в результате которого оно может терять энергию; поэтому это необходимо учитывать при любом анализе измерений.

Есть много способов позиционирования человека для этого измерения: сидя, лежа, стоя. Детекторы могут быть одиночными или множественными и могут быть как стационарными, так и подвижными. Преимущества подсчета всего тела состоят в том, что он измеряет содержимое тела напрямую, не полагаясь на косвенные методы биологического анализа (такие как анализ мочи ), поскольку он может определять содержание нерастворимых радионуклидов в легких.

С другой стороны, недостатки подсчета всего тела состоят в том, что, за исключением особых обстоятельств, его можно использовать только для гамма-излучателей из-за самозащиты человеческого тела, и он может ошибочно интерпретировать внешнее загрязнение как внутреннее загрязнение. Чтобы предотвратить этот последний случай, сначала необходимо провести тщательное обеззараживание человека. Подсчет всего тела может не позволить отличить радиоизотопы с аналогичной энергией гамма-излучения. Альфа- и бета-излучение в значительной степени защищено телом и не будет обнаружено извне, но может быть обнаружено совпадающее гамма-излучение от альфа-распада, а также излучение от родительских или дочерних нуклидов.

Счетчик всего тела со сканером.

Калибровка

Монитор всего тела с фантомом (манекеном) для калибровки.

Любой детектор излучения является относительным прибором, то есть значение измерения может быть преобразовано в количество присутствующего материала только путем сравнения ответного сигнала (обычно счетчика в минуту или в секунду) с сигналом, полученным от эталона, количество которого ( активность) хорошо известна.

Счетчик всего тела калибруется с помощью устройства, известного как «фантом», содержащего известное распределение и известную активность радиоактивного материала. Принятые промышленный стандарт это фантом поглотителя манекена (BOMAB). Фантом BOMAB состоит из 10 контейнеров из полиэтилена высокой плотности и используется для калибровки in vivo счетные системы, предназначенные для измерения радионуклидов, излучающих фотоны высокой энергии (200 кэВ

Поскольку для калибровки использовалось много разных типов фантомов. in vivo систем подсчета, важность установления стандартных спецификаций для фантомов была подчеркнута на международном совещании 1990 г. in vivo подсчет специалистов проводится в Национальном институте стандартов и технологий (NIST).[2] Участники встречи пришли к единому мнению, что для фантома BOMAB необходимы стандартные спецификации. Стандартные спецификации фантома BOMAB обеспечивают основу для согласованной конструкции фантома для калибровки in vivo системы измерения. Такие системы предназначены для измерения радионуклидов, которые испускают фотоны высокой энергии и которые, как предполагается, равномерно распределены в организме.

Чувствительность

Хорошо спроектированная система подсчета может обнаруживать уровни большинства гамма-излучателей (> 200 кэВ) на уровнях намного ниже тех, которые могут вызвать неблагоприятные последствия для здоровья людей. Типичный предел обнаружения радиоактивного цезия (CS-137 ) составляет около 40 Бк. Годовой предел потребления (т.е. сумма, которая дала бы человеку дозу, равную пределу для рабочего, равному 20 мЗв), составляет около 2000000 Бк. Количество встречающихся в природе радиоактивных калий присутствует у всех людей, также легко обнаруживается. Риск смерти от дефицита калия приближается к 100%, так как количество всего тела приближается к нулю.

Причина того, что эти инструменты настолько чувствительны, заключается в том, что они часто размещаются в счетных камерах с низким уровнем фона. Обычно это небольшая комната с очень толстыми стенами из низкофоновая сталь (~ 20 см) и иногда облицованы тонким слоем свинца (~ 1 см). Это экранирование может уменьшить фоновое излучение внутри камеры на несколько порядков.

Время подсчета и предел обнаружения

В зависимости от счетной геометрии системы время счета может составлять от 1 минуты до примерно 30 минут. Чувствительность счетчика зависит от времени счета, поэтому чем дольше счет для одной и той же системы, тем лучше Предел обнаружения. Предел обнаружения, часто называемый минимальной обнаруживаемой активностью (MDA), определяется формулой:

... где N - количество отсчетов фона в интересующей области; E - эффективность счета; и T - время счета.

Это количество примерно вдвое превышает Предел принятия решения, еще одно статистическое количество, которое можно использовать для определения наличия какой-либо активности. (т.е. отправная точка для дальнейшего анализа).

История

В 1950 г. Леонидас Д. Маринелли разработали и применили счетчик всего тела с низким уровнем гамма-излучения для измерения людей, которым вводили радий в начале 1920-х и 1930-х годов, зараженных атомными взрывами и случайными облучениями в промышленности и медицине.[3] [4] Чувствительные методы дозиметрии и спектрометрии, разработанные Маринелли, позволили определить общее содержание естественного калия в организме человека.[5] [6] [7][8] [9][10] Счетчик всего тела Маринелли впервые был использован в больнице Биллингс Чикагский университет в 1952 г.[11]


Рекомендации

  1. ^ Руководство по передовой практике оперативного мониторинга - Выбор уровней срабатывания сигнализации для выходных мониторов персонала. Группа по координации отраслевой радиологической защиты, NPL, Великобритания, декабрь 2009 г.
  2. ^ Kramer GH и Inn KGW. "Итоги семинара по стандартным фантомам для In-Vivo Измерение радиоактивности ». Физика здоровья 61 (6) (1991), стр. 893-894.
  3. ^ Маринелли, Л. 1956. Использование кристаллических спектрометров Na-T1 в изучении гамма-активности in vivo: краткое изложение разработок в Аргоннской национальной лаборатории. Брит. Journ. радиол. Приложение 7 (ноябрь): 38-43. (Лондонский британский институт радиологии)
  4. ^ Берлман, И. и Маринелли Л. 1956. Сцинтилляционный детектор быстрых нейтронов «Двойник». Rev. Sci. Instr. 27 (10) (25 июня): 858-859
  5. ^ Миллер, C.E., и L.D. Маринелли. 1956. Гамма-активность современного человека. Наука, 124 (3212) (20 июля): 122-123
  6. ^ Берлман, И. и Маринелли Л. 25 июня 1956 г. Сцинтилляционный детектор быстрых нейтронов «Двойник». Rev. Sci. Instr. 27 (10): 858-859
  7. ^ Густафсон П.Ф., Л.Д. Маринелли и Э.А. Хэтэуэй. 1957. Случай случайного прокола, зараженного торием-227: Исследования по удалению и остаточной активности тела. Радиология 68 (3) (март): 358-365
  8. ^ Маринелли, Л. Ноябрь 1958 г. Радиоактивность и человеческий скелет. Лекция Джейнвей. Являюсь. J. Roentgenol. И Ра. Терапия и ядерная медицина, 80 (5): 729-739
  9. ^ Л.Д. Маринелли (с дополнением Х.А.Мая). 1961. Использование низкоуровневой гамма-сцинтилляционной спектрометрии для измерения активности людей. Радиоактивность в человеке. Эд. Х. Менели, К. С. Томас, Спрингфилд, Иллинойс: 16-30
  10. ^ Мэй, Х.А. и Л.Д. Маринелли. 1962. Системы йодида натрия: оптимальные размеры кристаллов и происхождение фона. Материалы симпозиума по подсчету всего тела, 12-16 июня 1961 г. Международное агентство по атомной энергии, Вена: 15-40
  11. ^ Хастерлик, Р. Дж. И Л. Д. Маринелли. 1955. Физическая дозиметрия и клинические наблюдения за четырьмя людьми, участвовавшими в случайной экскурсии на критическую сборку. Конференция по использованию атомной энергии в мирных целях, Женева, Швейцария (18 июня). Том 11: Биологические эффекты излучения: 25-34. Организация Объединенных Наций, Нью-Йорк, 1956 г.

внешняя ссылка